Ruhepotenzial

gast3333 · Gast

Meine Frage:
Hallo,

Trotz des öfteren lesen verstehe ich einiges nicht was das ruhepotenzial betrifft.

Wenn beim Ruhepotenzial ein fließgleichgewicht besteht also,
pro zeiteinheit genau so viele kalium ionen das axon verlassen, wie gleichzeitig kalium ionen in das axon hineindiffundieren,

Was hat das ganze dann denn mit folgendem zu tun?:

In dem axon befinden sich größten teils kaliumionen und organische anionen. außerhalb dominieren natrium- und clorid- ionen. kalium ionen strömen aus aufgrund des chemischen gradienten und andere stoffe wie zum beispiel anionen können die membran halt nicht diffundieren da erstmal die spannungsgesteurten kanäle für diese nicht offen sind, außerdem zum beispiel o. anionen sehr groß sind im gegensatz zu kalium.
kalium strömt ein, es baut sich wegen der diffusion von kaliumionen an der membran ein elektrischer gradient auf, das bedeutet organische anionen halten kaliumionen auf. die summe der beiden gradienten ist der elektrochemische gradient. und dann passiert das was ich oben geschrieben habe.

Nun immernoch die frage weshalb dieser schritt? wann passiert dieser schritt? weshalb passiert dieser, wenn im ruhepotenzial denn ein fließgleichgewicht besteht?

bitte "einfache" antworten

danke im voraus

Meine Ideen:
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Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Was für einen Schritt meinst du ?

Denn Aufbau des elektrischen Gradienten?
Oder den Sinn und Zweck des Ruhepotentials?

gast3333 · Gast

Ich habe ja vom einströmen der kaliumionen bis zu dem fließgleichgewicht beschrieben. Das habe ich jetz mal als "Schritt" beschrieben.

Im Ruhepotenzial ist doch die ganze zeit ein fließgleichgewicht.

Oder anders wann immer begint das ruhepotenzial von anfang an,
wie in meinem beschriebenem schritt?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Okay noch mal langsam.

In der Zelle ist die Kaliumkonzentration größer als außen.
Das bedeutet, dass sich ein Konzentrationsgradient aufbaut. Wegen der Gesetzen der Diffusion versuchen nun Kaliumionen aus der Zelle zu strömen, damit außen und innen gleich viel Kalium ist. Dies geht, da einige Kaliumkanäle offen sind. Diese lassen (fast) nur Kalium hindurch.

Weil die anderen Elektrolyte nicht (oder nur vernachlässigbar) wandern können, sind irgendwann weniger positive Ladungen bei gleichbleibender Anzahl von negativen Ladungen in der Zelle. Sie ist also negativ geladen.

Draußen ist Natrium in "hoher" Konzentration vorhande. Dieses und das sich ansammelnde Kalium sind positiv geladen. Nach den Gesetzen der Physik stoßen sich positive Ladungen nun aber ab (das isrt Vergleichbar mit dem Versuch zwei Stabmagneten mit dem gleichen Pol voran näheraneinander zu bringen). Von der Physik her soll also das Kalium eher in die Zelle (zusätzlich zieht auch noch die negative Ladung nach Innen (ähnlich wie Nordpol+ Südpol beim Magneten).

Das sind jetzt zwei Kräfte die in entgegengesetzte Richtungen wirken. Wenn beide gleichstark sind passiert nichts mehr und die Ladung innen und außen bleibt stabil.

Das Ruhepotential entsteht nach erfolgter Repolarisation. Hattest du schon das Aktionspotential?

Irgendwann stoppt der Einfluss von weiterer positiver Ladung und Kalium verlässt durch Kanäle die Zelle. Dadurch wird die Ladung wieder negativer. Wenn dadurch die Änderung die das Aktionspotential ausgelöst hat aufegehoben wurde, ist das Ruhepotential erreicht.

gast3333 · Gast

Bevor das Aktionspotenzial entsteht haben wir ja das ruhepotenzial.

