Membraanpotentiaal
Membraanpotentiaal hangt af van:
1. De structuur van de celmembraan (scheiding van stoffen door een fosfolipide
dubbellaag) (De eiwitten in het celmembraan)
2. Ionensamenstelling aan beide kanten van het membraan
De Wet van Ohm: spanning = stroom * weerstand
I = V / R -> I = V * g
Parallelle schakeling (situatie is cel): gv = g1 + g2
De Wet van Kirchhoff: De som van binnenkomende stromen is gelijk aan de som van
uitgaande stromen. Som van stromen is nul.
Fosfolipide dubbellaag = condensator. Heeft een ladingsverdeling
Passieve membraaneigenschappen: Opladen en ontladen van condensator. We noemen
R*C de tijdsconstante T van de membraan. Hoe snel de membraanpotentiaal Vm verandert
in reactie op injectie van stroom: T = Rmem * C -> T = C/g Hoe hoger T hoe trager
membraan respons.
Voor 2 permeabele ion soorten:
- De membraanpotentiaal wordt bepaald door:
- De omkeerpotentiaal van de belangrijke ionen
- Door hun relatieve membraan geleidbaarheid
Er loopt bij evenwicht geen netto stroom.
Vm hangt af van de relatieve geleidbaarheid. Het ion met de hoogste
permeabiliteit/conductantie heeft de meeste invloed op de membraanpotentiaal.
Rustmembraanpotentiaal is gevoelig voor een toename van extracellulair K+, want het
depolariseert de membraanpotentiaal. De ion permeabiliteit van de membraan is hoog in
rust.
Bloed-hersenbarrière reguleert de concentratie K+ buiten de cel en astrocyten bufferen
kalium. Een gezonde bloed hersenbarrière voorkomt het binnendringen van schadelijke
stoffen door tight junctions.
Hoe komt de ionenconcentratie gradient weer in rusttoestand?
- Voor de membraanpotentiaal zijn ion gradiënten nodig
- Wanneer we niets doen verdwijnen die als er veel actiepotentialen zijn (instroom Na)
Actief transport d.m.v de elektrogene Na/K ATPase pomp. 3 Na+ naar buiten tegen 2 K+
naar binnen. Passief transport d.m.v. diffusie kracht (beweging van ionen onder invloed
concentratieverschil) en elektrische kracht. Evenwicht: De wet van Nernst alleen een ion
De Vm wordt geen 0mV als de pomp niet werkt door de negatieve anionen (A-) die niet door
het membraan kunnen. Hierdoor blijft er ook in evenwicht een potentiaalverschil = Donnan
potentiaal. (Hiervoor is geen energie nodig)
, Actiepotentiaal
Actiepotentiaal ontstaat door een plotselinge verhoging
van de permeabiliteit van natrium.
Stromen en iongeleidbaarheden worden gemeten mbv
de voltage clamp techniek. Het controleert/clamps de
spanning over het membraan. Bij de patch clamp
techniek worden de stromen gemeten in een klein stuk
van de membraan ipv een hele cel.
Ionstromen worden veroorzaakt door een verandering
in membraan conductantie. Indien de membraan
conductantie de wet van Ohm volgt (V = I*R) dan
wordt de ionstroom gegeven door I = g * (V-E) waarbij
V(membraanpotentiaal) - E(evenwichtspotentiaal) de
elektrochemische drijvende kracht is. Drijvende kracht bepaalt hoe snel een ion over de
membraan beweegt.
Spanningsafhankelijke Na+-kanalen
- Bij axonheuvel en op axon
- Hebben een activatie poort en een inactivatie poort
- Reageren daarmee op veranderingen in membraanpotentiaal en doen dat snel.
Spanningsafhankelijke K+-kanalen
- Bij axonheuvel en op axon
- hebben alleen een activatie-poort (geen inactivatiepoort)
- Reageren daarmee op veranderingen in membraanpotentiaal
- Zijn gesloten bij de rustpotentiaal
- Gaan open bij depolarisatie
- Gaan dicht bij repolarisatie
Spanningsafhankelijke ionkanalen bestaan uit verschillende subeenheden. Na kanaal
bestaat uit een groot eiwit bestaande uit 4 eiwitten elke bestaande uit 6 alpha helixen. Één is
een voltage sensor en een loop = selectiviteit filter. N en C terminal zitten aan de binnenkant
van de cel.
Lidocaine bindt binnen het Na-kanaal dat in open toestand is en verdooft(locale anesthesie).
Puntmutaties in ionkanalen leiden tot verandering van eigenschappen en kunnen ziekten
veroorzaken.
De refractaire periode:
- Absolute, er is geen actiepotentiaal meer op te wekken door een stimulus.
- Relatieve, met een sterkere stimulus is er een actiepotentiaal op te wekken
De inactivatie van de Na+-kanalen samen met de activatie van K+-kanalen liggen ten
grondslag aan de refractaire periode. Een sterkere depolarisatie produceert een hogere
vuurfrequentie.
