Voorbereidend college – Membraanpotentialen
Membraan
Het membraan bestaat uit een dubbele lipidelaag, deze lipiden
bestaan uit een kop en een staat.
• De kop is hydrofiel
• De staart is hydrofoob
Wateroplosbare stoffen kunnen niet zomaar door het membraan diffunderen, daarom
zitten er ionkanalen in het membraan. Ionkanalen kunnen zowel selectief als aselectief
zijn, daarnaast kunnen ze altijd open staan (lekkanalen) of ze kunnen dicht staan en
gaan pas open bij een bepaalde prikkel.
Membraan-transport processen
• Passief transport (non-gated/lekkanalen): gaat met
de concentratiegradiënt mee.
• Actief transport (gated): tegen de
concentratiegradiënt in, deze gaan open als:
o De spanning verandert.
o Er een neurotransmitter aan bindt.
o Als er vanbinnen uit door een 2nd messenger worden geopend of gesloten.
o Mechanisch geactiveerd.
Een gefaciliteerd kanaaleiwit werkt stochastisch (= random). Het heeft twee standen:
een open stand en een dicht stand.
Een transporter/carrier gefaciliteerd kanaal heeft als eerste zijn opening aan de
buitenkant van het membraan. Hier kan dan een substraat binden, wat zorgt voor
conformatie verandering. Het substraat laat los in het cytoplasma, waardoor de opening
van het kanaal nu aan de binnenkant van het membraan zit.
De drijvende kracht is de elektrochemische gradiënt; dat is een combinatie van het
concentratieverschil en de spanning (= elektrisch verschil).
Membraanpotentialen
Een rustpotentiaal is een negatieve waarde; deze is in de
meeste cellen rond de -70 mV. Bij het meten van een
membraanpotentiaal in de cel wordt de binnenkant ten
opzichte van de buitenkant gemeten.
- De buitenkant noem je 0.
Termen:
• Depolarisatie: het minder negatief worden van de membraanpotentiaal.
• Hyperpolarisatie: het negatiever worden van de membraanpotentiaal.
• Repolarisatie: na depolarisatie het terugkregen naar de rustpotentiaal.
1
, Chiara Eenkhoorn – Tandheelkunde Bachelor 2
Rustpotentiaal
Hoe komt het dat de rustpotentiaal altijd op -70 mV is? Dat komt doordat
de concentraties in de cel er als zoals in de afbeelding hiernaast uit zien:
® Natrium is in hogere concentraties buiten de cel aanwezig, binnen
weinig. Kalium is in hogere concentraties in de cel aanwezig.
Alleen kalium lekkanalen?
Deze cel heeft alleen lekkanalen voor kalium. De kaliumconcentratie in de cel is hoog en
buiten de cel laag. Dit heeft als gevolg dat het kalium de cel uit zal gaan bewegen.
- Hierdoor wordt de binnenkant van de cel negatiever.
Er ontstaat een elektrische gradiënt die het kalium de cel in trekt en dit
verschijnsel gaat net zo lang door tot dat de krachten precies even groot,
maar tegengesteld, zijn. Hierdoor ontstaat er een evenwichtstoestand.
-
Intracellulair Het evenwichtspotentiaal van Kalium is het
- - potentiaalverschil dat precies het
+ concentratieverschil compenseert.
-
K - Vrust = Ek = - 90 mV
K+
Hoe kleiner het potentiaalverschil, hoe minder negatief de evenwichtspotentiaal wordt.
- Hoe meer kalium er de cel uit gaat, hoe negatiever de evenwichtspotentiaal
wordt.
Natrium en kalium lekkanalen
Natrium is hoog buiten de cel, en laag binnen de cel. Het natrium
stroomt dus de cel in met de concentratiegradiënt mee. Hierdoor
wordt de cel steeds positiever.
- ENa = + 40 mV
Doordat er zowel Kalium (-90 mV) als Natrium (+40 mV) in de cel zit, zorgt dat voor een
rustpotentiaal van -70 mV. Dit rustpotentiaal ligt meer bij de evenwichtspotentiaal van
kalium, simpelweg doordat er meer kalium kanalen in de cel aanwezig zijn.
Maar wat is dan de drijvende kracht voor natrium op de evenwichtspotentiaal? Er gaat
net zoveel natrium in als natrium uit de cel, de netto drijvende kracht is dus 0.
De Na+/K+ pomp zorgt ervoor dat het natrium dat naar binnen is gelekt, naar buiten
wordt gepompt EN dat het kalium dat naar buiten is gelekt, naar
binnen wordt gepompt; het kost ATP. De Na+/K+ pomp zorgt er
voor dat je de concentratiegradiënt in stand gehouden wordt en
daarmee de rustpotentiaal.
- 3 Na+ wordt eruit gepompt.
- 2 K+ wordt naar binnen gepompt.
Doordat er meer natrium naar buiten wordt gepompt dan kalium naar binnen, zal dat
leiden tot een hyperpolarisatie van het membraan; hierdoor wordt het milieu in de cel
iets negatiever.
