Das Ruhemembranpotenzial
- Mechanismus
- Prüfungsrelevanz: hoch
Das Innere einer ruhenden Zelle ist im Vergleich zum Äußeren negativ, vor allem weil Kalium über seine Kanäle ausströmt.
Auch genannt: Ruhepotenzial
Worum es geht
In Ruhe liegt das Innere erregbarer Zellen zwischen −70 und −90 mV gegenüber dem Äußeren. Hauptursache ist K⁺: Die ruhende Membran ist für K⁺ sehr durchlässig, und wenn es entlang seines Gradienten ausströmt, lässt es negative Ladung zurück. Die Na⁺/K⁺-ATPase erzeugt direkt nur sehr wenig von der Spannung, hält aber die Gradienten aufrecht, die sie ermöglichen. Jede Änderung des extrazellulären K⁺ verschiebt das Ruhepotenzial und verändert die Erregbarkeit, vor allem am Herzen.
Wie es funktioniert, Schritt für Schritt
- Die Na⁺/K⁺-ATPase reichert K⁺ innen an (≈140 mEq/L) und hält Na⁺ außen (≈142 mEq/L).
- In Ruhe sind K⁺-Leckkanäle offen; K⁺ strömt entlang seines chemischen Gradienten aus.
- Jedes ausströmende K⁺ lässt innen ein Anion zurück (Proteine, Phosphate), das nicht folgen kann: Das Zellinnere wird negativ.
- Die innere Negativität hält K⁺ zurück; ein Gleichgewicht nahe −94 mV wird erreicht.
- Ein kleines Na⁺-Leck nach innen verschiebt die Spannung um einige Millivolt ins Positive (≈ −86 mV).
- Die Pumpe, die mehr positive Ladung hinaus- als hineinbefördert, fügt etwa −4 mV hinzu: Die Ruhe stellt sich nahe −90 mV ein.
Action potential
Rest −70 mVThreshold −55 mVPeak +35 mVDuration ≈ 1–2 ms
Tap a phase (the pills above or its band) or a refractory period (ARP, RRP) at the base of the plot.
- Mainly Na⁺
- Mainly K⁺
- Rest
- Threshold
- ARP: absolute refractory period
- RRP: relative refractory period
Gleichungen
- a
- außen (extrazellulär)
- i
- innen (intrazellulär)
Die Berechnung mit mehreren Ionen finden Sie auf der Seite zu Nernst und Goldman.
Typische Werte
| Parameter | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Neuron | ≈ −70 mV | |
| Skelettmuskel | ≈ −85 bis −90 mV | |
| Ventrikulärer Myozyt | ≈ −85 bis −90 mV | |
| Sinusknoten | ≈ −55 bis −60 mV | kein stabiles Ruhepotenzial |
| Normales Serum-K⁺ | ≈3,5–5,0 mEq/L |
Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.
Was das Ruhepotenzial verschiebt
| Veränderung | Wirkung auf die Ruhe | Erregbarkeit | Klassisches Zeichen |
|---|---|---|---|
| Hohes extrazelluläres K⁺ | Weniger negativ (depolarisiert) | Steigt zuerst; fällt dann, wenn die Na⁺-Kanäle inaktivieren | Zeltförmige T-Wellen, Schwäche |
| Niedriges extrazelluläres K⁺ | Negativer (hyperpolarisiert) | Muskel weniger erregbar; Herz mit veränderter Repolarisation | U-Welle, Krämpfe, Ileus |
| Na⁺/K⁺-ATPase blockiert | Langsame Depolarisation, während die Gradienten abnehmen | Verändert | Digitalisintoxikation |
| Niedriges extrazelluläres Ca²⁺ | Kaum Veränderung | Steigt: Die Schwelle der Na⁺-Kanäle sinkt | Tetanie, Chvostek-Zeichen |
Klinischer Bezug
- Hyperkaliämie bei chronischer Nierenkrankheit oder Crush-Verletzung: Die Hauptgefahr ist die Arrhythmie; Calciumgluconat stabilisiert die Herzmembran, ohne das K⁺ zu senken.
- Hypokaliämie durch Durchfall oder Diuretika: Muskelschwäche, Ileus und Arrhythmien; sie begünstigt die Digitalisintoxikation.
- Periodische Paralysen: Kanalopathien, bei denen K⁺-Verschiebungen zwischen den Kompartimenten das Ruhepotenzial verändern und episodische Schwäche verursachen.
Testen Sie sich
Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.
Warum liegt das Ruhepotenzial näher am K⁺-Gleichgewichtspotenzial als an dem des Na⁺?
In Ruhe ist die Membran für K⁺ weit durchlässiger (Leckkanäle offen). Die Spannung nähert sich dem Gleichgewicht des am besten permeierenden Ions.
Verschwindet das Ruhepotenzial sofort, wenn die Na⁺/K⁺-ATPase blockiert wird?
Nein. Es verliert zunächst nur etwa −4 mV; dann depolarisiert es langsam, während die von der Pumpe aufrechterhaltenen Na⁺- und K⁺-Gradienten abnehmen.
Warum verursacht eine schwere Hyperkaliämie Schwäche statt Übererregbarkeit?
Die anhaltende Depolarisation hält viele Na⁺-Kanäle inaktiviert; ohne sie können keine normalen Aktionspotenziale entstehen, daher sinkt die Erregbarkeit.
Warum verursacht eine Hypokalzämie Tetanie, obwohl sie das Ruhepotenzial kaum verändert?
Extrazelluläres Ca²⁺ stabilisiert die Na⁺-Kanäle; ohne es öffnen sie bei geringerer Depolarisation. Die Schwelle sinkt und es treten spontane Entladungen auf.
Was ist das Besondere an der „Ruhe“ des Sinusknotens?
Sie ist nicht stabil: Sie liegt nahe −60 mV und depolarisiert von selbst (Funny- und Ca²⁺-Ströme) bis zur Schwelle, was ihm seine Automatie verleiht.
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In der Pharmakologie
Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.
Quellen: High potassium level: MedlinePlus Medical Encyclopedia (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026); Low blood potassium: MedlinePlus Medical Encyclopedia (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026).
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