Das Ruhepotenzial beschreibt die Spannung einer nicht erregten Zelle. Diese Spannung entsteht durch eine unterschiedliche Verteilung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle. Dem Ruhepotenzial gegenüber steht das Aktionspotenzial.
Ruhepotential von Nervenzellen
| Wert | Cytoplasma | Extrazellularraum |
|---|---|---|
| ca. -70mV | hohe Konzentration von Kalium-Ionen () hohe Konzentration an organischen Anionen () | hohe Konzentration an Natrium-Ionen () hohe Konzentration an Chlorid-Ionen () |
| Beide Seiten der Membran sind für sich selbst gesehen ausgeglichen, da sie sowohl positive als auch negative Ionen haben. Aber zwischen Cytoplasma und Extrazellularraum entsteht ein Ladungsunterschied: Der Extrazellularraum ist elektrisch positiver geladen als das Cytoplasma. |
Die Zellmembran, eine semipermeable Membran, ist für Kalium relativ leicht zu durchdringen (im Ruhezustand sind Kaliumionenkanäle geöffnet, Natriumionenkanäle hingegen nicht), für Natrium hingegen schwerer. Diffundiert Kalium allerdings aufgrund des Konzentrationsunterschieds durch die Zellmembran nach außen, steigt der elektrische Gradient, d. h., die Spannung erhöht sich, da das positive Kaliumion zum ohnehin schon positiveren Extrazellularraum kommt und dessen positive Ladung sich so erhöht. Es wirkt also das Konzentrationsgefälle (der chemische Gradient) gegen den sogenannten elektrischen Gradienten und so gleicht sich die Konzentration nicht aus. Für die Natriumionen ist es allerdings anders: Diffundieren sie durch die Zellmembran, sinkt sowohl das Konzentrationsgefälle als auch der elektrische Gradient verringert wird. Zwar ist es für Natriumionen schwieriger, durch die Zellmembran zu diffundieren als für Kaliumionen, es passiert mit der Zeit jedoch trotzdem (durch sog. Leckströme). Deshalb pumpt die Natrium-Kalium-Pumpe unter Energieaufwand Natriumionen wieder aus der Zelle hinaus, um das Ruhepotenzial aufrecht zu erhalten.
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