Natrium- und Kalium-Ionenfluss während des Muskelaktionspotentials

Im Skelettmuskel wird die schnelle Depolarisierung des Aktionspotentials durch einen massiven Zustrom von Natriumionen (Na⁺) durch spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle angetrieben. Fast gleichzeitig beginnen Kaliumionen (K⁺), über spannungsgesteuerte K⁺-Kanäle auszutreten, was die Repolarisation einleitet – aber der Na⁺-Zustrom dominiert den Aufschlag und erzeugt den charakteristischen Überschuss.

Phasen des Muskelaktionspotentials

1. Depolarisierung: Na⁺-Kanäle öffnen sich → Na⁺ strömt sein elektrochemisches Gradient entlang hinein → Membranpotential (Vₘ) schießt auf +30 mV.
2. Frühe Repolarisation: Na⁺-Kanäle inaktivieren sich; K⁺-Kanäle öffnen sich → K⁺-Ausfluss beginnt.
3. Späte Repolarisation: Anhaltender K⁺-Ausfluss stellt das Ruhepotential wieder her (ungefähr –90 mV im Muskel).
4. Nachhyperpolarisation: K⁺-Kanäle schließen sich langsam; die Na⁺/K⁺-ATPase-Pumpe stellt die ionischen Gradienten unter Verbrauch von ATP wieder her.

Schlüsselpunkt

Der Na⁺-Zustrom ist während des Aufschlags schneller und größer als der K⁺-Ausfluss und erzeugt den Aktionspotential-Gipfel. Die Na⁺/K⁺-Pumpe arbeitet dann daran, die Konzentrationsgradienten wiederherzustellen, die für den nächsten Impuls unerlässlich sind.