Summary
Samenvatting neurofysiologie (boek + hoorcolleges)
- Course
- Institution
- Book
Samenvatting van het leerboek medische fysiologie in combinatie met de hoorcolleges.
[Show more]
Connected book
Book Title:
Author(s):
- Edition:
- ISBN:
- Edition:
Seller
Follow
fdbrals
Content preview
Samenvatting NeurofysiologieHoofdstuk 4 - membraanpotentiaal
Een membraan is een dubbele laag van lipiden. De hydrofobe staarten zijn richting elkaar
met de hydrofiele koppen naar buiten. In een situatie waarin een membraan slechts
doorgankelijk is voor één ionsoort, zal zich een potentiaal ontwikkelen die volledig in
evenwicht is (= gelijk en tegengesteld) met
de concentratiegradiënt.
Z is hierin de valentie van het ion: Na+ = 1,
K+ = 1, Ca2+ = +2, Cl- = -1 etc.
Voor een monovalent kation bij een temperatuur van
37 gr Celsius kan de formule als volgt worden
geschreven. Voor een anion moet er -61 log worden
genomen.
Voor een membraan dat meerdere
ionen doorlaat geldt de volgende
berekening.
Intracellulaire en extracellulaire concentraties
Ion Intra Extra Evenwichts Permeabiliteit
Natrium 10 120 +62 0,04
Kalium 140 2,5 -101 1
Chloride 3,5 120 -89 0,45
Kanalen waarvan de permeabiliteit niet kan veranderen zijn passieve kanalen of ‘lekkanalen’. Bij
lekkanalen zorgt de Na+/K+ pomp voor de handhaving van de concentraties. Kanalen waarvan de
permeabiliteit wel kan veranderen zijn actieve kanalen.
Spanningsafhankelijke kanalen: elektrische gestuurde kanalen. De doorgankelijkheid van deze
kanalen is afhankelijk van de membraanpotentiaal. De potentiaal moet over een bepaalde drempel
voor activering.
Receptor- of ligandgestuurde kanalen: Een ligand is een door
het lichaam geproduceerde of van buiten afkomstige
signaalstof; men spreekt hier van een agonist. De ligand moet
zich aan een eiwit binden om effect te hebben. Indien het effect
uitblijft wordt de receptor juist geblokkeerd en spreekt men
over een antagonist.
Doordat de meeste ionkanalen in de membraan selectief permeabel zijn kan er een ongelijke
verdeling van lading over de celmembraan ontstaan. Dit noemt men de (trans)membraanpotentiaal.
De lading wordt bepaald ten opzichte van de buitenzijde, die volgens de conventie op 0 mV gesteld
wordt. Het membraanpotentiaal dat ontstaat is in evenwicht wanneer de influx en efflux van de
ionen gelijk is. Dit heet de evenwichtspotentiaal (hierbij is de ionenstroom gelijk aan 0). Als er een
evenwicht ontstaat waarbij er nog wel een netto transport van ionen is, dan spreken we over de
rustpotentiaal.
Het meten van de membraanpotentiaal gebeurt door middel van een dunne glazen micropipet. De
pipet wordt in contact gebracht met het celoppervlak. In de pipet zit een geleidende vloeistof zodat
hij als elektrode kan fungeren.
,Een verhoging van de membraanpermeabiliteit voor een actief getransporteerd ion zorgt ervoor dat
de membraanpotentiaal van dat ion richting de evenwichtspotentiaal zal gaan. De lekpermeabiliteit
van kalium, natrium en calcium is respectievelijk: PK > PNa > PCa. Als PNa plots toeneemt, dan treedt
een instroom van Na+ ionen op. De membraanpotentiaal gaat dan richting de Na-
evenwichtspotentiaal, dat wil zeggen naar ongeveer +40 mV. In dit geval poolt de cel om en is de
binnenzijde positief ten opzichte van de buitenkant.
