Das Ruhepotenzial ist das elektrische Potenzial, das an der Zellmembran einer ruhenden Zelle herrscht, typischerweise etwa -70 mV. Es entsteht durch die Verteilung von Ionen, insbesondere Natrium (Na⁺) und Kalium (K⁺), über die Zellmembran. 1. **Ionentransport und -verteilung**: In der Zellmembran befinden sich spezifische Ionenkanäle und Transporter. Die Natrium-Kalium-Pumpe (Na⁺/K⁺-ATPase) transportiert aktiv drei Natriumionen aus der Zelle und zwei Kaliumionen in die Zelle. Dies führt zu einer höheren Konzentration von K⁺ in der Zelle und einer höheren Konzentration von Na⁺ außerhalb der Zelle. 2. **Diffusion und elektrochemisches Gleichgewicht**: Aufgrund der Konzentrationsgradienten diffundieren K⁺-Ionen passiv aus der Zelle, während Na⁺-Ionen in die Zelle diffundieren möchten. Das Ruhepotenzial wird erreicht, wenn die Kräfte der Diffusion (die Ionen bewegen sich von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration) und die elektrische Kraft (die durch die Ladungstrennung an der Membran entsteht) im Gleichgewicht sind. 3. **Nernst-Gleichung**: Das elektrochemische Gleichgewicht für ein bestimmtes Ion kann mit der Nernst-Gleichung beschrieben werden, die das Gleichgewichtspotenzial (E) in Abhängigkeit von der Ionenkonzentration auf beiden Seiten der Membran berechnet. Für Kalium ist das Gleichgewichtspotenzial typischerweise bei etwa -90 mV, während das für Natrium bei etwa +60 mV liegt. 4. **Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials**: Das Ruhepotenzial wird durch die ständige Aktivität der Na⁺/K⁺-Pumpe aufrechterhalten, die dafür sorgt, dass die Konzentrationen der Ionen konstant bleiben. Auch die Permeabilität der Membran für K⁺ ist höher als für Na⁺, was bedeutet, dass das Ruhepotenzial näher am Gleichgewichtspotenzial von K⁺ liegt. Zusammengefasst entsteht das Ruhepotenzial durch die ungleiche Verteilung von Ionen, die durch aktive Transportmechanismen und die selektive Permeabilität der Zellmembran aufrechterhalten wird.