Ruhepotential < Neurobiologie < Biologie < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo Zusammen ![[winken]](/images/smileys/winken.gif "[winken]") ,
ich habe Probleme beim Verständnis bezüglich des Ruhepotentials.
Ich trage mal mein Wissen zusammen:
* Der Ausbildung eines Ruhepotentials liegen die
unterschiedlichen Ionengradienten des extrazellulären
und des intrazellulären Raums zugrunde. Das
Ruhepotential beschreibt das Membranpotential bei
elektrisch erregbaren Zellen, wenn keine Erregung durch
eine andere Zelle stattfindet.
* An der Zellmembran einer unerregten Nervenzelle sind die
Ionen sehr ungleich verteilt. Innerhalb der Nervenzelle
(= intrazellulär) befinden sich überwiegend K+ Ionen und
relativ große Proteinanionen (A-). Außerhalb der
Nervenzellen (extrazellulär) dominieren Cl- und Na+
Ionen.
Die Spannung zwischen dem Zellinneren und dem
Außenmedium beträgt die Spannung zwischen -70mV und
-90mV, somit ist das Innere der Zelle negativ geladen.
* Die Membran zwischen dem Inneren der Zelle und dem
Außenmedium ist semipermeabel.
* Im ruhen Zustand sind nur wenige Ionenkanäle geöffnet.
Aufgrund der hohen Anzahl der Ionen diffundieren K+ Ionen
in den extrazellulären Raum und Cl- Ionen diffundieren in
den intrazellulären Raum.
Und dann haben wir gesagt, dass auch Natrium Ionen vom extrazellulären Medium ins intrazelluläre Medium gelangen. Aber wodurch? Durch die semipermeable Membran kanns ja nicht sein, da diese Ionenundurchlässig ist.
Geschieht die Diffusion der Na+ Ionen durch den K+ Kanal? Oder gibt es auch Natriumkanäle? Oder diffundieren einige wenige Ionen zeitgleich mit den Chloridionen durch den Chloridkanal?
* Durch die Diffusionen herrscht ein Überschuss an Kationen
im extrazellulären und ein Überschuss an Anionen im
intrazellulären Raum.
Dadurch ist ein elektrisches Feld entstanden.
Und jetzt kommt wieder etwas, was ich nicht verstanden habe:
Auf das Kalium im Zellinneren wirken nun zwei Kräfte: eine Kraft "will", dass das Kalium weiter durch den K+ Kanal diffundiert, während die andere Kraft "will", dass das Kalium im intrazellulären Medium bleibt.
Wenn diese zwei Kräfte gleich stark sind, dann herrscht ein Gleichgewicht. Ist das das Ruhepotential?
Und wie nennt man diese Kräfte?
* Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt für die Aufrechterhaltung
des Ruhepotentials. Unter ATP Verbrauch werden jeweils
drei Natriumionen aus der Zelle heraus (die vorher
hineindiffundiert sind) und zwei Kaliumionen in die Zelle
transportiert.
Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt also dafür, dass im Inneren weiterhin eine starke Negativität herrscht, da das Verhältnis 3:2 ist: 3 positiv geladene Natriumionen diffundieren aus der Zelle und nur zwei positiv geladene Kaliumionen diffundieren in die Zelle.
Ich weiß, dass das super viel zu Lesen ist, aber vielleicht kann mir trotzdem jemand helfen!
Liebe Grüße
Sarah 
PS: Ich habe mal eine Übersicht erstellt: ![[a]](/images/paperclip.gif "Dateianhänge") Ruhepotential Ich hoffe, dass man daraus schlau wird 
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: pdf) [nicht öffentlich]
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| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 19:20 Mo 04.05.2009 | | Autor: | xPae |
Hallo,
habe gehofft, dass dir vllt jemand anderes mal antwortet, falls du mti meinen Antworten wenig anzufangen weißt ;)
> Hallo Zusammen ,
>
>
> ich habe Probleme beim Verständnis bezüglich des
> Ruhepotentials.