Das muss dann heißen dass das alles was ich geschrieben habe spricht:

"In dem axon befinden sich größten teils kaliumionen und organische anionen. außerhalb dominieren natrium- und clorid- ionen. kalium ionen strömen aus aufgrund des chemischen gradienten und andere stoffe wie zum beispiel anionen können die membran halt nicht diffundieren da erstmal die spannungsgesteurten kanäle für diese nicht offen sind, außerdem zum beispiel o. anionen sehr groß sind im gegensatz zu kalium.
kalium strömt ein, es baut sich wegen der diffusion von kaliumionen an der membran ein elektrischer gradient auf, das bedeutet organische anionen halten kaliumionen auf. die summe der beiden gradienten ist der elektrochemische gradient."

Sich in der Refräktärzeit abgespielt haben muss oder?

Das heißt das ruhepotenzial bat sich während der hyperpolarsation auf...?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Ja.
Das Fließgleichgewicht bleibt, abder solange bestehen bis die Zelle erregt wird. Also auch nach dem Ende der Refraktärzeit.

Es gibt auch ein Ruhepotential ohne Hyperpolarisation. Diese bezeichnet ein Überschießen der Repolarisation und tritt nicht immer auf.

gast3333 · Gast

aber wenn sich das ruhpotenzial während der hyperpolarisierung abspielt:

In der refräktärzeit(hyperpolaisation) setzt doch die natrium kalium ionen pumpe ein.

Das hat aber doch nichts mit dem ruhepotenzial eigentlich an sich.

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Die Refraktärzeit ist nicht gleichbedeutend mit Hyperpolarisation.
Die Refraktärzeit ist die Zeit in der kein Aktionspotential (absolut) oder nur nach stärkerer Depolarisation (relativ) ausgelöst werden kann.
In der Refraktärzeit kommt es zur Repolarisation und somit wieder zum Ruhepotential.

Ein Hyperpolarisation bezeichnet negativerer Werte (langsam schließende Kaliumkanäle) als das Ruhepotential. Zu diesen kann es kommen, muss aber nicht.

Die Natrium/Kaliumpumpe ist immer aktiv. Fällt sie aus sterben die Zellen. Die Natrium/Kaliumpumpe ist in allen Zellen immer aktiv. Sie hält hauptsächlich den Natriumgradienten aufrecht. Das die Natrium/Kaliumpumpe das Ruhepotential macht bzw. nach Ende des Aktionspotential eingeschaltet wird ist ein Missverständnis.

jörg · Anmeldungsdatum: 12.12.2010 Beiträge: 2107 Wohnort: Bückeburg

Das kommt mir hier etwas durcheinander vor, deswegen gebe ich mal meinen Senf dazu...

gast3333 · Gast

Die spannungsgesteuerten Kalium ionen Kanäle:

Was passiert mit diesem ganz zum schluss? sind diese dann immer noch geöffnet oder schließen sie.

Wann schließen diese?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Die spannungsgesteuerten Kaliumkanäle schließen.
Das hat soweit ich weiß etwas mit ihrerem molekularen Aufbau zu tun. Die Ladung der Membran interagiert mit den Resten der Aminosäuren im Kanal (Kanäle sind auch aus Proteinen aufgebaut) und kann so die struktur ändern.
Wie genau das bei Kaliumkanälen abläuft, kann ich dir aber nicht sagen.

Vielleicht solltest du dich registrieren, dann kannst du dir sicher sein, dauerhaft den gleichen Namen zu haben Augenzwinkern

gast3333 · Gast

Stimmt mir fällt ein dass beim ruhenden Neuron das heißt während des Ruhepotenzial alle spannungsgesteuerten Kanäle geschlossen sind.

Außer jetzt die Sickerkanäle, die spannungsunabhängigen Kalium ionen kanäle.

Also schließen sich diese spannungsgesteuerten kaliumionen kanäle wenn das Ruhepotenzial eingelegt ist oder?

