Das Membranpotenzial einer Zelle wird durch die Verteilung von Ionen, insbesondere Kalium (K⁺) und Natrium (Na⁺), über die Zellmembran bestimmt. In Ruhe ist die Zellmembran für Kalium durch Kaliumkanäle wesentlich permeabler als für Natrium. 1. **Konzentrationsgradient**: Kaliumionen sind in der Zelle in höherer Konzentration vorhanden als außerhalb. Aufgrund des Konzentrationsgradienten strömen Kaliumionen aus der Zelle, wenn die Kaliumkanäle geöffnet sind. Dies führt zu einem Verlust positiver Ladungen aus der Zelle, was das Innere der Zelle negativer macht. 2. **Natriumpermeabilität**: Während Natriumionen ebenfalls einen Konzentrationsgradienten haben (sie sind außerhalb der Zelle in höherer Konzentration), sind die Natriumkanäle in der Ruhephase der Zelle weitgehend geschlossen. Daher kann Natrium nicht in die Zelle strömen, um das Membranpotenzial zu erhöhen. 3. **Nernst-Gleichung**: Die Nernst-Gleichung beschreibt das Gleichgewichtspotenzial für ein bestimmtes Ion. Für Kalium ist das Gleichgewichtspotenzial negativ, was bedeutet, dass die Zelle bei Ruhepotential tendenziell negativ bleibt, solange Kalium ausströmt. Zusammengefasst strömt Kalium aufgrund seines Konzentrationsgradienten aus der Zelle, was zu einem negativen Membranpotenzial führt, während Natrium aufgrund der geringeren Permeabilität der Membran in der Ruhephase nicht in die Zelle strömt.