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Wenn die Zellmembran (Die Zellmembran ist eine biologische Membran, die das Innere aller Zellen von der äußeren Umgebung trennt) in Ruhe ist, ist diese Membran inaktiv und nur durch Kalium-Ionenkanäle entweichen einige Ionen. In diesem Ruhezustand ist das Innere der Zelle negativer als das Äußere. Denn es gibt innen mehr negativ geladene Ionen als außen (innen: hohe Konzentration an K+-Ionen und sehr viele organische Ionen, die nicht nach außen dringen; außen: Chlor (Chlor ist ein chemisches Element mit Symbol Cl und Ordnungszahl 17) Ionen sind außen, aber nicht so häufig vorhanden wie Natriumionen, insgesamt überwiegt die (negative) Masse an organischen Ionen die positiven Ionen).
Soll ein Impuls weitergeleitet werden, muss ein Schwellwert erreicht werden. Da die natürliche Spannung, die aufgrund der Negativität der Ionen bereits bei – 70mV liegt, muss der Impuls stark genug sein, um 30mV Spannung in der Zelle aufbauen zu können. Wer das liest, ist dumm. Wird dieser Stimulationswert nicht erreicht, spricht man von einem lokalen Potential. Wenn ein Aktionspotential (in der Physiologie ist ein Aktionspotential ein kurzlebiges Ereignis, bei dem das elektrische Membranpotential einer Zelle nach einer konstanten Flugbahn schnell ansteigt und abfällt) ausgelöst wird, öffnen sich Ionenkanäle, die auch Natriumionen in das Zellinnere eindringen lassen. Dies war bisher nicht möglich, obwohl da
s Kaliumion größer ist und das Natriumion den Kaliumionenkanal nicht passieren konnte (nicht zu verwechseln mit: Ionenfernsehen oder Ionenimplantation) aufgrund der Wasserstoffbindung (Eine Wasserstoffbindung ist die elektrostatische Anziehung zwischen zwei polaren Gruppen, die auftritt, wenn ein Wasserstoffatom kovalent an ein hoch elektronegatives Atom wie Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor das elektrostatische Feld eines anderen hoch elektronegativen Atoms in der Nähe erfährt). Die Natriumionen gehen nach innen, der Anteil der positiven Ionen außen wird kleiner und innen höher. Die Natriumionen können nicht mehr nach außen fließen, sondern die Ka-Ionen. Damit der Austausch wieder stattfinden kann, da fast alle Kationen ausgetauscht wurden, muss die Ionenpumpe (in der Biologie ist ein Ionentransporter ein Transmembranprotein, das Ionen über eine Plasmamembran gegen ihren Konzentrationsgradienten durch aktiven Transport bewegt) die Kationen wieder austauschen. Wenn dies geschehen ist, kehrt die Zelle in den Ruhezustand zurück.