Tot de prikkelbare cellen rekenen we alle zenuw-, zintuig0, spier- en kliercellen. In prikkelbare cellen
kan als reactie op een elektrisch of chemisch startsignaal een snelle verandering van de
rustpotentiaal ontstaan. Een afname is een depolarisatie, een toename is een hyperpolarisatie. Deze
veranderingen komen in stand doordat één of meerdere type ionenkanalen meer of minder
doorgankelijk worden. Dit veroorzaakt de verandering in membraanpotentiaal.
Na de depolarisatie zijn er bepaalde kanalen die inactiveren (o.a. Na+ kanalen). Deze toestand van
inactiviteit van een kanaal in aansluiting op een prikkel noemt men de refractoriteit. Om het kanaal
weer actief te krijgen moet de oorspronkelijke potentiaal worden hersteld; repolarisatie.
Een actiepotentiaal is een plotselinge kortdurende depolarisatie of eventueel zelfs een omkering van
de membraanpotentiaal in reactie op een prikkel. Actiepotentialen ontstaan in zenuwcellen, waar ze
de voortgeleide zenuwimpuls vormen. In alle typen spiercellen leiden ze tot contractie.
Door de geringe lokale depolarisatie die door de prikkelstroom ontstaat, worden
spanningsafhankelijke Na+ kanalen geopend. De sterke instroom van Na+ ionen zorgt voor een
verdere depolarisatie. De membraanpotentiaal gaat richting de evenwichtspotentiaal van Na+. Deze
haalt het echter niet ivm de inactivatie van Na+ kanalen en de opening van vertraagde K+ kanalen
(deze kanalen sluiten zodra de oorspronkelijke potentiaal wordt hersteld).
De prikkel moet groot genoeg zijn om de drempelwaarde te bereiken en om een actiepotentiaal op
te wekken. Is de toegevoerde energie onderdrempelig, dan gebeurt er niets. Voor Na+ ligt de
drempel bij circa -60mV. Voor Ca2+ ligt dit ongeveer bij -40mV.
In zenuw- en skeletspierweefsel komt de depolarisatiefase volledig tot stand door activiteit van
spanningsafhankelijke Na+ kanalen. In cellen van de hartspier, glad spierweefsel en in kliercellen is
activiteit van Ca2+ kanalen ook van toepassing. Calcium heeft een langer maximale
geleidingsvermogen (2ms) dan natrium (0,5 ms) Na+ kanalen zijn dus sneller.
De depolarisatiefase verloopt als een proces met positieve terugkoppeling. Door de initiële
depolarisatie wordt een verandering van de membraanpermeabiliteit opgeroepen die een instroom
van kationen toelaat. Daardoor treedt verdere depolarisatie op.
Nahyperpolarisatie: Door de inactieve Na+ kanalen en langzame K+ kanalen is het
membraanpotentiaal tijdelijk negatiever dan het rustpotentiaal.
Wanneer de repolarisatie is voltooid heerst er in de cel een gering overschot aan Na+ ionen. Na vele
duizenden actiepotentialen kan dit bij een tekort aan zuurstof er voor zorgen dat de membraan zijn
potentiaal verliest. De vezel wordt onprikkelbaar door een aanhoudende inactivering van de Na+
kanalen. De Na+/K+ pomp moet dit fenomeen tegengaan doordat het 3 Na+ ionen de cel uitlaat en 2
K+ ionen de cel binnenlaat. Het effect is echter traag en heeft een geringe functie bij de
hyperpolarisatie.
Voltage clamp: Het kunstmatig constant houden van een membraanpotentiaal doordat het effect
van de veranderingen in geleidingsvermogen via de stroominjectie worden gecompenseerd.
,In de absoluut refractaire periode is de cel in het geheel niet prikkelbaar. In de relatief refractaire
periode kan een actiepotentiaal alleen worden opgewekt door een sterkere of langere prikkel.
Zintuigen (=sensoren) hebben gemeen dat de inwerking van de stimulus tot een verandering van de
membraanpotentiaal in de sensorcel voert: de sensorpotentiaal of receptorpotentiaal. Dit betreft
doorgaans een depolarisatie. De hoogte van de receptorpotentiaal is niet constant, maar hangt af
van de sterkte van de uitwendige prikkel. De hoogte van de potentiaalverandering hangt af van het
soort prikkel (de adequate prikkel zorgt voor de hoogste potentiaalverandering) en de duur van de
prikkel.
