Ruhepotenzial

Das Ruhepotenzial entsteht durch Diffusion von Ionen zwischen dem extrazellulärem Raum und dem Zellinneren. Die Konzentration, die Art
und die Ladung von Teilchen, welche inner- und außerhalb der Zelle sind, bestimmen die Potenzialdifferenz. Sie wird in mV gemessen. Im
Ruhepotenzial liegt die Potenzialdifferenz bei ca. -40 mV bis -75 mV. Die Potenzialdifferenz wird von K+Ionen, Na+Ionen, Anionen und Cl-Ionen
bestimmt.
Innerhalb der Zelle herrscht eine höhere Konzentration von K+Ionen und Anionen (negativ geladene organische Ionen, welche meist Proteine
oder Aminosäuren sind) im extrazellulären Raum. Hier, außerhalb der Zelle, herrscht eine höhere Konzentration von Na+Ionen und Cl- Ionen. Nun
möchten alle Stoffe ihre Konzentration innerhalb und außerhalb der Zelle ausbalancieren, also Diffundieren. Der Vorgang der Diffusion kostet keine
Energie, es handelt sich um einen passiven Vorgang. Die Zellmembran ist selektiv permeabel, d. h. die Durchlässigkeit eines Teilchens hängt von Größe
und Ladung ab. K+ Ionen können sehr leicht die Membran passieren. Cl-Ionen können sie weniger gut passieren, Na+Ionen nur sehr schlecht und
Anionen überhaupt gar nicht.
Da sich nur wenige K+Ionen im extrazellulärem Raum be"nden, aber sehr viele in der Zelle, diffundieren sie, mit Hilfe von K+Proteinkanälen
vom Inneren zum Äußeren der Zelle um ein Konzentrationsgleichgewicht herzustellen. Das ist aber nicht möglich, denn nicht nur die Konzentration
sondern auch die Ladung will ausbalanciert werden. Das Innere der Nervenzelle ist, wie bei den meisten anderen Körperzellen, negativ geladen (viele
Anionen in der Zelle, welche die Membran nicht passieren können). Wenn jetzt also K+Ionen die sowieso schon negativ geladene Zelle verlassen
wollen, wird diese noch negativer geladen. Und um das auszugleichen werden die K+Ionen also wieder vom Zellinneren angezogen. Die K+Ionen
werden also durch ihr Konzentrationsgefälle nach außen diffundiert aber gleichzeitig, zum Ausgleichen des immer negativer werdenden Zellinneren,
nach innen „gezogen“. So entsteht ein Fließgleichgewicht der K+Ionen welche ein konstantes, aber unterschiedlich hohes Niveau haben.
Ständig von außen nach innen eindringende Na+Ionen (denn Konzentrationsgefälle: außen viel, innen sehr wenig und Ladungsausgleich: innen
negativ, außen positiv geladen) würden das Zellinnere immer positiver au#aden, bis die Potenzialdifferenz verschwindet und so auch das Ruhepotenzial,
was dazu führen würde, dass die Nervenzelle nicht mehr erregbar ist. Um genau das zu verhindern gibt es die Natrium/Kalium-Pumpe. Diese ist
entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials. Die Natrium/Kalium-Pumpe braucht viel Energie in Form von ATP (wird zu ADP+P),
denn sie muss Na+Ionen entgegen ihres Konzentrationsgefälles wieder nach außen transportieren. Jedes Mal wenn sie 3 Na+Ionen nach außen
transportiert, bringt sie 2 K+Ionen von außen nach innen.