Das Ruhepotential oder auch die Ruhespannung ist eigentlich nur eine andere Bezeichnung für das Membranpotential von Sinnes-, Nerven- und Muskelzellen. Daher erkläre ich zuerst in einer Einleitung das Zustandekommen eines Membranpotentials. Trennt man destilliertes Wasser mit Hilfe einer selektiv durchlässigen Membran von einer Salzlösung mit unterschiedlich großen Ionen, so diffundieren einzelne kleine Ionen ( =Kationen ) durch die semipermeable Membran. Somit besteht in der Salzlösung ein Überschuss an negativ geladenen Anionen und im Außenmedium ( hier destilliertes Wasser ) ein Überschuss an positiv geladenen Kationen. Dadurch entsteht ein elektrisches Feld, dessen elektrostatische Anziehung bewirkt, dass die diffundierten Ionen in Membrannähe bleiben. Somit wird verhindert, dass der Kationenstrom nach außen und als Konsequenz der Überschuss an positiv geladenen Kationen außen steigt. Die entstandene Spannung wird als Membranpotential bezeichnet.


Ähnlich verhält es sich bei Nervenzellen und Neuriten. Intrazellulär finden wir eine große Menge von negativ geladnenen Anionen und kleinen, positiv geladenen Kaliumionen. Extrazellulär hingegen begegnen wir einer großen Anhäufung negativ geladener Chloridionen und posiotiv geladener Natriumionen. Getrennt sind diese Anionen und Kationen durch eine semiperneable Membran. Die enthält sogenannte Ionenkanäle ( integrale Proteine mit spezifischer Raumstruktur ). Im Ruhezustand sind nur einige wenige Kaliumkanäle und Chloridkanäle geöffnet. Wegen ihrer großen Masse im Zellinneren diffundieren ständig einige kleine Kaliumionen ins Außenmedium. Im geringen Umfang diffundieren auch Chloridionen ins Zellinnere. Es kommt zum oben genannten elektrischen Feld. Die nach außen diffundierten Kaliumionen bleiben in Membrannähe, sowie auch die wenigen Chloridionen im Inneren der Zelle. Es ensteht eine Spannung von -60mV bis -80 mV, welche in der Neurologie als Ruhepotential oder Ruhespannung bezeichnet wird.

Da aber ständig kleine Mengen Natriumionen diffundieren, müsste man annehmen, dass das Ruhepotential immer kleiner würde. Ein spezieller Mechanismus arbeitet aber unentwegt um dem vorzubeugen. Die ( gekoppelte ) Natrium-Kalium-Pumpe oder auch Ionenpumpe nimmt einen kontinuierlichen Austausch von Natrium- und Kaliumionen unter ATP-Verbrauch vor. Dabei bindet der Carrier ( eng.: to carry - tragen ) ein Na+ und diffundiert nach außen. Unter Energieverbrauch transformiert ein Enzym die Raumstruktur des Trägermoleküls. Nun ist es in der Lage die extrazellulär vorhandenen K+ Ionen zu binden und diese durch die Membran ins Zellinnere zu schleusen.