Physikalische Grundlagen des menschlichen Herz-Kreislaufsystems

Die Nervenzelle als Spannungsquelle Schülerinformation
Die Nervenzelle als Spannungsquelle
Voraussetzung für die Informationsübertragung in den Nervenbahnen
ist eine elektrische Spannungsdifferen zwischen
dem Außenraum der Zelle und dem Zellinneren.
Wie bringt die Nervenzelle bewegliche Ladungen, also im
Wasser gelöste Ionen dazu, in eine bestimmte Richtung zu
wandern?
Im Inneren der Zelle herrscht eine hohe KCl-Konzentration
und nur eine geringe NaCl-Konzentration, im Außenraum ist
es gerade umgekehrt. Die Zellwand, die Innen- und Außenraum
voneinander trennt, ist von schlauchartigen Kanälen
durchsetzt. Diese sogenannten Ionenkanäle besitzen in der
Mitte eine negativ geladene Zone und lassen daher nur positive
Ionen hindurch, die negativen Ladungsträger werden zurückgestoßen.
Allerdings sind die Ionenkanäle so dünn, daß nur Kaliumionen
passieren können. Die ansich auch positiv geladenen Natriumionen
schleppen nämlich eine fester gebundene Hülle aus
Wasserdipolen mit sich und würden daher steckenbleiben.
Die Kaliumkonzentrationen zu beiden Seiten der Zellwand versuchen
sich nun auszugleichen. Dabei wandern im Mittel mehr
positive Kaliumionen bedingt durch ihre thermische Bewegung
von innen nach außen.
Diese Bewegung einer elektrischen Ladung stellt einen elektrischen
Strom dar. Natrium- und Chlorionen können im Normalzustand
nicht passieren und tragen daher auch nichts zu
dem elektrischen Strom bei.
Da der Innenraum der Zelle anfänglich elektrisch neutral war,
die Kaliumionen nun aber teilweise den Innenraum verlassen
haben, besteht im Innenraum ein negativer Ladungsüberschuß.
Die Innenseite der Zellwand hat sich also gegenüber dem Außenraum
negativ aufgeladen. Diese Spannung zwischen Innenund
Außenraum wollen wir in einem Versuch messen!
Abb. 6,2:
Abb. 6,3;
89