Madelief Flentge
Celbiologie module 3
Deel 1 (p611-638)
Transport
De concentraties anorganische ionen (Na+, K+, Mg+, Ca2+. H+, Cl-) binnen en buiten verschillen
enorm. Er is sprake van gericht transport van ionen over celmembraan.
Na+ -> buiten cel geconcentreerder
K+ -> binnen cel geconcentreerder
Negatieve ionen in cytosol zorgen voor neutralisatie situatie.
Transport gebeurd door oa diffusie voor direct toelaatbare stoffen. Door poorten gebeurd dit op 2
manieren.
1. Passief transport: transport met concentratie gradiënt mee.
2. Actief transport: transport tegen concentratie gradiënt in. Vind niet plaats zonder extra
geïnvesteerde energie.
a. Ion gekoppelde transport: ionen aan buitenkant celmembraan worden ingewisseld
voor stoffen aan binnenkant celmembraan. Onder te verdelen in uniporter,
symporter en antiporter.
b. ATP of Licht
Elektrochemische gradiënt: verdeling van lading binnen en buiten de cel.
Geremd door membraanpotentiaal: min geladen ion -> negatieve omgeving of positief
geladen ion -> positieve omgeving.
Gefaciliteerd door membraanpotentiaal: min geladen ion -> positieve omgeving of positief
geladen ion -> negatieve omgeving.
Doorlaatbaarheid van lipide bilayer (celmembraan) wordt beïnvloed door aanwezigheid van eiwitten
zoals transporters of kanalen. Deze laten ionen door en alle polaire ongeladen moleculen.
Transporter: transporteert 1 specifieke stof doordat binding aan eiwit
specifiek is. Kan actief tegen gradient in transporteren.
(Ion) kanalen: vervoering voor specifiek ionen door membraan. Kanaal gaat
pas open wanneer ion bindt aan selectiviteitsfilter door verandering van
conformatie. In en uitvoer bepaald door heersende gradiënt.
Water kanalen: om verstoring van gradiënten te voorkomen, vervoeren deze kanalen water
langs het celmembraan zonder ionen ook te vervoeren.
Soorten ionkanalen
Voltage gated: kanaal opent bij depolarisatie. Doordat het positief
geladen kanaal zich naar de negatief geladen binnenkant van de
kern keert.
Ligand-gated: binding van ligand bepaald of kanaal opent. Komt
intra- en extracellulair voor.
Patch-clamp recording: het meten van de stroom door een klein gedeelte
van het membraan dmv een micropipet.
, Madelief Flentge
De- en hyperpolarisatie
Natrium-kalium transport
Na+ gradiënt is nodig om glucose transport de cel in mogelijk te maken.
Insuline zorgt voor extra aanmaak glucose transpoters
Depolarisatie: cel wordt binnenin minder negatief tov buitenkant cel. Kan leiden tot actiepotentiaal.
Influx van natrium of calcium ionen.
Hyperpolarisatie: cel wordt binnenin negatiever tov buitenkant cel.
Efflux kalium ionen of influx chloor ionen.
K+ lekkage: er lekken kaliumionen dmv kaliumkanalen de cel uit als de concentratie van kalium
binnen de cel groter is dan buiten de cel (concentratie gradiënt gedreven transport).
Kalium poort bestaat uit 4 subunits welke een selectiviteit filter maken. Wanneer kalium bind
aan selectiviteitsloop zal kalium door de porie naar binnen de cel getransporteerd worden.
Rust membraan potentiaal: geen netto fluctuatie van ionen over celmembraan ->
concentratiegradiënt is hersteld.
Balans moet worden hersteld: er komt actief K+ transport (natrium-kalium poort) van buiten
de cel naar binnen de cel zodat er weer meer kalium in de cel is.
Lading in de cel is negatief ten opzichte van buitenkant door buffering anionen.
Natrium kanaal: zorgt voor instroom natrium ionen in de cel en daarmee depolarisatie. Zijn voltage-
gated en bevatten dan ook voltage sensoren welke zich naar de negatief geladen buitenkant van de
cel trekken waardoor ze van conformatie moeten veranderen en open gaan.