De rustpotentiaal wordt bepaald door de evenwichtspotentiaal van natrium en kalium.
2
,Chiara Eenkhoorn – Tandheelkunde Bachelor 2
Rustpotentiaal berekenen
De rustpotentiaal kan berekend worden met behulp van de Goldman Hodgking Katz
vergelijking:
! [#" ] %! [&'" ] %! [()( ]
Vm = 61 log !! [#" ]#%! $%[&'" ] #%! &'[()( ] )
! ) $% ) &' #
P staat voor permeabiliteit, dat is een maat voor het aantal kalium/natrium/chloride
kanalen die in de cel aanwezig zijn.
Bij een Vrust van -70 mV is er continu lek van Na+ en K+ ionen; er is geen lek van Na+ of K+
als de membraanpotentiaal gelijk is aan de evenwichtspotentiaal.
® Er gaat continu kalium de cel in en natrium de cel uit.
Nernst vergelijking
De evenwichtspotentiaal wordt ook wel de Nernst potentiaal genoemd en die kun je
+∙. [1]
bereken met behulp van de Nernst vergelijking: E* = / ∙ 0 ln [1]#
)
Met daarin:
Ex = de evenwichtspotentiaal van ion X
R = de gasconstantie
T = de absolute temperatuur
z = de valentie van het ion (van Na +1)
F = de constante van Farraday
ln = natuurlijke logaritme.
[X]o = concentratie ion buiten de cel
[X]i = concentratie ion binnen de cel
De vergelijking gebruik je om de evenwichtspotentiaal te berekenen en een
evenwichtspotentiaal geldt voor 1 ion. De vergelijking kan omgeschreven worden naar:
[1]
E* = 61 log [1]# ® Maar deze mag alleen gebruikt worden als er sprake is van een
)
monovalent kation, zoals natrium en kalium en bij 37°C.
Samengevat: Kalium is van groot belang voor de totstandkoming van de
rustmembraanpotentiaal; natrium is ook belangrijk, maar minder belangrijk.
® Ook zijn er chloride kanalen in het celmembraan, maar Chloride doet niet mee
voor de rustpotentiaal.
Er zijn cellen met een secundair actief chloride transport en dan doet het wel mee met
de rustpotentiaal, maar ook als chloride meedoet is het effect heel klein. Ze hebben
namelijk een Ecl van -76 mV en dat komt overeen met de evenwichtspotentiaal van -70
mV.
3
, Chiara Eenkhoorn – Tandheelkunde Bachelor 2
College 1 – Electrofysiologie van het hart-1 (12-11-2020)
Functie van het hart
De belangrijkste functie van het hart is het rondpompen van
bloed, de circulatie zorgt ervoor dat er allerlei stoffen
rondgepompt worden door het lichaam:
• Bloed dat vanuit de weefsels komt bevat CO2,
afvalstoffen en warmte.
• Bloed dat naar de weefsels toegaat bevat O2,
voedingsstoffen en hormonen.
Om het bloed te laten stromen is er druk verschil nodig, het hart creëert een
drukverschil waardoor het bloed alsmaar doorgepompt wordt.
® Het zorgt voor een drukverschil tussen de aorta en linker ventrikel, waardoor het
bloed het lichaam ingepompt wordt.
Iedere minuut maakt het hart zo’n 60-80 slagen.
Sinusknoop
Hartspiercellen
De membraan potentiaal van hartspiervezels is -85 mV. In het hart
zitten twee verschillende typen cellen;
• Myocyten: de cellen in de hartwand
• Cellen die behoren tot het geleidingssysteem.
AV knoop
Het geleidingssysteem bestaat, in de juiste volgorde, uit:
1. Sinusknoop (SA). Bundel van His
2. Atrioventriculaire knoop (AV).
3. Bundel van His.
4. Purkinje vezels. Purkinje vezels
Cellen in de hartwand bevatten veel contractiele eenheden; actine- en myosine
filamenten.
Exciteerbare cellen
Om actiepotentialen te generen moet er een intracellulair- en extracellulair
potentiaalverschil zijn.
• K+ zit vooral intracellulair: binnenkant van de cel is negatief.
• Na+ zit vooral extracellulair: buitenkant van de cel is positief.
• Vrij Ca2+ is bijna alleen extracellulair aanwezig.
Ook in het hart geldt dus dat de binnenkant negatief geladen is ten
opzichte van de buitenzijde van de cel.
Actiepotentiaal – Ventriculaire hartspiercel
De actiepotentiaal van een ventriculaire hartspiercel kan
onderverdeeld worden in vijf verschillende fasen:
Fase 0. Depolarisatie: Na+ influx.
Fase 1. Initiële repolarisatie: K+ efflux & Na+ inactivatie
Fase 2. Plateaufase: Ca2+ influx & K+ efflux
Fase 3. Repolarisatie: K+ efflux & Ca2+ inactivatie.
Fase 4. De rustpotentiaal: K+ lekt de cel uit.
4
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 chiaraeenkhoorn. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €35,49. Je zit daarna nergens aan vast.
