PBC Basics: Membranpotential + Transport

0:41 Woll ich mal kurz festhalten für die Ewigkeit, dass Moritz Salz aus der Tube benutzt?

0:47 Ich habe Salz aus der Tube gesetzt. Tube Salz. Ich wüsste nicht mal, was eine Tube Salz genau sein soll.

0:52 Würde ich nur kurz festhalten? Jetzt können wir weitermachen.

0:54 Salz, die euren Apfelniolop.

0:58 Litos in Babel. Der kommt. So, Freunde.

1:13 Moin Moin. Elektrisierend. Elektrisierend, ja?

1:17 Heute mit Moritz und Sumir mit der Spieler.

1:19 Und elektrische Spannung im Raum sein.

1:22 Denn es geht um Basics Elektrophysio. Super, super spannend und super trocken teilweise, kann aber auch recht geil sein. Ah, bei uns ist es nicht trocken. Die meisten hatten es schon in der Schulzeit, die die Bio nicht abgewählt haben, die die Bio abgewählt haben, die sind jetzt richtig am Spitzen, wie mein Mitbewohner, der hat richtig gespitzt bei den Themen.

1:39 Aber er hat es auch geschafft. Auch mal liebe Grüße an Jonathan an der Stelle. Und deswegen machen wir es jetzt gemeinsam. Denn so ein Thema, was man im Bio-LK damals in vier Wochen durchgekaut hat, macht so ein Physiogreck innerhalb von einer Vorlesung. Ah, wenn es hochkommt. Deswegen ist das manchmal ein bisschen knackig.

1:57 Und es soll heute ganz basic losgehen mit dem Membranpotential. Ruhemembranpotenzial, strahlt Ruhe und Entspanntheit aus. Also wie diese Folge heute. Genau. Und das ist am Anfang relativ abgefuckt und ich habe es auch nicht verstanden beim ersten Mal. Hör mal. Aber irgendwann macht es einen Klick. Und das wollen wir heute rausfinden.

2:16 Wie ist eine Zellmembran überhaupt aufgebaut, dass ein Membranpotenzial zustande kommen kann? Was für Transportaten gibt es? Was ist ein Gleichgewichtspotenzial und wie führt ein Gleichgewichtspotenzial am Ende zu einem Membranpotential, zu einem Ruhepotenzial? Und das ist das alles ziemlich viel und abgefuckt, aber keine Panik out der Titanic.

2:35 Wir reißen das runter. Ich liebe den Kerl.

2:39 Nicht, dass alle direkt hier abschalten bei den ganzen gefährlichen Wörtern. Wir machen das alles hier in den Seelenruhe, ne? Genau. Gleichgewichtspotenzial, Ruhe, Membranpotenzial.

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4:13 Ja, wir stellen uns einfach einmal eine riesige Turnhalle vor und auf der Mittellinie dieser Turnhalle ist eine große Wand. Und diese Wand ist jetzt mal die Membran, die Zellmembran. Und die ist im Prinzip ziemlich undurchlässig. Also da kommt man nicht durch und es liegt an der Lipiddoppelschicht. Wir hatten da in einer der letzten Folgen schon mal angerissen, wie Lipide aufgebaut sind und dann auf diese Folge hier verwiesen.

4:40 Und zwar ist es ja so, dass diese Lipiddoppelschicht aufgebaut ist aus Lipiden, die einen hydrophoben und einen hydrophilen Anteil haben und der hydrophobe Anteil, also die beiden, die lagern sich jeweils zusammen. Und was wir uns jetzt hier merken wollen, ist, dass da bestimmte Lipide, die charakteristisch für die Membranen, für den inneren Anteil und für den äußeren Anteil sind.

5:03 Für den inneren Anteil ist es Phosphatidylethanolamin, Serin und Inositol. Und für den äußeren Anteil ist es Phosphidylcholin und Sphingomyrsin. So, wie merkt man sich das jetzt? Wir haben uns da was überlegt, beziehungsweise teilweise auch Merkhilfen genommen, die wir von woanders gehört haben. Und zwar einmal Pepsi.

5:24 Das ist innen. Und außen ist das Smaragdrote, ein Smaragdrotes MacBook. Also SM, Swingomyrlin, Smaragdrot und das MacBook der PC. Das ist außen und innen Pepsi. Und das Grüße raus an Clara aus unserem Team. Die hat das uns so erklärt, beziehungsweise hat uns seine Merkilfe mitgegeben, dass wenn man Pepsi gendert, dann hat man Pepsi innen.

5:53 Pepsi innen.

5:57 Ja, vielleicht hilft es. Genau, und genau, die Eigenschaft dieser Membran, die ist im Prinzip undurchlässig. So auch eben die Zellmembran, außer für jetzt ganz kleine lipophile Gruppen, irgendwie zum Beispiel Stickstoff, sowas, Sauerstoff.