Negatief geladen buitenkant ontstaat door elektrische stimulus.
Abnormale vorm kanaal -> hartritme stoornis.
Nerst vergelijking: om het potentiaal over het membraan te berekenen ahv concentratie ionen aan
binnen en buitenkant van het membraan.
Membraanpotentiaal bij rust is -89 mV.
Refractaire periode: periode waarin eiwitkanaal weer
terugvouwt en niet opnieuw open kan gaan.
Ontstaan actiepotentiaal
1. Rust-potentiaal
K+ lekt altijd langzaam de cel uit.
Na+/ K+ pomp herstelt voortdurende balans.
2. Depolarisatie
Door elektrische stimulus worden Na+ kanalen
geactiveerd -> potentiaal gaat omhoog.
3. Repolarisatie
Na+ kanalen inactieve fase (refractaire periode).
K+ kanalen geactiveerd.
, Madelief Flentge
4. Hyperpolarisatie
Doorschieten onder de rustpotentiaal. K+ kanalen blijven open tot rustpotentiaal.
Verplaatsing actiepotentiaal in maar één richting door refractaire periode.
Axonen: sprongsgewijze actiepotentialen door myelineschede (bestaande uit gliacellen, schwann
cellen voor perifere zenuwcellen en oligodendrocytes voor zenuwstelsel). Ionkanalen zitten in
knopen van Ranvier.
Multiple sclerosis: afbraak myelineschede in axonen motorneuronen.
Optogenetica
Foto sensitieve ionkanalen welke open gaan als reactie op licht worden in hersenen tot expressie
gebracht. Kunnen hyper en depolarisatie opwekken en daarmee ook actiepotentialen. Voorbeeld
hiervan is rhodopsis kanaal uit een alg.
Neuronen kunnen hiermee dus aan en uit worden gezet.
Synapsen
Glutamaat receptoren
Ionotrope receptoren: zorgen voor iontransport. Zetten extracellulaire chemische signalen
om in elektrische signalen voor synapsen.
Neurotransmitters
o Excitatoire: glutamaat en acetylcholine -> depolariseren neuronen door openen
natriumkanalen.
Acetylcholine wordt afgebroken door acetylcholinesterase.
o Inhibitoire: GABA en glycine -> hyperpolariseren door openen chloride kanalen.
Metabotrope receptoren: stimuleren metabole processen waaronder werking van enzymen.
Verstoring balans van inhibitoire en excitatioire transmissie veroorzaakt stoornissen zoals epilepsie
waarbij er meer excitatie is dan inhibitie.
Psychoactieve drugs: drugs die aangrijpen op de synapsen.
Samentrekking spier
1. Wanneer een impuls een zenuw bereikt openen voltage gevoelige Ca-kanalen op de
presynaps.
2. Neurotransmitter wordt los gelaten in de synapsspleet.
3. Neurotransmitter bind aan receptoren aan de postsynaps.
4. Ionkanalen geassocieerd aan de neurotransmitter gaan open. Er ontstaat een depolarisatie
(actiepotentiaal) of juist hyperpolarisatie.
BIJ SAMENTREKKING SPIER BINDT ACETYLCHOLINE WAARDOOR NA INSTROOM PLAATSVIND EN EEN
ACTIEPOTENTIAAL ONTSTAAT.
5. Door depolarisatie openen ook voltage gevoelige Ca-kanalen in T tubules.
6. Ca2+ komt in cytosol terecht en veroorzaakt spiersamentrekking.
Spatiële en temporele summatie van inhibitoir en excitatoir signaal bepaalt opwekken
actiepotentiaal.
De axon hillock (initial segment) is hiervoor verantwoordelijk. Deze bestaat uit 3 verschillende
kaliumpoorten.
1. Delayed K+ channels: openen tijdens refractaire periode en zorgen voor zo’n negatieve
lading binnen de cel dat de natriumpoorten gedwongen worden om weer actief te zijn.
Hierdoor kunnen er herhaaldelijk actiepotentialen optreden.
