Neurofysiologie
College 1 Membraanpotentialen:
Het semi-permeable plasmamembraan
Bestaat uit fosfolipiden met een hydrofiele kop en een hydrofobe staart (zijn vet)
● Staarten zijn veel groter, dan de kleine koppen, hierdoor bestaat het voornamelijk uit
vet
● (Polaire) hydrofiele stoffen kunnen hydrofobe staart niet zonder hulp passeren →
ionen zijn polair, waardoor ze heel slecht het membraan kunnen passeren
Het membraan als barrière
Het membraan is semipermeable → het
celmembraan bestaat uit verschillende
compartimenten (intracellulaire-,
extracellulaire vloeistof, interstitiële vloeistof,
bloedplasma etc.)
● Het celmembraan scheidt de
intracellulaire (ICF) en extracellulaire
vloeistof (ECF), hierdoor kunnen
concentratieverschillen / gradiënten
ontstaan: essentieel voor prikkelbare
cellen
- Natrium buiten de cel en
kalium binnen de cel
- Bloedplasma en interstitiële
vloeistof lijken op elkaar
Membraantransport
Ionen kunnen door het membraan
door de hulp van eiwitten (normaal
niet, omdat ionen in water oplosbaar
zijn en het membraan vet is) →
Transport via kanalen of carriers
● Transport door kanalen is
altijd passief, carrier transport
kan passief of actief zijn
- Transport heb je 1
doorgang
- Carrier heeft één kant
open en één kant
dicht, hierdoor kan er
tegen de concentratiegradiënt in worden gepompt
● Passief transport is altijd met de gradiënt mee (langs gradient), geen energie nodig
en (gefaciliteerde) diffusie
● Actief transport is altijd tegen de gradiënt in en kost (indirect) energie
, - Primair actief (direct): tegen
gradiënt in en kost direct
energie (Natrium-kalium pomp)
- Secundair actief (indirect):
tegen gradiënt in, kost indirect
energie en is afhankelijk van
primair actief transport (natrium
en glucose samen de cel in)
Membraantransport samenvatting
Kanalen
Ionkanalen zijn essentieel bij neurale communicatie en spiercontracties en beïnvloeden de
rustmembraanpotentiaal en variabele- en actiepotentialen
● Lekkanalen zijn eiwitten die een gat vormen in het membraan, waardoor ionen
kunnen stromen → staan altijd open
● Chemisch geactiveerd kanaal die op stimuli reageren, waardoor ze openen of sluiten
→ bevat receptor om ‘geactiveerd’ te worden (chemische stof zoals adrenaline,
noradrenaline of iets anders moet eraan binden om ‘geactiveerd’ te worden)
● Spannings geactiveerd kanaal bij depolarisatie natrium kanalen openen (afhankelijk
van de spanning)
Rustmembraanpotentiaal
Het spanning / voltage verschil over het celmembraan in rust (het ladingsverschil binnen en
buiten de cel)
, ● Meerdere geladen deeltjes veroorzaken dit (potentiaal)verschil, hierbij zijn natrium en
kalium het belangrijkst en spelen de grootste rol
● De bijdrage van deze ionen aan de membraanpotentiaal is afhankelijk van de lading,
concentratiegradiënt en permeabiliteit → formule Goldman-Hodgkin-Katz:
- Hoe meer lekkanalen je
hebt, hoe permeabeler het
celmembraan is
- R = gasconstante, T =
absolute temperatuur in
Kelvin, F = getal van Faraday, P = permeabiliteit, [ion]i = ion-concentratie in
de cel (inside), [ion]o = ion-concentratie buiten de cel (outside)
Drijvende krachten ionen
Bij het evenwichtspotentiaal van een ion zijn de twee drijvende
krachten in evenwicht (even groot)