6:11 Genau, und das kommt halt so zustande, weil die hydrophoben Anteile nach innen zeigen und die hydrophilen nach außen. Genau, ganz einfach eigentlich.

6:19 So, jetzt ist das Ganze erstmal relativ undynamisch und deswegen gibt es in dieser großen Wand der Turnhalle Türen. Und jede Tür kann man aber nur, da können nur spezielle Teams durch, können nur spezielle Moleküle durch. Da kommen wir gleich mit dem Team auch nochmal weiter drauf. Und diese Türen, die sind eben sehr spezifisch für spezielle Moleküle.

7:51 Und das ist jetzt eben so, dass diese Türen, das sind Proteine, die in die Zellmembran eingelassen sind. Und die schwimmen im Prinzip zwischen diesen Lipiden durch. Also das hatte ich gerade noch nicht gesagt, aber diese Membran, das ist relativ fluide, also die Lipide, die da sind, und in diese fluide Membran, da sind die Proteine fest eingebaut.

8:10 Genau, und deswegen kann man quasi so festhalten, dass so eine Membran im Prinzip nichts anderes ist als ein Mix von Lipiden und Proteinen. Und wenn euch irgendjemand was wahnsinnig Kompliziertes erklären will, dann besinnt euch immer wieder darauf, es ist ein Mix aus Lipiden und Proteinen. Die Lipide machen das Ganze dicht und die Proteine, die da so reingebaut sind und da so ein bisschen durch die Gegend schwimmen, die ermöglichen selektiven Durchtritt oder beziehungsweise ermöglichen andere Kommunikationswege zwischen den beiden verschiedenen Seiten.

8:39 Ja, und jetzt greifen wir das nochmal auf mit diesen Teams in den verschiedenen Farben und sowas. Denn wir stellen uns jetzt vor, wir haben zwei Teams. Also es gibt möglicherweise mehr Teams in der Zelle, aber zwei wichtige Teams, auf die man sich jetzt erstmal beschränkt. Und zwar ein blaues und ein rotes Team, ein blaues Kalium-Team und ein rotes Natrium-Team.

8:57 Und die beiden haben. Karlsruhe gegen Nürnberg zum Beispiel. Karlsruhe, boah, Karlsruhe gegen Nürnberg. Zweitligerschlager hier. Und die können jetzt durch gewisse Türen durch und die Frage ist nur, welche sind das?

9:12 Genau. Es gibt hier nämlich einen großen Unterschied bei diesen Türen. Da sind nämlich verschiedene Transportmechanismen dahinter. Da gibt es einmal den passiven und einmal den aktiven Transport. Ja, und der Joke ist bei dem passiven Transport, ähm, passiv heißt es. Passiv. Passiv. Also der Joke von dem passiven Transport ist, dass die Moleküle diesen Weg von sich aus gehen wollen.

9:39 Also quasi entlang, also man spricht dann davon, dass sie entlang eines Gradienten laufen und da jetzt nicht irgendwie von außen Energie oder dergleichen beigefügt werden muss. Also kann man sich dann so vorstellen, man stellt sich jetzt hier vor, dass auf der einen Hallenseite Karlsruhe tümmelt sich da extrem.

9:56 Also ganz viel, ganz viel blaues Team K ist da auf der Seite und es gibt einen Kaliumkanal in dieser Wand eingebaut, also eine Tür und es ist total eng und die Spieler denken sich da, oh nee, ich will hier irgendwie auf die andere Seite rüber, das ist mir zu eng, dann wollen sie auf die andere Seite rüber, von alleine.

10:12 Da muss keiner irgendwie nachhelfen, sondern es ist nicht zu eng, sie wollen von alleine rüber. Und genauso ist es bei Molekülen, die Moleküle, die stoßen aneinander, denen ist es zu eng und von alleine wollen sie dann eben auf die andere Seite rüber. Es wird eben keine Energie verbraucht. Und im Fall von diesem passiven Transport spricht man dann von Kanälen.

10:29 Das sind dann die normalen Haustüren. Und jetzt kommen die motorisierten Drehtüren.

10:36 Also genau, jetzt geht es weiter zum aktiven Transport. Also das ist die andere Möglichkeit, wie wir Moleküle von der einen auf die andere Seite gelangen können. Und zwar, wenn auf der einen Seite man ganz alleine ist und sehr viel Platz hat, dann will man eben nicht drüber. Das ist ja gemütlich, Mann.

10:54 Das ist ein Hochschul. Einfach seine Ruhe, keine nervigen anderen Fußballfans. Und wenn man die aber doch auf die andere Seite befördern will, weil man möchte das Team irgendwie dann doch nochmal zusammenbringen, dann braucht man Transporter. Und diese Transporter benötigen Energie. Und das ist in dem Fall ATP.

