Frage zur neurobiologie ....
Muss mal dringend wissen wie in einer nicht erregten Nervenzelle ein Ruhepotential entsteht???
2 Antworten
Aaaalso. Es müssen außerhalb und innerhalb der Membran Jonen vorkommen und jeweils unterschiedlich konzentriert sein. D.h., An der Außenseite (extrazellulär) gibt es eine hohe Konzentration an Na+ und Cl- Jonen. Auf der Innenseite (intrazellulär) gibt es eine hohe Konzentration an K+ Jonen und großen organischen Anionen. Die Membran muss außerdem selektiv permeabel sein. Der Grund dafür ist, dass in Ruhe K+ Jonen von innen nach außen diffundieren müssen. Die großen organischen Anionen müssen aber innen bleiben und verhindern, dass zuviele K+ Jonen nach außen diffundieren und das Konzentrationsgefälle ausgeglichen wird. Somit findet eine Ladungstrennung statt, die zu einer elektrischen Potenzialdifferenz führt. Das ist das dann Ruhepotenzial :)
Eine Nervenzelle bereitet ihre Signalübertragungen dadurch vor, dass sie entlang der Außenhülle ihres Axons die dort vorhandenen Plus- und Minus-Ionen voneinander trennt. Mit einem energieaufwändigen Pumpmechanismus sorgt sie dafür, dass sich innerhalb ihrer Axonröhre stets ein wenig mehr an negativen Ladungen befinden als außerhalb im flüssigen Bereich zwischen den Zellen. Infolge dieser erzwungenen Verteilung baut sich in der Außenmembran dann das auf, was die Physiologen ein Ruhepotenzial nennen: ein elektrischer Spannungszustand zwischen zwei sich gegenüberstehenden positiven und negativen Ladungen. Diese gegensätzlichen - man sagt auch: „polarisierten“ - Ionen diesseits und jenseits der Axon-Membran streben zwar machtvoll aufeinander zu, können ihre trennende Barriere jedoch nicht gänzlich überwinden.
Als negativ geladene Partikel findet man im Innern der Neuronen hauptsächlich Eiweiße und Phosphorsäureverbindungen, geringfügig auch Chlorid-Ionen (Cl-). Daneben kommen noch recht große Mengen positiv geladener Kalium-Ionen (K+) vor, die den hohen Anteil an negativen Ladungsträgern ein wenig neutralisieren. In der umgebenden Körperflüssigkeit wird der positive Ladungsüberschuss vornehmlich durch Natrium-Ionen (Na+) herbeigeführt. Als „Gegenionen“ findet man hier Chlorid-Ionen.
Es gelingt der Zellmembran allerdings nicht, die verschiedenen Ionen zwischen ihrer Innen- und Außenseite vollständig zu trennen, denn immer wieder entkommen vor allem die K+-Ionen aus dem Innenraum der Zelle. Sie werden dort zwar von den negativen Ladungsträgern festgehalten, bringen aber aufgrund ihrer hohen Konzentration genügend Druck auf um unentwegt hinaus zu diffundieren. Infolgedessen muss die Zellmembran permanent Ionen hinaus- und hineinbefördern, um die nötige Spannung aufzubauen, die sie für die Signalkette braucht.
Das ständige Trennen von Plus- und Minusladungen bringt es mit sich, dass Nervenzellen ungewöhnlich viel Energie verbrauchen. Das Gehirn eines Erwachsenen, das nicht einmal 2,5 % seines Körpergewichtes ausmacht, benötigt daher rund 20 % des aufgenommenen Sauerstoffs und rund 40% des im Blut kreisenden Zuckers. Und da seine Neuronen nicht wie Muskel- oder Leberzellen nennenswerte Mengen an Traubenzucker speichern können, sind ihre Vorräte schon nach wenigen Sekunden erschöpft. Unser Denkorgan benötigt also eine ständige Sonderzuteilung und darf nicht wie andere Organe mal besser oder schlechter versorgt werden. Über zwei große Arterien wird ihm stets frisches Blut zugeführt - rund ein Fünftel dessen, was aus dem Herzen strömt.