Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology (Ed.14 /2020)
- H5 membraanpotentialen en actiepotentialen
Diffusiepotentiaal
Een concentratieverschil van ionen over een selectief membraan kan een
membraanpotentiaal creëren. Bijvoorbeeld bij een hoge kaliumconcentratie buiten de cel en
een lage concentratie binnen de cel. Er is een concentratiegradiënt van kalium van binnen
naar buiten, waardoor het positieve kalium uit de
cel diffundeert. De diffusiepotentiaal veroorzaakt
elektropositiviteit buiten de cel en
elektronegativiteit binnenin de cel. In normale
zenuwcellen van zoogdieren is het
potentiaalverschil voor kalium ongeveer 94 millivolt
(negatief). Het potentiaalverschil voor natrium is 61
millivolt (positief).
Rustmembraanpotentiaal en Na+-K+-pomp
Natrium-, kalium- en chloride-ionen zijn de belangrijkste ionen die betrokken zijn bij de
ontwikkeling van membraanpotentialen in zenuw- en spiervezels en neuronale cellen. In
bijvoorbeeld exciteerbare cellen kan er een rustmembraanpotentiaal gemeten worden. De
rustmembraanpotentiaal van grote zenuwvezels is ongeveer -70 millivolt. Omdat
membranen veel meer permeabel zijn voor kalium dan voor natrium door de
kaliumlekkanalen. Hierdoor ligt de membraanpotentiaal dichter bij de waarde van de
membraanpotentiaal van kalium (-94 millivolt) dan bij natrium (+61 millivolt).
De Na+-K+-pomp komt voor in alle celmembranen
van het lichaam. Er worden drie Na+-ionen naar
buiten gepompt voor elke twee K+-ionen die naar
binnen worden gepompt. Hierdoor ontstaat er
een tekort aan positieve ionen aan de binnenkant
en zo ontstaat er een extra mate van negativiteit
(-4 millivolt extra) aan de binnenkant van de cel.
De netto membraanpotentiaal is hierdoor
ongeveer -90 millivolt.
Berekenen van potentialen
De Nernst-vergelijking beschrijft de relatie tussen het diffusiepotentiaal en de
ionenconcentratie. Hoe groter het verschil in concentratie, hoe groter de neiging om te
diffunderen in 1 richting en dus hoe groter de Nernst-potentiaal die nodig is om extra netto-
diffusie te voorkomen. De Nernst-potentiaal berekent de potentiaal voor 1 ion. De Goldman-
vergelijking wordt gebruikt als het membraan permaebel is voor meerdere ionen. Met de
Goldmann-vergelijking kan je de potentiaal van een heel membraan berekenen.
Fases van een actiepotentiaal
Zenuwsignalen worden overgedragen door actiepotentialen. Actiepotentialen zijn snelle
veranderingen in de negatieve membraanpotentiaal die vanuit rust positief wordt en eindigt
in een snelle verandering terug naar de negatieve potentiaal. Deze veranderingen bewegen
- H5 membraanpotentialen en actiepotentialen
Diffusiepotentiaal
Een concentratieverschil van ionen over een selectief membraan kan een
membraanpotentiaal creëren. Bijvoorbeeld bij een hoge kaliumconcentratie buiten de cel en
een lage concentratie binnen de cel. Er is een concentratiegradiënt van kalium van binnen
naar buiten, waardoor het positieve kalium uit de
cel diffundeert. De diffusiepotentiaal veroorzaakt
elektropositiviteit buiten de cel en
elektronegativiteit binnenin de cel. In normale
zenuwcellen van zoogdieren is het
potentiaalverschil voor kalium ongeveer 94 millivolt
(negatief). Het potentiaalverschil voor natrium is 61
millivolt (positief).
Rustmembraanpotentiaal en Na+-K+-pomp
Natrium-, kalium- en chloride-ionen zijn de belangrijkste ionen die betrokken zijn bij de
ontwikkeling van membraanpotentialen in zenuw- en spiervezels en neuronale cellen. In
bijvoorbeeld exciteerbare cellen kan er een rustmembraanpotentiaal gemeten worden. De
rustmembraanpotentiaal van grote zenuwvezels is ongeveer -70 millivolt. Omdat
membranen veel meer permeabel zijn voor kalium dan voor natrium door de
kaliumlekkanalen. Hierdoor ligt de membraanpotentiaal dichter bij de waarde van de
membraanpotentiaal van kalium (-94 millivolt) dan bij natrium (+61 millivolt).
De Na+-K+-pomp komt voor in alle celmembranen
van het lichaam. Er worden drie Na+-ionen naar
buiten gepompt voor elke twee K+-ionen die naar
binnen worden gepompt. Hierdoor ontstaat er
een tekort aan positieve ionen aan de binnenkant
en zo ontstaat er een extra mate van negativiteit
(-4 millivolt extra) aan de binnenkant van de cel.
De netto membraanpotentiaal is hierdoor
ongeveer -90 millivolt.
Berekenen van potentialen
De Nernst-vergelijking beschrijft de relatie tussen het diffusiepotentiaal en de
ionenconcentratie. Hoe groter het verschil in concentratie, hoe groter de neiging om te
diffunderen in 1 richting en dus hoe groter de Nernst-potentiaal die nodig is om extra netto-
diffusie te voorkomen. De Nernst-potentiaal berekent de potentiaal voor 1 ion. De Goldman-
vergelijking wordt gebruikt als het membraan permaebel is voor meerdere ionen. Met de
Goldmann-vergelijking kan je de potentiaal van een heel membraan berekenen.
Fases van een actiepotentiaal
Zenuwsignalen worden overgedragen door actiepotentialen. Actiepotentialen zijn snelle
veranderingen in de negatieve membraanpotentiaal die vanuit rust positief wordt en eindigt
in een snelle verandering terug naar de negatieve potentiaal. Deze veranderingen bewegen