11:13 Das kann man sich so ein bisschen vorstellen, wie ein Laufband. Das fand ich eine ganz gute Analogie von dir, Moritz. Im Flughafen gibt es ja diese Bänder, die einfach einen da durchfahren. Und so könnte man sich das auch brauchen. Die brauchen ja auch Energie, um Leute zu bewegen.

11:30 Fände ich auch ganz cool auf dem Campus übrigens, faules Sau.

11:36 Eine wichtige Unterscheidung, die man hier jetzt macht im aktiven Transport, ist einmal der primäre und der sekundär aktive Transport. Primär ist einfach im Prinzip, ein Molekül möchte gegen den oder soll gegen den eigenen Gradienten, also gegen den eigenen Willen, direkt unter ATP-Verbrauch auf die andere Seite befördert werden.

11:54 So, und was wir dafür brauchen, ist jetzt die berühmt berüchtigte Natrium-Kalium-ATP-Aase. Die macht jetzt einen 3-zu2-Transport. Also ich habe mir das immer so gemerkt, dass, also was ist jetzt 3, also was soll jetzt nach draußen, was soll nach drinnen? Natrium geht nach draußen, Natrium nach draußen und Kalium kommt rein.

12:15 Das, ja, vielleicht hilft vielleicht das. Ja, Traum.

12:17 Genau, und wie Sumir gerade schon gesagt hat, gibt es auch noch den sekundär aktiven Transport. Da ist es jetzt nicht so, dass direkt ATP verbraucht wird, um das eine Molekül auf die andere Seite zu bringen. Also es ist immer noch ein aktiver Transport. Das heißt, es wird entgegen des eigenen Gradienten gearbeitet, aber es wird nicht direkt gepumpt, sondern es wird quasi im Vorfeld, deswegen sekundär, wird ein anderes Molekül auf die Seite gepumpt, das aktiv.

12:43 Und bei dem Rücktransport von diesem Molekül, das davor transportiert wurde, wird nun eben diese Energie genutzt, um den eigentlich gewollten Transportmechanismus zu ermöglichen. Also ganz bekanntes Beispiel sind da so Natriumglucose-Kotransporter, wie man sie zum Beispiel in den Nierentuli hat. Da wird eben im Vorfall durch die Natrium-Kalium-ATPase, wird ganz viel Natrium nach außen transportiert und dann, um Glucose zu resorbieren, wird gemeinsam mit dem Natrium, wird es dann eben aufgenommen.

13:16 Und die Energie daraus hat man eben gewonnen aus dem Transport von der Natrium-Kalium-ATPase von dem Natrium und deswegen ist es hier sekundär.

13:23 Genau, das darf nicht alleine zurück. Das muss Glucose mitnehmen. Ja, nichts passiert ohne Regeln. Auch in diesem Fall können die nicht einfach so rumschwirren, wie sie wollen, durch diese Membranen, was weiß ich, sondern diese Moleküle, die sie im Raum verteilen wollen, die folgen den Regeln der Diffusion oder Osmose.

13:43 Je nachdem.

13:47 Erstmal zur Diffusion. Also was ist Diffusion überhaupt? Man beschreibt es als das Bestreben der Moleküle, sich im gesamten zur Verfügung stehenden Volumen gleichmäßig zu verteilen. Ist auch wirklich kein kompliziertes Prinzip. Die Ursache ist, das ist eine zufällige thermische Bewegung. Also Moleküle, die wackeln durch die Gegend, das ist ganz normal.

14:06 Genauso wie Menschen. Ich weiß nicht genau, was da die Analogie nochmal war.

14:12 Ja, oder man kann sich zum Beispiel daran erinnern, wenn man so in so einer Wintersemestervorlesung sitzt und ganz vorne im Hörsaal, da ist jemand eine Orange und du sitzt ganz hinten und gefühlt zwei Sekunden, nachdem er seine Orange da vorne poult, riechst du sie schon sofort. Dann weißt du, was Diffusions und sehr gut.

14:29 Und dafür gibt es das unvergessliche fixische Diffusionsgesetz.

14:33 Darfst du nicht lachen, Leo?

14:35 Ich habe bei der Vorbereitung nicht wegen dem Namen gelacht, sondern weil das ein Gesetz ist, was ich schon hundertmal gelernt habe für eine scheiß Klausur, aber noch nie angewendet habe. Noch nie.

14:44 Also ich habe wegen dem Namen gelacht.

14:48 Okay, 30% wegen dem Namen. Das Diffusionsgesetz beschreibt eben den Strom, den Strom der Moleküle, also J ist der, ist gleich die Fläche, macht auch Sinn, wenn die Verteilungsfläche größer ist, also wenn die Türen größer sind, durch die die Ionen durchtreten können, dann ist auch der Strom größer. Dann D, der Diffusionskoeffizient.

