Donnan-Diffusionspotentiale bauen sich an allen Zellmembranen des Organismus auf.
Die von den verschiedenen Ionen verursachten Potentiale addieren sich zu einem
Gesamtpotential, dem Ruhepotential der Zelle. Das Ruhepotential ist bei
den meisten Zellen weitgehend konstant, es beträgt zwischen –50...–90 mV.
In der Zelle finden sich vor allem Kaliumionen, außerhalb der Zelle
überwiegen die Natriumionen.
In der Nervenzelle muß zur Reizleitung das Membranpotential geändert werden.
Dazu befinden sich in der Membran zahlreiche Kanalproteine für verschiedene
Ionen. Diese können nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden.
Das Ruhepotential beträgt –70 mV. Wird die Zelle erregt, öffnen
sich Natriumkanäle, Natriumionen strömen ein. Das Potential wird
positiv, etwa +30 mV. Sofort schließen sich die Natriumkanäle
wieder. Das Erregungspotential wird über das Axon weitergeleitet und
an der Synapse auf andere Nervenzellen übertragen. Zugleich öffnen
sich Kaliumkanäle, wodurch Kaliumionen ausströmen und das
Ursprungspotential von –70 mV wieder herstellen.
In der Membran ist außerdem die Na/K-ATPase ("Natrium-Kalium-Pumpe")
aktiv. Sie gibt Natriumionen aus der Zelle an die Umgebung ab und
transportiert Kaliumionen in die Zelle hinein. Da beide Prozesse
gegen den Konzentrationsgradienten ablaufen, muß für diesen
Vorgang Energie in Form von ATP aufgewendet werden. Bei der Spaltung
eines Moleküls ATP in ADP und Phosphat können
3 Na+-Ionen hinaus- und 2 K+-Ionen
hineintransportiert werden.
