1 Frage zu Ionenbalance

Das Ruhepotenzial ist der elektrische Zustand einer Zelle, insbesondere von Nervenzellen, wenn sie nicht erregt ist. Es liegt typischerweise bei etwa -70 mV. Das Zustandekommen und die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials sind eng mit der Verteilung von Ionen, insbesondere Natrium (Na⁺) und Kalium (K⁺), sowie der Funktion der Na⁺-K⁺-Ionenpumpe verbunden. 1. **Zustandekommen des Ruhepotenzials**: - **Ionenverteilung**: In einer ruhenden Zelle ist die Konzentration von K⁺-Ionen innerhalb der Zelle höher als außerhalb, während die Na⁺-Ionen außerhalb der Zelle in höherer Konzentration vorliegen. Diese ungleiche Verteilung entsteht durch die selektive Permeabilität der Zellmembran. - **Permeabilität**: Die Zellmembran ist für K⁺-Ionen durch Kaliumkanäle relativ durchlässig, während sie für Na⁺-Ionen weniger durchlässig ist. Dies führt dazu, dass K⁺-Ionen aus der Zelle strömen, was die Innenseite der Zelle negativ macht. - **Nernst-Gleichung**: Das Ruhepotenzial kann durch die Nernst-Gleichung beschrieben werden, die das Gleichgewichtspotenzial für K⁺ und Na⁺ berücksichtigt. 2. **Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials**: - **Na⁺-K⁺-Ionenpumpe**: Diese Pumpe ist ein aktives Transportprotein, das Na⁺-Ionen aus der Zelle und K⁺-Ionen in die Zelle transportiert. Für jedes drei Na⁺-Ionen, die nach außen gepumpt werden, werden zwei K⁺-Ionen nach innen transportiert. Dies trägt zur Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials bei, indem es die Konzentrationsgradienten für Na⁺ und K⁺ stabil hält. - **Energieverbrauch**: Die Na⁺-K⁺-Ionenpumpe benötigt ATP, um gegen die Konzentrationsgradienten zu arbeiten, was bedeutet, dass sie Energie verbraucht, um das Ruhepotenzial aufrechtzuerhalten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Ruhepotenzial durch die ungleiche Verteilung von Ionen und die selektive Permeabilität der Zellmembran entsteht, während die Na⁺-K⁺-Ionenpumpe eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung dieses Potenzials spielt, indem sie die Ionenverhältnisse konstant hält.