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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! 🙂

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