2 Fragen zu Ruhepotenzial

Das Ruhepotenzial einer Nervenzelle ist negativ, typischerweise etwa -70 mV, und wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, insbesondere durch Kaliumionen (K+) und organische Anionen. 1. **Kaliumionen (K+)**: In einer ruhenden Nervenzelle ist die Konzentration von K+ Ionen innerhalb der Zelle höher als außerhalb. Die Zellmembran ist für K+ Ionen relativ durchlässig, was bedeutet, dass K+ Ionen dazu neigen, aus der Zelle herauszufließen, wenn die Membran geöffnet ist. Dieser Ausstrom von positiv geladenen K+ Ionen führt zu einer negativen Ladung im Inneren der Zelle. 2. **Organische Anionen**: Innerhalb der Zelle befinden sich auch organische Anionen (wie Proteine und andere große Moleküle), die negativ geladen sind und nicht die Zellmembran passieren können. Diese Anionen tragen zur negativen Ladung im Zellinneren bei, da sie nicht mit den K+ Ionen, die die Zelle verlassen, neutralisiert werden können. 3. **Nernst-Gleichung**: Das Gleichgewichtspotenzial für K+ Ionen kann mit der Nernst-Gleichung berechnet werden, die zeigt, dass das Ruhepotenzial stark von der K+ Konzentration abhängt. Da K+ Ionen die Hauptträger des Ruhepotenzials sind, führt ihr Ausstrom zu einer negativen elektrischen Ladung im Zellinneren. Zusammengefasst ist das Ruhepotenzial negativ, weil der Ausstrom von K+ Ionen und die Präsenz von nicht-permeablen organischen Anionen eine ungleiche Verteilung von Ionen und Ladungen über die Zellmembran erzeugen.

Im Ruhepotenzial ist elektrochemische Energie gespeichert, weil es sich um einen Zustand handelt, in dem die Verteilung von Ionen über die Zellmembran hinweg ein Ungleichgewicht erzeugt. Dieses Ungleichgewicht führt zu einer elektrischen Spannung, die als Ruhepotenzial bezeichnet wird. Die Hauptursache für das Ruhepotenzial ist die selektive Permeabilität der Zellmembran, die es bestimmten Ionen ermöglicht, leichter durch die Membran zu diffundieren als anderen. In der Regel sind Zellen bei Ruhepotenzial für Kaliumionen (K⁺) durchlässiger als für Natriumionen (Na⁺). Dadurch strömen K⁺-Ionen aus der Zelle, was zu einer negativen Ladung im Inneren der Zelle führt. Zusätzlich tragen aktive Transportmechanismen, wie die Natrium-Kalium-Pumpe, zur Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials bei, indem sie Na⁺ aus der Zelle und K⁺ in die Zelle transportieren. Dieses Ungleichgewicht der Ionenverteilung und die damit verbundene elektrische Spannung stellen eine Form von gespeicherter elektrochemischer Energie dar, die bei Bedarf für die Erzeugung von Aktionspotentialen und die Übertragung von Nervenimpulsen genutzt werden kann.