Hoofdstuk 4: Ion Channels and Transporters
Membraaneiwitten die de ion gradiënt veroorzaken en behouden heten actieve transporters. De
meest belangrijke is de Na+pomp, deze hydrolyseert ATP en behoudt de gradiënt van Na+ en K+.
Ion-kanalen zorgen voor selectieve permeabiliteitsveranderingen.
Ion Channels Underlying Action Potentials
Ion-kanalen moesten volgens Hogkin en Huxly voldoen aan de volgende dingen:
- Ze moesten de ionen snel over het membraan kunnen vervoeren, omdat de ion-stroming vrij
hoog is.
- De kanalen moesten gebruik maken van de elektrochemische gradiënt.
- Ze moesten onderscheid kunnen maken tussen Na+ en K+.
- Ze moesten het membraanpotentiaal kunnen aanvoelen zodat ze alleen open gaan als het
voltage hoog genoeg was.
Met de Patch Clamp-methode kan je de stroom door een enkel ion-kanaal meten. De stroom door
één ion-kanaal heet een microscopische stroom (microscopic currents) en de stroom door heel veel
kanalen over het membraan heet een macroscopische stroom (macroscopic current). Hiermee is
bewezen dat veel ionen in een korte tijd door een ion-kanaal kunnen stromen. De Na+ kanalen
gedragen zich hetzelfde als macroscopische stromingen;
(1) de stroom gaat bij een negatieve ENa naar binnen
(2) ze openen, sluiten en inactiveren
(3) het openen en sluiten van de kanalen is afhankelijk van voltage (ze gaan dicht bij -80 mV en open
bij depolarisatie) en ten slotte
(4) tetrodoxine, wat Na+ kanalen blokkeert in macroscopische stromen, doet dit ook in een
microscopische stroom.
Na+ en K+ kanalen zijn allebei ion-selectief en voltage-gated; de kans dat ze open gaan wordt groter
bij depolarisatie en hyperpolarisatie sluiten ze. Ze hebben een voltage sensor om dit te meten. Ze
hebben ook verschillen van elkaar, bijvoorbeeld de kinetiek en bij verdere depolarisatie wordt het
Na+ kanaal geïnactiveerd, dit gebeurt niet voor het K+ kanaal.
How ion channels work
Ion-kanalen zijn integrale eiwitten die het membraan vaker overspannen, ze hebben vaak een
vergelijkbare structuur.
K+ kanaal
Bestaat uit 4 subunits die elk bestaan uit 2 transmembrane helixen. In het midden hiervan dit een
pore loop die zich in het plasmamembraan nestelt. In het middel van het kanaal vormen de 4 pore
loops samen met nabij liggende membraan-spannende domeinen de pore die selectief is voor K+. het
smalste deel van dit kanaal ligt vlakbij de uitgang en is zo dun dat alleen niet gehydrateerd K+ door de
Membraaneiwitten die de ion gradiënt veroorzaken en behouden heten actieve transporters. De
meest belangrijke is de Na+pomp, deze hydrolyseert ATP en behoudt de gradiënt van Na+ en K+.
Ion-kanalen zorgen voor selectieve permeabiliteitsveranderingen.
Ion Channels Underlying Action Potentials
Ion-kanalen moesten volgens Hogkin en Huxly voldoen aan de volgende dingen:
- Ze moesten de ionen snel over het membraan kunnen vervoeren, omdat de ion-stroming vrij
hoog is.
- De kanalen moesten gebruik maken van de elektrochemische gradiënt.
- Ze moesten onderscheid kunnen maken tussen Na+ en K+.
- Ze moesten het membraanpotentiaal kunnen aanvoelen zodat ze alleen open gaan als het
voltage hoog genoeg was.
Met de Patch Clamp-methode kan je de stroom door een enkel ion-kanaal meten. De stroom door
één ion-kanaal heet een microscopische stroom (microscopic currents) en de stroom door heel veel
kanalen over het membraan heet een macroscopische stroom (macroscopic current). Hiermee is
bewezen dat veel ionen in een korte tijd door een ion-kanaal kunnen stromen. De Na+ kanalen
gedragen zich hetzelfde als macroscopische stromingen;
(1) de stroom gaat bij een negatieve ENa naar binnen
(2) ze openen, sluiten en inactiveren
(3) het openen en sluiten van de kanalen is afhankelijk van voltage (ze gaan dicht bij -80 mV en open
bij depolarisatie) en ten slotte
(4) tetrodoxine, wat Na+ kanalen blokkeert in macroscopische stromen, doet dit ook in een
microscopische stroom.
Na+ en K+ kanalen zijn allebei ion-selectief en voltage-gated; de kans dat ze open gaan wordt groter
bij depolarisatie en hyperpolarisatie sluiten ze. Ze hebben een voltage sensor om dit te meten. Ze
hebben ook verschillen van elkaar, bijvoorbeeld de kinetiek en bij verdere depolarisatie wordt het
Na+ kanaal geïnactiveerd, dit gebeurt niet voor het K+ kanaal.
How ion channels work
Ion-kanalen zijn integrale eiwitten die het membraan vaker overspannen, ze hebben vaak een
vergelijkbare structuur.
K+ kanaal
Bestaat uit 4 subunits die elk bestaan uit 2 transmembrane helixen. In het midden hiervan dit een
pore loop die zich in het plasmamembraan nestelt. In het middel van het kanaal vormen de 4 pore
loops samen met nabij liggende membraan-spannende domeinen de pore die selectief is voor K+. het
smalste deel van dit kanaal ligt vlakbij de uitgang en is zo dun dat alleen niet gehydrateerd K+ door de