Onder een bepaalde drempelwaarde van hyper- en depolarisatie summatie zal er geen
actiepotentiaal optreden. Om deze drempelwaarde te overbruggen zijn de volgende kanalen:
Celbiologie module 3
Deel 1 (p611-638)
Transport
De concentraties anorganische ionen (Na+, K+, Mg+, Ca2+. H+, Cl-) binnen en buiten verschillen
enorm. Er is sprake van gericht transport van ionen over celmembraan.
Na+ -> buiten cel geconcentreerder
K+ -> binnen cel geconcentreerder
Negatieve ionen in cytosol zorgen voor neutralisatie situatie.
Transport gebeurd door oa diffusie voor direct toelaatbare stoffen. Door poorten gebeurd dit op 2
manieren.
1. Passief transport: transport met concentratie gradiënt mee.
2. Actief transport: transport tegen concentratie gradiënt in. Vind niet plaats zonder extra
geïnvesteerde energie.
a. Ion gekoppelde transport: ionen aan buitenkant celmembraan worden ingewisseld
voor stoffen aan binnenkant celmembraan. Onder te verdelen in uniporter,
symporter en antiporter.
b. ATP of Licht
Elektrochemische gradiënt: verdeling van lading binnen en buiten de cel.
Geremd door membraanpotentiaal: min geladen ion -> negatieve omgeving of positief
geladen ion -> positieve omgeving.
Gefaciliteerd door membraanpotentiaal: min geladen ion -> positieve omgeving of positief
geladen ion -> negatieve omgeving.
Doorlaatbaarheid van lipide bilayer (celmembraan) wordt beïnvloed door aanwezigheid van eiwitten
zoals transporters of kanalen. Deze laten ionen door en alle polaire ongeladen moleculen.
Transporter: transporteert 1 specifieke stof doordat binding aan eiwit
specifiek is. Kan actief tegen gradient in transporteren.
(Ion) kanalen: vervoering voor specifiek ionen door membraan. Kanaal gaat
pas open wanneer ion bindt aan selectiviteitsfilter door verandering van
conformatie. In en uitvoer bepaald door heersende gradiënt.
Water kanalen: om verstoring van gradiënten te voorkomen, vervoeren deze kanalen water
langs het celmembraan zonder ionen ook te vervoeren.
Soorten ionkanalen
Voltage gated: kanaal opent bij depolarisatie. Doordat het positief
geladen kanaal zich naar de negatief geladen binnenkant van de
kern keert.
Ligand-gated: binding van ligand bepaald of kanaal opent. Komt
intra- en extracellulair voor.
Patch-clamp recording: het meten van de stroom door een klein gedeelte
van het membraan dmv een micropipet.
, Madelief Flentge
De- en hyperpolarisatie
Natrium-kalium transport
Na+ gradiënt is nodig om glucose transport de cel in mogelijk te maken.
Insuline zorgt voor extra aanmaak glucose transpoters
Depolarisatie: cel wordt binnenin minder negatief tov buitenkant cel. Kan leiden tot actiepotentiaal.
Influx van natrium of calcium ionen.
Hyperpolarisatie: cel wordt binnenin negatiever tov buitenkant cel.
Efflux kalium ionen of influx chloor ionen.
K+ lekkage: er lekken kaliumionen dmv kaliumkanalen de cel uit als de concentratie van kalium
binnen de cel groter is dan buiten de cel (concentratie gradiënt gedreven transport).
Kalium poort bestaat uit 4 subunits welke een selectiviteit filter maken. Wanneer kalium bind
aan selectiviteitsloop zal kalium door de porie naar binnen de cel getransporteerd worden.
Rust membraan potentiaal: geen netto fluctuatie van ionen over celmembraan ->
concentratiegradiënt is hersteld.
Balans moet worden hersteld: er komt actief K+ transport (natrium-kalium poort) van buiten
de cel naar binnen de cel zodat er weer meer kalium in de cel is.
Lading in de cel is negatief ten opzichte van buitenkant door buffering anionen.
Natrium kanaal: zorgt voor instroom natrium ionen in de cel en daarmee depolarisatie. Zijn voltage-
gated en bevatten dan ook voltage sensoren welke zich naar de negatief geladen buitenkant van de
cel trekken waardoor ze van conformatie moeten veranderen en open gaan.
Negatief geladen buitenkant ontstaat door elektrische stimulus.
