Wieso ist das Ruhepotential trotz elektromotorischer Kraft negativ?
Ich verstehe nicht, wieso das Zellinnere beim Ruhepotential negativ (-70mV) ist, obwohl es durch das dynamische Gleichgewicht ja eigentlich dazu kommt, dass gleichviele Kalium Ionen aus und einströmen. Und wozu ist dann die Natrium Kalium Pumpe noch da? Ich weiß, dass sie 2 K nach Innen und 3 Na nach Außen pumpt...
4 Antworten
Also. Es gibt ja nicht nur die positiv geladenen Ionen Kalium und Natrium. Sowohl innerhalb also auch außerhalb der Zelle befinden sich auch negativ geladene Dinge. Außerhalb ist es hauptsächlich das Chlorid, intrazellulär haben wir viele negativ geladene Proteine. Die negative Ladung ist innerhalb und außerhalb der Zelle etwa gleich. Die negativ geladenen Teile bleiben immer schön stationär, können die Polarisation der Zellmembran also nicht verändern. Das heißt, Veränderungen im Potential müssen durch die positiv geladenen Ionen erfolgen. Dadurch nun, dass die Kalium-Natrium-Pumpe mehr Natrium aus der Zelle als Kalium hinein pumpt, ist die positive Ladung außerhalb der Zelle größer, als darinnen. Klar, oder? Draußen mehr Plus als drinnen, weil das Natrium ja nicht wieder rein kann. An Kalium geht gleich viel rein wie raus, da ändert sich also nichts, aber Nazrium gwht mehr raus als rein. Leuchtet das ein?
Durch das viele Natrium im Extrazellulärraum ist die Ladung draußen so viel "positiver", dass das Ruhemembranpotential etwa -70 mV beträgt. Beim Aktionspotential werden schnelle Natrium-Kanäle eröffnet, Natrium strömt massiv ein und depolarisiert so die Membran. Das Kalium ist also gar nicht die hauptsächlich dynamische Komponente bei dieser Potential-Geschichte ...
Genau, was das Kalium angeht. Geht aber natürlich nur, so lange ATP vorhanden ist, um die Natrium-Kalium-ATPase anzutreiben, sonst käme es zum Potentialausgleich.
Bei diesem dynamischen Gleichgewicht sind zwei Kräfte beteiligt:
-die chemische Kraft, sie beruht auf dem Bestreben zum Konzentrationsausgleich; da K+ im Inneren der Zelle in höherer Konzentration vorkommt, strebt es aus der Zelle heraus, das ist möglich weil die Membran für K+ eine gewisse Durchlässigkeit besitzt.
-die elektrische Kraft; unterschiedliche Ladungen ziehen sich an, deshalb werden die K+-Ionen nahe an der Membran gehalten und der Ausstrom wird gebremst.
Im Ruhepotential herrscht ein Gleichgewicht zwischen diesen Kräften.
Die Na/K-Pumpe dient dazu die Konzentrationsunterschiede aufrecht zu erhalten; durch kleine Lecks können Na und K durch die Membran gelangen.
In diesem Fall kannst du auch bei wiki nachlesen:
Das Ruhepotential ist kein Gleichgewichtspotential.
Es entsteht nicht allein aufgrund chemisch/physikalischer Gleichgewichte.
Ruhe heißt nicht, dass die Zelle nichts tut=pumpt, sondern dass grad kein Aktionspotential aktiv ist.
Übrigens ist das Zellinnere auch ohne Pumpen negativ.
Aus dem Grund, dass Proteine
1. durchschnittlich eine negative Ladung tragen
2. nicht durch die Membran diffundieren können
Dieses Potential ist aber geringer als das aktiv hergestellte Ruhepotential.
Negativ ist es, weil man die beiden Elektroden eben so herum beim Messen ansetzt. Würde man sie tauschen (also innen nach außen und außen nach innen), dann wäre das Potential positiv. Mit anderen Worten: es wurde so festgelegt.
Im Gleichgewicht ist das Potential gleich null. Das ist richtig. Aber in der Zelle liegen die Ionen eben nicht gleich auf beiden Seiten der Membran vor. Zum einen liegt es an der Natrium-/ Kalium ATPase, das steht ein Ruhepotential aufgebaut wird, zum anderen spielen auch andere Ionen noch eine Rolle und beeinflussen das Membranpotential.
LG
Im Gleichgewicht ist das Potential gleich null.
Stimmt nicht so ganz, siehe meine Antwort.
Doch, im Gleichgewicht ist das Potential gleich null. Ich beziehe mich auf die Aussage des Fragestellers, dass nur Kalium betrachtet wird und die Konzentration innen gleich der außen ist (gemäß Nernst Gleichung). Aber ich weiß, was du meinst. Du redest von einer Zellmembran; ich allgemein von einer Membran. Deshalb geht der Satz dann ja auch als "Aber in der Zelle [...]" weiter ;)) Du natürlich sonst recht.
Danke! Kann es sein, dass das dynamische Gleichgewicht bei -70mV liegt ? Und in diesem Punkt dann halt gleichviel K Ionen aus und einströmen?