Ruhepotential Definition Entstehung

Hier findest du Lösungen und Zusammenfassungen für die wichtigsten Themen im Fach Biologie.

Dabei gibt es verschiedene Themen, die in nahezu jeder Klausur meistens in Kombination mit Ökologie oder Genetikabgefragt werden.

Diese erklären wir euch hier einfach und verständlich und geben euch zu jedem der Themen Tipps,  was ihr dabei  beachten solltet.

Ruhepotential Entstehung:

1.1 Entstehungsprinzip von Membranpotenzialen

Um die Ruhepotential Entstehung verstehen zu können, sollte man zunächst die des Membranpotenzials im Allgemeinen verstanden haben, da dieses die Grundlage darstellt.

Diese sind durch eine semipereable (= “ teilweise durchlässige“) Membran voneinander getrennt.

Die Anionen (=“negativ geladene Teilchen“) sowie die Kationen ( =“positiv geladene Teilchen“) besitzen in diesem Aufbau verschiedene Größen. Die Anionen sind dabei wesentlich größer als die positiv geladenen Teilchen.

Da die trennende ( semipereable) Wand über Porenöffnungen, sog. Kanäle verfügt, können einige der enthaltenen Teilchen durch diese auf die andere Seite diffundieren. Diese Öffnungen sind allerdings so klein, dass es nur den Kationen möglich ist, sie zu durchqueren und nicht den größeren Anionen. Als Folge des Gefälles der beiden Flüssigkeiten ( Diffusionskraft) wandern die  Kationen durch die Membran wie auch bei der Ruhepotential Entstehung.

Dies hat zur Folge, dass sich  auf der einen Seite viele kleine positiv geladene Kationen befinden und auf der anderen Seite die  Anionen, die wegen ihrer Größe nicht durch die Membran diffundieren können. Es ensteht eine elektrische Anziehungskraft zwischen den getrennten positiven und negativen Teilchen.  Wenn man nun die Spannungen beider Seiten mist, erkennt man eine Differenz zwischen den beiden Seiten, aufgrund der erhöhten Anlagerung der Kationen auf der einen Seite. Diesen Spannungsunterschied bezeichnet man als Potenzialdifferenz.

Ruhepotential Definition:

Das Bild zeigt den schematischen Aufbau auf zellulärer Ebene:

Die Ruhepotential Definition beschreibt die Modellsituation an der unerregten Nervenzelle. Die Membran dieser  trennt die Flüssigkeit (innen) von der Gewebsflüssigkeit ( außen), welche über eine charakteristische Zusammensetzung verfügen. Im inneren Teil  gibt es viele Kaliumionen ( klein, positiv geladen) sowie organische Anionen ( groß, negativ geladen) . Der äußere Teil, die Flüssigkeit, verfügt über eine charakteristische Anzahl von Chloridionen ( groß, negativ geladen) und Natriumionen ( mittelgroß, positiv geladen).

Die Membran verfügt auch hier über Kanäle einer bestimmten Größe, die sogenannten Poren. Der Durchmesser dieser erlaubt es den Kaliumionen von Innen nach Aussen durch die Trennung zu laufen. Die anderen Teilchen diffundieren nach der Ruhepotential Definition, wenn überhaupt, nur in geringem Maße durch die Membran ( Größe), wodurch dieser Effekt vernachlässigt werden darf.

Da die durch das Konzentrationsgefälle ( Diffusionskraft) nach außen wandernden Kaliumionen positiv geladen sind,  ensteht ein Spannungsunterschied zwischen Innen-und Außenseite der Mebran, die Spannung auf der Innenseite ist negativ, da viele der  positiven K+ Ionen durch die Membran nach außen gegangen  sind. Das So enstandene Membranpotenzial ( s. 1.1)  an der Nervenzelle nennt man RP. Es hat einen charakteristischen Wert von ca. – 80 mV.

Vom RP zum AP

Wird die Nervenzelle durch einen äußeren Reiz erregt, gelangt dieser in Form eines geringen Stromes in diese. Allerdings erzeugt nicht jeder Impuls direkt den Aufbau eines APs. Er  muss einen bestimmten Schwellenwert erreichen, um ein solches auslösen zu können.

Bleibt er unter diesem Schwellenwert, passiert nichts (Alles-oder Nichts-Prinzip). Ein Stromimpuls bzw. ein dadurch enstehender Stromfluss, der groß genug ist, führt zu einer Polarisierung der Membran, welche daraufhin ihre räumliche Struktur verändert ( Die meisten Poren in der Membran bestehen aus Proteinen, in welchen polar gebaute Teile auf eine Änderung der Umgebung mit einer Änderung der eigenen Struktur reagieren).

Die Poren, welche zuvor nur die kleinen Kaliumionen durchgelassen haben, vergrößern sich, wodurch es nun den mittelgroßen Natriumionen möglich ist, auch durch die Membran von Außen nach Innen zu diffundieren. Diese strömen nun vermehrt ins Zellinnere, wodurch sich dort ein positives Natrium-Potenzial in der Höhe von ca. 30 mV aufbaut nach der Ruhepotential Definition.

Natürlich können durch diese Öffnungen auch die kleinen Kaliumionen von innen nach außen gleiten, was den Effekt der Natriumionen etwas kompenisert. Allerdings  sind die Natriumionen, nicht zuletzt wegen ihrer Größe, stärker geladen als die kleinen Kaliumteilchen, wodurch sich das positive Aktionspotential auf der Innenseite aufbaut.