15:11 Das könnte man auch als Durchlässigkeit oder Lutschigkeit. Lutschigkeit hatten wir in der Vorbereitung auch.

15:17 Also wie gut die Türen aufgehen. Das ist gut, eine WD-40.

15:22 Genau. Also, dann Delta C.

15:28 Das wäre quasi so der Unterschied. Das wäre jetzt der Telefonjoker. Das wäre der Unterschied in den Konzentrationen, wie er hier eben vorliegt. Ja, also wenn wir quasi eine große Differenz an den Konzentrationen haben, dann haben wir eben ein großes Bestreben, das die auf die andere Seite auch wieder wollen.

15:51 Ich weiß nicht, was da gerade passiert ist. Danke. Genau, und das wird dann noch geteilt durch das Delta X, also die Diffusionsstrecke. Je kürzer die Strecke, desto größer ist der Strom.

16:04 Und da kann man sich quasi im Prinzip, kann man sich also jetzt hier so merken, es gibt drei Faktoren, die beeinflussen positiv und einen Faktor, der beeinflusst das Ganze negativ. Also so kann man sich immer ganz gut an diese Formeln eigentlich herantasten. Und übrigens, wenn man sich so erinnert an die Erythrozyten und man sich so erinnert, die haben ja so eine komische, bikonkave, eingedellte Form, ja, dann liegt das vor allem daran, dass daraus resultiert, dass die Erytrozyten eine größere Oberfläche haben.

16:31 Größere Oberfläche bedeutet, man hat eine erhöhte Diffusion, einen erhöhten Diffusionsstrom und deswegen quasi einen erhöhten Austausch von Sauerstoff und CO2 und so.

16:40 Ja, und man kann übrigens auch noch unterscheiden zwischen einfacher und erleichterter Diffusion. Das bedeutet im Prinzip, naja, einfach, es braucht ja keinen Kanal. Es kann einfach so durch, wie zum Beispiel hatten wir vorher schon gesagt, Stickstoff oder Sauerstoff, CO2, die können einfach so durch diese Membran diffundieren, wie Geister, die auch durch eine Wand schweben können.

17:01 Und die erleichterte Diffusion, die wird eben über Kanalproteine, wie wir sie auch gerade im passiven Transport beschrieben haben, passiven Transport beschrieben haben, ablaufen.

17:13 Jetzt haben wir ja schon viel über Diffusion gehört. Grundsätzlich fand ich es immer ganz in Ordnung zu verstehen. Aber jetzt schauen wir uns die Osmose an. Die ist auch nicht so schwer. Das einzige, was dem Schweren hinzukommt, ist, dass diese Turnhalle, in der wir uns jetzt gerade befinden, in der Mitte eine Wand hat.

17:36 Das heißt, ich kann mich nicht mehr frei bewegen, sondern da ist eine semi-permeable Membran in der Mitte. Diese Membran hat kleine Türchen, aber die sind nicht so wirklich groß. Also so Takeaway-Fenster oder sowas. Und auf der einen Seite stehen jetzt wenige Menschen, auf der anderen Seite stehen viele Menschen.

17:53 Sagen wir mal, auf der einen Seite sind 10, auf der anderen Seite sind 90. Jetzt ist das Wasser in den beiden Räumen, die Wassergläser, aber vollkommen gleich verteilt. Also auf der einen Seite 50, auf der anderen Seite auch 50. Ist natürlich jetzt erstmal hart unfair, weil die 10 Leute haben quasi 5 Gläser pro Person und die 90 haben nicht mehr mehr 1 für sich selbst.

18:18 Natürlich schon ein bisschen Kacke. Und deswegen ist jetzt die Frage, wie können wir das ausgleichen? Natürlich könnte man jetzt einfach die Menschen rüberbringen, aber wer will schon bitte durch den Takeaway-Fenster klettern? Passt nicht so wirklich. Außerdem sind die verschlossen, die haben ein Schloss und da braucht man einen Schlüssel für.

18:33 Und Menschen haben einfach nicht den passenden Schlüssel. Was jetzt aber geht, wir können jetzt die Wassergläser bewegen. Das funktioniert super, weil diese Takeaway-Fenster haben nämlich das passende Schloss für den Schlüssel von Wasser. Deswegen, das sind in dem Fall unsere Aquapurine. Das heißt, Aqua also Wasser kann dieses kleine Türchen öffnen und kann somit passieren, die semiperbliar Membran.

18:59 Und deswegen ist quasi die Idee, jetzt nicht mehr unsere Menschen zu verschieben, also unsere Ionen, sondern das Lösungsmittel, sprich das Wasser neu zu verteilen. Und somit können wir quasi das Wasser von der Seite mit wenig Menschen rüberschieben, sodass am Ende jeder Mensch ein Wasserglas hat und somit es fair und ausgeglichen ist.

