Een uitgebreide samenvatting van alle tentamenstof voor het deeltentamen van module 3 van het vak celbiologie. Dit is het vak dat wordt gegeven op de opleiding psychobiologie.
Deel 1: Transport van ionen en metabolieten over membraan
Kanalen en de elektrische eigenschappen van membranen
- Voorbeelden kanalen:
o Gap junctions
o Poriën
- Kanalen verbinden voornamelijk het cytoplasma met de exterieur van de cel
Ion kanalen = transporteren ionen. Deze kanalen kunnen veel meer deeltjes per seconde doorlaten
dan de meeste kanalen.
Water poriën:
- Zijn permeabel voor water, maar niet voor ionen
- De cel bestaat vooruit uit water en oplossingen waar ook veel negatieve ionen inzitten,
genaamd fixed anions. Er zitten ook wat positieve ionen in om het uit te balanceren. Buiten
de cel zit vooral natrium en calcium waardoor je een osmotische gradiënt krijgt. Deze zorgt
voor dat er een lichte aantrekkingskracht is van water de cel in.
o Niet in alle cellen speelt dit een grote rol voor het cel volume doordat de meeste
cytoplasma’s in een soort gel achtige staat zijn en dus geen grote veranderingen in
volume ondergaat door osmose.
- Aqua poriën = Blaasjes die zorgen voor een nog sneller transport van water en zijn dus ook
veel aanwezig bij cellen die dit snel moeten doen.
Probleem waterkanalen = Er mag alleen water door de kanalen gaan, zodat er geen grote osmose
veranderingen ontstaan. Doordat waterkanalen een hele dunne porie hebben, waardoor water
moleculen apart erdoorheen kunnen. Hierbij volgen ze de carboxyl zuurstof belijning aan de
binnenkant van de porie. Aan de andere kant zitten hydrofobe aminozuren. De doorgang is te klein
voor ionen en dan moeten ze gedehydrateerd worden om ze te laten passen, maar dat kost heel veel
energie. Dit komt door de hydrofobe wand die niet kan interacteren met de gedehydrateerde ionen
om zo te compenseren voor het water verlies.
- Ook niet doorlaatbaar voor H+ ionen, die wel heel makkelijk
in water oplossen, doordat ze waterstofbruggen maken en
breken. De water kanalen hebben twee asparagine
aminozuren die aan de zuurstof binden van het
watermolecuul, waardoor de hele kolom bipolair wordt.
Water molecule kunnen langs deze binding af bewegen
maar H+ kan dit niet.
Open en dicht
- Verschillen ion-kanaal en waterkanaal:
o Laten ion selectiviteit zien waardoor sommige organische
ionen wel kunnen passeren en andere niet. Dit betekent dat
een ion precies de goede vorm en grootte moet hebben om
te passen om zo contact te maken met de wand van het
kanaal. Ook moet het ion wat er doorheen gaat het meeste
van zijn water weg hebben om te passen wat gebeurt in de selectiviteitsfilter.
, ▪ Wanneer de niveaus van een ion omhoog gaat dan kan een ion makkelijker
door een kanaal heen gaan en dat verdwijnt daarna weer.
o Ion kanalen zijn niet standaard open. Ze zijn ‘gated’, waardoor ze kort open kunnen
gaan en daarna weer dicht. Ze gaan vaak open door een stimulus en als deze er niet
is zijn ze in een inactieve of ongevoelige staat.
o Ze kunnen open gaan door
▪ Voltage verschil -> voltage-gated kanaal
▪ Mechanische stress -> mechanisch gated kanaal
▪ Binding van een ligand -> ligand-gated kanaal
• Neurotransmitter -> transmitter-gated
kanaal
• Ionen -> ion-gated kanaal
• Nucleotide -> nucleotide-gated kanaal
Fosforylering en defosforylering van een eiwit kan ook de activiteit van ion-kanalen reguleren.
Ion kanalen zijn verantwoordelijk voor de elektrische opwekkingsstaat van spiercellen en zorgen voor
de meeste vormen van elektrische signalen in het zenuwstelsel.
Permeabel voor K+ = Plasma membraan
▪ Kunnen ook open gaan in een ruststand waardoor ze ook K+ lekkende
kanalen worden genoemd. Dit is om de membraanpotentiaal goed te kunnen
reguleren.
Kalium kanalen
- Membraanpotentiaal = Ontstaat door een verschil va elektrische lading aan de twee kanten
van het membraan door een kleine disbalans van positieve en negatieve ionen.
o Kan ontstaan door actieve elektrogene pompen of door passief ionen transport.
- Door Na/K pomp = Weinig Na+ in de cel maar wel veel andere positieve ionen om de fixed
anions uit te balanceren. Er zit wel veel kalium in de cel door de Na/K pomp en door de K
lekkende kanalen.
K+ is zo goed als in een evenwicht, doordat als er een potentiaal komt door veel negatieve ionen
compenseert dit de drang van K+ om de cel te verlaten door de lekkende kanalen. De
membraanpotentiaal veroorzaakt dit. Het evenwicht kan berekent worden door de steilheid van de
K+ concentratie.
Evenwicht:
1. Er is een evenwicht = K+ is hoog in de cel en laag buiten de cel
2. K+ verlaat de cel een beetje door de lekkende kanalen
3. Er ontstaat een kleine negatieve lading in de cel wat zorgt voor een
elektrisch veld om het membraan
4. De potentiaal stopt de verdere efflux van K+ uit de cel
5. De efflux van K+ stopt wanneer de membraanpotentiaal zorgt dat er
net zo hard aan kalium wordt getrokken om de cel in te gaan als uit.
