Frage von MiiiiiiiiLey, 61

Warum gibt es Kaliumkanäle? - Neurobiologie

Hallo. Wir haben gerade Neurobiologie in der Schule und obwohl ich denke alles zum Thema Ruhe/Aktionspotenzial zu verstehen , stellt sich mir folgende Frage: Kalium ist wichtig für unseren Körper und befindet sich deshalb auch in unseren Zellen. Aber wenn es so wichtig ist , Warum gibt es dann überhaupt Kanäle die das Kalium in den extrazellulären Raum befördern? Wenn diese dazu dienen sollen, das ruhepotiential zu gewährleisten, Warum hat die Evolution überhaupt das ruhepotential bei -70 mv angesetzt und nicht in einem positiven Bereich, damit das wichtige Kalium nicht hindert? Außerdem: wie genau kommt Kalium in die Zellen und wie lange verweilt es dort ca? (Reines Interesse)

Expertenantwort
von agrabin, Community-Experte für Biologie, 31

 Warum hat die Evolution überhaupt das ruhepotential bei -70 mv angesetzt und nicht in einem positiven Bereich, damit das wichtige Kalium nicht hindert?

Kalium "hindert" nicht. Die ungleiche Ionenverteilung und das Bestreben zum Konzentrationsausgleich ist ja erst die Ursache für ein Membranpotential. Kalium strömt aufgrund des Konzentrationsgefälles aus der Zelle heraus. Da es positiv geladen ist, entsteht so ein positiver Ladungsüberschuss  Außen und ein negativer Ladungsüberschuss Innen. Dieses MP herrscht an allen Körperzellen.

Gemessen wird das MP extrazellulär, ist halt eine allgemeine Vereinbarung.

Nervenzellen haben die Fähigkeit der Potentialänderung und die wird durch Ionenströme verursacht. Eine geniale Erfindung der Evolution.

 Außerdem: wie genau kommt Kalium in die Zellen und wie lange verweilt es dort ca?

Kalium wird durch die Na/K-Pumpe in die Zelle befördert. Wie lange es verweilt weiß ich nicht, es gehört zu den Elektrolyten und die  müssen ständig durch die Nahrung aufgenommen werden. Größere Verluste gibt es bei Durchfall usw.

Für das allgemeine Verständnis der Vorgänge an Nervenzellen kannst du hier noch mal nachlesen:

http://www.gehirnlernen.de/gehirn/die-einzelne-nervenzelle-und-wie-sie-mit-ander...

Antwort
von Wunnewuwu, 19

Du fragst, warum es Kaliumkanäle gibt und behauptest, dass Kaliumionen wichtig sind. Argumentiere doch mal anders: 

Es gibt Kaliumkanäle, weil deren molekularer Aufbau sehr simple ist (im Vergleich zu Natrium-, oder Calciumkanälen) und sich diese deshalb früh in der Evolution entwickelt haben. Warum sich diese entwickelt haben ist eine typische evolutionäre Frage, die man so nicht so einfach beantworten kann. Es ist halt so. Kalium konnte daraufhin die Zelle schnell verlassen und es bildete damit ein Membranpotential, dass heute in Nervenzellen zusammen mit anderen Ionenflüssen hervorragend dafür geeignet ist, Reize weiterzuleiten. Deshalb hat sich das durchgesetzt.

Dass das Potential so ist wie es ist, ist also reiner Zufall. Dass der Mensch mit seinen Messtechniken dieses Potential als -70 mV bezeichnet, ist zweitrangig. Durch die Existenz der Kanäle für Ionen ergibt sich eben eine Ionenverteilung, die Potentiale an Membranen entstehen lässt. Würden unsere Messgeräte anders funktionieren, stände da eine andere Zahl als -70. Wichtig ist, dass nicht die -70 mV bedeutsam sind, sondern eben, dass Ionen sowohl außerhalb, als auch innerhalb von Zellen vorliegen und diese Verteilung nur durch Kanäle gesteuert wird.

Wie lange Kaliumionen in der Zelle verweilen hängt von vielen Faktoren ab: Spannung, Offenwahrscheinlichkeit, sowie die Zahl von Ionenkanälen (da sie auch die Spannung beeinflussen), der Temperatur, oder der ATPase Aktivität der Na/K-Pumpe. Es lässt sich also nicht sagen, bzw. nicht messen und das ist der Punkt.

LG

Antwort
von theantagonist18, 29

Der Sinn des Ganzen ist ja die Änderung des Potentials. Nicht, dass die Spannung konstant ist. Sonst funktioniert die Reizweiterleitung einfach nicht.

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