19:19 Und das geht nur, indem wir das Wasser bewegen und nicht die Menschen. Weil das Wasser kommt durch die Membran, also durch unsere Wand durch, weil hier gibt es ja Türen.

19:29 Ja, und das ist eben auch genau das, was wir im menschlichen Körper oder bei der Osmose beobachten können, dass sich eben oft das Wasser relativ frei über sogenannte Aquapurine entlang einer Membran bewegen kann. Aber gewisse Lösungs oder gewisse gelöste Substanzen, wie zum Beispiel Ionen, Salz oder sonst irgendwas, die können das eben nicht.

19:50 Hatten wir ja vorhin schon thematisiert, warum das so ist. So, und dann gibt es die theoretische Formulierung von Osmose, kann man so machen. Lösungsmittel folgen gelösten Stoffen durch eine semipermeable Membran, durch die die gelösten Stoffe selbst nicht durchkommen. Das ist jetzt ein bisschen arg theoretisch, aber man kann sich da so annähern, dass man sagt, das Lösungsmittel bei uns im Körper ist Wasser.

20:17 Und wir hatten gesagt, Lösungsmittel folgt gelösten Stoffen. Die gelösten Stoffe sind in der Regel irgendwelche Salze. Und deswegen ist im Prinzip der Kern hier von der Osmosegeschichte ist, Wasser folgt den Salzen. Wasser folgt irgendwelchen Ionen. Und wenn wir eine Ungleichverteilung von Ionen haben, zwischen zwei Seiten, ja, oder zwischen zwei Seiten einer Membran, wo das Wasser durchgängig ist, dann folgt eben das Wasser auf die Seite, wo wir eine erhöhte Konzentration von diesen Ionen haben.

20:53 Ja, und ich weiß nicht, ob es euch auch so ging, aber bei mir war das damals so, als meine Mutter gebügelt hat, hat sie da mal destilliertes Wasser benutzt und haben gesagt, das darfst du auf gar keinen Fall trinken. Und ich dachte, das ist ultra per se giftig, wenn ich es nur anschaue. Aber jetzt können wir uns mal anhand dessen angucken, warum destilliertes Wasser denn überhaupt so ein Problem ist.

21:12 Wenn wir das trinken würden und das komplett im Darm resorbiert wird und in den Blutkreislauf gerät, dann wird erstmal das Blut extrem verdünnt, es sind aber keine Elektrolyte da drin enthalten. Und entsprechend steigt die Osmolarität in den Erythrozyten, also in den roten Blutkörperchen, die ist dann höher als im Blut.

21:33 Das Wasser zieht dann in die Erythrozyten und die platzen. Kurzer Einwurf, Osmolarität, Fragezeichen. Also Osmolarität, das ist ein wichtiger Begriff, ist das Maß für die Wasserattraktivität, könnte man sagen. Also wie stark ist das Wasser, wird das Wasser, beziehungsweise allgemein, wie stark wird Lösungsmittel angezogen.

21:54 Also wie groß ist der Druck, der aufgebaut wird. So, und hierfür ist jetzt die Konzentration entscheidend. Weil es über, weil die Osmolarität über die Konzentration auch definiert ist. Also die Einheit ist Osmol pro Liter und im Prinzip ist es wie Mol pro Liter. Nur Osmol heißt, beschreibt die osmotisch aktiven Teilchen.

22:19 Also wie viele osmotisch aktive Teilchen liegen pro Liter vor. Und wenn man jetzt, es gibt noch den Begriff der Osmolalität, da bezieht es sich nicht auf das Volumen, also nicht pro Liter, sondern auf die Masse pro Kilogramm. Also nochmal ganz kurz, Osmolarität ist Osmol pro Liter und Osmolalität ist Osmol pro Kilogramm.

22:40 Genau, und aus der Differenz an Osmolarität entsteht dann eben, also zwischen zwei, zwischen zwei, auf den beiden Seiten einer semipermeablen Membran, entsteht dann ein osmotischer Druck, der dann zu dem Wasserstrom führt.

23:01 So, jetzt ist es gerichtet. Warum haben wir die ganze Kacke jetzt gelernt? Das ist jetzt die große Frage.

23:06 Wir haben viele böse Begriffe heute.

23:10 Das ist vulgär fast schon. Das gibt ein explizites Produkt. Ja, das Rohmembranpotenzial. Es war mir sehr, sehr lange ein großes Mysterium. Woher es kommt und warum? Das klären wir jetzt auf. Neuronen haben minus 70 Millivolt, Muskelzellen minus 90. Und jetzt ist die Frage, warum, wieso, weshalb und was hilft mir das, was ich jetzt vorher gelernt habe?

23:33 Ja, also grundsätzlich haben Ionen unterschiedliche Konzentrationen. Also auf den jeweiligen Seiten, auf der intrazellulären und extrazellulären Seite. Dieser Membranen gibt es unterschiedliche Konzentrationen an den Ionen. Und warum ist es jetzt so? Wir haben Eine Natrium-Kalium-ATPA, das haben wir gerade schon gehört, die den Gradienten aufbaut.

