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  Physiologische Bedeutung von Potentialen Physiologie

Neben Redox-Potentialen spielen in den Zellen auch Diffusionspotentiale eine wichtige Rolle. Befinden sich auf den zwei Seiten einer semipermeablen Membran Salzösungen unterschiedlicher Konzentration, baut sich ein osmotischer Druck auf. Ist die Membran nur für die Kationen, nicht aber für die Anionen durchlässig, diffundieren einige Kationen von der Lösung hoher Konzentration in die niedriger Konzentration. Es kommt zu einer Ladungstrennung und dadurch zur Ausbildung eines Potentials.

Die Zellmembran enthält spezielle Kanäle (Transportproteine) für die unterschiedlichen Ionenarten. Während Natrium- und Chlorid-Kanäle meist geschlossen sind, sind die Kalium-Kanäle in der Regel geöffnet. Die K+-Konzentration ist in der Zelle erheblich größer als im Extrazellularraum. Es kann sich somit ein K+-Diffusionspotential ausbilden.

Auch die Diffusionspotentiale können mittels der Nernstschen Gleichung berechnet werden, in der Gleichung steht dann der Quotient aus den Ionenkonzentrationen außerhalb ([K+]a) und innerhalb ([K+]i) der Zelle. Das Standardpotential (E°) entfällt hier, da es sich hier nicht um eine Redox-Reaktion handelt.

Nernstsche Gleichung

Die Kalium-Konzentration beträgt in der Zelle etwa 120 mmol/l, außerhalb ca. 4 mmol/l. Das Kalium-Diffusionspotential beträgt damit etwa 90 mV. In der Praxis werden etwas kleinere Potentiale gemessen (70-80 mV), da noch andere Ionen am Zellpotential beteiligt sind.

Bei Nerven- und Muskelzellen sind Membranpotential-Änderungen verantwortlich für die Erregung dieser Zellen.


© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. A. Schunk, CCC Univ. Erlangen, Fri Mar 30 11:42:28 2001 GMT
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