>
> Ich trage mal mein Wissen zusammen:
>
> * Der Ausbildung eines Ruhepotentials liegen die
> unterschiedlichen Ionengradienten des extrazellulären
> und des intrazellulären Raums zugrunde. Das
> Ruhepotential beschreibt das Membranpotential bei
> elektrisch erregbaren Zellen, wenn keine Erregung durch
> eine andere Zelle stattfindet.
>
richtig!
> * An der Zellmembran einer unerregten Nervenzelle sind die
> Ionen sehr ungleich verteilt. Innerhalb der Nervenzelle
> (= intrazellulär) befinden sich überwiegend K+ Ionen und
> relativ große Proteinanionen (A-). Außerhalb der
> Nervenzellen (extrazellulär) dominieren Cl- und Na+
> Ionen.
> Die Spannung zwischen dem Zellinneren und dem
> Außenmedium beträgt die Spannung zwischen -70mV und
> -90mV, somit ist das Innere der Zelle negativ geladen.
>
> * Die Membran zwischen dem Inneren der Zelle und dem
> Außenmedium ist semipermeabel.
>
> * Im ruhen Zustand sind nur wenige Ionenkanäle geöffnet.
> Aufgrund der hohen Anzahl der Ionen diffundieren K+ Ionen
> in den extrazellulären Raum und Cl- Ionen diffundieren
> in
> den intrazellulären Raum.
>
>
> Und dann haben wir gesagt, dass auch Natrium Ionen vom
> extrazellulären Medium ins intrazelluläre Medium gelangen.
> Aber wodurch? Durch die semipermeable Membran kanns ja
> nicht sein, da diese Ionenundurchlässig ist.
> Geschieht die Diffusion der Na+ Ionen durch den K+ Kanal?
> Oder gibt es auch Natriumkanäle? Oder diffundieren einige
> wenige Ionen zeitgleich mit den Chloridionen durch den
> Chloridkanal?
Die Permeabilität für Natriumionen ist praktisch Null. Dennoch passiert es immer wieder, dass ein Natriumkanal sich öffnent. Diese geringe Anzahl ist aber sogut, wie vernachlässigbar. Könnte ein Natriumion durch ein Kaliumkanal? Denke hier an die größe. Nehme die Spannung weg. Einige Natriumionen können auch durch Kaliumkanäle hindurch, aber eher selten.
>
> * Durch die Diffusionen herrscht ein Überschuss an Kationen
> im extrazellulären und ein Überschuss an Anionen im
> intrazellulären Raum.
> Dadurch ist ein elektrisches Feld entstanden.
>
right, baby! :)
> Und jetzt kommt wieder etwas, was ich nicht verstanden
> habe:
>
> Auf das Kalium im Zellinneren wirken nun zwei Kräfte: eine
> Kraft "will", dass das Kalium weiter durch den K+ Kanal
> diffundiert, während die andere Kraft "will", dass das
> Kalium im intrazellulären Medium bleibt.
>
> Wenn diese zwei Kräfte gleich stark sind, dann herrscht ein
> Gleichgewicht. Ist das das Ruhepotential?
>
Ja das ist Teil des Ruhepotentials. Überlege hier doch mal, wer so im Inneren "will" ,dass Kalium drin bleibt. Natürlich die geladenen organischen Anionen. so und was könnte da jetzt sein, salopp gesgat, was will, dass das Kalium-Ionen rauskommt? =)
> Und wie nennt man diese Kräfte?
>
Anziehung durch Ladung. Vllt kannst du dich an den richtigen Namen aus Phyisik oder Chemie noch erinnern ? =)
> * Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt für die Aufrechterhaltung
> des Ruhepotentials. Unter ATP Verbrauch werden jeweils
> drei Natriumionen aus der Zelle heraus (die vorher
> hineindiffundiert sind) und zwei Kaliumionen in die Zelle
> transportiert.
>
> Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt also dafür, dass im Inneren
> weiterhin eine starke Negativität herrscht, da das
> Verhältnis 3:2 ist: 3 positiv geladene Natriumionen
> diffundieren aus der Zelle und nur zwei positiv geladene
> Kaliumionen diffundieren in die Zelle.
