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Membran- und Aktionspotenzial

Intra- und extrazelluläre Ionenkonzentrationen

Die intra- und extrazellulären Konzentrationen der physiologischen Ionen sind sehr unterschiedlich und werden durch spezielle Pumpen und Puffersysteme aufrecht erhalten.

Hier sind Ionenkanäle für Na+, K+, Ca2+ und Cl- dargestellt, mit den für eine Säuger-Nervenzelle typischen Ionenkonzentrationen und der Richtung der resultierenden Ionenflüsse (bei Öffnung der Kanäle). Gleichzeitig wird das daraus berechnete Nernst-Potenzial angezeigt (wenn die Membran nur durchlässig für dieses eine Ion wäre).

Abb.1

Ein Ionenfluss durch die Kanäle findet nur statt, solange sie geöffnet sind, und verläuft passiv entlang des Konzentrationsgradienten. Die Konzentrationen der jeweiligen Ionen ändern sich dadurch im Allgemeinen nur lokal in der Membranumgebung. Ionenpumpen, wie die Na+/K+-Pumpe, leisten hingegen aktiven Transport und sind wesentlich für die angezeigten Ionenkonzentrationen verantwortlich. Darüber hinaus ist natürlich inner- und außerhalb der Zelle die elektrische Neutralität gewahrt, indem z.B. intrazelluär Phosphat- und Protein-Anionen die Gegenionen zu K+ bilden. Ebenso ist die intrazelluläre Osmolarität etwa gleich der extrazellulären.

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