23:57 Und wir haben eine unterschiedliche Durchlässigkeit der Membran. Und die Frage ist jetzt, weil das habt ihr sicherlich schon öfters mal gehört, dass es da ganz viele Zahlen gibt, die man vielleicht können sollte oder nicht. Ja, sollte man können. Leider wirklich ein sehr beliebtes Thema.

24:15 Das war ein Quatsch, dass man sowas außer nicht lernen muss. Dann gibt es Google.

24:21 Also das muss man tatsächlich machen. Wir werden das jetzt auch nicht runterbeten, aber wir haben uns so eine kleine Merkhilfe, oder Moritz hat sich eine kleine Merkhilfe überlegt, wie man sich merken kann, was jetzt außen und was innen ist, was Natrium und Kalium angeht. Vielleicht willst du die direkt einfach mal sagen.

24:37 Ja, also wenn man sich jetzt einfach mal vorstellt, man würde hier einfach mal einen Salzstreuer nehmen, ja, und eine Banane hat man vor sich und dann streut man einfach mal eine ordentliche Tube Salz hier auf seine Banane obendrauf. Und man denkt jetzt von der Banane aus, dann fällt auf, von der Banane ausgehend ist Natrium außen, das ist ja außen an der Banane und Kalium ist innen, denn Bananen sind sehr kaliumreich.

25:00 Ich weiß nicht, ob das so schon kommen. Ja, eigentlich. Doch. Ja, genau. Da kann man sich so ein bisschen merken, dass Kalium eben intrazellulär akkumuliert und Natrium eben extrazellulär.

25:10 Darf ich mal kurz festhalten für die Ewigkeit, dass Moritz Salz aus der Tube Ups benutzt?

25:16 Wie habe ich Salz aus der Tube gesagt? Tubesalz. Wüsste nicht mal, was eine Tube Salz genau sein ist.

25:21 Möchtest du kurz festhalten? Jetzt können wir weitermachen.

25:23 Er salzt ihr euren Apfel nie oder was? Und davon gehen wir jetzt aus, dass wir eben unterschiedliche Verteilungen an Ionen haben. Und die entscheidenden Player sind hier einmal Team K und einmal Team N, also Karlsruhe und Natrium. Aber wir fokussieren uns jetzt einmal kurz auf Karlsruhe, also Team Kalium.

25:42 Wenn man sich jetzt vorstellen würde, auf der einen von diesen beiden Seiten der Halle ist jetzt hier die Innenseite, die andere die Außenseite. Welche müsst ihr euch vielleicht ein bisschen einfach mit euch selbst ausmachen? Und auf der einen Seite, auf der Innenseite, haben wir ganz viel Kalium. Was passiert dann, Leo?

25:57 Kalium will nach draußen.

25:59 Genau, das Kalium will rüber, weil das ist so eng und die stoßen aneinander, die wollen raus. Jetzt ist das Ding aber folgendes, wir müssen noch einen weiteren Aspekt bedenken. Kalium ist nämlich geladen. Kalium ist einfach positiv geladen. Und dadurch, dass diese Kalium-Ionen aus der Zelle raus wollen, also durch die Wand durchgehen, wird mit jedem einzelnen Ion das Äußere positiv und in der Zelle wird es etwas negativer, weil eine positive Ladung verloren geht.

26:27 Und dadurch, dass es nun intrazellulär negativ wird, baut sich eine weitere Kraft auf. Also wir haben jetzt nicht mehr nur diese Kraft, die Kalium raustreibt, weil es zu eng ist, sondern wir haben jetzt auch noch eine Kraft, die Kalium langsam wieder reintreibt, weil es nämlich in der Zelle intrazellulär negativ wird.

26:47 Und irgendwann gibt es dann einen Punkt, wo sich diese Kraft, die das Kalium wieder reintreibt, also diese elektrostatische Kraft, wo sich die so stark aufgebaut hat, dass diese beiden Kräfte in einem Gleichgewicht zueinander stehen. Und genau dieser Punkt, wo quasi gleich viele Karlsruhe-Fans rein wie raus rennen, das ist für Kalium das Gleichgewichtspotenzial.

27:12 Und das ist für jedes Ion, ausgehend von der eigenen Ladung und von der Verteilung vom Anfang unterschiedlich. Und im Fall von Kalium ist es nämlich ungefähr bei minus 90.

27:26 Ja, und da müssen wir vielleicht nochmal ergänzen, dass bei einer echten Membran ist es so, dass da immer ein Fließgleichgewicht ist. Das ist ein dynamischer Prozess. Es ist nicht so, dass die Türen immer zu sind und dann irgendwann mal, wenn es gerade nötig ist, wenn gerade was passiert, dann gehen sie auf, sondern die sind im Prinzip offen, um dieses Gleichgewichtspotenzial aufrechtzuerhalten.