● De 2 krachten zijn: concentratieverschil en ladingsverschil
- Chemische kracht naar buiten en elektrische kracht
naar binnen (voor kalium)
Het evenwichtspotentiaal
Alleen kalium lekkanalen: Kalium stroomt langs chemische gradiënt
(chemische gradiënt is sterker dan de elektrische gradiënt) → de intracellulaire lading wordt
steeds negatiever, doordat kalium de cel uit treedt, hierdoor wordt de elektrische gradiënt
gelijk aan de chemische gradiënt
● Evenwichtspotentiaal = membraanpotentiaal, waarbij een ion in evenwicht is (stroom
ion cel in = stroom naar buiten) → voor Kalium is dat het geval bij -90 mV
● Virtuele startsituatie: geen kanalen, membraanpotentiaal = - 70 mV
● Evenwichtspotentiaal berekenen met de Nernstvergelijking:
- R= gasconstante, T= absolute temperatuur in Kelvin, z= valentie /
lading van het ion, F= getal van Faraday, [ion]i= ion-concentratie
binnen in de cel (inside), [ion]o= ion-concentratie buiten de cel (outside)
Evenwichts/Nernstpotentiaal:
Van natrium is het evenwichtspotentiaal +60 mV → beide krachten naar binnen, dus natrium
gaat de cel in → binnen in de cel wordt het positief, waardoor de elektrische gradiënt nu
naar buiten gaat wijzen, waardoor evenveel natrium naar binnen als naar buiten gaat,
, krachten zijn dan in evenwicht (+60 mV) → Wat gebeurt er met het evenwichtspotentiaal van
natrium, als de concentratie van natrium buiten de cel toeneemt? → ENA+ stijgt (positiever)
De chemische gradiënt verandert nauwelijks
Als er geen netto stroom meer is (er gaat geen kalium meer naar
buiten en natrium naar binnen) heeft dit te maken met de verandering
in het membraanpotentiaal → de chemische gradiënt is dan
enigszins veranderd, maar zeer beperkt:
Ladingoverschot over membraan is extreem klein, ook tijdens het
rustmembraanpotentiaal → als 1 op de 100000 Kalium-ionen naar
buiten stroomt, daalt Em van +30 mV naar -70 mV (je hebt maar een
heel klein beetje verplaatsing van ionen nodig om het
membraanpotentiaal heel sterk te laten veranderen → gaat naar
evenwichtspotentiaal van ionen en stopt dan met stromen)
● Gevolg: chemische gradiënt is vrijwel onveranderd bij opening
ionkanalen
Gevolgen evenwichtspotentiaal
Het evenwichtspotentiaal van een ion laat zien:
● De richting waar een ion heen beweegt bij de opening van
kanalen
- Het membraanpotentiaal is -70 mV als kanalen
voor kalium openen gaat kalium naar buiten,
omdat het de cel negatiever wil laten worden,
zodat het rustmembraanpotentiaal van kalium
wordt bereikt (-90 mV)
● Hoe het ion het rustmembraanpotentiaal beïnvloedt
- Kalium ‘trekt’ het rustmembraanpotentiaal richting
-90 (natrium trekt het rustmembraanpotentiaal juist
meer naar de positieve getallen → stroomt cel in
zodat deze positiever wordt totdat het het rustmembraanpotentiaal van
natrium heeft bereikt (+60 mV))
● Door de kalium lekkanalen ligt het rustmembraanpotentiaal dichterbij
die van kalium (grotere invloed)
- Meer lekkanalen voor kalium, waardoor permeabiliteit hoger
wordt voor kalium (is de permeabiliteit 0, dan draag het ion niet
bij aan het rustmembraanpotentiaal)
Onderhouden van het rustmembraanpotentiaal
Er lekt constant natrium naar binnen en kalium naar
buiten. De natrium-kaliumpomp herstelt alleen de
lekstromen en behoudt zo de gradiënten.
