Ruhemembranpotential

Hi Leute,

Ich habe noch nicht so ganz verstanden, wie das mit dem Ruhemembranpotenzial funktioniert.

Zu ersteinmal betrachte ich die Ionen in der Innen und Außenseite des Axons. Ich stelle fest, das innen die Konzentration von Kalium-ionen größer ist als draussen. Das bedeutet also, dass die Kalium-Ionen nach außen wandern, wegen dem Konzentrationsgradienten. Die Kalium-Ionen wandern nun solange (mehr) nach außen, bis soviel mehr positive Ionen auf der Außenseite sind, sodass ein Gleichgewicht entsteht, da immer eine gleiche Anzahl Kalium-Ionen von der einen als auch zur anderen Seite wandern (einmal durch den Konzentrationsgradienten und weil an der Außenseite immer mehr Kaliumionen sich sammeln, und so eben auch gleichzeitig Ionen nach innen wandern (Elektronengradient).

Ich stelle des weiteren fest, dass dies bei Natrium-Ionen genau umgekehrt. Eine hohe Konzentration an der Außenseite und eine niedrige Konzentration in der Innenseite, weshalb diese nach innen wandern, aber denn noch nicht so viel wie die Kalium-Ionen, weil diese nicht so sehr Membrandurchlässig sind.

Meine Fragen beziehen sich nun konkret auf den Konzentrationsgradienten.

Ist es so: Das ein Ion A mit höherer Konzentration zu dem gleichen Ion A niedriger Konzentration wandert?

Oder kann es auch so sein, dass ein Ion A höherer Konzentration zu einem Ion B mit niederiger Konzentration wandert?

Auf das RMB bezogen: Betrachtet man den Gradienten von zwei gleichen Ionen isoliert von den anderen Ionen?

Betrachtet man also nur die Differenz von Kaliumionen und sagt dann, es wandert von höherer Konzentration zu einer niedrigeren Konzentration?

oder muss man eben auch die anderen Ionen mit berücksichtigen?

Um das rechnerisch vielleicht noch deutlicher zu machen:

Nehmen wir an wir haben folgende Konzentrationen:

Innenseite:[Na+] 15mM/L und [K+] 150mM/L
Außenseite [Na+] 150mM/L und [K+] 5mM/L.

Auf der innenseite hätten wir also 15+150=165mM/L und auf der außenseite 155mM/L (wenn wir die stoffe zusammenbetrachten).

Wenn man die Ionen zusammen betrachtet, dann müssten ja eigentlich beide Stoffe in der Innenseite tendieren nach Außen zu wandern.

Wenn man die Ionen auf der innenseite und außen seite alleine betrachtet, würde [Na+] nach innen wandern und [K+] nach außen?

Wie läuft das ab?

Und was hat es mit der Natrium-Kalium-Pumpe auf sich? Sie pumpt die Ionen gegen den Konzentrationsgradienten. Das ist klar, aber wozu?

Natürlich zum einen, um das Ruhemembranpotenzial zu erhalten, aber wie wird das denn in erster Linie überhaupt gestört? Oder hängt das nur damit zusammen, wenn ein Aktionspotenzial gefeuert wurde und die Natriumionen in der Innenseite herausgepumot werden müssen?

Und: Warum ist das Ruhemembranpotenzial -60mV? Wie ist die Rechnung? Natürlich sagt Potenzialdifferenz natürlich einen Unterschied zwischen A und B aus. Aber wie kommt es da zu einem negativ? Eine negativspannung heisst für mich, dass da eine Spannung ist, die eigentlich gar nicht da ist. Natürlich kann ich mir rein logisch klar machen, wenn ich auf Innenseite 100mV habe und auf der Außenseite 50mV (werde sind von mir erfunden) dann kann ich antürlich 50mV-100mV=-50mV rechnen. Ist das so anch dieser Art gemeint? und wenn ja, wie wird denn bestimmt, was man wovon abzieht?

blah.

Vielen danke für jede erdenkliche Hilfe die meinem Gehirn licht erblicken lässt.

Man betrachtet die Ionenarten erst mal getrennt. Wenn z.B. Die K-Konzentration in der Zelle 10mal so hoch ist, ist natürlich die Wahrscheinlichkeit eines Austritts 10mal so groß wie die eines Eintritts. Daraus folgt ein Netto-Export.