27:46 Genau. Um es jetzt kurz zusammenzufassen, haben wir jetzt ja gelernt, dass die Ausgehen von unterschiedlichen Konzentrationen jedes Ion eine Ladung hat, bei der sich ein- und ausstrom genau in der Waage halten. Wichtig ist halt, dass die Ionen frei fließen können und dass dann dadurch von diesem einen Ion eine gewisse Spannung quasi erzeugt wird durch diese elektrostatische Ausgleich, bla bla.

28:20 Was man nicht vergessen darf, weil ich finde, dieses überarbeitete Protein wird oft vergessen, dass die Kalium-Natrium-ATPase für den ganzen Schritt verantwortlich ist, weil damit das Ganze funktioniert, müssen wir erstmal alle Karlsruhe-Fans auf die eine Seite kriegen. Das machen sie ja nicht von alleine.

28:34 Wer hat da schon Bock drauf? Und deswegen muss es eine Kraft geben, die quasi Natrium und Kalium trennt, wie vorhin schon erwähnt, und nur dadurch kann überhaupt so ein Potenzial zustande kommen. Weil das machen die ja nicht von alleine. Und da muss erst eine gewisse Energie aufgeweckt werden.

28:49 Ich weiß nicht, also gibt es eine Krankheit, wo die Natrium-Kalium-ATPase kaputt ist? Ich glaube, wenn die kaputt ist, dann wirst du das nicht so schön. Das ist schwierig, ne? Das ist ja ganz schwierig.

28:57 Wir haben ja jetzt gerade gehört, dass jedes Ion seine oder jedes Elektrolyt sein eigenes Gleichgewichtspotenzial hat. Und das kann man jetzt berechnen. Und das ist schöner, als wenn man auch noch wieder noch mehr Zahlen hat, die man sich auswendig merken soll. Und es wird tatsächlich auch verlangt, dass man diese Gleichung, die für die Berechnung nötig ist, kennt.

29:16 Und das ist die Nernstgleichung. Lese ich jetzt einmal kurz vor und ihr müsst sie selber nochmal angucken. Aber das ist minus 61 Millivolt mal 1 durch Z mal Logarithmus von der Konzentration innen durch die Konzentration außen. Was ist jetzt Z? Z ist die Ladungszahl, also bei Kalium wäre das plus 1, weil es einfach positiv geladen ist.

29:42 Genau, und da würde ich euch einfach empfehlen, dass ihr die Werte, die ihr sowieso auswendig lernen müsst, mit den Konzentrationen von Natrium, Kalium innen und außen und so weiter, dass ihr die nehmt und für jedes Ion einmal durchrechnet. Und dann erhaltet ihr das Gleichgewichtspotenzial für die jeweiligen Ionen.

30:01 Und fürs Physikum wichtig wäre noch so ein paar Kennwerte vom Logarithmus auswendig zu kennen. Das hilft einem einfach wirklich enorm weiter zeitlich. Also zum Beispiel, dass der Logarithmus von 30 1,5 ist ungefähr.

30:13 Genau, so und jetzt ist die Frage, jetzt haben wir zwar gelernt, was ein Gleichgewichtspotenzial ist, aber immer noch nicht, was ein Ruhemembranpotenzial ist.

30:19 Genau, also wir hatten ja die ganze Zeit gesagt, es würde dieses Ruhemembranpotenzial ergeben, wenn es nur dieses eine Ion gäbe und wenn die Leitfähigkeit 100% wäre. Aber das ist nicht der Fall. Also für kein einziges Ion haben wir komplette Leitfähigkeit. Oder höchstens nur ganz kurz mal intermittierend.

30:39 Das heißt, das Ruhemembranpotenzial ist eine Summe der verschiedenen Player, also der verschiedenen Ionen, die hier mitarbeiten. Die haben nämlich unterschiedliche Ruhemembranpotenziale und jeweils unterschiedliche Leitfähigkeiten. Also wenn man sich zum Beispiel hier anschaut, Natrium hat ein Gleichgewichtspotenzial von etwa plus 30 Millivolt.

31:02 Wir haben ja schon gelernt, das Ruhemembranpotenzial ist bei minus 70 bis minus 90. Da kann man sich jetzt schon denken, Natrium wird hier wohl nicht extrem große Aktien an dem Ruhemembranpotenzial halten, sondern wird da eher so ein Nebenspieler sein. Das heißt, die Leitfähigkeit von Natrium ist entsprechend in Ruhe relativ niedrig.