Receptoren zorgen voor transductie (=energie van een prikkel omzetten naar een prikkel wat je
zenuwstelsel kan begrijpen).
Bepaalde cellen (in het hart, glad spierweefsel van darmwand en bloedvaten en in bepaalde
zenuwcellen) kunnen spontaan ontladen: pacemakereigenschap. De geleidelijke depolarisatie noemt
men pacemakerpotentiaal.
In een langgerekte cel is er sprake van lekkage van spanningsverschil. De prikkel verliest met de
lengte zijn kracht. Het spanningsverschil dat ontstaat noemt met passieve of elektrotone
voortgeleiding. Dit verlies is groter naarmate de kabel dunner is.
Vanuit het hoorcollege:
Tetrodotoxine (TTX) blokkeert de Na+ influx. Hierdoor kunnen er geen actiepotentialen worden
opgewekt.
De amplitude van actiepotentialen blijft altijd even groot!!
, Hoofdstuk 5 – intercellulaire communicatie
Sturing tussen verschillende cellen is noodzakelijk en gaat via chemische boodschapperstoffen
(transmitters) op verschillende niveaus:
- Tussen aangrenzende cellen gaat het om
cellen met rechtstreeks onderling contact via
intercellulaire kanaalverbindingen, de gap
junctions. Dit is een plaatselijke vernauwing
van de ruimte tussen de membranen van twee
buurcellen. Het kanaal laat zowel geladen als
ongeladen deeltjes door, waardoor het zowel
een chemische als elektrische interactie tussen
cellen mogelijk maakt.
- Tussen neuronen vindt de prikkelgeleiding
plaats via synaptische verbindingen. De synaps
wordt gevormd door de membranen van de
aangrenzende zenuwcellen, die zijn
gescheiden door een synaptische spleet van
20-40nm. Hier vindt chemische transmissie
plaats. Een transmitter haalt de overkant van de spleet door middel van diffusie.
- Tussen naburige cellen vindt uitsluitend chemische transmissie plaats doordat de transmitter
wordt afgescheiden en via weefselvloeistof naar omliggende cellen diffundeert. Men noemt
dit paracrien. Wanneer de membraan van de producerende cel aan de buitenzijde reageert
met de door de cel zelf geproduceerde stof, noemt men dat autocrien.
- Tussen (ver) verwijderde cellen is de afstand groter dan in korte tijd door diffusie kan worden
overbrugd. De bloedstroom is als transportmiddel daarom onmisbaar. De stoffen die worden
vervoerd zijn hormonen.
Door middel van gap junctions kunnen actiepotentialen van de ene naar de andere cel. Deze directe
of elektrische transmissie speelt bij de mens onder andere een rol in de hartspier- en
gladdespierweefsel. Het principe van deze interactie is gelijk aan de manier waarop de
actiepotentiaal zich voortplant langs de prikkelbare membraan.
De chemische interactie tussen cellen maakt gebruik van biologisch actieve transmitters (liganden)
die van cel naar cel gaan. Wanneer een ligand betrokken is bij het overbrengen van een stimulus, dan
functioneert hij als een transmitter. Dit speelt zich vooral af tussen neuronen en tussen neuronen en
geïnnerveerde spieren of klieren. In het proces van chemische interactie door middel van een
transmitter zijn zes stappen te onderscheiden:
1. Vorming van de transmitter.
2. Opslag van de transmitter. De hydrofiele stoffen worden verpakt in met een membraan
omgeven blaasje, ook wel vesikels genoemd.
3. Afgifte van de transmitter. Via een vorm van exocytose wordt de inhoud van de blaasjes aan
het interstitium afgegeven. Dit is meestal de synaps. Het optreden van exocytose is
afhankelijk van de aanwezigheid van voldoende Ca2+ ionen.
4. Transport van de transmitter naar de doelcel(len). Op een zeer korte afstand is hier weinig
vertraging. Naarmate de afstand tot de doelcellen groter wordt, neemt de latentietijd
(vertraging) toe.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller fdbrals. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.59. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
76462 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now