aktionspotential.com

Das Ruhepotential

Das Ruhepotential bei einer Nervenzelle, auch Ruhemembranpotential genannt, bezeichnet eine elektrische Spannung, die über einer Doppelschicht aus Membran und Elektrolyten, bei erregbaren Zellen, im Ruhezustand besteht. Diese Spannung nennt man auch Membranpotential.

Wie das Ruhepotential entsteht

Innerhalb einer Nervenmembran befinden sich viele Kaliumteilchen – es herrscht dort eine negative Ladung – während außerhalb davon die Natriumionen überwiegen. Hier ist die Ladung positiv. Die Membranen erregbarer Zellen sind kaliumdurchlässig. Dem chemischen und dem elektrischen Gradient folgend “wollen” die Kaliumionen das Ungleichgewicht von innen und außen aufheben und strömen nach draußen. Andersherum verhält es sich bei den Natriumionen genauso. Über eine andere Bahn strömen diese in die Zellmembran. Es entsteht über der Membran das Spannungsfeld, welches die Kaliumionen entgegen ihrer Natur zurück in die Membran treibt, dementsprechend die Natriumanteile wieder nach außen. So entsteht ein Gleichgewicht, das immer dann gegeben ist, wenn gleich viele Ionen nach innen unterwegs sind, wie nach außen. Durch Leckströme dringen trotzdem immer einige Kaliumionen aus der Membran und einige Natriumionen hinein. Da das Ruhepotential aber eine wichtige Voraussetzung für viele Aufgaben der Zellen ist, beginnt schließlich die Natrium-Kalium-Pumpe (Nartium-Kalium-ATPPase) das Natrium aus der Zelle und das Kalium in die Zelle zu pumpen. Hierbei wird ATP verbraucht.

Warum das Ruhepotential so wichtig ist

Wären die Ionen ständig auf Wanderschaft, würden die ganze Zeit Informationen entstehen und die Zelle würde keinerlei weitere Information weiterleiten können. Eine Informationsweiterleitung kann nur durch das Entstehen eines Ungleichgewichts geschehen. Das Ruhepotential ermöglicht also erst das Aktionspotential. Das Auslösen eben dieses, in dem Natriumionen in die Zelle einströmen, wurde am Axon eines Tintenfisches von Hodgkin und Huxley erforscht und nachgewiesen. Die durch die Abweichungen vom Ruhepotential übertragenen Informationen können nicht nur einfach weitergeleitet werden. Sie können auch bestimmte Vorgänge auslösen. Hier ist das Beispiel der Muskelzellen angebracht. Diese reagieren auf eine Depolarisation – also den Austausch von, in diesem Fall, Kalziumionen – mit Kontraktion. Auch nicht erregbare Zellen nutzen die entstehende Spannung des Ruhepotentials, um verschieden Stoffe

Nur, wenn das Ruhepotential aufrechterhalten ist, können wichtige Funktionen im Körper ablaufen.

Nur, wenn das Ruhepotential aufrechterhalten ist, können wichtige Funktionen im Körper ablaufen.

im Zellinneren anzureichern. Das Potential wird in dem Fall genutzt, um den Konzentrationsgradienten aufzubauen. Vereinfacht kann man sagen: Nur, wenn das Potential aufrechterhalten ist können:

  • Informationen aufgenommen werden
  • Informationen weitergeleitet werden
  • Vörgänge ausgelöst werden
  • Vorgänge transportiert werden

Das Ruhemembranpotential kann anhand eines Voltmeters gemessen werden. Hierfür stich man mit einer Mikroelektrode in die Membran, eine Zweite wird davor gehalten. Diese Messung ist experimentell. Liegt eine Störung des RPs vor, entstehen beim Menschen zum Beispiel Herzrhythmusstörungen.