● Natrium-kaliumpomp beïnvloed de actiepotentiaal
niet (herstelt de actiepotentiaal wel een beetje)
College 1 Membraanpotentialen:
Het semi-permeable plasmamembraan
Bestaat uit fosfolipiden met een hydrofiele kop en een hydrofobe staart (zijn vet)
● Staarten zijn veel groter, dan de kleine koppen, hierdoor bestaat het voornamelijk uit
vet
● (Polaire) hydrofiele stoffen kunnen hydrofobe staart niet zonder hulp passeren →
ionen zijn polair, waardoor ze heel slecht het membraan kunnen passeren
Het membraan als barrière
Het membraan is semipermeable → het
celmembraan bestaat uit verschillende
compartimenten (intracellulaire-,
extracellulaire vloeistof, interstitiële vloeistof,
bloedplasma etc.)
● Het celmembraan scheidt de
intracellulaire (ICF) en extracellulaire
vloeistof (ECF), hierdoor kunnen
concentratieverschillen / gradiënten
ontstaan: essentieel voor prikkelbare
cellen
- Natrium buiten de cel en
kalium binnen de cel
- Bloedplasma en interstitiële
vloeistof lijken op elkaar
Membraantransport
Ionen kunnen door het membraan
door de hulp van eiwitten (normaal
niet, omdat ionen in water oplosbaar
zijn en het membraan vet is) →
Transport via kanalen of carriers
● Transport door kanalen is
altijd passief, carrier transport
kan passief of actief zijn
- Transport heb je 1
doorgang
- Carrier heeft één kant
open en één kant
dicht, hierdoor kan er
tegen de concentratiegradiënt in worden gepompt
● Passief transport is altijd met de gradiënt mee (langs gradient), geen energie nodig
en (gefaciliteerde) diffusie
● Actief transport is altijd tegen de gradiënt in en kost (indirect) energie
, - Primair actief (direct): tegen
gradiënt in en kost direct
energie (Natrium-kalium pomp)
- Secundair actief (indirect):
tegen gradiënt in, kost indirect
energie en is afhankelijk van
primair actief transport (natrium
en glucose samen de cel in)
Membraantransport samenvatting
Kanalen
Ionkanalen zijn essentieel bij neurale communicatie en spiercontracties en beïnvloeden de
rustmembraanpotentiaal en variabele- en actiepotentialen
● Lekkanalen zijn eiwitten die een gat vormen in het membraan, waardoor ionen
kunnen stromen → staan altijd open
● Chemisch geactiveerd kanaal die op stimuli reageren, waardoor ze openen of sluiten
→ bevat receptor om ‘geactiveerd’ te worden (chemische stof zoals adrenaline,
noradrenaline of iets anders moet eraan binden om ‘geactiveerd’ te worden)
● Spannings geactiveerd kanaal bij depolarisatie natrium kanalen openen (afhankelijk
van de spanning)
Rustmembraanpotentiaal
Het spanning / voltage verschil over het celmembraan in rust (het ladingsverschil binnen en
buiten de cel)
, ● Meerdere geladen deeltjes veroorzaken dit (potentiaal)verschil, hierbij zijn natrium en
kalium het belangrijkst en spelen de grootste rol
● De bijdrage van deze ionen aan de membraanpotentiaal is afhankelijk van de lading,
concentratiegradiënt en permeabiliteit → formule Goldman-Hodgkin-Katz:
- Hoe meer lekkanalen je
hebt, hoe permeabeler het
celmembraan is
- R = gasconstante, T =
absolute temperatuur in
Kelvin, F = getal van Faraday, P = permeabiliteit, [ion]i = ion-concentratie in
de cel (inside), [ion]o = ion-concentratie buiten de cel (outside)
Drijvende krachten ionen
Bij het evenwichtspotentiaal van een ion zijn de twee drijvende
krachten in evenwicht (even groot)
