Ruhepotenziale

Ruhepotenzial bezeichnet das Ruhepotential einer Zelle, insbesondere von Nervenzellen, also die elektrische Spannung über der Zellmembran, wenn die Zelle nicht aktiv ist. Es ist negativ innen gegenüber außen und liegt bei vielen Neuronen typischerweise etwa bei −65 bis −70 Millivolt (mV), variiert aber je nach Zelltyp und Umgebung.

Es entsteht durch das Zusammenspiel von Ionenkonzentrationen innerhalb und außerhalb der Zelle und der selektiven Membranleitfähigkeit für verschiedene Ionen. Die Membran ist besonders durchlässig für Kalium über Kalium-Leckkanäle, wodurch Kalium aus der Zelle strömt und die Innenseite negativ lädt. Natrium- und Chloridkanäle tragen ebenfalls zur Bestimmung der Spannung bei. Die Na+/K+-ATPase pumpt drei Natriumionen aus der Zelle und zwei Kaliumionen hinein, was die Ionengradienten aufrechterhält und eine zusätzliche hyperpolarisierende Komponente liefert. Dadurch entsteht das charakteristische negative Ruhepotenzial.

Die Spannung lässt sich theoretisch mit der Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung beschreiben, die das Ruhepotenzial aus den Ionenkonzentrationen und den Membranleitfähigkeiten ableitet. Da die Permeabilität vor allem für Kalium dominiert, nähert sich das Ruhepotenzial oft dem Kalium-Gleichgewichtspotential an, während Veränderungen in der Leitfähigkeit oder Ionenkonzentrationen das Ruhepotenzial verschieben können.

Bedeutung: Das Ruhepotenzial bildet die Grundlage für die Entstehung von Aktionspotenzialen und bestimmt die Reizschwelle sowie die Reaktionsbereitschaft einer Nervenzelle. Unterschiede zwischen Zelltypen und Zuständen (z. B. Alter, Temperatur, Erkrankungen) führen zu Variationen des Ruhepotenzials.

Messung erfolgt meist mittels Mikroelektroden oder Patch-Clamp-Techniken; Abweichungen können Hinweise auf Dysfunktionen des Ionengleichgewichts geben.