Kaliumpotenzial

Mit dieser Gleichung kann man das sogenannte K⁺-Gleichgewichtspotenzial bei Zimmertemperatur (20 ºC) berechnen.

Dieses elektrische Potenzial entsteht, wenn durch eine Membran ausschließlich Kalium-Ionen von innen nach außen diffundieren. Wenn sich dann nach einiger Zeit ein elektrochemische Gleichgewicht zwischen dem chemischen Kaliumpotenzial und dem elektrischen Potenzial eingestellt hat, kann man eine Spannung zwischen -70 und -100 mV messen, das elektrische Potenzial der Kalium-Ionen bzw. das sogenannte Kaliumpotenzial.

Beim Riesenaxon bestimmter Tintenfischarten beträgt der Wert von c(K⁺)_innen 400 mmol/L. In Meerwasser liegt der Wert von c(K⁺)_außen normalerweise bei 20 mmol/L. Damit vereinfacht sich die obige Gleichung zu

U = 58 * log(20/400) = -75,5 mV.

Beim Säugetieraxon haben wir etwas andere Konzentrationen. Hier liegt die Konzentration der Kalium-Ionen c(K⁺)_innen bei 155 mmol/L und der Wert von c(K⁺)_außen beträgt 4 mmol/L. Die entsprechende Gleichung lautet also

U = 58 * log(4/155) = -92,1 mV.

Das tatsächliche Ruhepotenzial der meisten Zellen liegt allerdings über diesem Wert, weil ja nicht nur K⁺-Ionen bei der Bildung des Ruhepotenzials eine Rolle spielen. Auch Natrium- und Chlorid-Ionen spielen eine - wenn auch untergeordnete - Rolle. Diese beiden Ionensorten sorgen dafür, dass das Ruhepotenzial positiver ist als das K⁺-Gleichgewichtspotenzial.