Ruhepotential? Aktionspotential?
Hallo! Brauche ganz schnell Hilfe! Morgen habe ich einen Test über Neuronen in Biologie und ich habe immer noch nicht verstanden, was das Ruhepotential ist. Demnach KANN ich auch gar nicht verstehen was das Aktionspotential ist. Falls ihr euch gut damit auskennt, dann bitte gaaanz schnell eine gute (verstänliche) Erklärung! Vielen vielen vielen Dank schon im Vorraus!
2 Antworten
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Das Ruhepotenzial einer Nervenzelle ist die Spannung (Ionenverteilung, Ladungsdifferenz) einer Nervenzelle, die keine Erregungen weiterleitet. Also der Zustand, der automatisch vorliegt, wenn alles "in Ruhe" ist.
Die Membran der Nervenzelle ist sehr permeabel (durchlässig) für Kaliumionen, nicht sehr permeabel dagegen für Natriumionen. Außen liegen viel mehr Kaliumionen, wodurch die Kaliumionen von innen nach außen diffundieren. Dadurch wird es ja in der Nervenzelle negativer. (positiv raus = negativ drin). Irgendwann ist der Zeitpunkt erreicht (der Zeitpunkt des erreichten Ruhepotenzials), dass fast alle Kaliumionen rausdiffundiert sind. Da außen dadurch eine sehr hohe positive Spannung herrscht, stoßen sich weitere Kaliumionen, die raus diffundieren, wieder ab und "wandern" wieder in das Innere. Das nennt man dann Kalium-Gleichgewichtspotenzial. D.h. Kaliumionen diffundieren raus, werden dort wegen der hohen positiven Konzentration an Ionen abgestoßen und wandern wieder rein, usw. - Gleichgewicht.
Das Erreichen dieses Gleichgewichts nennt man das Ruhepotenzial.
Durch die geringe Natriumionenpermeabilität wird dieses Kalium-Gleichgewichtspotenzial immer wieder gestört. Ein geringer Natriumeinstrom bewirkt nämlich, dass es außen wieder negativer wird, wodurch auch wieder mehr Kaliumionen raus diffundieren können. Wenn jetzt kein Eingriff eingenommen werden würde, dann würde das RP zusammenbrechen, da es zu einem Natrium-Gleichgewichtspotenzial und zu einem Kalium-Gleichgewichtspotenzial kommen würde. Damit das Ruhepotenzial also aufrecht erhalten wird, gibt es die Natrium-Kalium-Pumpe, die ständig (unter ATP-Verbrauch, aktiver Transport) Kaliumionen in die Zelle reinbringt, und Natriumionen nach außen befördert. Die Ionen werden also entgegen ihrer Diffusionsrichtung befördert, wodurch die Ionenverteilung (aufgrund Diffusion und elektr. Abstoßung) immer in Bewegung bleibt.
So wird das RP aufrechterhalten.
Das Thema kann schon relativ kompliziert sein, wenn man es richtig verstehen will. Wenn du noch Fragen hast, gehe ich gerne noch einmal darauf ein!
LG
Puh...vielen Dank! Ohne euch hätte ich das NIE gerafft! :D
Ruhepotenzial
Das Membranpotenzial (die elektrische Spannung), das man im Ruhezustand einer Nervenzelle messen kann (wenn sie also gerade nicht erregt ist).
Soll nun eine Nervenzelle aktiviert (Aktionspotenzial) werden um einen Reiz weiterzuleiten, passiert das durch Summation ( Sammeln mehrerer unterschwelliger Reize) oder einen überschwelligen Reiz.
