Membrankapazität

Die Zellmembran wird intra- und extrazellulär von gut leitenden Elektrolytlösungen umgeben. Daher kann die Lipiddoppelschicht der Zellmembran als Kondensator und dazwischenliegendes Dielektrikum aufgefasst werden. Es gilt analog zum Kondensator:

• Q = C * U

mit Q = Ladungsmenge [C], C = Kapazität des Kondensators [F], U = Angelegte Spannung [V])

weiterhin gilt für C:

• C_m = ɛ*A/d

mit C_m = Kapazität der Membran [F], ɛ = Dielektrizitätskonstante, A = Fläche [m²], d = Dicke [m]

Membrankapazität und Membranfläche verhalten sich direkt proportional. Je größer der Axondurchmesser einer Nervenzelle und damit die Oberfläche des Axons ist, desto größer ist die Membrankapazität der Nervenfaser.

Eine hohe Membrankapazität verbessert die Aufnahmebereitschaft für Ladungen. Da diese Ladungen nicht mehr für die Erregungsleitung zu Verfügung stehen, würde sich die Leitungsgeschwindigkeit dickerer Fasern verschlechtern. Das ist aber nicht der Fall, da dem zwei Effekte entgegenstehen:

1. Membrankapazität und Membrandicke verhalten sich umgekehrt proportional. Wird die Membran durch die Ummantelung mit einer Myelinscheide dicker, sinkt die Membrankapazität und der Membranwiderstand steigt.
2. Der Längswiderstand der Nervenfaser nimmt mit steigenden Durchmesser quadratisch ab.