mol Gen Spannung Kalium Ruhe Potentials Konzentrationen

Ruhe- und Aktionspotential

Von: , Frage gestellt am Mo, 4. Okt 2004

Kann mir vielleicht jemand erklären, was gemau mit Ruhepotenzial und Aktionspotenzial gemeint ist?

Ich weiß, dass es etwas mit der Spannung an der Membran zu tun hat. Doch ich kann mir unter dieser Spannung nicht so richtig was vorstellen...
Ich weiß, dass sich innerhalb eines Axons negativ geladene organische Anionen und positiv geladene Kalium- Ionen, und außerhalb negativ geladene Chlor- Ionen und positiv geladene Natrium- Ionen befinden. Doch wie und wann bildet sich hier das Ruhe- oder Aktionspotential?!

4 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach 42 Minuten 1 hilfreich

   Re: Ruhe- und Aktionspotential

   Hallo,
   
   wenn eine Nervenzelle nicht aktiv ist, befinden sich im Intrazellulärraum 155 mmol/l Kaliumionen, 12 mmol/l Natriumionen, 4 mmol/l Chloridionen und 155 mmol/l Proteinanionen, zudem noch einige Calciumionen und Hydrogencarbonationen. Da sich außerhalb der Zelle aber die Verhältnisse umkehren (4 mmol/l Kaliumionen, 145 mmol/l Natriumionen, 120 mmol/l Chloridionen sowie weitere Ionen), besteht ein Potentialunterschied zwischen innen und außen. Er beträgt ca. - 70 mV (Ruhepotential), d.h. positiv geladene Ionen von außen (v.a. Natriumionen) würden in die Zelle einströmen, wenn sie könnten. Sie können aber nicht, weil die Zellmembran bis auf bestimmte "Tore" für elektrisch geladene Teilchen undurchlässig sind. In Ruhe sind diese Tore außerdem fast alle geschlossen.
   
   Nervenzellen sind nun aber unentweg einer geringen Veränderung ihres Potentials gegenüber dem Extrazellulärraum ausgesetzt. Es gibt also kleine Schwankungen des Ruhepotentials. Wenn das Potential sich allerdings aufgrund einer äußeren Reizung, z.B. durch die Einflüsse einer anderen Nervenzelle, um ca. 20 mV erhöht, dann öffnen sich schlagartig die "Tore" für die Natriumionen in der Membran, so daß diese Ionen massiv in die Zelle einströmen. Dadurch kommt es weniger als 1 ms lang zu einer Depolarisation der Zellmembran von –70 mV auf ca. +30 mV. Diese Depolarisation ist das Aktionspotential, das sich entlang der Zellmembran fortpflanzt, indem sich verschlossene "Tore" öffnen.
   
   Das Aktionspotential bleibt nicht lange bestehen, weil sofort Mechanismen der Zelle einsetzen, um die Natriumionen wieder nach draußen zu befördern. In der Zelle wird so lange kräftig gearbeitet, bis der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt ist und die Zelle wieder feuern kann (ein erneutes Aktionspotential eintreten kann). In der Zwischenzeit gelingt dies entweder nicht (absolute Refraktärzeit) oder nur eingeschränkt (relative Refraktärzeit).
   
   Grüße,
   
   Oliver Walter
   

   • Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich

     Re^2: Ruhe- und Aktionspotential

     Hallo!
     
     Also, erstmal danke für deine Antwort! Sie hilft mir schon etwas weiter, jedenfalls verstehe ich jetzt die Aufgabe der Natrium-Ionen.
     