● De 2 krachten zijn: concentratieverschil en ladingsverschil
- Chemische kracht naar buiten en elektrische kracht
naar binnen (voor kalium)
Het evenwichtspotentiaal
Alleen kalium lekkanalen: Kalium stroomt langs chemische gradiënt
(chemische gradiënt is sterker dan de elektrische gradiënt) → de intracellulaire lading wordt
steeds negatiever, doordat kalium de cel uit treedt, hierdoor wordt de elektrische gradiënt
gelijk aan de chemische gradiënt
● Evenwichtspotentiaal = membraanpotentiaal, waarbij een ion in evenwicht is (stroom
ion cel in = stroom naar buiten) → voor Kalium is dat het geval bij -90 mV
● Virtuele startsituatie: geen kanalen, membraanpotentiaal = - 70 mV
● Evenwichtspotentiaal berekenen met de Nernstvergelijking:
- R= gasconstante, T= absolute temperatuur in Kelvin, z= valentie /
lading van het ion, F= getal van Faraday, [ion]i= ion-concentratie
binnen in de cel (inside), [ion]o= ion-concentratie buiten de cel (outside)
Evenwichts/Nernstpotentiaal:
Van natrium is het evenwichtspotentiaal +60 mV → beide krachten naar binnen, dus natrium
gaat de cel in → binnen in de cel wordt het positief, waardoor de elektrische gradiënt nu
naar buiten gaat wijzen, waardoor evenveel natrium naar binnen als naar buiten gaat,
, krachten zijn dan in evenwicht (+60 mV) → Wat gebeurt er met het evenwichtspotentiaal van
natrium, als de concentratie van natrium buiten de cel toeneemt? → ENA+ stijgt (positiever)
De chemische gradiënt verandert nauwelijks
Als er geen netto stroom meer is (er gaat geen kalium meer naar
buiten en natrium naar binnen) heeft dit te maken met de verandering
in het membraanpotentiaal → de chemische gradiënt is dan
enigszins veranderd, maar zeer beperkt:
Ladingoverschot over membraan is extreem klein, ook tijdens het
rustmembraanpotentiaal → als 1 op de 100000 Kalium-ionen naar
buiten stroomt, daalt Em van +30 mV naar -70 mV (je hebt maar een
heel klein beetje verplaatsing van ionen nodig om het
membraanpotentiaal heel sterk te laten veranderen → gaat naar
evenwichtspotentiaal van ionen en stopt dan met stromen)
● Gevolg: chemische gradiënt is vrijwel onveranderd bij opening
ionkanalen
Gevolgen evenwichtspotentiaal
Het evenwichtspotentiaal van een ion laat zien:
● De richting waar een ion heen beweegt bij de opening van
kanalen
- Het membraanpotentiaal is -70 mV als kanalen
voor kalium openen gaat kalium naar buiten,
omdat het de cel negatiever wil laten worden,
zodat het rustmembraanpotentiaal van kalium
wordt bereikt (-90 mV)
● Hoe het ion het rustmembraanpotentiaal beïnvloedt
- Kalium ‘trekt’ het rustmembraanpotentiaal richting
-90 (natrium trekt het rustmembraanpotentiaal juist
meer naar de positieve getallen → stroomt cel in
zodat deze positiever wordt totdat het het rustmembraanpotentiaal van
natrium heeft bereikt (+60 mV))
● Door de kalium lekkanalen ligt het rustmembraanpotentiaal dichterbij
die van kalium (grotere invloed)
- Meer lekkanalen voor kalium, waardoor permeabiliteit hoger
wordt voor kalium (is de permeabiliteit 0, dan draag het ion niet
bij aan het rustmembraanpotentiaal)
Onderhouden van het rustmembraanpotentiaal
Er lekt constant natrium naar binnen en kalium naar
buiten. De natrium-kaliumpomp herstelt alleen de
lekstromen en behoudt zo de gradiënten.
● Natrium-kaliumpomp beïnvloed de actiepotentiaal
niet (herstelt de actiepotentiaal wel een beetje)