Abnormale vorm kanaal -> hartritme stoornis.
Nerst vergelijking: om het potentiaal over het membraan te berekenen ahv concentratie ionen aan
binnen en buitenkant van het membraan.
Membraanpotentiaal bij rust is -89 mV.
Refractaire periode: periode waarin eiwitkanaal weer
terugvouwt en niet opnieuw open kan gaan.
Ontstaan actiepotentiaal
1. Rust-potentiaal
K+ lekt altijd langzaam de cel uit.
Na+/ K+ pomp herstelt voortdurende balans.
2. Depolarisatie
Door elektrische stimulus worden Na+ kanalen
geactiveerd -> potentiaal gaat omhoog.
3. Repolarisatie
Na+ kanalen inactieve fase (refractaire periode).
K+ kanalen geactiveerd.
, Madelief Flentge
4. Hyperpolarisatie
Doorschieten onder de rustpotentiaal. K+ kanalen blijven open tot rustpotentiaal.
Verplaatsing actiepotentiaal in maar één richting door refractaire periode.
Axonen: sprongsgewijze actiepotentialen door myelineschede (bestaande uit gliacellen, schwann
cellen voor perifere zenuwcellen en oligodendrocytes voor zenuwstelsel). Ionkanalen zitten in
knopen van Ranvier.
Multiple sclerosis: afbraak myelineschede in axonen motorneuronen.
Optogenetica
Foto sensitieve ionkanalen welke open gaan als reactie op licht worden in hersenen tot expressie
gebracht. Kunnen hyper en depolarisatie opwekken en daarmee ook actiepotentialen. Voorbeeld
hiervan is rhodopsis kanaal uit een alg.
Neuronen kunnen hiermee dus aan en uit worden gezet.
Synapsen
Glutamaat receptoren
Ionotrope receptoren: zorgen voor iontransport. Zetten extracellulaire chemische signalen
om in elektrische signalen voor synapsen.
Neurotransmitters
o Excitatoire: glutamaat en acetylcholine -> depolariseren neuronen door openen
natriumkanalen.
Acetylcholine wordt afgebroken door acetylcholinesterase.
o Inhibitoire: GABA en glycine -> hyperpolariseren door openen chloride kanalen.
Metabotrope receptoren: stimuleren metabole processen waaronder werking van enzymen.
Verstoring balans van inhibitoire en excitatioire transmissie veroorzaakt stoornissen zoals epilepsie
waarbij er meer excitatie is dan inhibitie.
Psychoactieve drugs: drugs die aangrijpen op de synapsen.
Samentrekking spier
1. Wanneer een impuls een zenuw bereikt openen voltage gevoelige Ca-kanalen op de
presynaps.
2. Neurotransmitter wordt los gelaten in de synapsspleet.
3. Neurotransmitter bind aan receptoren aan de postsynaps.
4. Ionkanalen geassocieerd aan de neurotransmitter gaan open. Er ontstaat een depolarisatie
(actiepotentiaal) of juist hyperpolarisatie.
BIJ SAMENTREKKING SPIER BINDT ACETYLCHOLINE WAARDOOR NA INSTROOM PLAATSVIND EN EEN
ACTIEPOTENTIAAL ONTSTAAT.
5. Door depolarisatie openen ook voltage gevoelige Ca-kanalen in T tubules.
6. Ca2+ komt in cytosol terecht en veroorzaakt spiersamentrekking.
Spatiële en temporele summatie van inhibitoir en excitatoir signaal bepaalt opwekken
actiepotentiaal.
De axon hillock (initial segment) is hiervoor verantwoordelijk. Deze bestaat uit 3 verschillende
kaliumpoorten.
1. Delayed K+ channels: openen tijdens refractaire periode en zorgen voor zo’n negatieve
lading binnen de cel dat de natriumpoorten gedwongen worden om weer actief te zijn.
Hierdoor kunnen er herhaaldelijk actiepotentialen optreden.
Onder een bepaalde drempelwaarde van hyper- en depolarisatie summatie zal er geen
actiepotentiaal optreden. Om deze drempelwaarde te overbruggen zijn de volgende kanalen:
