Interactief college; Ontstaan en handhaven van de
membraanpotentiaal
De ion samenstelling van het cytosol in de cel en het extra cellulaire vloeistof is verschillend. Ze zijn
ongeveer te benaderen als de volgende getallen:
Alles bij elkaar moet de lading nul zijn (lichaam heeft geen netto lading). Door de ionconcentratie
verschillen kunnen er voor deze ionen diffusie optreden. Of dit werkelijk gebeurd (en de
hoeveelheid) hangt ook af van de permeabiliteit van het membraan. Door de elektrische lading van
ionen zijn ze sterk hydrofiel. Het celmembraan daarin tegen bestaat in essentie uit een dubbellaag
van fosfolipidemoleculen en is daarom sterk lipofiel. Door dit verschil is passage door het membraan
niet zomaar mogelijk. Daarvoor zitten er speciale eiwitten in het lipofiele celmembraan. Deze
eiwitmoleculen zijn in 3 groepen te verdelen:
- Ionkanalen Dit zijn (complexe van) eiwitmoleculen die een hydrofiel kanaal omsluiten dat
de intra en extra cellulaire ruimtes met elkaar verbindt. Over het algemeen zijn ionkanalen
specifiek (laten slechts 1 soort ion door). De drijvende kracht van dit soort kanalen is diffusie.
- Carriers Dit zijn moleculen die een of meer ionen kunnen binden. Ten gevolge van de
binding ontstaat een conformatieverandering in het eiwitmolecuul zodanig dat verplaatsing
van het ion van de ene kant naar de andere kant optreedt, waar dissociatie van ion en
eiwitmolecuul optreedt. Ook hier is diffusie de drijvende kracht.
- Ionenpompen Dit zijn ATP-splitsende enzymmoleculen. De bij de hydrolyse van ATP
vrijkomende energie wordt gebruikt om ionen tegen hun concentratiegradient in door de
membraan te verplaatsen.
Door een grotere hoeveelheid kalium in het intracellulaire vloeistof wil het ion door diffusie zich
buiten de cel bewegen. Als in de begin situatie er een lading balans was door andere aanwezige
negatieve deeltjes, is er nu een verschil opgetreden door de verschuiving van kalium ionen door
diffusie. Het gevolg is dat een potentiaalverschil ontstaat tussen de intra- en extracellulaire ruimte
(nu dus intracellulair negatief). Op dit moment zijn er dus twee verschillende krachten die er werken
op de kalium ionen:
- Diffusiekracht veroorzaakt door het kaliumionen concentratieverschil tussen intra- en
extracellulaire ruimte. Deze kracht is hier dan naar buiten gericht.
- Elektrische kracht E veroorzaakt door het ladingsverschil tussen intra- en extracellulaire
ruimte wat ontstaat als de kalium naar buiten beweegt. Deze kracht in naar binnen gericht.
membraanpotentiaal
De ion samenstelling van het cytosol in de cel en het extra cellulaire vloeistof is verschillend. Ze zijn
ongeveer te benaderen als de volgende getallen:
Alles bij elkaar moet de lading nul zijn (lichaam heeft geen netto lading). Door de ionconcentratie
verschillen kunnen er voor deze ionen diffusie optreden. Of dit werkelijk gebeurd (en de
hoeveelheid) hangt ook af van de permeabiliteit van het membraan. Door de elektrische lading van
ionen zijn ze sterk hydrofiel. Het celmembraan daarin tegen bestaat in essentie uit een dubbellaag
van fosfolipidemoleculen en is daarom sterk lipofiel. Door dit verschil is passage door het membraan
niet zomaar mogelijk. Daarvoor zitten er speciale eiwitten in het lipofiele celmembraan. Deze
eiwitmoleculen zijn in 3 groepen te verdelen:
- Ionkanalen Dit zijn (complexe van) eiwitmoleculen die een hydrofiel kanaal omsluiten dat
de intra en extra cellulaire ruimtes met elkaar verbindt. Over het algemeen zijn ionkanalen
specifiek (laten slechts 1 soort ion door). De drijvende kracht van dit soort kanalen is diffusie.
- Carriers Dit zijn moleculen die een of meer ionen kunnen binden. Ten gevolge van de
binding ontstaat een conformatieverandering in het eiwitmolecuul zodanig dat verplaatsing
van het ion van de ene kant naar de andere kant optreedt, waar dissociatie van ion en
eiwitmolecuul optreedt. Ook hier is diffusie de drijvende kracht.
- Ionenpompen Dit zijn ATP-splitsende enzymmoleculen. De bij de hydrolyse van ATP
vrijkomende energie wordt gebruikt om ionen tegen hun concentratiegradient in door de
membraan te verplaatsen.
Door een grotere hoeveelheid kalium in het intracellulaire vloeistof wil het ion door diffusie zich
buiten de cel bewegen. Als in de begin situatie er een lading balans was door andere aanwezige
negatieve deeltjes, is er nu een verschil opgetreden door de verschuiving van kalium ionen door
diffusie. Het gevolg is dat een potentiaalverschil ontstaat tussen de intra- en extracellulaire ruimte
(nu dus intracellulair negatief). Op dit moment zijn er dus twee verschillende krachten die er werken
op de kalium ionen:
- Diffusiekracht veroorzaakt door het kaliumionen concentratieverschil tussen intra- en
extracellulaire ruimte. Deze kracht is hier dan naar buiten gericht.
- Elektrische kracht E veroorzaakt door het ladingsverschil tussen intra- en extracellulaire
ruimte wat ontstaat als de kalium naar buiten beweegt. Deze kracht in naar binnen gericht.
