Biologie > Neurobiologie > Grundlagen > Bau und Funktion des Neurons > Ruhepotenzial

Modellversuche zum Ruhepotenzial

Auf dieser Seite bzw. den beiden Unterseiten stelle ich Ihnen zwei bekannte Modellversuche vor, die für das Verständnis des Ruhepotenzials durchaus hilfreich sind.

Modellversuch 1: HCl / Wasser

Auf dieser Seite sehen Sie einen Versuch, bei dem eine Seite eines Gefäßes mit Salzsäure, die andere mit destilliertem Wasser gefüllt wird. Beide Gefäße sind nur durch eine Schicht Filtrierpapier voneinander getrennt. Wenn man in jedes Gefäß eine Elektrode einführt, kann man kurzzeitig eine Spannung zwischen den beiden Gefäßen beobachten, die nach kurzer Zeit aber wieder gegen Null geht. Dieser Modellversuch hat eigentlich nicht so viel mit dem Ruhepotenzial gemein, außer dass hier die Rolle der Ionen bei der Entstehung einer Spannung verdeutlicht wird. Außerdem ist dieser Versuch eine beliebte Klausuraufgabe.

Weiter...

Modellversuch 2: Kaliumcitrat / Wasser

Hier sehen Sie einen Versuch, bei dem eine Seite eines Gefäßes mit einer Kaliumcitrat-Lösung, die andere Seite mit destilliertem Wasser gefüllt wird. Beide Gefäße sind durch eine semipermeable Membran verbunden, die nur die kleineren Kali um-Ionen passieren lässt, nicht aber die großen Citrat-Ionen. Hält man in jedes Gefäß eine Elektrode, so kann man eine stabile Spannung beobachten. Dieser Versuch führt direkt auf die Ursachen des Ruhepotenzials hin.

Weiter...

Zusammenfassung

Ruhepotenzial

Die gemessene Spannung beim ersten Modellversuch bleibt nicht lange bestehen, weil die Chlorid-Ionen schließlich auch in das rechte Gefäß diffundieren und so einen vollständigen Konzentrationsausgleich herbeiführen. Daher kann man die hier gemessene Spannung nicht mit dem Ruhepotenzial einer Nervenzelle vergleichen.

Beim zweiten Modellversuch sieht die Sache schon anders aus. Hier bleibt die Spannung, wenn sie sich erst mal eingestellt hat, über lange Zeit konstant bestehen. Diese Spannung kann man durchaus mit dem Ruhepotenzial einer Nervenzelle vergleichen.

Ruhepotenzial = die Membranspannung, die man messen kann, wenn sich die Membran der Zelle im elektrochemischen Gleichgewicht befindet.

Ursachen des Ruhepotenzials

Als Nächstes müssen wir uns mit der Frage beschäftigen, wie die Zelle es schafft, einen solchen Konzentrationsunterschied herzustellen. In den Modellversuchen hatten wir ja einen hypothetischen oder tatsächlichen Experimentator, der das Gefäß in zwei Hälften getrennt und die linke Hälfte mit der Kaliumcitratlösung gefüllt hat. Wer sorgt in einer lebenden Nervenzelle dafür, dass sich zu Beginn ein solcher Konzentrationsgradient einstellt? Dazu mehr auf der nächsten Seite.

Unterrichts-Material:

Folie 21 des Foliensatzes "Neurobiologie 1"

Bitte beachten Sie auch meine Overheadfolien zur Biologie und Chemie! Auf der Folie 2.1 sehen Sie beispielsweise die Apparatur zur Messung des Membranpotenzials einer Nervenzelle.

Vertiefende Links:

Modellversuch 1:
HCl / Wasser
Bildung einer kurzzeitigen Spannung

Modellversuch 2:
Kaliumcitrat / Wasser
Bildung einer permanenten Spannung

Interne Links:

Externe Links:

The Resting Membran Potential auf bcs.whfreeman.com