Ruhepotential

Was ist ein Ruhepotential?

Als Ruhepotential bezeichnet man das Membranpotential einer Nervenzelle in nicht angeregtem Zustand (sozusagen im „Ruhemodus“), wobei das Membranpotential die messbare Spannung um die Axon-Biomembran ist.

Voraussetzungen zur Entstehung eines Ruhepotentials:

Damit ein Ruhepotential entstehen kann, muss eine selektiv permeable Biomembran (d.h. Biomembran besitzt Membranproteine, die als Kanäle fungieren und jeweils nur bestimmte Stoffe transportieren können) vorhanden sein.

Desweiteren befinden sich viele Anionen im Zellinneren (z.B. Aminosäuren, Säurereste), da diese nicht durch die Membran kommen (zu groß für Diffusion und keine passenden Kanäle).

Für K+ – Ionen hingegen ist hohe Permeabilität (Durchlässigkeit) vorhanden, da viele offene selektiv permeable K+ – Ionenkanäle vorhanden sind, die als „Sickerkanäle“ fungieren, da die K+ – Ionen sozusagen durch die Proteine „hindurchsickern“ (Stichwort: passiver Transport, kein Energieaufwand).

Für Na+ – Ionen hingegen ist es nur geringe Permeabilität, da die Anzahl von Na+ -Sickerkanälen niedrig ist, und die spannungsabhängigen Na+ – Ionenkanäle größtenteils geschlossen sind (öffnen sich erst beim Erreichen des Membranpotentials einer bestimmten elektrischen Spannung).

Entstehung eines Ruhepotentials:

    1. K+ diffundiert in Extrazellularraum (hohe Permeabilität), entlang des Konzentrationsgefälles (vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedrigerer Konzentration), wodurch sich aufgrund der hohen Permeabilität schnell viele K+ – Ionen ansammeln
    2. dadurch wird Intrazellularumgebung schnell immer negativer, da dort jetzt nur noch größtenteils Anionen vorliegen, die sich an Innenseite der Membran ansammeln
      1. das führt zu negativen Zug auf positive Teilchen in Extrazellularraum (negativ und positiv zieht sich an), die aber nicht durch Membran diffundieren, da sie von ebenfalls positiv geladenen nach „außen“ diffundierenden K+ – Ionen abgestoßen werden, und es außerdem wenige Na+ – Kanäle gibt, sodass sie sich auf ihrer Seite der Membran anlagern
      2. außerdem üben Anionen auf K+ – Ionen Anziehungskraft aus, sodass diese gegen das Konzentrationsgefälle auch wieder zurückdiffundieren
    3. Na+ diffundiert auch in Intrazellularraum, aufgrund vorhandener Na+ -Sickerkanäle („Leckströme“)
    4. um diese Leckströme auszugleichen (verhindern, dass K+ – und Na+ – Konzentration auf beiden Seiten irgendwann gleich ist) gibt es die Kalium-Natrium-Pumpe, die im Intrazellularraum drei Rezeptoren für Na+ besitzt. Sobald sich im Intrazellularraum also so viele Na+ – Ionen ansammeln, dass genug (3) an den Rezeptoren binden, erfährt das Protein eine Konformationsänderung (Änderung seiner Form) und transportiert die Ionen in den Extrazellularraum, wo nun zwei K+ – Ionen an Rezeptoren binden können, wodurch es wieder zu einer Konformationsänderung kommt und sich der Vorgang wiederholt.

Ruhepotential_schematische Darstellung_Bild

 

 

Kommentar verfassen