Ruhepotential und Aktionspotentiale

Membran der Nervenzelle

• Besteht aus einer Lipid-Doppelschicht
• Selektiv permeabel: nur bestimmte Stoffe können hindurch diffundieren

Ionen im Körper

• Positive und negative Ionen sind vorhanden
• Wichtige Ionen für das Ruhepotential:
  • Außerhalb: negativ geladene Chlorid-Ionen, positiv geladene Natrium-Ionen
  • Innen: negativ geladene Proteine, positiv geladene Kalium-Ionen

Diffusion von Kalium-Ionen

• Kalium-Ionen können durch geöffnete Kanäle diffundieren
• Mehr Kalium-Ionen innen als außen -> chemisches Potential
• Resultat: Kalium-Ionen werden nach außen gedrückt

Entstehung des Ruhepotentials

• Theoretische Ausgangssituation: elektrisches Gleichgewicht zwischen innen und außen
• Diffusion der Kaliumionen stört das Gleichgewicht -> mehr positive Ionen außen
• Elektrisches Potential:
  • Entsteht durch Ungleichgewicht
  • Teil der Kalium-Ionen wird zurückgezogen
  • Ruhepotential: Punkt, an dem chemisches und elektrisches Potential sich ausgleichen
• Wert des Ruhepotentials bei Menschen: ca. -70 Millivolt

Natrium-Ionen und die Herausforderung

• Na-Plus-Leckströme: Natrium-Ionen gelangen nach innen
• Ursache:
  • Chemisches Potential der Natrium-Ionen
  • Elektrisches Potential zieht sie nach innen

Lösung: Natrium-Kalium-Pumpe

• Tauscht 3 Natrium-Ionen von innen mit 2 Kalium-Ionen von außen
• Unter Energieaufwand (ATP):
  • Positives Ion wird nach außen gebracht
  • Verhindert Abbau des elektrischen Potentials (Depolarisation)
• Energieverbrauch:
  • Im Ruhezustand ca. 20% der Energie für Natrium-Kalium-Pumpen

Schluss

• Fragen und Anregungen sind willkommen
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