Membraanpotentiaal hangt af van:
1. De structuur van de celmembraan (scheiding van stoffen door een fosfolipide
dubbellaag) (De eiwitten in het celmembraan)
2. Ionensamenstelling aan beide kanten van het membraan
De Wet van Ohm: spanning = stroom * weerstand
I = V / R -> I = V * g
Parallelle schakeling (situatie is cel): gv = g1 + g2
De Wet van Kirchhoff: De som van binnenkomende stromen is gelijk aan de som van
uitgaande stromen. Som van stromen is nul.
Fosfolipide dubbellaag = condensator. Heeft een ladingsverdeling
Passieve membraaneigenschappen: Opladen en ontladen van condensator. We noemen
R*C de tijdsconstante T van de membraan. Hoe snel de membraanpotentiaal Vm verandert
in reactie op injectie van stroom: T = Rmem * C -> T = C/g Hoe hoger T hoe trager
membraan respons.
Voor 2 permeabele ion soorten:
- De membraanpotentiaal wordt bepaald door:
- De omkeerpotentiaal van de belangrijke ionen
- Door hun relatieve membraan geleidbaarheid
Er loopt bij evenwicht geen netto stroom.
Vm hangt af van de relatieve geleidbaarheid. Het ion met de hoogste
permeabiliteit/conductantie heeft de meeste invloed op de membraanpotentiaal.
Rustmembraanpotentiaal is gevoelig voor een toename van extracellulair K+, want het
depolariseert de membraanpotentiaal. De ion permeabiliteit van de membraan is hoog in
rust.
Bloed-hersenbarrière reguleert de concentratie K+ buiten de cel en astrocyten bufferen
kalium. Een gezonde bloed hersenbarrière voorkomt het binnendringen van schadelijke
stoffen door tight junctions.
Hoe komt de ionenconcentratie gradient weer in rusttoestand?
- Voor de membraanpotentiaal zijn ion gradiënten nodig
- Wanneer we niets doen verdwijnen die als er veel actiepotentialen zijn (instroom Na)
Actief transport d.m.v de elektrogene Na/K ATPase pomp. 3 Na+ naar buiten tegen 2 K+
naar binnen. Passief transport d.m.v. diffusie kracht (beweging van ionen onder invloed
concentratieverschil) en elektrische kracht. Evenwicht: De wet van Nernst alleen een ion
De Vm wordt geen 0mV als de pomp niet werkt door de negatieve anionen (A-) die niet door
het membraan kunnen. Hierdoor blijft er ook in evenwicht een potentiaalverschil = Donnan
potentiaal. (Hiervoor is geen energie nodig)
, Actiepotentiaal
Actiepotentiaal ontstaat door een plotselinge verhoging
van de permeabiliteit van natrium.
Stromen en iongeleidbaarheden worden gemeten mbv
de voltage clamp techniek. Het controleert/clamps de
spanning over het membraan. Bij de patch clamp
techniek worden de stromen gemeten in een klein stuk
van de membraan ipv een hele cel.
Ionstromen worden veroorzaakt door een verandering
in membraan conductantie. Indien de membraan
conductantie de wet van Ohm volgt (V = I*R) dan
wordt de ionstroom gegeven door I = g * (V-E) waarbij
V(membraanpotentiaal) - E(evenwichtspotentiaal) de
elektrochemische drijvende kracht is. Drijvende kracht bepaalt hoe snel een ion over de
membraan beweegt.
Spanningsafhankelijke Na+-kanalen
- Bij axonheuvel en op axon
- Hebben een activatie poort en een inactivatie poort
- Reageren daarmee op veranderingen in membraanpotentiaal en doen dat snel.
Spanningsafhankelijke K+-kanalen
- Bij axonheuvel en op axon
- hebben alleen een activatie-poort (geen inactivatiepoort)
- Reageren daarmee op veranderingen in membraanpotentiaal
- Zijn gesloten bij de rustpotentiaal
- Gaan open bij depolarisatie
- Gaan dicht bij repolarisatie
Spanningsafhankelijke ionkanalen bestaan uit verschillende subeenheden. Na kanaal
bestaat uit een groot eiwit bestaande uit 4 eiwitten elke bestaande uit 6 alpha helixen. Één is
een voltage sensor en een loop = selectiviteit filter. N en C terminal zitten aan de binnenkant
van de cel.
Lidocaine bindt binnen het Na-kanaal dat in open toestand is en verdooft(locale anesthesie).
Puntmutaties in ionkanalen leiden tot verandering van eigenschappen en kunnen ziekten
veroorzaken.
De refractaire periode:
- Absolute, er is geen actiepotentiaal meer op te wekken door een stimulus.
- Relatieve, met een sterkere stimulus is er een actiepotentiaal op te wekken
De inactivatie van de Na+-kanalen samen met de activatie van K+-kanalen liggen ten
grondslag aan de refractaire periode. Een sterkere depolarisatie produceert een hogere
vuurfrequentie.
