Dit is een samenvatting van hoofdstukken 12 en 13 gedeeltelijk uit het boek Molecular Biologie of The Cell 6e editie geschreven door Alberts et al. De stof in deze samenvatting behoort bij het vak Celbiologie in jaar 1 van Psychobiologie. Met deze samenvatting heb ik een 7,8 behaald.
pag. 611-pag. 638: Channels and the Electrical Properties of Membranes;
NIET panel 11-1 (pag. 616)
Poriën zijn groot en tolerant, hierdoor koppelen ze niet direct de binnenkant van een cel met
de buitenkant. Kanalen die dit wel doen zijn smal en erg selectief en de poriën kunnen snel
open en dicht, dit zijn ionkanalen. Snelheid van ionkanalen ligt veel hoger dan van
transporteurs en transport is altijd passief.
Opgeloste stoffen in de cel en anorganische stoffen in de extracellulaire
vloeistof zorgen voor een osmotische gradiënt. Osmose kan het celvolume
erg laten toenemen, maar in de meeste dierlijke cellen is het cytoplasma in
een gel staat waardoor dit minder een rol speelt. Sommige karyotis en
eukaryotische cellen hebben waterkanalen, aqua poriën, zodat water sneller
kan bewegen. De hoge selectiviteit voor water en niet voor ionen komt door:
1. De kanalen hebben een smalle porie
2. De energie om ionen de dehydreren is enorm, want een kant van de
porie is hydrofoob en kan niet reageren met gedehydreerde ionen
om het verlies van water te compenseren.
Normaal diffundeert H3O+ snel door water. Aqua poriën heeben twee
asparagines die binden aan een zuurstofatoom waardoor het water bipolair
wordt. Hierdoor kunnen waterstofbruggen niet gemaakt en gebroken
worden, omdat beide valenties van het zuurstofmolecuul niet beschikbaar
zijn voor waterstofbruggen. Hierdoor is de porie impermeabel voor H+. ->
Verschil tussen ionkanalen en aqua porie:
1. Ionkanalen vertonen ion selectiviteit, de porie moet smal
genoeg zijn zodat een ion contact heeft met de zijkanten
van het kanaal. De selectiviteits filter is het smalste
gedeelte en limiteert de snelheid waarmee een ion door het
kanaal gaat. Hierdoor is er een maximum snelheid
waarmee ionen door het kanaal kunnen.
2. Ionkanalen zijn niet continu open, maar hebben een poort
die open en dicht kan. Met lange stimulatie komen de meeste kanalen in een
ongevoelige dichte staat tot dat de stimulus
weg is. Vaak opent een poort als reactie op
een specifieke stimuli:
- Verandering in voltage, voltage-gated
channels
- Mechanische stress, mechanically gated
channels
- Binding van ligand, ligand gated channels,
extracellulair (bijv. transmitter-gated) of
intracellulair (bijv. nucleotide-gated/ion-
gated)
,Ionkanalen zijn verantwoordelijk voor de elektrische prikkelbaarheid van spiercellen en
bemiddelen in veel vormen van elektrische signalering in het zenuwstelsel.
K+ kanalen zitten in plasmamembranen van bijna alle cellen en openen zelf in
ongestimuleerde staat vandaar: K+ lek kanalen. Spelen een belangrijke rol in onderhouden
van membraanpotentiaal.
Membraanpotentiaal ontstaat wanneer er een verschil is in elektrische lading aan de twee
kanten. Dit verschil kan ontstaan door actieve elektrogene pomp of door passieve ion
diffusie. Er is weinig Na+ in de cel, hierdoor moet K+ dit balanceren en wordt door het
membraanpotentiaal in de cel gehouden, hier ontstaat een equilibrium. Als het membraan
potentiaal 0 is maar de K+ concentratie in de cel hoog, zal K+ de cel verlaten en een
ongebalanceerde negatieve lading achterlaten, dit verzet zich tegen de uitstroom van K+. De
uitstroom stopt wanneer het membraanpotentiaal een waarde bereikt waarbij de elektrische
drijvingskracht op K+ het effect balanceert van de concentratiegradiënt -> geen stroom van
ionen -> rustmembraanpotentiaal.
