Was ist Ruhepotential?

Das Ruhepotential ist der Unterschied in der Spannung über eine Zellmembran und wird manchmal als Ruhespannung bezeichnet.Bestimmte Arten von Zellen, wie Neuronen und Muskelzellen, verwenden das Ruhepotential, um Veränderungen innerhalb der Zelle und des Körpers zu erstellen.Aktionspotentiale, Muskelkontraktion und das Erstellen oder Verändern von Gleichgewichtsprozessen in der Zelle beinhalten das Ruhepotential der Membran.

Es gibt unterschiedliche Konzentrationen von Ionen im Cytosol oder im Zellintern sowie in verschiedenen zellulären Kompartimenten und Organellen.Da Ionen entweder positiv oder negativ aufgeladen sind, erzeugen sie einen Ladungsunterschied zwischen diesen verschiedenen Kompartimenten und machen einen Unterschied im elektrischen Potential.Oft wollen die Zellen diesen Unterschied über eine Membran aufrechterhalten, indem sie Proteinionenpumpen und -kanäle verwenden.Wenn eine elektrische Potentialdifferenz aufrechterhalten wird, wird sie als Ruhepotential bezeichnet.

Die Ionen, die am meisten an der Erstellung und Aufrechterhaltung einer Ruhespannung für eine Membran beteiligt sind, sind Natrium (Na) und Kalium (K) Ionen.Im Allgemeinen ist die Konzentration von K ⁺ innerhalb der Zelle größer als außen, während die Konzentration von Na ⁺ außerhalb der Zelle größer ist als innen.Dieser Unterschied wird durch eine Membranproteinpumpe aufrechterhalten, die als Na ⁺/k ⁺ -ATPase bezeichnet wird und die Adenosintriphosphat (ATP) verwendet, um die relativen Konzentrationen aufrechtzuerhalten.Die Pumpe enthält drei na ⁺ -Ionen in die Zelle für zwei K ⁺ -Ionen, die sie exportiert, wodurch die Innenausstattung der Zelle eine negativere Ladung verleiht.Dieses Ruhepotential ist besonders wichtig für Neuronen, die den Spannungsunterschied zum Brandwirkungspotentialen verwenden.

In Neuronen und anderen Zellen im Nervensystem wird ein Aktionspotential erzeugt, wenn das Ruhepotential gestört wird.Das Aktionspotential beginnt mit einem Zustrom von Na

+ ^{-Ionen in die Zelle durch bestimmte Ionenkanäle, was eine Depolarisation des Membranpotentials erzeugt, sobald ein bestimmter Schwellenwert eingehalten wurde.Hier wird das Aktionspotential erzeugt und das elektrische Signal durch das Neuron übertragen.Nach dem Spike in Na} + ^{öffnen sich mehr spannungsgesteuerte Ionenkanäle, die K} + ^{aus der Zelle freisetzen, ein Schritt im Aktionspotential als Hyperpolarisation bezeichnet, bei dem das Membranpotential unter die normale Ruhespannung fällt.Die Zelle stellt dann ihr Ruhepotential unter Verwendung der Na} +

/k + -ATPase im Prozess der Repolarisation wieder her. Calcium (Ca) -Ionen sind auch wichtig für die Aufrechterhaltung des Ruhemembranpotentials in Muskelzellen.Die Ca 2+ -Ionen werden in einer Organelle gespeichert, die als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird und Proteinpumpen enthält, um hohe Konzentrationen an Ca 2+ im Kompartiment aufrechtzuerhalten.Wenn sich eine Muskelzelle zusammenziehen soll, löst ein elektrisches Signal das sarkoplasmatische Retikulum durch die Verwendung des Ruhepotentials aus.Das Fach kann dann öffnen und Ca 2+ -Ionen in die Zelle freisetzen, die an die Fasern binden, die es dem Muskeln ermöglichen, sich zusammenzuziehen.