Inhalt der Folge:
- In dieser Folge besprechen wir die Entstehung des Ruhepotentials von Nervenzellen und warum die ständige Aufrechterhaltung überlebenswichtig ist!
Das Ruhepotential
Was ist das Ruhepotential von Nervenzellen?
- Das Ruhepotential ist der negativ geladene Zustand einer unerregten Nervenzelle!
- In menschlichen Axonen beträgt die gemessene Spannung des Ruhepotentials ca. -70mV.
- Diese Spannung kommt zustande, weil innerhalb und außerhalb des Axons eine ungleiche Verteilung von Ionen vorliegt.
Warum muss das Ruhepotential ständig aufrechterhalten werden?
- Wie wir bereits wissen, stellt das Nervensystem das Informations- und Kommunikationssystem des Körpers dar, das auf der Erzeugen, Verarbeiten und Weiterleiten von elektrischen Impulsen basiert.
- Das Ruhepotential ist die Grundlage der Entstehung von elektrischen Impulsen (Aktionspotentialen).
- Ohne Ruhepotential können also keine elektrischen Impulse erzeugt werden.
- Wird das Ruhepotential also nicht ständig aufrechterhalten bzw. nach einem elektrischen Impuls wiederhergestellt, versagt das Nervensystem, was zum Tod führen würde.
Die Entstehung des Ruhepotentials
Entstehung des Ruhepotentials – Biologie Passion Podcast
Das Gleichgewichtspotential [ca. -85mV]
- Im Normalzustand befinden sich viele positiv geladene Kalium-Ionen im Axoninneren und im Extrazellularraum (außerhalb) deutlich weniger.
- Dies führt dazu, dass positiv geladene Kalium-Ionen aus dem Axoninneren ausströmen, um den Konzentrationsunterschied auszugleichen.
- Durch den Ausstrom dieser positiv geladenen Ionen wird die Spannung im Zellinneren der Axone negativer.
- Der sogenannte elektrische Gradient wird negativer.
- Die Kalium-Ionen strömen jedoch nur so lange aus, bis sich elektrischer Gradient und Konzentrationsgradient exakt ausgleichen!
- Dieser Zustand liegt bei einer Spannung von ca. -85mV vor und wird Gleichgewichtspotential genannt!
Der Natrium-Ionen-Leckstrom
- Bei der Entstehung des Gleichgewichtspotentials wird der elektrische Gradient im Axoninneren negativer.
- Diese negativer werdende Spannung zieht positiv geladene Natrium-Ionen an, die infolgedessen ins Axoninnere einströmen.
- Man spricht hier vom Natrium-Ionen-Leckstrom.
- Der elektrische Gradient wird dadurch wieder positiver.
- Das theoretische Gleichgewichtspotential [ca. -85mV] wird zum sogenannten Ruhepotential [ca. -70mV].
Die Natrium/Kalium-Pumpe
- Die Natrium-Ionen strömen aufgrund des negativen elektrischen Gradienten ständig ins Axoninnere.
- Dadurch wird das Axoninnere logischerweise immer positiver.
- In der Theorie würden die Natrium-Ionen so lange einströmen, bis der elektrische Gradient komplett ausgeglichen wäre.
- Es muss jedoch unbedingt verhindert werden, dass die Spannung positiver als -70mV wird.
- Um die notwendige, negative Spannung von -70mV aufrechtzuerhalten, muss der Natrium-Ionen-Leckstrom also ausgeglichen werden!
- Dafür sorgen die ATP-abhängigen Natrium/Kalium-Pumpen.
- Sie sind in der Lage, Natrium-Ionen aus dem Axoninneren zu transportieren.
- Unter Verbrauch von ATP werden jeweils 3 Natrium-Ionen aus dem Axoninneren heraus transportiert und im Gegenzug wieder 2 Kalium-Ionen ins Innere der Axone.
Auf diese Art und Weise baut eine Nervenzelle das Ruhepotential [-70mV] auf und kann es anschließend aufrechterhalten!