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Ja, die spannungsabhängigen Kaliumkanäle im Gehirn reagieren auf die Depolarisation der Membran.
In diesem Paper hier (den musst du nicht lesen- (geht übers Abi hinaus aber falls Interesse besteht, und umzu zeigen, dass ich keinen Blödsinn erzähl Augenzwinkern

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3439648/) steht, dass die Depolaisation dazu führt, dass der Kanal aufgrund nicht ganz verstandener Mechanismen seine Form ändert und sich dadurch öffnet.
Wenn die Zelle dann das Ruhepotential erreicht hat, ändert sich wieder die Form.
Passiert dies verzögert kann es zur Hyperpolarisationkommen.

Im Herzen gibt es auch das Gegenteil: Hier gibt es unspezifische Kationenkanäle die auf Hyperpolarisation reagieren, indem sie geöffnet werden (HCN 4 oder funny channels).

jörg · Anmeldungsdatum: 12.12.2010 Beiträge: 2107 Wohnort: Bückeburg

Oh, ich habe mich da etwas ungenau ausgedrückt...

Die Kaliumkanäle der in der Schule behandelten Systeme sind eigentlich spannungsunabhängig (Einwärtsgleichrichter), das ist richtig, jedoch nimmt die Durchlässigkeit für Kaliumionen mit der Depolarisation ab. Das liegt daran, dass diese so ab -70mV zunehmend durch ein Polykation (Spermin) verstopft werden. Das läuft folgendermassen ab: Zunächst muss, damit ein AP ausgelöst werden kann, ja bis zu einem gewissen Schwellenwert depolarisiert werden, damit der Aufstrich des AP erfolgen kann. Das bedeutet, es muss einen Kationeneinstrom geben, der grösser ist als der Kaliumausstrom (Kaliumausstrom wirkt ja der Depolarisation entgegen). Dabei helfen im Prinzip zwei Mechanismen: Durch den Kaliumausstrom wird vermehrt Spermin in die Kaliumkanäle getrieben und die Kanäle "verstopfen". Ab so ca -70 bis -60mV sind dann nahezu alle Kaliumkanäle blockiert und der schnelle Aufstrich kann über die Natriumkanäle erfolgen.

In einigen Zellen sind aber auch direkt spannungsgesteuerte Kaliumkanäle an dem Ruhepotential beteiligt, die dann bei Depolarisation schliessen.

Im Prinzip kann das Erreichen des Schwellenpotentials also auf zwei Faktoren zurückgeführt werden: 1. spannungsabhängige Aktivierung der Natriumkanäle und 2. Spermin-Block der Kaliumkanäle.

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Kaliumkanäle können auch inaktiviert (verstopft) werden?
Cool, ich kannte das nur von Natriumkanälen.

gast3333 · Gast

und ich erst recht grübelnd

Firelion · Anmeldungsdatum: 27.08.2009 Beiträge: 1878

Sollte ich dich damit verwirrt haben, tut es mir leid. Ich bin selber noch am Lernen (gerade was die etwas komplizierter Physiologie anbelangt und freue mich immer, wenn ich noch etwas lernen kann.

Es ist nicht schlimm, wenn du nicht 100% von dem verstehst. Wichtig ist, dass du eine grundlegende Vorstellung davon hast was abläuft und zum Beispiel verstehst, dass die Natrium/Kalium- Pumpe nicht allein für das Ruhepotential verantwortlich ist und welche Kräfte überhaupt dazu führen, dass das Potential entsteht.

Da fällt mir ein: Ist dir von der Physik klar, was ein Potential ist?

jörg · Anmeldungsdatum: 12.12.2010 Beiträge: 2107 Wohnort: Bückeburg

@gast3333:

O.K., das ist jetzt alles etwas viel für dich, das sehe ich ein.

Vielleicht versuchst du noch einmal, zusammenzufassen, wie das Ruhepotential aufrecht erhalten wird, wie es zur Depolarisation kommt und was die Refraktärzeit ist.

Wenn du das aus dieser Ansammlung von Informationen herausarbeiten kannst, müsstest du schon einiges gewonnen haben.

Versuch es einmal und wir helfen dir dann, wenn du nicht weiter kommst bzw. korrigieren, wo du Fehler einbaust oder Verständnisprobleme bestehen.