Membraanfysiologie
Onderwerpen:
Membraan excitate
Actepotentaal
Impulsvoortgeleiding
Transmitter secrete
Integrate
Membraanexcitatie – HC 23
In alle cellen zijn de [Na+]e (extracellulair) en [K+]i (intracellulair) en ook de [Cl-]e hoog. Alle cellen
hebben in de membraan een Na+/K+-ATPase pomp die contnu 3 Na+ ionen van binnen uitwisselt
van 2 K+ ionen van buiten de cel. Er is dus contnu transport van ionen over de membraan.
Naast deze Na+/K+-ATPase hebben zenuwcellen selecteve ionkanalen in de membraan, die worden
gevormd door eiwiten, voor het passeren van ionen. Er zijn specifeke natrium-, kalium- of
chloridekanalen.
De membraanpotentaal komt tot stand door de elektro-chemische gradiënt van de ionen over de
membraan:
elektrisch: lading
chemisch: concentrate
Voor kaliumkanalen geldt dat [K+] i > [K+]e: de concentrate
kalium binnen de cel is groter dan buiten de cel. Daardoor is er
diffusie van kaliumionen de cel uit. De chemische gradinnt van
kalium is dus naar buiten gericht. Doordat positeve lading weg
diffundeert, wordt de binnenkant van de membraan negatef ten
opzichte van de buitenkant: dit is de elektrische gradinnt.
Vervolgens worden extracellulaire positeve ionen door de
negateve membraan aangetrokken, net zolang tot er weer een
evenwicht ontstaat: doordat er neto geen K+-stroom meer is.
Dit evenwicht wordt ingesteld doordat de chemische en
elektrische gradiënt gelijk maar tegengesteld zijn. Dat gebeurt
bij een specifeke waarde van de membraanpotentaal (Vm): de
evenwichtspotentaal (E):
=> Vm = EK (kalium).
Bij diffsie van K+ de cel fit wordt de membraanpotentaal negatef:
K+ heeft een negatieve evenwichtspotentiaal: EK < 0
Voor natriumkanalen geldt het tegenovergestelde. Er geldt dat
[Na+]e > [Na+]i: de concentrate natrium is buiten de cel groter
dan binnen de cel. Er is dus diffusie van natriumionen van buiten
naar binnen. De chemische gradinnt van natrium is dus inwaarts.
Daardoor wordt de binnenkant van de membraan positef ten
opzichte van de buitenkant. Er wordt weer een evenwicht
ingesteld doordat intracellulaire positeve ionen worden
aangetrokken door de negateve membraan aan de buitenkant.
Er wordt dus weer een evenwicht ingesteld, waarbij de
elektrische en chemische gradinnt van Na+ even groot maar
tegengesteld zijn. Dit gebeurt bij een waarde van de
membraanpotentaal = evenwichtspotentaal:
, => Vm = ENa
Bij diffsie van Na+ de cel in wordt de membraanpotentaal positef:
Na+ heeft een positieve evenwichtspotentiaal: ENa > 0
Er zijn ook chloridekanalen en calciumkanalen. Ook voor Ca2+ en Cl- geldt dat [Ca2+] e en [Cl-]e hoger
zijn dan intracellulaire concentrates.
Ca2+ heef daarom een positeve evenwichtspotentaal en Cl- heef een negateve
evenwichtspotentaal.
Na+ en Ca2+ hebben een positeve evenwichtspotentaal.
K+ en Cl- hebben een negateve evenwichtspotentaal.
De evenwichtspotentaal is de waarde van de membraanpotentaal waarbij de chemische en
elektrische kracht elkaar opheffen. Bij de evenwichtspotentaal is de elektrochemische gradinnt dus
0: er is geen drijvende kracht meer. Er is neto geen transport over de membraan.
Nernst vergelijking
Met de Nerst vergelijking wordt de evenwichtspotentaal van één ion bepaald. Er kan worden
afgeleid dat de evenwichtspotentaal evenredig is met de concentrategradiënt.
Z: voor Na+ en K+ geldt dat z = +1 dus de constante heef getal 61. Ca2+ z = +2 dus constante is 30,5 // Cl- z = -1 dus
constante is -61.
Bij cellulaire concentrates geldt dat EK = -90 mV en ENa = +60 mV. Daarbij is er van K+ en Na+ dus
even veel diffusie (chemische gradinnt) als inwaartse/uitwaartse beweging (elektrische gradinnt) van
ionen.
In rust is er in totaal een stabiele membraanpotentaal (rustpotentaal): -I Na = IK INa + IK = 0
Inwaartse Na+-stroom = uitwaartse K+-stroom
Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking (Goldman vergelijking)
Met de Goldman vergelijking wordt de membraanpotentaal (V m) bepaald: daarin zijn alle losse
potentalen van de ionen in de cel opgenomen.