31:20 Wir hatten von Kalium gesprochen, Kalium hat eine Leitfähigkeit von etwa minus 90 Millivolt. Daher kann man annehmen, dass es beim Ruhemembranpotenzial einen großen Einfluss hat. So ist es tatsächlich auch. Also in Ruhe haben wir eine hohe Leitfähigkeit von Kalium. Und verrechnet man hier quasi eben die Ruhemembranpotenziale bzw.

31:41 die Gleichgewichtspotenziale von den einzelnen Ionen und verrechnet sie dann mit den einzelnen Leitfähigkeiten der Ionen, ergibt das am Ende das gesamte Membranpotential und das liegt eben bei minus 70 Millivolt bis minus 90 Millivolt.

31:57 Ja, also wie viele Ionen, ähm, wie viel ein Ion beiträgt, wird eben durch die Leitfähigkeit bestimmt, hast du gesagt. Und hier spielen jetzt eben diese zwei Faktoren mit rein. Wie viele Kanäle gibt es und wie ist deren Öffnungswahrscheinlichkeit? Also sind sie eher zu oder sind sie eher auf?

32:13 Genau. Und jetzt abschließend kann man auch sagen, warum man den ganzen Scheiß eigentlich, Entschuldigung, warum man den ganzen Käse eigentlich macht.

32:19 Ganz ein Mist, den ganzen Blödsinn.

32:21 Den ganzen Scheißleister. Ist, weil irgendwie müssen wir kommunizieren in unserem Körper und alle Zellen können nicht reden. Und deswegen ist die Idee, dass wir alle Zellen, die irgendwie kommunizieren sollten, wie Muskel oder Nerven oder sowas, die klemmen wir runter auf ein gewisses Membranpotential.

32:39 Und wenn ich jetzt irgendwie irgendwas haben will, dann wird gemaust. Einfach über verschiedene Membranpotentialschwankungen, wie die aussehen. To be continued.

32:48 Den Prototypen, das Aktionspotenzial, hat jeder schon gehört. Das machen wir das nächste Mal.

32:53 Das kommt das nächste Mal. Und jetzt sind wir kurz zusammengefasst, was haben wir heute alles gelernt? Die Membran ist undurchlässig für fast alle Ionen, aber dafür gibt es spezielle Kanäle und Transporter, die den Durchtschritt doch ermöglichen. Osmose ist das Bestreben, das Lösungsmittel, den gelösten Substanzen zu folgen und die Konzentrationsungleichheiten auszugleichen.

33:15 Und daraus ergibt sich dann osmotischer Druck bei verschiedenen Konzentrationen und wichtig ist, dass man dafür eine semipermeable Membran braucht. Ionen folgen den Konzentrationsgradienten über die Membran im Rahmen der Diffusion. Das ist ein passiver Transport und braucht keine Energie. Wird Energie verbraucht, ist das Ganze ein aktiver Transport.

33:36 Ionen haben über eine semipermeable Membran verschiedene Gleichgewichtspotenziale, also Ladungen, bei denen Ein- und Ausstrom ungefähr in der Waage liegen. Und die unterschiedlichen Gleichgewichtspotenziale, die daraus entstehen, ergeben in einer Kombination über die Leitfähigkeit ein Gesamtruhemembranpotenzial der Zellen zwischen minus 70 und minus 90.

34:00 Und als letzten Tipp noch, lernt diese doofen Gleichgewichtspotenziale und die doofen Konzentrationen. Es bringt einfach leider viele Punkte.

34:08 Abschließend würde mich noch interessieren, ob es wirklich gefährlich ist, destilliertes Wasser zu trinken.

34:12 Selbstversuch.

34:14 Ja, also wenn du es in größeren Mengen trinkst, ja.

34:16 Wie viel muss ich davon wegkloppen?

34:18 Das waren so fünf Liter oder so. Oder drei Liter?

34:20 Ich glaube, selbst wenn also fünf Liter auch normales Wasser zu kurzer Zeit ist auch schon kritisch.

34:25 Recherchieren wir für die nächste Folge. Gerne Bezug nehmen, Leute.

34:28 Ja. Schreibt uns. Schreibt uns gerne über Instagram zum Beispiel, at der Vorklinik Podcast. Da könnt ihr uns auch gerne folgen. Dort kommt nächste Woche eine MC-Frage zu dieser Folge online. Außerdem der Merkspruch, den wir uns überlegt haben. Und ab und zu auch so ein paar Bilder von unseren Gesichtern.

34:46 Ja, und schickt uns auch gerne Feedback jederzeit. Wir freuen uns sehr.

34:49 Deswegen, Freunde, Guten Nacht, viel Spaß. Hat mir eine große Freude.

34:53 Also er elektrisionieren auch nochmal kurz ihr Sachen.

34:55 Ja, hat Spaß gemacht. Bis zum nächsten Mal.

35:16 Für die Inhalte in diesem Podcast übernehmen wir keine Gewäre. Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einstiegiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.

35:25 Für Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie an Arzt und Apotheker.