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Folge 023 – Entstehung des Ruhepotentials | Neurobiologie Teil 3


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Inhalt der Folge:

  • In dieser Folge besprechen wir die Entstehung des Ruhepotentials von Nervenzellen und warum die ständige Aufrechterhaltung überlebenswichtig ist!

Das Ruhepotential

Was ist das Ruhepotential von Nervenzellen?

  • Das Ruhepotential ist der negativ geladene Zustand einer unerregten Nervenzelle!
  • In menschlichen Axonen beträgt die gemessene Spannung des Ruhepotentials ca. -70mV.
  • Diese Spannung kommt zustande, weil innerhalb und außerhalb des Axons eine ungleiche Verteilung von Ionen vorliegt.

Warum muss das Ruhepotential ständig aufrechterhalten werden?

  • Wie wir bereits wissen, stellt das Nervensystem das Informations- und Kommunikationssystem des Körpers dar, das auf der Erzeugen, Verarbeiten und Weiterleiten von elektrischen Impulsen basiert.
  • Das Ruhepotential ist die Grundlage der Entstehung von elektrischen Impulsen (Aktionspotentialen).
  • Ohne Ruhepotential können also keine elektrischen Impulse erzeugt werden.
  • Wird das Ruhepotential also nicht ständig aufrechterhalten bzw. nach einem elektrischen Impuls wiederhergestellt, versagt das Nervensystem, was zum Tod führen würde.

Die Entstehung des Ruhepotentials

Entstehung des Ruhepotentials - Biologie Passion Podcast

Entstehung des Ruhepotentials – Biologie Passion Podcast

Das Gleichgewichtspotential [ca. -85mV]

  • Im Normalzustand befinden sich viele positiv geladene Kalium-Ionen im Axoninneren und im Extrazellularraum (außerhalb) deutlich weniger.
  • Dies führt dazu, dass positiv geladene Kalium-Ionen aus dem Axoninneren ausströmen, um den Konzentrationsunterschied auszugleichen.
  • Durch den Ausstrom dieser positiv geladenen Ionen wird die Spannung im Zellinneren der Axone negativer.
  • Der sogenannte elektrische Gradient wird negativer.
  • Die Kalium-Ionen strömen jedoch nur so lange aus, bis sich elektrischer Gradient und Konzentrationsgradient exakt ausgleichen!
  • Dieser Zustand liegt bei einer Spannung von ca. -85mV vor und wird Gleichgewichtspotential genannt!

Der Natrium-Ionen-Leckstrom

  • Bei der Entstehung des Gleichgewichtspotentials wird der elektrische Gradient im Axoninneren negativer.
  • Diese negativer werdende Spannung zieht positiv geladene Natrium-Ionen an, die infolgedessen ins Axoninnere einströmen.
  • Man spricht hier vom Natrium-Ionen-Leckstrom.
  • Der elektrische Gradient wird dadurch wieder positiver.
  • Das theoretische Gleichgewichtspotential [ca. -85mV] wird zum sogenannten Ruhepotential [ca. -70mV].

Die Natrium/Kalium-Pumpe

  • Die Natrium-Ionen strömen aufgrund des negativen elektrischen Gradienten ständig ins Axoninnere.
  • Dadurch wird das Axoninnere logischerweise immer positiver.
  • In der Theorie würden die Natrium-Ionen so lange einströmen, bis der elektrische Gradient komplett ausgeglichen wäre.
  • Es muss jedoch unbedingt verhindert werden, dass die Spannung positiver als -70mV wird.
  • Um die notwendige, negative Spannung von -70mV aufrechtzuerhalten, muss der Natrium-Ionen-Leckstrom also ausgeglichen werden!
  • Dafür sorgen die ATP-abhängigen Natrium/Kalium-Pumpen.
  • Sie sind in der Lage, Natrium-Ionen aus dem Axoninneren zu transportieren.
  • Unter Verbrauch von ATP werden jeweils 3 Natrium-Ionen aus dem Axoninneren heraus transportiert und im Gegenzug wieder 2 Kalium-Ionen ins Innere der Axone.

Auf diese Art und Weise baut eine Nervenzelle das Ruhepotential [-70mV] auf und kann es anschließend aufrechterhalten!

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Über Anregungen, Verbesserungsvorschläge und Kommentare freue ich mich immer sehr! 🙂

1 Kommentar Schreibe einen Kommentar

  1. Hi Christian,
    Erst einmal will ich dir mitteilen, dass ich ein Fan deines Podcasts bin. Es gefällt mir wie du alles so verständlich rüberbringst und nichts überstürzt. Das schätze ich sehr.:)
    Trotzdem würde ich dir gerne ein paar kleine Kritikpunkte mitgeben: ich würde etwas mehr mit deiner Stimme rum experimentieren. Das heißt Mal etwas schneller, Mal langsamer reden und von der Tonart es etwas abwechslungsreicher gestalten. So wirkt es dann noch leidenschaftlicher bzw mitreißend.
    Außerdem würde ich dir empfehlen bei den zugehörigen Blogartikeln weniger „Stichpunkte“ in Form von setzen zu verwenden. Stattdessen entweder Sätze, die man direkt als solche erkennt und evtl manchmal Stichpunkte nutzen um somit den Überblick zu erleichtern. Mit Pfeilen etc könntest du noch etwas mehr arbeiten und nicht direkt die selbe Formulierung wie im Podcast bzw im Blogartikel nutzen.
    Ansonsten wirklich super!
    Und ich hätte n Vorschlag für die nächste Folge: inhibitorische und GABA Synapsen. Am Freitag habe ich eine Bio Prüfung und es wär richtig cool, würdest du es bis dahin schaffen. Aber kein Stress, ich find das auch iwie so raus.
    Dank dir,
    Thea

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