>
>
>
> Ich weiß, dass das super viel zu Lesen ist, aber vielleicht
> kann mir trotzdem jemand helfen!
>
>
>
> Liebe Grüße
>
> Sarah
>
>
> PS: Ich habe mal eine Übersicht erstellt:
> Ruhepotential Ich hoffe, dass man daraus
> schlau wird
Ich hoffe ich konnte Dir einigermaßen helfen. Deine Überisicht habe ich nur überflogen, das was du hier unter Wissen präsentierst ist alles richtig!
lg
xPae
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Hallo xPae ,
> habe gehofft, dass dir vllt jemand anderes mal antwortet,
> falls du mti meinen Antworten wenig anzufangen weißt ;)
Quatsch! Deine Antworten sind super! Auch an dieser Stelle: vielen Dank für deine Zeit und die Mühe!
> Die Permeabilität für Natriumionen ist praktisch Null.
> Dennoch passiert es immer wieder, dass ein Natriumkanal
> sich öffnent. Diese geringe Anzahl ist aber sogut, wie
> vernachlässigbar. Könnte ein Natriumion durch ein
> Kaliumkanal? Denke hier an die größe. Nehme die Spannung
> weg. Einige Natriumionen können auch durch Kaliumkanäle
> hindurch, aber eher selten.
Ich wusste gar nicht, dass es auch einen natrium-Kanal gibt.
Was meinst du in diesem Teil mit der Spannung?
Sind Natriumionen größer als die Kaliumionen? Und sind diese Kanäle nicht Ionen spezifisch? Nach diesem "Schlüssel-Schloss-Prinzip"?
> Ja das ist Teil des Ruhepotentials. Überlege hier doch mal,
> wer so im Inneren "will" ,dass Kalium drin bleibt.
> Natürlich die geladenen organischen Anionen. so und was
> könnte da jetzt sein, salopp gesgat, was will, dass das
> Kalium-Ionen rauskommt? =)
Die Chloridionen? Wegen posiitiv und negativ geladene Teilchen ziehen sich an...
> Anziehung durch Ladung. Vllt kannst du dich an den
> richtigen Namen aus Phyisik oder Chemie noch erinnern ? =)
Ist das dieser chemischer Gradient? Aber der bezieht sich doch auf unterschiedliche Konzentrationen.
> > * Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt für die Aufrechterhaltung
> > des Ruhepotentials. Unter ATP Verbrauch werden
> jeweils
> > drei Natriumionen aus der Zelle heraus (die vorher
> > hineindiffundiert sind) und zwei Kaliumionen in die Zelle
> > transportiert.
> >
> > Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt also dafür, dass im Inneren
> > weiterhin eine starke Negativität herrscht, da das
> > Verhältnis 3:2 ist: 3 positiv geladene Natriumionen
> > diffundieren aus der Zelle und nur zwei positiv geladene
> > Kaliumionen diffundieren in die Zelle.
Das stimmt also?
> Ich hoffe ich konnte Dir einigermaßen helfen. Deine
> Überisicht habe ich nur überflogen, das was du hier unter
> Wissen präsentierst ist alles richtig!
Konntest du! Ich hatte mit dem Ruhepotential letzte Nacht echt einen kleinen Kampf Jetzt kommt das Aktionspotential *gg*
Liebe Grüße und nochmal Danke für deine Antwort!
Sarah
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 23:31 Mo 04.05.2009 | | Autor: | xPae |
> Hallo xPae ,
Hallo Sarah , obercool dieser smilie
>
>
> > habe gehofft, dass dir vllt jemand anderes mal antwortet,
> > falls du mti meinen Antworten wenig anzufangen weißt ;)
>
> Quatsch! Deine Antworten sind super! Auch an dieser Stelle:
> vielen Dank für deine Zeit und die Mühe!
>
>
> > Die Permeabilität für Natriumionen ist praktisch Null.
> > Dennoch passiert es immer wieder, dass ein Natriumkanal
> > sich öffnent. Diese geringe Anzahl ist aber sogut, wie
> > vernachlässigbar. Könnte ein Natriumion durch ein
> > Kaliumkanal? Denke hier an die größe. Nehme die Spannung
> > weg. Einige Natriumionen können auch durch Kaliumkanäle
> > hindurch, aber eher selten.