Das sich bildende Membranpotential ist sozusagen das verbindende Element. K kann irgendwann trozt Konzentrationsunterschied nicht mehr wandern, weil die Spannung es zurückhält, Na wird durch Konzentrationsunterschied UND Spannung nach innen befördert, allerdings nur in geringen Mengen, wegen der fehlenden Durchlässigkeit.

Das erklärt auch die Heftigkeit, wenn sich die Durchlässigkeit der Membran für Na plötzlich erhöht.

Nebenbei bemerkt, es sind zwar nur ca. 100 mV, aber wäre da keine Membran, sondern Luft, würden die Funken fliegen. Das Ganze ist also keine gemütliche Chemie, sondern eben heftig.

Zoelomat

Natrium wird also durch Spannung UND dem Konzentratipnsgradienten nach innen gezogen.

Entsteht diese Spannung dadurch, weil die Kalium-Kationen aus der Membran wandern und dadurch die Innenseite der Membran (noch) negativer wird und somit die Natrium-Kationen (noch mehr) anzieht?

Oder ist diese Spannung auch schon da, wenn die Kalium-Kationen nicht zur Außenseite wandern würden (nur mal so als hypothes angenommen) ?

Die Innenseite der Membran ist ja negativ. Dann müssten es ja eigentlich die Kalium-Ionen schwerer haben zur Außenseite zu gelangen, weil ja da eine Spannung ist, die diese Kalium-Kationen zurückhält und diese Spannung ist zweierlei Art:

  1. Die positiven Kalium-Kationen auf der anderen Seite der Membran (abstoßung von sich selber).
  2. Die Anionen in der Membran selbst, die die Kationen „festhalten“ (Anziehung) (wobei ich net weiß, ob das eine Spannung ist, denn och ist es aber eine Kraft, die da ist).

Lieb Grüßle

)

Natrium drängt wegen des Konzentrationsunterschiedes nach innen UND wird von der Spannung nach innen gezogen, richtig, sie können aber nicht.

Die Spannung entsteht (vereinfacht) durch die Kalium-Ionen. Diese würden solange nach außen wandern, bis die Konzentrationsunterschiede ausgeglichen wären, WENN SIE NICHT durch die elektrische Spannung daran gehindert würden.

Das ist sozusagen das Ruhepotential, ein Gleichgewicht zwischen den Kalium-Ionen, die wegen des Konzentrationsgradienten nach außen drängen und denen, die wegen der elektrischen Spannung nach innen gezogen werden. Das bleibt „ewig lange“ erhalten, und die Kalium-Natrium-Pumpe dient dazu, die Natrium-Ionen, die ungeplant in die Zelle eindringen, wieder rauszuwerfen, weil sonst das Ruhepotential mit der Zeit verschwinden würde - es beruht ja darauf, dass die Membran für K durchlässig ist und für Na undurchlässig ist.

Noch ein paar Nachträge: es gibt nur eine Spannung, negative Werte bedeuten, dass die gerade betrachtete Seite negativ geladen ist. Man kann da nicht addieren, wie von dir vermutet. -100 mV heißt, das Zellinnere (die als Basis betrachtete Seite) ist gegenüber der Zellumgebung negativ geladen.

Die Kraft, die auf Ionen wirkt, ist übrigens von der Spannungsdifferenz/Abstand abhängig. 100 mV auf 10 nm ist eben nicht eine rechnerische Größe, sondern eine Kraft, die die Funken fliegen lässt.

Hoffe, es wird langsam klarer, auch wenn ich auf deine Fragen nicht 1:1 antworten kann, Zoelomat

Falls nicht, einfach weiter nachfragen!

Den Mechanismus selbst glaube ich verstanden zu haben.

Was bei mir noch nagt, ist das mit den -100mV.

Du hast geschrieben das die Membraninnenseite negativ ist, wenn die Membraninnenseite betrachtet wird.

Stimmt es, dass wenn man nun die Membranaußenseite betrachten würde, dort +100mV sind? Das würde für mich Sinn ergeben.

Und die Differenz von +100mV oder -100mV ist eben die Spannungsdifferenz zwischen Membraninnen- und Membranaußenseite und je nachdem, welche Seite man betrachtet hat man natürlich logischerweise entweder +100mV oder eben -100mV.

Schönen Gruß

Genau, es gibt ja keine absoluten Spannungen, es wird immer die Relation zwischen 2 Orten betrachtet. Eine Batterie hat 2 Pole, aber natürlich nur 1mal die Spannung von 1,5 V.