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RuhepotenzialIonenverteilung M1 · K⁺-Kanal · EMK · Natrium-Kalium-Pumpe · AB 3

Warum ist eine ruhende Nervenzelle innen negativ geladen?Die Zelle lädt sich auf wie ein Akku – bereit für das nächste Signal.

Ruhepotenzial an der Zellmembran Oben der Extrazellularraum mit viel Na⁺ und Cl⁻, in der Mitte die Zellmembran mit K⁺-Kanal, Na⁺-Kanal und Natrium-Kalium-Pumpe, unten das Zellinnere mit viel K⁺ und A⁻. Rechts ein Messgerät mit einer Elektrode außen und einer innen und ein Spannungsverlauf.

Üben

Lückentext (AB 3)

Tippe eine Wortkarte an und dann die Lücke. Oder zieh die Karte in die Lücke.

Das Ruhepotenzial bezeichnet das Membranpotenzial einer Zelle, die nicht erregt ist. Es ist und beträgt bei Nervenzellen ungefähr . Voraussetzung für das Ruhepotenzial ist die ungleiche über die Zellmembran. Innerhalb der Zelle (Zytoplasma): Hohe Konzentration an und Außerhalb der Zelle (Extrazellularraum): Hohe Konzentration an und Der -Kanal und die -Pumpe halten das Ruhepotenzial aufrecht.

Aus dem Kopf

Nimm Papier oder Goodnotes. Zeichne die Membran mit außen und innen. Trage die vier Ionen ein (Na⁺, K⁺, Cl⁻, A⁻). Zeichne K⁺-Kanal, Na⁺-Kanal und Pumpe. Erkläre in drei Sätzen, wie das Ruhepotenzial entsteht.

Lösungsskizze Ruhepotenzial Membran waagerecht, außen oben mit Na⁺ und Cl⁻ und Plusladungen, innen unten mit K⁺ und A⁻ und Minusladungen. K⁺-Kanal offen mit Pfeil nach außen, Na⁺-Kanal geschlossen, Pumpe mit ATP, drei Na⁺ nach außen, zwei K⁺ nach innen.
  1. Innen ist viel K⁺, außen viel Na⁺ (und Cl⁻). K⁺ diffundiert durch die offenen K⁺-Kanäle entlang des Konzentrationsgefälles hinaus. Na⁺ kann nicht hinein, weil die Na⁺-Kanäle geschlossen sind.
  2. Dadurch gibt es außen einen kleinen Überschuss an positiver Ladung, innen einen Mangel (die A⁻ bleiben innen). Die EMK hält weitere K⁺ zurück (Gleichgewichtspotential): Das Ruhepotenzial von ca. −70 mV ist messbar (Heft: ca. −60 mV).
  3. Die Natrium-Kalium-Pumpe befördert unter ATP-Verbrauch 3 Na⁺ hinaus und 2 K⁺ hinein (aktiver Transport). So bleibt das Ladungs- und Konzentrationsgefälle erhalten.

Vereinfacht: 1 Teilchen im Bild ≈ 25 mmol/l (Tabelle M1). In Wirklichkeit wandern für das Ruhepotenzial nur sehr wenige K⁺ hinaus, die Konzentrationen ändern sich dabei kaum. Das K⁺-Gleichgewicht liegt im Bild genau bei −70 mV. Die Zeit ist gedehnt, ohne Pumpe gerafft. Cl⁻ bleibt im Bild an seinem Platz.
Zusatz nicht aus dem Heft: Na⁺-Kanal kurz öffnen (Vorgeschmack auf das Aktionspotenzial) · A⁻ sind zu groß für die Kanäle · ohne Pumpe gleichen Leckströme die Verteilung langsam aus · Messgerät mit Elektroden · Alltagsvergleiche.
Ruhepotenzial: ca. −70 mV. Heft und AB 3: −60 mV. Beides wird verwendet.