>
>
> Ich wusste gar nicht, dass es auch einen natrium-Kanal
> gibt.
> Was meinst du in diesem Teil mit der Spannung?
Meinte damit nur, dass es ja villeicht spannend ist, ob Na + durch Kaliumkanäle kommt :)
>
> Sind Natriumionen größer als die Kaliumionen?
Nein Natriumionen sind kleiner - ein Blick ins Periodensystem lohnt sich!
Und sind
> diese Kanäle nicht Ionen spezifisch? Nach diesem
> "Schlüssel-Schloss-Prinzip"?
>
Es gibt verschiedene. Darauf wirst du auf dem weg zum Bio-Abitur auch noch stoßen.
>
> > Ja das ist Teil des Ruhepotentials. Überlege hier doch mal,
> > wer so im Inneren "will" ,dass Kalium drin bleibt.
> > Natürlich die geladenen organischen Anionen. so und was
> > könnte da jetzt sein, salopp gesgat, was will, dass das
> > Kalium-Ionen rauskommt? =)
>
> Die Chloridionen? Wegen posiitiv und negativ geladene
> Teilchen ziehen sich an...
Das ist genau so!
>
>
> > Anziehung durch Ladung. Vllt kannst du dich an den
> > richtigen Namen aus Phyisik oder Chemie noch erinnern ? =)
>
> Ist das dieser chemischer Gradient? Aber der bezieht sich
> doch auf unterschiedliche Konzentrationen.
Ich bin ehrlich gesagt auch nicht sicher, aber ich denke am besten wird dies durch die Coloumbkraft beschrieben, da müssten wir allerdings auf nummer sicher gehen und leduart oder so fragen ;) aber eher unrelevant für dich hier.
>
> > > * Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt für die Aufrechterhaltung
> > > des Ruhepotentials. Unter ATP Verbrauch werden
> > jeweils
> > > drei Natriumionen aus der Zelle heraus (die vorher
> > > hineindiffundiert sind) und zwei Kaliumionen in die Zelle
> > > transportiert.
> > >
> > > Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt also dafür, dass im Inneren
> > > weiterhin eine starke Negativität herrscht, da das
> > > Verhältnis 3:2 ist: 3 positiv geladene Natriumionen
> > > diffundieren aus der Zelle und nur zwei positiv geladene
> > > Kaliumionen diffundieren in die Zelle.
>
> Das stimmt also?
>
![[ok]](/images/smileys/ok.gif "[ok]")
>
> > Ich hoffe ich konnte Dir einigermaßen helfen. Deine
> > Überisicht habe ich nur überflogen, das was du hier unter
> > Wissen präsentierst ist alles richtig!
>
>
> Konntest du! Ich hatte mit dem Ruhepotential letzte Nacht
> echt einen kleinen Kampf Jetzt kommt das
> Aktionspotential *gg*
>
>
>
>
> Liebe Grüße und nochmal Danke für deine Antwort!
>
>
> Sarah
>
kein Problem, helfe Dir gerne, liebe Grüße von meiner Freundin, heißt auch Sarah :D
xPae
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Hallo xPae ,
sorry, ich muss an manchen Stellen nochmal nachhaken.
> > Ich wusste gar nicht, dass es auch einen natrium-Kanal
> > gibt.
> > Was meinst du in diesem Teil mit der Spannung?
> Meinte damit nur, dass es ja villeicht spannend ist, ob Na
> + durch Kaliumkanäle kommt :)
> >
> > Sind Natriumionen größer als die Kaliumionen?
> Nein Natriumionen sind kleiner - ein Blick ins
> Periodensystem lohnt sich!
Es gibt also Natriumionenkanäle, im Vergleich zu Kalium- und Chloridionenkanäle ist die Anzahl aber gering.
> Es gibt verschiedene. Darauf wirst du auf dem weg zum
> Bio-Abitur auch noch stoßen.
Das sind doch diese Proteincarrier, die in der Genetik bei der Genexpression (? --> hab das noch nicht wiederholt ) ne große Rolle spielen?!
