Damit eine Zelle ihre Funktion ausüben kann, muss die Kaliumkonzentration in der Zelle höher und die Natriumkonzentration niedriger sein. Wieso?

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4 Antworten

Es hat mit Ruhe- und Aktionspotential zu tun.
Damit die Zelle eine "Betriebsspannung"=RP hat, braucht es die K-Ionen. Die werden durch die Pumpe unterschiedlich verteilt, so daß entsprechend der Nernst-Gleichung ein RP von ca. 70 mV rauskommt.
Aber: eine solche ungleiche Verteilung wäre nicht möglich, wenn nicht zum Ausgleich in Gegenrichtung Na befördert wird, sonst wäre der Ladungsunterschied zu groß und damit der Energieaufwand astronomisch
Frage also: wozu das Ganze, wenn es nur um Ladungen geht.
Antwort: die Durchlässigkeit für diese Ionen ist stark unterschiedlich. K kann fast ungehindert durch die Membran und macht das auch immer, daher das RP (Achtung! Es sind unglaublich wenig, die diffundieren, von ca. 100 000 Stück so 4 bis 6! Das reicht schon für die 70 mV)
Wenn die Na-Schleusen  geöffnet werden, strömt Na sehr schnell ein: es wird durch 2 Kräfte (hintereinander geschaltete Quellen, nämlich RP von K plus Konz.gefälle des Na daher weit über 100 mV Zugkraft) in das Axon getrieben.
Da das RP für den nächsten Puls wieder hergestellt werden muß, werden danach auch die K-Kanäle geöffnet während Na-Kanäle schon wieder zu machen.
Vereinfacht K macht die Batteriespannung Na den Impuls.

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Das Aktionspotential ergibt sich nicht nur auf Grund der unterschiedlichen Ionenkonzentration, sondern auch dadurch die neg. Eiweiß-Anionen im Zellinnern, die dort zurückgehalten werden.

Deine Frage weckt ein Grinsen in mir, denn auch ich habe mir die Frage gestellt, warum eine Spannung entsteht, wo doch sowohl Natrium, als auch Kalim-Ionen beide pos. sind. die Anionen im Zellinnern gaben mir dann die befriedigende Antwort für mich selbst. Gerätselt habe auch ich erst einmal.

Ich finde, du hast dieses "Problem" recht scharfsinnig erkannt.

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Teilchen wollen sich ja immer gleichmäßig verteilen. Dadurch funktioniert die Natrium-Kalium-Pumpe nicht mehr und es kann sich kein Aktionspotenzial mehr bilden. Folglich ist die Zelle tot. 

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Kommentar von gemuesemais222
02.01.2016, 21:36

Ich verstehe irgendwie nicht was das jetzt mit meinen Gedankengängen zu tun hat ? Könnten Sie mir das vlt. noch etwas präziser erläutern ? Gehe ich nun richtig in der Annahme das die N-K-Pumpe  die funktion hat das postive  Potenzial wieder so zum Ruhepotenzial zu senken ? oder hat Sie noch/oder einen ganz anderen Sinn ?  

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Die Na-K-Pumpe muss arbeiten, weil eine Membran nie völlig undurchlässig für Ionen ist; es gibt kleine Lecks. Ohne die Arbeit der Pumpe würde sich auf längere  Zeit eine Gleichverteilung der Ionenkonzentrationen ergeben.

Durch die unterschiedlichen Konzentration zwischen Innen und Außen ergibt sich ein Bestreben zum Konzentrationsausgleich. Für K+ ist die Membran etwas durchlässig, so dass K+ durch den osmotischen Druck herausströmen kann. Wenn sich positive Landungsträger nach außen bewegen, ergeben sich Ladungsunterschiede zwischen Innen und Außen  (Außen +; Innen -). dadurch werden die K+ dicht an der Membran gehalten und der Ausstrom wird gebremst. So entsteht auch  die Spannung an der Membran.

Am Membran- oder RP sind mehrere Ladungsträger beteiligt. Eine Liste dazu findest du in deinem Biobuch oder im Netz.

Dieses Membranpotential ist Voraussetzung dafür, dass Nervenzellen erregbar sind, also dass ein AP entsteht und weitergeleitet wird. Die Ladungsverhältnisse kehren sich durch den schnellen Na+-Einstrom um.

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