Als de pomp uit staat zal het membraanpotentiaal eerst nog in stand worden gehouden door
het K+ equilibrium mechanisme, maar na een tijd zal dit ook vallen omdat het membraan
soort van permeable is voor kleine ionen zoals Na+. Hierdoor zal er een nieuwe ruststaat
gecreëerd worden waarbij Na+, K+ en Cl- allemaal equilibrium bereiken met een lagere
membraan potentiaal dan met een actieve Na+-K+
pomp. Rustpotentiaal bij dierlijke cellen varieert tussen -
20mV en -120mV. Hoe meer permeable een membraan
is voor een ion, hoe sterker het membraanpotentiaal
wordt gedreven naar het equilibrium waarde van dat ion.
Bacteriële K+ kanaal is gemaakt door vier identieke
transmembraan subeenheden, elke subeenheid draagt
twee transmembrane 𝛼 helixen bij die samen een kegel
vormen, waarbij de wijde zijde de bij de buitenkant van
de cel zit. Polypeptide keten verbindt twee helixen en
vormt een korte pore
helix en een lus die
uitsteekt in het wijde
deel en vormt zo een selectiviteits filter. Een K+ ion moet
alle het gebonden water verliezen en interageert met de
carbonyl zuurstof aan de zijkanten. Na+ niet want die zal te
ver zijn van de carbonyl zuurstoffen en zal dus niet
compenseren met het energieverlies van het verliezen van
watermoleculen.
K+ kanalen open door het kantelen van de binnenste
helixen.
Mechanosensitive kanalen reageren op mechanische
krachten zoals osmotische druk, membraan buiging. Weinig
van deze kanalen worden direct mechanisch geactiveerd,
omdat deze kanalen extreem bijzonder zijn. Ook vereisen de poort mechanismes dat de
, kanalen bestaan uit complexe architecturen die hechting aan de extracellulaire matrix of
cytoskelet vereisen. In het plasma membraan van bacteriën zitten kanalen die reageren op
de mechanische rekking van de lipide bilaag. Als er veel water de cel in komt zwelt de cel op
en de osmotische druk neemt toe, hierdoor openen de mechanosensitive kanalen.
Neuronen/zenuwcellen ontvangen, geleiden en versturen signalen. De lange axon verstuurd
een signaal weg van het cellichaam naar het doelwit en dendrieten ontvangen signalen van
de axonen van andere neuronen. Het signaal veroorzaakt door verandering in elektrische
potentiaal wordt zwakker hoe langer de afstand is, dit is onbelangrijk bij korte afstanden en
deze signalen zijn ook passief. Bij lange afstanden wordt het signaal actief gemaakt. Als een
elektrische stimuli een bepaalde drempel over gaat ontstaat er een elektrische golf die zich
voortbeweegt -> actiepotentiaal.
Het plasmamembraan van elektrisch prikkelbare cellen bevatten spanningsafhankelijke
kation kanalen. Actiepotentiaal wordt veroorzaakt door depolarisatie van het membraan -
binnenkant van membraan wordt minder negatief. Depolarisatie opent de
spanningsafhankelijke Na+ kanalen, waardoor Na+ de cel binnenkomt en de cel nog meer
gedepolariseerd wordt en nog meer kanalen
opengaan. Dit stop wanneer het
rustpotentiaal van -70mV naar +50mV stijgt.
Hierna sluiten de Na+ kanalen en openen de
spanningsafhankelijke K+ kanalen om weer
naar het rustpotentiaal te gaan. Na+ kanalen
zijn gemaakt van een enkele polypeptide
keten en bestaan uit 4 homologe domeinen.
Elk domein bevat twee transmembraan 𝛼
helixen (groen) die om de ion geleidende porie zitten. Vier andere 𝛼 helixen omvatten de
spanningssensor (rood en grijs) en de S4 helix bestaat uit veel positieve aminozuren. Bij
depolarisatie ondervindt S4 en trekkracht naar de negatief geladen extracellulaire kant van
het membraan. Hierdoor opent het kanaal. Na+ kanalen hebben een automatisch inactivatie
mechanisme en de kanalen blijven in geïnactiveerde staat tot het membraanpotentiaal weer
terug is naar de negatieve waarde. De tijd die nodig is voor de kanalen om te herstellen van
de inactivatie heet de refractory period.
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 noakreike. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,48. Je zit daarna nergens aan vast.