Nochmal zum Natrium: das verwirrt mich total.
In der ersten Antwort hattest du geschrieben, dass es sehr selten vorkommen kann, dass ein kleines Natriumion durch den Kaliumkanal diffundieren kann.
Wie kommt das zustande?
> > Ist das dieser chemischer Gradient? Aber der bezieht sich
> > doch auf unterschiedliche Konzentrationen.
>
> Ich bin ehrlich gesagt auch nicht sicher, aber ich denke am
> besten wird dies durch die Coloumbkraft beschrieben, da
> müssten wir allerdings auf nummer sicher gehen und leduart
> oder so fragen ;) aber eher unrelevant für dich hier.
Von dieser Coloumbokraft habe ich noch die etwas gehört *pfeif*.
Ich glaube, dass sprengt den GK Rahem
Kannst du mir erklären, wann dieses Konzentrationsgefälle entsteht und welche Funktion das hat?
Das ist wieder so ein Begriff, mit dem ich nichts anfangen kann...
> kein Problem, helfe Dir gerne, liebe Grüße von meiner
> Freundin, heißt auch Sarah :D
Das ist aber nett Grüße zurück!
Liebe Grüße an dich
Sarah
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 00:54 Di 05.05.2009 | | Autor: | rainerS |
Hallo Sarah!
Zum Thema Ruhe- und Aktionspotenzial gibt's eine ![[]](/images/popup.gif) ausführliche Erklärung in der Chemgapedia.
> > > Ich wusste gar nicht, dass es auch einen natrium-Kanal
> > > gibt.
> > > Was meinst du in diesem Teil mit der Spannung?
> > Meinte damit nur, dass es ja villeicht spannend ist, ob
> Na
> > + durch Kaliumkanäle kommt :)
> > >
> > > Sind Natriumionen größer als die Kaliumionen?
> > Nein Natriumionen sind kleiner - ein Blick ins
> > Periodensystem lohnt sich!
>
> Es gibt also Natriumionenkanäle, im Vergleich zu Kalium-
> und Chloridionenkanäle ist die Anzahl aber gering.
>
>
> > Es gibt verschiedene. Darauf wirst du auf dem weg zum
> > Bio-Abitur auch noch stoßen.
>
> Das sind doch diese Proteincarrier, die in der Genetik bei
> der Genexpression (? --> hab das noch nicht wiederholt )
> ne große Rolle spielen?!
Ich glaube, xPae meint, dass es sowohl spezifische (für bestimmte Ionen durchlässige) wie auch unspezifische (für verschiedene Ionen durchlässige) Ionenkanäle gibt.
> Nochmal zum Natrium: das verwirrt mich total.
>
> In der ersten Antwort hattest du geschrieben, dass es sehr
> selten vorkommen kann, dass ein kleines Natriumion durch
> den Kaliumkanal diffundieren kann.
>
> Wie kommt das zustande?
Schau mal hier: die Ionen sind von einer Hydrathülle umgeben, das ist eine Hülle von an das Ion angelagerten Wassermolekülen. Die Kaliumionen passen genau in den Selektivitätsfilter, wobei die Hydrathülle entfernt wird. Da das Natriumion kleiner ist, ist auch die Hydrathülle kleiner und kann deswegen nicht einfach entfernt werden. Das heisst aber nicht, dass es unmöglich ist, nur sehr sehr unwahrscheinlich; daher kann man es vernachlässigen.
>
> > > Ist das dieser chemischer Gradient? Aber der bezieht sich
> > > doch auf unterschiedliche Konzentrationen.
> >
> > Ich bin ehrlich gesagt auch nicht sicher, aber ich denke am
> > besten wird dies durch die Coloumbkraft beschrieben, da
> > müssten wir allerdings auf nummer sicher gehen und leduart
> > oder so fragen ;) aber eher unrelevant für dich hier.
>
> Von dieser Coloumbokraft habe ich noch die etwas gehört
> *pfeif*.
>
> Ich glaube, dass sprengt den GK Rahem
>
> Kannst du mir erklären, wann dieses Konzentrationsgefälle
> entsteht und welche Funktion das hat?