= Rustende membraanpotentiaal: Evenwicht van de kalium pomp (K naar
buiten) en natrium/kalium pomp (K naar binnen)
Passieve transport = Met de concentratie gradiënt mee
Actieve transport = Tegen de concentratie gradiënt in (door ion, ATP of licht)
,Elektrogenen pomp:
- Zitten vooral in mitochondriën en genereren het meeste van de membraanpotentiaal bij dit
membraan.
- Ze genereren ook de meeste membraanpotentiaal bij platen en schimmels.
- Dieren = passieve ionen beweging geeft de meeste bijdrage aan de elektrische potentiaal.
Rustpotentiaal:
- Membraanpotentiaal gaat niet zo zeer over grote concentraties, maar meer over de
beweging van ionen
- Wanneer de Na/K pomp inactief wordt komt er een kleine daling in de membraanpotentiaal,
omdat het niet meer voor elke K drie Na naar buiten pompt. Maar de potentiaal blijft vooral
gelijk door het K+ evenwicht. Zolang kalium veel aanwezig is binnen de cel en natrium buiten
de cel blijft er een evenwicht.
o Het membraan is wel permeabel voor kleine ionen zoals natrium, dus zonder de
pomp zal de cel langzaam vollopen met natrium waardoor je dus een daling krijgt in
je membraanpotentiaal.
- Tussen -20 mV en -120 mV
- Hoe sterker de doorlaatbaarheid van een ion in een membraan hoe meer de
membraanpotentiaal gedreven wordt naar de waarde voor dat ion.
Verandering van doorlaatbaarheid van een membraan zorgt voor een verandering van de potentiaal.
Structuur van een K+ kanaal:
- Het kanaal is gemaakt van vier identieke transmembraan sub-units die samen een centrale
porie vormen in het membraan. Elke sub-unit draagt bij aan twee α-helices die naar buiten
gekanteld zijn en samen een pion vormen. De brede kant zit waar K+ de cel verlaat.
- Pore helix = De polypeptide die de twee helices met elkaar verbindt en ook de
selectiviteitsfilter maakt.
o De selectiviteitsfilter laat zien hoe de selectiviteit
van het kanaal werkt. Het K+ ion moet bijna al zijn
water wegdoen om te kunnen interacteren met de
zuurstof van de carboxyl groep die erin zit. Ze zitten
precies op de afstand waardoor K+ er mee kan
interacteren, voor natrium zitten ze bijvoorbeeld te
ver uit elkaar.
- Hoe gaan ze open en dicht?
De beweging van de poort heeft te maken met de beweging van de
helices in het membraan. Afhankelijk van het kanaal zullen de helices
draaien, optillen of buigen. Voor een K+ kanaal is dit het optillen van
de helices. In de gesloten staat zorgen grote hydrofobe zijketens van
aminozuren voor de blokkade van de kleine opening.
, Mechanosensitieve kanalen:
- Zorgen ervoor dat bacteriële cellen beschermt zijn tegen extreme osmotische druk
- Er zijn maar weinig eiwitten die direct een mechanisch geactiveerd kanaal vormen
o Ze zijn vrij zeldzaam
o Het open en dichtgaan heeft vaak te maken met complexe netwerken en dus niet
kunnen worden bekeken als je ze uit deze omgeving haalt.
- Bacterie :
Wanneer er heel veel water om de bacterie heen is gaat de cel zich opblazen. Als de druk gevaarlijk
hoog wordt openen de mechanosensitieve kanalen om zo kleine moleculen weg te kunnen lekken. Je
hebt verschillende kanalen die reageren op verschillende soorten en hoeveelheden van mechanische
druk.
Neuronen:
- Functie = Het ontvangen, verwerken en sturen van signalen.
o Om deze functie te vervullen zijn ze vaak heel langwerpig.
Axon -> stuurt de signalen van het cellichaam af
Dendrieten -> Oppervlakte vergroting om signalen op te vangen van de axonen van andere neuronen
- Signaal is altijd een verandering in elektrische potentiaal tussen de neuron plasma
membraan. Het verspreid zich doordat een verandering in het membraan verspreid zich,
maar wordt wel zwakker naarmate de afstand toeneemt als de neuron geen extra energie
meegeeft om het signaal te versterken.
- Actie potentiaal = Elektrische stimulus die een sterkte heeft
die groter is dan een bepaalde drempelwaarde en zo een
explosie triggered van elektrische activiteit die over het
plasmamembraan beweegt van de neuron.
Voltage-afhankelijke kanalen:
- Zijn verantwoordelijk voor de actie potentiaal
1. Depolarisatie
2. Voltage-afhankelijke Na+ kanalen gaan open waardoor natrium
de cel in gaat.
3. Zorgt voor een grotere depolarisatie
a. Positieve feedback doordat het de actie potentiaal
versterkt
4. Membraan potentiaal van +50 mV
Nieuwe ruststad = met alle natriumkanalen open. Reactie = de natrium kanalen worden automatisch
inactief en de voltage K+ kanalen gaan open om de membraan potentiaal te herstellen.
Natrium kanaal = Bestaat uit één polypeptide met vier
structurele identieke domeinen. Elk domein helpt bij
de regeling van het centrale kanaal. Elk domein heeft
ook een voltage sensor die bestaat uit een helix die
heel veel positief geladen aminozuren in zich heeft.
Wanneer het membraan depolariseert, krijgen de S4
helices een elektrostatische trekkende kracht
waardoor ze ineens aangetrokken zijn voor negatieve
ionen. Deze verandering opent de natrium kanalen. De
natrium kanalen hebben ook een systeem waardoor ze
automatisch inactief worden ook al is er een
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper gittevogels. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,49. Je zit daarna nergens aan vast.
