(auch: Membranpotenzial)
Misst man die elektrische Spannung am Axon, so erhält man beispielsweise dieses Ergebnis:
Wie hier verdeutlicht, ist die innere Ladung gegenüber der äußeren negativ. Dieses Potenzial von etwa -75mV wird Ruhepotenzial genannt.
Ursache des Ruhepotenzials
Für die elektrische Ladung an der Innenseite der Membran sind folgende Ionen verantwortlich:
Vorwiegend außerhalb der Nervenzelle:
Natrium-Kationen (Na+)
Chlorid-Anionen (Cl-)
Vorwiegend innerhalb der Nervenzelle:
Kalium-Kationen (K+)
Protein-Anionen (A-)
Doch durch die selektive Permeabilität (Durchlässigkeit) der Membran verhalten sich alle Ionen unterschiedlich:
- Die Chlorid- und Kaliumkanäle sind während des Ruhepotenzials geöffnet, sodass Cl- und K+ Ionen diffundieren können.
- Die Natriumkanäle sind geschlossen. Dennoch gelangen wenige Natrium-Ionen durch die Membran. Dieser geringe Einstrom wird auch Leckstrom genannt.
- Die eher großen Protein-Anionen gelangen nicht durch die Membran.
Da die Kalium-Ionen innen einen höheren Konzentrationsgradienten haben, strömen sie aus dem Axon heraus, hinterlassen also im inneren des Axons negative Ladung.
Wenn aber immer mehr Kalium-Ionen nach außen diffundiert sind, baut sich ein entgegengesetztes Ladungsgefälle auf, mit der Folge, dass schließlich keine Kalium-Ionen mehr nach außen diffundieren würden. So würde sich ein Gleichgewicht zwischen Konzentrations- und Ladungsgefälle einstellen.
Jedoch wird das Ruhepotenzial auf Grund der Na+ Leckströme ins Innere mit der Zeit immer positiver.
Dagegen arbeitet die Natrium-Kalium-Pumpe: Sie befördert die durch den Leckstrom nach innen geratenen Natrium-Ionen wieder nach außen und gleichzeitig die nach außen geströmten Kalium-Ionen wieder nach innen.
Dies hat zur Folge, dass das Konzentrationsgefälle nicht ausgeglichen wird und somit das Ruhepotenzial bestehen bleibt.
