Aktionspotential - Alles-oder-Nichts

Bei Nerven- und Muskelzellen befindet sich an deren Plasmamembran ein elektrisches Feld, dass intra- und extrazellulär eine Spannungsdifferenz aufweist. Es ist das sogenannte Ruhemembranpotential. Bei Nervenzellen beträgt es minus 70 milli Volt. Dieser polarisierte Zustand kommt
1. durch die intra- und extrazelluläre Ungleichverteilung von Kalium-Ionen (K+), und Natrium-Ionen (Na+) zustande. Das heißt, intrazellulär ist die Kalium-Ionen-Konzentration hoch und dem gegenüber ist extrazellulär die Natrium-Ionen-Konzentration hoch. Diese Ungleichverteilung wird durch die Natrium-Kalium-Pumpe mittels ATP aufrechterhalten.
2. beruht dieser polarisierte Zustand auf der ungleichen Membrandurchlässigkeit (Permeabilität) für diese Ionen. Die Leitfähigkeit der Kalium-Ionen-Kanäle ist in der ruhenden Plasmamembran wesentlich höher als die der Natrium-Kanäle.
Durch einen elektrischen Impuls öffnen sich die Natriumionen-Kanäle, was zu einer verminderten Spannungsdifferenz und schließlich zur Depolarisation führt. Diese Depolarisation findet entlang der Axonmembran als fortgeleitetes Aktionspotential statt. Nach der Depolarisation folgt in wenigen Millisekunden die Repolarisation; mit anderen Worten, die Wiederherstellung des membranösen Ausgangszustands. Die Plasmamembran ist danach erneut erregbar., was die Voraussetzung für das nächste Aktionspotential ist. Das Aktionspotential ist also die Grundlage für schnelle Reizübetragungen im Nervensystem. Dabei ist bedeutsam, dass Aktionspotentiale dem alles-oder-nichts-Prinzip unterliegen.