In den folgenden Videos dieser Playlist erklären wir euch alles rund um das Aktionspotential und die Reizweiterleitung. Damit ein Aktionspotential überhaupt entstehen kann, muss in der Nervenzelle ein Ruhepotential entherrschen. Was das genau ist und wie das Ruhepotential zustande kommt, seht ihr jetzt.
Hier seht ihr die Membran der Nervenzelle. Das ist eine Doppellipidschicht. Sie trennt das Innere der Nervenzelle vom extrazellulären Raum, also vom Bereich außerhalb der Zelle.
In der Nervenzelle, sowohl im Zellkörper als auch im Axon, befinden sich hauptsächlich positive Kalium-Ionen und negative geladene Proteine. Außerhalb der Zelle gibt es hauptsächlich positive Natrium-Ionen und negative Chlorid-Ionen. Und das ist jetzt kein Zufall.
Denn normalerweise, wenn die Membran für alle Ionen gleichdurchlässig wäre und nichts aktiv irgendwo hin transportieren würde, dann wäre die Konzentration... von allen Ionen überall gleich, also innen und außen. Durch die Brown'sche Molekularbewegung, also dadurch, dass Moleküle in Lösung oder Gasphase nicht starr irgendwo festsitzen, sondern ein bisschen durch die Gegend zittern, würden sich alle Teilchen mit der Zeit so weit es geht gleichmäßig im Raum verteilen.
Es gibt Konzentrationsunterschiede, sind also von einer bestimmten Sorte irgendwo mehr Teilchen als woanders, ergibt sich daraus ein sogenanntes chemisches Potential. Und das will ausgeglichen werden. merken also muss in unseren nervenzellen irgendwas für die ungleiche ionen verteilung sorgen für die negativen ionen nehmen wir das jetzt der einfachheit halber einfach mal so hin außen mehr chloride ionen und innen mehr negativ geladene proteine kann man sich vielleicht so merken proteine werden ja in der zelle hergestellt deshalb sind mehr drin und wir essen ständig salziges zeugs mit natriumchlorid drin daher kommt die chloride ionen draußen naja so ganz grob aber gut zu wissen hier dass die membran für beide Ionenarten im Normalzustand undurchlässig ist. Deshalb bleibt Chlorid draußen und Protein drin.
Insgesamt sind aber innen und außen ungefähr gleich viele negative Ladungen. Aber was jetzt hier hauptsächlich für die Entstehung vom Ruhepotential sorgt, sind die Kalium-Natrium-Pumpen. Diese Pumpen können mit Hilfe von ATP Ionen auf die andere Seite der Membran schleusen. ATP liefert die Energie, die für diesen Vorgang benötigt wird. Und zwar tauschen diese Pumpen immer jeweils 3 Na+.
Ionen von innen gegen 2 K plus Ionen von außen aus und spalten dabei ein ATP als Treibstoff. Wow. Und was bringt das?
So sammeln sich draußen immer mehr Na plus Ionen an und drinnen immer mehr K plus Ionen. Und wie ihr seht, haben 3 positive Ladungen die Zelle verlassen und 2 positive Ladungen kamen wieder rein. 3 raus, 2 rein.
Kommt aufs gleiche raus wie 1 raus. Also wird das Zellinnere im Vergleich zum Äußeren immer negativer. Es bauen sich also über die Zelle. Membran ein chemisches und ein elektrisches Potential auf. In der Membran befinden sich nun offene K-Plus Kanäle, die sind nur für die Kalium-Ionen durchlässig.
Die Na-Plus-Ionen können nicht frei durch die Membran und müssen draußen bleiben. Es gibt auch noch andere Kanäle in der Membran, die spielen beim Ruhepotential aber keine Rolle. Deswegen lassen wir sie vorerst mal weg.
Da die Kalium-Ionen frei durch den K-Plus-Kanal passieren können, durchqueren sie die Zellmembran und strömen wieder in den extrazellulären Raum zurück, um den chemischen Potentialunterschied aufzuheben. Das nennt man K-Plus-Lag-Strom. Dabei wandert...
natürlich auch positive Ladung aus der Nervenzelle raus und die Ladung des Zellinneren wird noch negativer. Das elektrische Potential über die Zellmembran steigt also. Die K-Ionen sind ja positiv geladen. Im Inneren der Nervenzelle herrscht inzwischen aber eine negative Ladung. Und wie ihr alle sicher wisst, ziehen sich positive und negative Ladungen gegenseitig an.
Die positiven K-Plus-Ionen werden also vom negativen Zellinneren angezogen. Je mehr Kalium-Ionen das Zellinnere verlassen, desto größer wird das elektrische Potential, weil der Ladungsunterschied zwischen Zellinneren und Zelläußerem immer größer wird. Gleichzeitig nimmt das chemische Potential aber ab, da die Kalium-Ionen jetzt besser verteilt sind. Die K-Plus-Ionen werden also nicht mehr so stark nach nach außen gedrückt. Nach einer gewissen Zeit, wenn eine bestimmte Anzahl an Kalium-Ionen die Zelle verlassen hat, sind beide Potentiale gleich stark.
Das heißt, die chemische Kraft, von der Ionen nach außen gedrückt werden, ist genauso groß wie die elektrische Kraft, die die Ionen nach innen zieht. Es wandert dann kein weiteres K-Plus-Ionen nach außen und es wird auch kein K-Plus-Ionen mehr nach innen gezogen. Es entsteht also ein Gleichgewicht zwischen beiden Kräften und das elektrische Potential, was in diesem Gleichgewicht herrscht, mit Ruhepotential. genannt das ruhe potenzial ist ganz einfach der spannungsunterschied zwischen innen und außenraum einer nicht angeregten nervenzelle bei menschen beträgt das ruhe potenzial circa minus 70 millivolt die natrium kalium pumpe die auch oft nak athepase genannt wird arbeitet übrigens die ganze zeit denn obwohl die membran eigentlich für na plus ionen undurchlässig ist geraten immer mal wieder welche in die nervenzelle rein sie quetschen sich teilweise durch die k plus kanäle das nennt man dann entsprechend Na plus Leckstrom. Denn die positiv geladenen Na plus Ionen werden ja auch vom negativeren Zellinneren angezogen und wollen außerdem ihren Konzentrationsunterschied ausgleichen.
Ohne so ein Ruhepotential kann kein Aktionspotential entstehen. Was das genau ist und wie so ein Aktionspotential funktioniert, seht ihr im nächsten Video dieser Playlist. Also einfach dranbleiben und nicht wegklicken. Falls ihr noch genaueres über Ionenpumpen, Konzentrationsgradienten und ATP erfahren wollt, klickt einfach auf dieses Video hier. Da erfahrt ihr alles, was ihr wissen müsst.
Also haut rein Leute, bis zum nächsten Video und ciao.