Der Rest ist dann eigentlich nur noch Mathematik ;-)
Okay, das ist ja schon mal ganz gut, das habe ich ja noch so halbwegs verstanden, aber was ist so mit NA- und K+ usw. und dann die negative Sache usw....? Das verstehe ich alles überhaupt nicht... :(
Beispiel: Wenn man ein weißes Blatt Papier hat und dieses Papier zur Übermittlung von Informationen verwenden will, so benötigt man einen dunkleren Stift oder ein anderes Schreibwerkzeug, damit man Zeichnungen, Symbole, Zahlen oder Buchstaben auf das Papier malen kann. Die systematische Veränderung des Helligkeitsgrades des Papiers ist dann die codierte Information.
Genauso ist es bei einer Nervenzelle. Die systematische Veränderung des Ruhepotenzials zu einer Folge von Aktionspotenzialen ist ebenfalls eine codierte Information.
Die sogenannte Natrium-Kalium-Pumpe transportiert unter Verbrauch von ATP drei Natrium-Ionen aus der Zelle heraus und im Gegenzug werden zwei Kalium-Ionen in die Zelle hineintransportiert. Dies führt dazu, dass sich außerhalb der Zelle sehr viele Natrium-Ionen befinden, im Innern der Zelle dagegen nur sehr wenige. Umgekehrt ist die Konzentration der Kalium-Ionen im Zellplasma sehr viel höher als im Außenmedium.
Die Kalium-Ionen "wollen" von innen nach außen diffundieren, weil der K+-Gradient in diese Richtung weist. Entsprechend "wollen" die Na+-Ionen nach innen diffundieren, ebenso wie die Cl--Ionen. Auch die großen organischen Protein-Anionen "wollen" nach außen diffundieren.
Ich habe hier ganz bewusst den falschen Begriff "wollen" verwendet, denn so prägt sich das Ganze besser ein. Natürlich "wollen" die Ionen nichts; der Begriff "Potenzial" beschreibt den Sachverhalt viel besser. Es besteht ein großes Kalium-Diffusionspotenzial von innen nach außen, ein großes Natrium-Diffusionspotenzial von außen nach innen und so weiter.
Mit jedem Natrium-Ion, das in die Zelle eindringt, nimmt aber das elektrische Potenzial der Zelle ab: Die Innenseite ist negativ geladen, wenn jetzt aber positive Ionen in die Zelle eindringen, wird diese negative Ladung schwächer. Dies hat aber zur Folge, dass jetzt nicht mehr so viele Kalium-Ionen im Zellinnern "festgehalten" werden. Mit jedem Natrium-Ion, das in die Zelle eindringt, kann also quasi ein Kalium-Ion nach außen gelangen. Auf diese Weise bleibt zwar die Membranspannung konstant, aber die Konzentrationsgradienten werden immer flacher. Immer mehr Natrium dringt in die Zelle ein, immer mehr Kalium diffundiert aus der Zelle heraus. Irgendwann herrscht totaler Konzentrationsausgleich, und dann ist kein Membranpotenzial mehr messbar.
Das ist für die Zelle ein unhaltbarer Zustand. Das Ruhepotenzial ist doch schließlich die Vorraussetzung für die Entstehung von Aktionspotenzialen. Also müssen die Konzentrationsgradienten aufrecht erhalten werden. Und dies ist die Hauptaufgabe der Natrium-Kalium-Pumpe. Die eingedrungenen Natrium-Ionen werden wieder nach außen gepumpt, und im Gegenzug werden die "verlustig gegangenen" Kalium-Ionen wieder nach innen befördert.
Die Textfetzen stammen übrigens von hier:
Okay, das war schon mal sehr aufschlussreich, danke! Eine Frage hätte ich aber noch: das Ruhe- und das Aktionspotential, die wechseln sich doch ab, oder? Wechseln die sich denn regelmäßig ab, oder nur, wenn man wach ist, oder nur wenn man irgendetwas besonderes macht? (Hmm...ja, ich weiß, dass ich gar nichts verstehe, aber bitte diese Tatsache ignorieren, okay?) Also ist das Ruhepotenzial immer dann, wenn bei dem Axon nichts spezielles passiert und das Aktionspotential, wenn irgendetwas "gesendet" wird oder wie?