Zenuwstelsel & signaaltransductie HCO3A
Neuronen, we onderscheiden 3 soorten zenuwcellen: sensorische, inter
en motor neuronen. Wanneer de zintuigen een sensorische input
waarnemen gaat het impuls via sensorische neuronen naar inter
neuronen. Inter neuronen geven dit signaal dan door aan de hersenen
waar via berekeningen bepaald wordt wat er met de prikkel gedaan gaat
worden. Afhankelijk van de beslissing die dan gemaakt wordt, worden
bepaalde motor neuronen aangestuurd die voor een motorische output
zullen zorgen.
Dorsal root ganglia, kernen van sensorische neuronen die buiten het ruggenmerg liggen. Vandaar dat
je in bovenstaande afbeelding ziet dat de sensorische neuronen in het perifere zenuwstelsel horen.
Kniepeesreflex, als je knie slaphangt en er wordt op je
pees geslagen met een hamertje rekt je spier daardoor
een beetje uit. Dit wordt gemeten door spierspoeltjes die
waarnemen dat de spier uitgerekt worden. Dit signaal
geven de spoeltjes door via een sensorisch neuron die
weer aangesloten is op meerdere postsynaptische
neuronen. Hierdoor krijgt de bovenste spier het signaal
dat die moet samentrekken en de onderste spier het
signaal dat die moet ontspannen, waardoor je been
omhoog schiet. Verder zie je bij de motorneuron die de
spier ontspant een inhiberende interneuron.
Anatomie neuron, in een neuron zijn meerdere
onderdelen te herkennen:
- Dendrietenboom, de dendrieten ontvangen informatie/synapsen van andere cellen.
- Cellichaam, hierin wordt de ontvangen
informatie bewerkt door de signalen
bijvoorbeeld op te tellen. Dat kan voor
een actiepotentiaal zorgen.
- Axon, dit is de uitloper van het
cellichaam die een signaal door kan
geven. Deze kan soms heel lang zijn.
Denk maar aan het motorneuron dat een
signaal aan je teen door moet geven.
- Synaptische terminal, deze vertakkingen
van de axon geven
signalen/actiepotentialen door aan
spieren of andere neuronen.
De schematische neuron zoals die getekend is weergegeven in de afbeelding is maar een versimpelde
weergave. Als je naar de werkelijke neuronen in de grijze gebieden kijkt zie je neuronen met
verschillende morfologiën:
- Motor neuron (rechts), lijkt erg op de tekening, maar de dendrietenboom is veel
uitgebreider.
- Cerebellum (midden onder), je ziet heel veel vertakkingen in de dendrietenboom. Deze cel
krijgt dus heel veel input.
- Sensorische neuron (links), hierbij is snelheid heel belangrijk. Je ziet dan ook dat de
dendrietenboom meteen verbonden is met de
axon en dat het cellichaam op de axon ligt.
Werking neuron, neuronen communiceren via
elektrische signalen die tussendoor vaak omgezet
worden in chemische signalen (chemische synaps). Als
, een neuron geen signalen doorgeeft, heeft die een rustpotentiaal waarbij er veel Na + buiten de cel zit
en veel K+ in de cel. Dit verschil komt door de Na/K-pomp die per ronde 3 natriumionen buiten de cel
gooit en 2 kaliumionen in de cel. Dit kost ATP.
Nernst potentiaal K+, in de tweede afbeelding zie je een membraan wat alleen permeabel is voor K +,
deze poorten staan dus altijd open. Verder zit er links veel kalium en rechts heel weinig. Hierdoor zal
een deel van de kaliumionen door het membraan naar de rechterkant gaan. Het is echter niet zo dat
alle K+ de rechter ruimte in zal gaan, aangezien Cl- een negatieve lading heeft en niet door de
membranen kan. Dat levert een potentiaal op, waardoor K + teruggetrokken wordt naar
links. Het potentiaal wat ontstaat is -90 mV en dat is te berekenen met de Nernst
vergelijking. Uiteindelijk zien we dus twee gradiënten om dit membraan:
1. Chemisch, [K+] in > [K+] uit: K+ lekt de cel uit door K+ kanalen.
2. Elektrisch, door outflow van K+ krijg je een negatieve lading in de cel.
Elektrochemisch gradiënt, het chemische en elektrische gradiënt samen.
Ion concentraties neuronen, de ion concentraties in
Ion Intracellulaire Extracellulaire
neuronen verschillen binnen en buiten de cel. Die
concentratie concentratie
verhouding is natuurlijk niet zo zwart-wit als in de tabel te
(mM) (mM)
zien is, maar het wijkt er tijdens een rustpotentiaal niet veel
Kalium (K+) 140 5
vanaf. (Je hoeft de getallen niet te kennen, maar wel de orde +
Natrium (Na ) 15 150
van grootte van het verschil.)
Nernst vergelijking, hiermee kan je het Nersnt potentiaal uitrekenen. Ken deze formule uit je hoofd!
(
Eion =62 mV log
[ ion ]buiten
[ ion ]binnen )
Als we deze berekening toepassen op het voorbeeld van het Nernst potentiaal krijgen
we het volgend: Eion =62 mV log ( 5
)
140
=−90 mV .
Log rekenen, als je de log neemt van een getal wat kleiner is dan 0 krijg je een negatief
getal.
Nernst potentaal Na+, voor de berekening van het Nernst potentiaal van natrium neem
je bijna precies dezelfde situatie. Alleen laat je Na + hier juist de cel ingaan i.p.v. eruit,
aangezien het chemische gradiënt van Na+ in de neuronen als het ware de andere kant
opgaat. Dat levert de volgende berekening op: (
Eion =62 mV log
150
15 )
=+62 mV .
Rustpotentiaal, het rustpotentiaal is een combinatie van het Nernst potentiaal van K + en Na+. Dit is
echter niet een simpele optelsom, want dan zou je rond de -30 mV uitkomen en het rustpotentiaal
ligt meestal tussen de -80 mV en -60 mV, waarbij het in de cel dus negatiever geladen is als buiten de
cel. Dit wordt berekend met de Goldmann Hodgkin and Katz formule. Belangrijk om te onthouden is
dat ook chloride een rol speelt in het rustpotentiaal.
Permeabiliteit membraan, in rust is een membraan van een neuron veel doorlaatbaarder voor
kalium dan natrium. Dat zorgt ervoor dat het rustpotentiaal meer tegen de Nernst waarde van K +
aanligt.
Leak channels, de ionenkanalen die bij een rustpotentiaal open staan. Zo zijn de K + leak channels
cruciaal voor het rustmembraanpotentiaal.
Na/K-pomp, dit is het meest energieverslindende eiwit wat we hebben. Het grootste deel van de
energie die we namelijk naar de hersenen sturen, wordt in de Na/K-pomp gestoken. Zo gaat 20% van
onze energie naar de hersenen en zo’n 95% daarvan gaat naar de Na/K pomp.
Ionkanalen, als je naar de neuronen kijkt, zijn er 3 soorten ionkanalen te onderscheiden:
1. Lekkanalen, deze zijn passief en in rust zijn er veel K + lek kanalen.
2. Chemically (ligand) gated, ligand gemedieerd. Dit kanaal gaat alleen open als er een
chemisch stofje (stimuli) aan bindt. Dat chemische stofje is meestal een neurotransmitter.
