Kann mir jemand das Ruhepotention/Membranpotenzial erklären?

1 Antwort

Gemäß der Ionentheorie, ist die Ursache des Ruhepotentials eine ungleiche Verteilung von beweglichen Ladungsträgern (Ionen) über eine Zellmembran in Verbindung mit einer selektiven Durchlässigkeit der Membran für bestimmte Ionensorten, insbesondere Kalium (K+) von innen nach außen.

Schauen wir uns die Ladungs- und Ionenverteilung beim Ruhepotential einmal an:

Bild zum Beitrag

Bild: https://old-ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-6-human-physiology/65-neurons-and-synapses/resting-potential.html

Das Ruhepotential beruht einerseits auf einer unterschiedlichen Ladungsverteilung innen /außen, bezogen auf die Zellmembran, als isolierende Schicht, mit einem Überschuss negativer Ladung innen (= in der Abb. unten ----------) und positiver Ladung außen (++++++++++).

Und außerdem beruht das Ruhepotential zugleich damit verbunden auf einer unterschiedlichen Verteilung von Stoffen (Ionenarten) auf beiden Seiten der Membran. Kalium innen hoch, außen gering, Natrium außen hoch, innen gering.

Beides zusammen, den erzeugten Ladungsgradienten und den erzeugten Konzentrationsgradienten des Ruhepotentials, fasst man als einen elektrochemischen Gradienten zusammen.

Da sind beide Komponenten drin enthalten, elektro-chemisch: Ladungsgradient, Konzentrationsgradient.

Die wichtigsten Ionenarten sind Natrium (Na+) und Kalium (K+) - Ionen. Sie werden durch die Natrium-Kalium-Pumpen der Membran ungleich verteilt. In Bezug auf das Zellinnere und das Außenmedium.

Kalium ist ein typisches Ion des Zellinneren und dort viel höher konzentriert, als außen (vgl. Abb.), da Natrium-Kalium-Pumpen es von außen in Zellen hinein pumpen. Natrium ist ein typisches Ion des Extrazellularraumes und ist dort höher konzentriert, als in der Zelle (vgl. Abb.), da Natrium-Kalium-Pumpen es aus der Zelle hinaus pumpen.

Die Zellmembran ist im Ruhezustand geringfügig durchlässig für Kaliumionen, die, entsprechend ihrem Konzentrationsgefälle passiv von innen nach außen diffundieren. Dieses Hinaussickern von positiven Ladungsträgern (K+) unterstützt das Ruhepotential.

Es kommt allerdings nie zu einem Ausgleich der Konzentrationsunterschiede über die Zellmembran, weil sie durch Natrium-Kaliumpumpen immer aufrechterhalten werden.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Biologielehrer SI/II a. D.
 - (Biologie, Zellen, Biologieunterricht)