De membraanpotentaal wordt, naast de concentrate, bepaald door de permeabiliteit van de
membraan voor een ion. De relateve permeabiliteit van een ion is de permeabiliteit ten opzichte van
kalium: PK >>> PNa
Onderwerpen:
Membraan excitate
Actepotentaal
Impulsvoortgeleiding
Transmitter secrete
Integrate
Membraanexcitatie – HC 23
In alle cellen zijn de [Na+]e (extracellulair) en [K+]i (intracellulair) en ook de [Cl-]e hoog. Alle cellen
hebben in de membraan een Na+/K+-ATPase pomp die contnu 3 Na+ ionen van binnen uitwisselt
van 2 K+ ionen van buiten de cel. Er is dus contnu transport van ionen over de membraan.
Naast deze Na+/K+-ATPase hebben zenuwcellen selecteve ionkanalen in de membraan, die worden
gevormd door eiwiten, voor het passeren van ionen. Er zijn specifeke natrium-, kalium- of
chloridekanalen.
De membraanpotentaal komt tot stand door de elektro-chemische gradiënt van de ionen over de
membraan:
elektrisch: lading
chemisch: concentrate
Voor kaliumkanalen geldt dat [K+] i > [K+]e: de concentrate
kalium binnen de cel is groter dan buiten de cel. Daardoor is er
diffusie van kaliumionen de cel uit. De chemische gradinnt van
kalium is dus naar buiten gericht. Doordat positeve lading weg
diffundeert, wordt de binnenkant van de membraan negatef ten
opzichte van de buitenkant: dit is de elektrische gradinnt.
Vervolgens worden extracellulaire positeve ionen door de
negateve membraan aangetrokken, net zolang tot er weer een
evenwicht ontstaat: doordat er neto geen K+-stroom meer is.
Dit evenwicht wordt ingesteld doordat de chemische en
elektrische gradiënt gelijk maar tegengesteld zijn. Dat gebeurt
bij een specifeke waarde van de membraanpotentaal (Vm): de
evenwichtspotentaal (E):
=> Vm = EK (kalium).
Bij diffsie van K+ de cel fit wordt de membraanpotentaal negatef:
K+ heeft een negatieve evenwichtspotentiaal: EK < 0
Voor natriumkanalen geldt het tegenovergestelde. Er geldt dat
[Na+]e > [Na+]i: de concentrate natrium is buiten de cel groter
dan binnen de cel. Er is dus diffusie van natriumionen van buiten
naar binnen. De chemische gradinnt van natrium is dus inwaarts.
Daardoor wordt de binnenkant van de membraan positef ten
opzichte van de buitenkant. Er wordt weer een evenwicht
ingesteld doordat intracellulaire positeve ionen worden
aangetrokken door de negateve membraan aan de buitenkant.
Er wordt dus weer een evenwicht ingesteld, waarbij de
elektrische en chemische gradinnt van Na+ even groot maar
tegengesteld zijn. Dit gebeurt bij een waarde van de
membraanpotentaal = evenwichtspotentaal:
, => Vm = ENa
Bij diffsie van Na+ de cel in wordt de membraanpotentaal positef:
Na+ heeft een positieve evenwichtspotentiaal: ENa > 0
Er zijn ook chloridekanalen en calciumkanalen. Ook voor Ca2+ en Cl- geldt dat [Ca2+] e en [Cl-]e hoger
zijn dan intracellulaire concentrates.
Ca2+ heef daarom een positeve evenwichtspotentaal en Cl- heef een negateve
evenwichtspotentaal.
Na+ en Ca2+ hebben een positeve evenwichtspotentaal.
K+ en Cl- hebben een negateve evenwichtspotentaal.
De evenwichtspotentaal is de waarde van de membraanpotentaal waarbij de chemische en
elektrische kracht elkaar opheffen. Bij de evenwichtspotentaal is de elektrochemische gradinnt dus
0: er is geen drijvende kracht meer. Er is neto geen transport over de membraan.
Nernst vergelijking
Met de Nerst vergelijking wordt de evenwichtspotentaal van één ion bepaald. Er kan worden
afgeleid dat de evenwichtspotentaal evenredig is met de concentrategradiënt.
Z: voor Na+ en K+ geldt dat z = +1 dus de constante heef getal 61. Ca2+ z = +2 dus constante is 30,5 // Cl- z = -1 dus
constante is -61.
Bij cellulaire concentrates geldt dat EK = -90 mV en ENa = +60 mV. Daarbij is er van K+ en Na+ dus
even veel diffusie (chemische gradinnt) als inwaartse/uitwaartse beweging (elektrische gradinnt) van
ionen.
In rust is er in totaal een stabiele membraanpotentaal (rustpotentaal): -I Na = IK INa + IK = 0
Inwaartse Na+-stroom = uitwaartse K+-stroom
Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking (Goldman vergelijking)
Met de Goldman vergelijking wordt de membraanpotentaal (V m) bepaald: daarin zijn alle losse
potentalen van de ionen in de cel opgenomen.
De membraanpotentaal wordt, naast de concentrate, bepaald door de permeabiliteit van de
membraan voor een ion. De relateve permeabiliteit van een ion is de permeabiliteit ten opzichte van
kalium: PK >>> PNa
