Physiologiefrage

Also elektrische Spannung entsteht durch die unterschiedliche Ionenverteilung. Intrazellulär überwiegen die Anionen und extrazellulär die Kationen. Bei einem AP kommt es zum Natriumeinstrom und zum Kaliumausstrom. Es ist nun so, dass die Zelle im Prinzip konstant bestrebt wäre, die intrazellulär negative Ladung durch den Einstrom von positiven Ionen (wie Natrium) auszugleichen. Dies gelingt jedoch nicht, weil die Kanäle für Natrium in geschlossen-aktivierbarem Zustand verharren.
Kalium-Ionen können relativ frei passieren, daher ist ihre Konzentration intrazellulär hoch, sie folgen ihrem elektrischen Gradienten. Die Frage ist nun, weshalb die Kalium-Ionen nicht das ganze intrazellulär negative Potential ausgleichen? Dies rüht daher, dass wir neben dem elektrischen noch einen chemischen Gradienten haben und dieser ist für Kalium nach aussen gerichtet! Der chemische Gradient geht vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration. Kalium besitzt ermittelt aus elektrischem und chemischen Gradienten ein Gleichgewichtspotential bei -90 mV, welches also genau dem Ruhemembranpotential im Sklettmuskel entspricht. Ergo sind die Kanäle für Kalium in Ruhe offen.
Begriffen?

[hobbes]

Also elektrische Spannung entsteht durch die unterschiedliche Ionenverteilung. Intrazellulär überwiegen die Anionen und extrazellulär die Kationen. Bei einem AP kommt es zum Natriumeinstrom und zum Kaliumausstrom. Es ist nun so, dass die Zelle im Prinzip konstant bestrebt wäre, die intrazellulär negative Ladung durch den Einstrom von positiven Ionen (wie Natrium) auszugleichen. Dies gelingt jedoch nicht, weil die Kanäle für Natrium in geschlossen-aktivierbarem Zustand verharren.
Kalium-Ionen können relativ frei passieren, daher ist ihre Konzentration intrazellulär hoch, sie folgen ihrem elektrischen Gradienten. Die Frage ist nun, weshalb die Kalium-Ionen nicht das ganze intrazellulär negative Potential ausgleichen? Dies rüht daher, dass wir neben dem elektrischen noch einen chemischen Gradienten haben und dieser ist für Kalium nach aussen gerichtet! Der chemische Gradient geht vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration. Kalium besitzt ermittelt aus elektrischem und chemischen Gradienten ein Gleichgewichtspotential bei -90 mV, welches also genau dem Ruhemembranpotential im Sklettmuskel entspricht. Ergo sind die Kanäle für Kalium in Ruhe offen.
Begriffen?

Hallo

Das mit dem mehr anionen innen als außen glaube ich dir nicht. In der Schule wurde das auch so erklärt aber meine Meinung nach falsch. Schau die Inonenverteilung im Schmidt thews nach. Die Spannung kommt meiner Meinung nach nur durch die verschiedenen Konzentrationsgradienten zustande, die durch die Na/Ka Pumpe usw. aufrecht gehalten werden. Innen sind einfach eine bestimmte zahl Anionen und die gleiche zahl Kationen, außen genauso. Allerdings können nur die Kationen zum Teil diffundieren die Anionen(abgesehen von wenig CL) nicht.
Also-> die Na werden nach außen gepackt, die Kalium nach Innen. Die Membran ist für Kalium permeabel die Kalium wollen rausdiffundieren wegen Konzentrationsgefälle aber das geht nicht da dann ein Anion zuviel Innen wäre. Dieses Bestreben aber rauszugehen erzeugt die Spannung.
Genauso kannst du das auch für die anderen Ionensorten machen aber da sind die Kanäle nicht immer offen oder nur geringfügig offen.

[hobbes]

Danke für deine Antwort. Die Sache beginnt spannend zu werden.

Im Schmidt/ Thews im Kapitel "Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten" findet man eine Aufstellung der Summen der Ionen. Tatsächlich sind sowohl im Interstitium wie auch intrazellulär die An- und Kationen ausgeglichen. Dabei wird ein beträchtlicher Teil der intrazellulären negativen Ladung durch Proteine beigetragen, für welche keine Permeabilität vorhanden ist.

Mittels patch-clamp-Technik kann eine Potential-differenz zwischen intrazellulär und extrazellulär ableiten werden. Das heisst das die Menge der Nettoladungen intra- und extrazellulär utnerschiedlich ist. Das alleinige Bestreben von geladenen Teilchen ihr Kompartiment zu verlassen führt nicht zu einer Potentialdifferenz.

Die Lösung des Rätsels liegt wahrscheinlich, darin dass man nicht nur die Anzahl der Ladungsträger intra- und extrazellulär vergleichen darf, sondern dass man deren Permeabilität durch das Plasmalemm noch berücksichtigen muss. Diese Berücksichtigung mach die Goldmann-Gleichung, was die um die Permeabiliät erweiterte Nernst'sche Gleichung ist. Permeabel sind v.a. Kalium-Elektrolyte, so dass sich die Nernst'sche Gleichung eigentlich auf die Kalium-Ionen reudzieren lässt, dabei erhält man dann das Ruhemembranpotential.

Darf man aber nun behaupten, es sei eine unzulässige Vereinfachung von einem intrazellulären Anionenüberschuss zu sprechen? Betrachtet man die NICHT-permeablen Ionen, so stellen wir intrazellulär (also unter Subtraktion des Kaliums intra- und extrazelluär) tatsächlich einen Anionenüberschuss fest. Da der chemische Gradient des Kaliums nach aussen gerichtet ist (wegen der Na-K-Pumpe) werden K+ nach aussen fliessen, sobald man ihnen durch das Anlegen einer patch-clamp Sonde das Verlassen der Zelle vereinfacht.

Ich würde sagen, sie wollen ja hinausfliessen und einige wenige tuen es wohl auch und dadurch wären oder sind dann tatsächlich innen mehr Anionen und so kann man vielleicht die Spannung erklären. Naja ;) egal