Ruhepotential - Nervenzelle

Das Ruhepotential ist eine messbare Spannung zwischen dem Inneren einer ruhenden Nervenzelle, und der extrazellulären Flüssigkeit die die Nervenzelle umgibt. Grund dafür sind unterschiedliche Konzentrationen verschiedener Ionen und Anionen im intra- und extrazellulären Raum der Nervenzelle. 

Was ist das Ruhepotential?

Eine ruhende Nervenzelle leitet zwar im Moment keine Erregung weiter, ist dafür aber jederzeit bereit. In diesem "ruhenden" Zustand kann man sich die Nervenzelle als Bogen vorstellen, der ständig gespannt und zum Abschuss des Pfeils bereit ist. Genau wie die Sehne bei einem gespannten Bogen, steht auch eine ruhende Nervenzelle unter ständiger Spannung. Diese Spannung bezeichnet man als Ruhepotential. 

Funktionsweise

Das Ruhepotential resultiert aus unterschiedlich hohen Konzentrationen (Konzentrationsgefälle) verschiedener Ionen und Anionen zwischen dem Inneren einer Nervenzelle und der sie umgebenden Flüssigkeit (extrazelluläre Flüssigkeit). Im Zellinneren einer Nervenzelle befinden sich Eiweiße, die als organische Anionen fungieren. Sie haben eine negative Ladung. Dazu befinden sich im Zellinneren Kaliumionen die aufgrund des Konzentrationsgefälles (mehr Kaliumionen in der Zelle als ausserhalb) aus der Zelle drängen. Verlassen sie jedoch das Zellinnere durch einen stets geüllneten Kaliumkanal (Protein, das Kaliumionen in beide Richtungen passieren lässt), verschwindet dadurch auch eine posivite Ladung aus dem Zellinneren. Im Gegensatz dazu befinden sich in der extrazellulären Flüssigkeit wesentlich mehr Natriumionen als in der Zelle. Dieses Konzentrationsgefälle führt wiederum dazu, dass Natriumionen in die Zelle hineindrängen.

In der Zellmembran befinden sich auch Proteine, die als sogenannte Natriumkanäle dienen. Diese sind jedoch im Ruhezustand einer Nervenzelle verschlossen, damit das Ruhepotential aufrecht erhalten werden kann. Sie halten die Natriumionen zurück ähnlich wie ein Staudamm. Dennoch gelingt es einzelnen Natriumionen fortlaufend die Zellmembran zu durchdringen, und so in das Zellinnere der Nervenzelle zu gelangen. Würde die Nervenzelle hiergegen nicht aktiv etwas unternehmen, wäre das Konzentrationsgefälle schnell dahin, und mit ihm auch die Spannung und somit auch die Funktionalität der Nervenzelle. Deshalb gibt es in der Zellmembran bestimmte Proteine, die unter ATP-Verbrauch ständig unerwünscht eingedrungene Natriumionen aus der Zelle befördern, und gleichzeitig Kaliumionen in die Zelle bringen, ähnlich einer Person mit einem Eimer die ständig Wasser aus einem leckgeschlagenen Boot schöpft. Diese Proteine nennt man "Natrium/Kalium-Pumpen".

Wozu dient das Ruhepotential?

Das Ruhepotential ist die Grundvoraussetzung für ein Aktionspotential. Nur durch das von der Nervenzelle aktiv erhaltene Konzentrationsgefälle verschiedener Ionen, und die daraus resultierende messbare Spannung ist überhaupt eine Erregungsweiterleitung möglich. Wird die Nervenzelle erregt, können die bisher verschlossenen Natriumkanäle geöffnet werden, und die Spannung entlädt sich schlagartig. Dadurch ist die Nervenzelle in der Lage ein durch ein chemisches erzeugtes Ungleichgewicht zur Signalweiterleitung zu nutzen.