     Doch du hast das Potential hauptsächlich "aus der Sicht" der Natrium- Ionen erklärt, doch welche Rolle spielen jetzt die Kalium-Ionen?
     Im Unterricht hatten wir besprochen, dass wärend der Ruhephase zwar keine Natrium- Ionen durch die Membran diffundieren können (wie du es auch erklärt hast), aber Kalium- Ionen im geringen Maße schon. Dies, so hat uns die Lehrerin erklärt, läge daran, dass es für Kalium- Ionen einige Poren gibt, die immer geöffnet sind, für Natrium- Ionen gibt es dagegen nur Poren, die spannungsgesteuert sind.
     Was hat dieses Diffundieren der Kalium- Ionen mit dem Potential zu tun? Hat es überhaupt etwas damit zu tun?
     
     Na ja, vielleicht stelle ich mich auch ein bisschen blöd an, aber irgendwie habe ich Schwierigkeiten mit das Potential vorzustellen...
     

     • Antwort von nach 3 Stunden 0 hilfreich

       Re^3: Ruhe- und Aktionspotential

       Hallo, Doch du hast das Potential hauptsächlich "aus der Sicht" der
       Natrium- Ionen erklärt, doch welche Rolle spielen jetzt die
       Kalium-Ionen?
       die Kalium-Ionen bestimmen maßgeblich die Größe des Ruhepotentials. Wenn man die Konzentrationen in die Nernst-Gleichung einsetzt, erhält man ungefähr den Wert für das Ruhepotential, genauer: - 97 mV. Im Unterricht hatten wir besprochen, dass wärend der Ruhephase
       zwar keine Natrium- Ionen durch die Membran diffundieren
       können (wie du es auch erklärt hast), aber Kalium- Ionen im
       geringen Maße schon. Dies, so hat uns die Lehrerin erklärt,
       läge daran, dass es für Kalium- Ionen einige Poren gibt, die
       immer geöffnet sind, für Natrium- Ionen gibt es dagegen nur
       Poren, die spannungsgesteuert sind.
       Ja, die Membran ist in Ruhe in geringem Maße für Kaliumionen durchlässig. Deshalb strömen immer einige Kaliumionen aus der Zelle hinaus. Allerdings gelangen auch immer welche hinein, u.a. über die Natrium-Kalium-Pumpe, die unter Energieaufwand Natriumionen aus der Zelle und Kalium in die Zelle transportiert. Was hat dieses Diffundieren der Kalium- Ionen mit dem
       Potential zu tun? Hat es überhaupt etwas damit zu tun?
       Wie gesagt ist das Verhältnis der Kaliumionenkonzentrationen innen und außen entscheidend für die Größe des Ruhepotentials. Bei -90 mV befinden sich die Kaliumionenkonzentrationen allerdings nicht ganz im Gleichgewichtszustand. Es besteht eine Kraft auf die Kaliumionen, die Zelle zu verlassen. Dies ist durch die geöffneten Poren möglich. Deshalb sorgen Mechanismen wie die Kalium-Natrium-Pumpe dafür, daß Kaliumionen in die Zelle zurückbefördert werden, wobei gleichzeitig Natriumionen in den Extrazellularraum abgegeben werden. Es ist nämlich so, daß doch einige Natriumionen trotz der sehr geringen Permeabilität der Membran für diese Teilchen in die Zelle gelangen. Na ja, vielleicht stelle ich mich auch ein bisschen blöd an,
       aber irgendwie habe ich Schwierigkeiten mit das Potential
       vorzustellen...
       Wie man sich das vorstellen soll, weiß ich im Moment auch nicht. Es herrschen zwischen Intra- und Extrazellularraum Konzentrationsunterschiede zwischen verschiedenen Ionenarten vor, die "künstlich" aufrechterhalten werden. Dadurch kommt es zu elektrischen Potentialunterschieden. Wenn Du ein Voltmeter anlegen würdest, würdest Du eine Spannung von 90 mV messen.
       
       Grüße,
       
       Oliver Walter
       

       • Antwort von nach 8 Tagen 0 hilfreich

         Re^4: Ruhe- und Aktionspotential

         Hallo!
         
         Auch wenn es ein bisschen spät kommt, aber danke für die Infos. Ich glaube schon das mir es weitergeholfen hat.
         Also, vielen Dank!
         

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