Wenn man die Ionen sich selbst überlässt, dann wird jeder Konzentrations- oder Ladungsunterschied im Laufe der Zeit ausgeglichen: jedes Ungleichgewicht führt (im Prinzip) zu einem Ionenstrom. Nun ist aber zum einen die Zellmembran nicht für alle Ionen gleich durchlässig, also können bestimmte Ionen (K$^+$ und Cl$^-$) gut durchströmen, andere so gut wie gar nicht (Na$^+$ und Ca$^{2+}$). Da die Ionen nur sehr schlecht durch die Membran selbst diffundieren können, sind dafür die Ionenkanäle verantwortlich. Die Konzentration der verschiedenen Ionen wird durch die Ionenpumpen aufrecht erhalten.
Beispiel Kalium: Durch die Na-K-Pumpe werden Kaliumionen nach innen befördert. Wenn im Inneren mehr Kaliumionen als außen vorhanden sind, haben wir ein Konzentrationsgefälle und Kaliumionen strömen durch den Kaliumkanal nach außen. Dadurch entsteht aber ein Ladungsgefälle (mehr positive Kaliumionen außen) und damit die Coulombkraft, die die Kaliumionen nach innen drückt. Wenn sich diese beiden Effekte gerade aufheben, bleibt die Kaliumionenkonzentration konstant und es gibt eine Potentialdifferenz zwischen innen und außen.
Das gleiche Prinzip gilt für alle Ionensorten; wenn sich für alle ein Gleichgewichtszustand gebildet hat, bleibt das Ruhepotenzial als Potenzialdifferenz zwischen Innen- und Außenraum übrig.
Viele Grüße
Rainer
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Hallo Zusammen ,
ich habe noch eine Frage:
durch die Natrium-Kalium-Pumpe werden drei Natriumionen aus der Zelle in den extrazellulären Raum und zwei Kaliumionen vom extrazellulären Raum in die Zelle gepumt.
Aber wie kann das aufgehen?
Es sind doch nur sehr wenige Natriumionen in der Zelle vorhanden bzw. diffundieren in die Zelle.
Kann es dann passieren, dass es irgendwann keine Natriumionen mehr gibt?
Und fängt die Pumpe automatisch an zu pumpen, wenn der intrazelluläre Raum immer weniger negativ wird?
Oder pumpt die durchgängig?
Liebe Grüße
Sarah
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:43 Di 05.05.2009 | | Autor: | rainerS |
Hallo Sarah!
> durch die Natrium-Kalium-Pumpe werden drei Natriumionen aus
> der Zelle in den extrazellulären Raum und zwei Kaliumionen
> vom extrazellulären Raum in die Zelle gepumt.
>
> Aber wie kann das aufgehen?
>
> Es sind doch nur sehr wenige Natriumionen in der Zelle
> vorhanden bzw. diffundieren in die Zelle.
>
> Kann es dann passieren, dass es irgendwann keine
> Natriumionen mehr gibt?
Die Natrium-Kalium-Pumpe durchläuft einen Kreisprozess: erst wenn drei Natriumionen aus dem Innenraum gebunden sind, kann der nächste Schritt passieren und damit auch die Kaliumionen nach innen transportiert werden. Ich nehme an, wenn es weniger Natriumionen im Innenraum gibt, dauert es länger, bis drei davon gebunden sind, und der Zyklus dauert länger. Da selbst die geschlossenen Natriumkanäle einige wenige Natriumionen von außen nach innen durchlassen, stellt sich ein Gleichgewicht ein.
>
> Und fängt die Pumpe automatisch an zu pumpen, wenn der
> intrazelluläre Raum immer weniger negativ wird?
>
> Oder pumpt die durchgängig?
Soweit ich das verstehe, ja.
Das sind gute Fragen. Die Pumpenaktivität hängt von vielen Dingen ab: ohne ATP funktioniert sie gar nicht; Eine Vergrößerung der Zelle kann die Pumpe aktivieren; bestimmte Gifte blockieren die Pumpe.
Viele Grüße
Rainer
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