Ruhe- und Aktionspotenzial?
Hey,
ich schreibe in einer Woche meine letzte Bioklausur und ich möchte sie gut schreiben. Ich verstehe jedoch das Ruhe und Aktionspotenzial nicht. Ich habe mir Videos dazu im Internet angeguckt und auch Zettel durchgelesen jedoch verstehe ich es wirklich gar nicht. Kann es mir vllt jemand erklären mit Fachbegriffen und die auch erklären. Das wäre sehr lieb danke schonmal im Voraus.
1 Antwort
Hi,
das Ruhepotential ist eine messbare elektrische Spannung von ca. -70 Millivolt über die Zellmembran. Es entsteht durch Konzentrationsgradienten für einzelne Ionenarten:
Natrium-Ionen sind außen viel höher konzentriert als in Zellen. Kalium-Ionen sind in Zellen viel höher konzentriert als im Außenmedium. Die Chlorid-Verteilung folgt eher passiv der gegebenen Ladungsverhältnisse durch das aktive Einstellen der Natrium- und Kalium-Verteilung. Für die beiden Ionenarten gibt es Membranpumpen (Natrium-Kalium-Pumpen), die unter Energieverbrauch (ATP) ständig dafür sorgen, dass diese normal nicht zu erwartenden Ionengradienten aufrechterhalten werden. Außerdem sickern Kalium-Ionen auch im Ruhezustand geringfügig von innen nach außen durch die Membran hindurch. Dies führt insgesamt auf der Membraninnenseite (Abb. gelb) zu einer negativen Ladung und auf der Membranaußenseite (Abb. blau) zu einer positiven Ladung.
Warum machen Nervenzellen das. Es ist eine Vorbereitung auf das Aktionspotential. Denn man kann nun durch das gezielte Öffnen von Ionenkanälen die Verteilung stören. Eine Störung der Ladungsverteilung, wie beim Aktionspotential eine punktuelle Umkehrung, wäre eine Erregung.
Durch das Öffnen von Natriumkanälen kommt es z.B. zu einem Einstrom positiver Ladungsträger (Na+-Ionen), für wenige Millisekunden, so dass das negative Ruhepotential rasch "depolarisiert" wird, d.h. in Richtung positiver Werte ansteigt und sich die Ladunsgverteilung kurzfristig umkehrt, innen positiv statt negativ. Das sieht man, wenn man die Membranpotentialänderung eines Aktionspotentials aufzeichnet:
Bild: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Datei:Aktionspotential.svg
Links sieht man das Ruhepotential bei -70 Millivolt. Dann wenn Natriumkanäle geöffnet werden (Reiz), strömen dem Konzentrationsgefälle folgend Natrium-Ionen in die Zelle und heben den Wert des Ruhepotentials in einem steilen Aufstrich an (Depolarisation), bis dieser Anstieg gipfelt und das Membranpotential wieder auf seinen alten Wert zurückgeholt wird.
Dazu öffnen zeitverzögert Kaliumkanäle, so dass aufgrund der umgekehrten Verteilung des Kaliums, positive Ladungsträger aus der Zelle strömen, was hilft, das Membranpotential wieder weniger positiv zu machen (Repolarisation). Nach einem kurzen Unterschreiten des alten Ruhepotentialwertes (Hyperpolarisation) ist die alte "Polarisation" der Membran (innen negativ außen positiv) des Ruhepotentials wieder hergestellt. Und das Aktionspotential ist beendet.
Da die Natrium- und Kalium-Kanäle elektrisch über Spannungssensoren ausgelöst werden, "merken" Natriumkanäle in der unmittelbaren Umgebung eines solchen Ereignisses die Spannungsumkehr und öffnen selbst. Das sorgt dafür, dass das Aktionspotential wie eine Erregungswelle sich über die Zellmembran fortpflanzt und dabei weite Strecken zurücklegen kann. Aktionspotentiale sind also Fernmeldesignale von Nervenzellen, die sie über lange Ausläufer (Axone) schicken können, bis sie eine nächste Nervenzelle erreichen und die Erregung auf sie übertragen (Synapse). Aktionspotentiale haben den Vorteil, dass sie sich selbst erhalten. Denn durch das ständige sich neu öffnen unerregter Natriumkanäle bleibt der Ausschlag nach oben (die Amplitude) des Aktionspotentials über die zurückgelegte Wegstrecke immer gleich hoch, ohne abzuebben, bis es sein Zielort (eine Synapse) erreicht.
Ein Aktionspotential wäre allerdings nie möglich ohne ein Ruhepotential. Das ist nun ersichtlich. Daher kann man sagen, das Ruhepotential ist die Vorbereitung auf Aktionspotentiale, da es die Zelle erst erregbar macht.
LG
