E1 Ruhemembranpotential (Nernst/Goldman-Hodgkin-Katz)

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Das Ruhemembranpotential entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen (hauptsächlich K+, Na+ und Cl-) zwischen dem intrazellulären und extrazellulären Milieu, aufrechterhalten durch Konzentrationsgradienten, selektive Membranpermeabilitäten und den aktiven Transport der Na+/K+-ATPase-Pumpe. Für ein einzelnes Ion im elektrochemischen Gleichgewicht wird das Potential, bei dem die elektrische Kraft die Diffusionskraft genau ausgleicht, durch die Nernst-Gleichung angegeben, die von der Wertigkeit des Ions, der Temperatur und dem Konzentrationsverhältnis auf beiden Seiten der Membran abhängt. Allerdings ist die eigentliche Membran gleichzeitig für mehrere Ionen mit unterschiedlicher relativer Permeabilität durchlässig, sodass das beobachtete Membranpotential nicht mit dem Nernst-Potential eines einzelnen Ions übereinstimmt, sondern sich aus der Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung (GHK) ergibt, einem permeabilitätsgewichteten Durchschnitt der Gleichgewichtspotentiale jeder Ionenart. Jeder einzelne Ionenstrom kann ohmsch als Produkt der Kanalleitfähigkeit mal der elektrochemischen Antriebskraft (Differenz zwischen dem Membranpotential und dem Nernst-Potenzial dieses Ions) beschrieben werden. Im stationären Zustand ist die Summe aller Nettoionenströme durch die Membran Null, was den Gleichgewichtspunkt des Ruhepotentials definiert. Die Membrankapazität bestimmt zusammen mit ihrem Gesamtleitwert außerdem die Zeitkonstante, mit der das Membranpotential auf Störungen reagiert. Dieses Modell bildet die Grundlage (Reihe E), auf der die Modelle der Erzeugung und Ausbreitung des Aktionspotentials (E02, E03) und der damit verbundenen Anomalien (Reihe A) aufbauen.

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