Doelstellingen ZSO 1.1
Passieve diffusie en het ontstaan van de membraanpotentiaal
- Je kan een eenvoudige beschrijving geven van de plasmamembraan van de
biologische cel
o Dubbele Lipidenlaag: De plasmamembraan bestaat voornamelijk uit een
dubbele laag van fosfolipiden, waarin de hydrofobe (waterafstotende)
staarten naar binnen zijn gericht en de hydrofiele (wateraantrekkende)
koppen naar buiten.
o Selectief Permeabel: Dit betekent dat de plasmamembraan selectief bepaalt
welke stoffen de cel in- en uitgaan. Kleine, ongeladen moleculen kunnen
gemakkelijk passeren, terwijl grotere of geladen deeltjes speciale
transporteiwitten nodig hebben.
o Eiwitten: Verspreid in de lipidenlaag bevinden zich verschillende eiwitten die
diverse functies hebben. Sommige werken als kanalen of dragers voor
specifieke moleculen, terwijl andere dienen als receptoren voor signalen van
buiten de cel.
o Koolhydraatketens: Aan de buitenkant van de plasmamembraan zijn vaak
koolhydraatketens gebonden aan eiwitten (glycoproteïnen) of lipiden
(glycolipiden). Deze structuren spelen een rol in celherkenning en -
communicatie.
o Flexibiliteit en Fluiditeit: De plasmamembraan is flexibel en dynamisch, wat
betekent dat de componenten ervan kunnen bewegen en veranderen van
positie binnen de laag. Dit is cruciaal voor processen zoals celgroei, beweging
en deling.
- Je kan kwalitatief aangeven hoe de membraanpotentiaal bij een cel tot stand komt
o Concentratiegradiënten van Ionen:
• Kalium (K⁺): Binnen de cel is de concentratie van kaliumionen (K⁺) hoog,
terwijl deze buiten de cel laag is.
• Natrium (Na⁺): Buiten de cel is de concentratie van natriumionen (Na⁺)
hoog, terwijl deze binnen de cel laag is.
, • Chloride (Cl⁻) en andere ionen hebben ook specifieke
concentratiegradiënten.
o Selectieve Permeabiliteit van de Membraan:
• De plasmamembraan is selectief permeabel, wat betekent dat
verschillende ionen met verschillende snelheden door de membraan
kunnen diffunderen.
• In rusttoestand is de membraan veel permeabeler voor K⁺ dan voor Na⁺.
Dit komt omdat er meer kaliumkanalen open zijn.
o Ionkanalen en Pompen:
• Kaliumkanalen (K⁺-kanalen): Kaliumionen kunnen de cel relatief
gemakkelijk verlaten door open kaliumkanalen, waardoor de binnenkant
van de cel negatiever wordt.
• Natrium-kalium pomp (Na⁺/K⁺-ATPase): Dit enzym verbruikt energie
(ATP) om drie natriumionen uit de cel te pompen en twee kaliumionen in
de cel te brengen. Dit helpt bij het handhaven van de
concentratiegradiënten en draagt bij aan de negatieve lading binnen de
cel.
• Andere ionkanalen: Zoals chloridekanalen en calciumkanalen kunnen ook
bijdragen aan de membraanpotentiaal.
o Resultante Elektrische Lading:
• Omdat K⁺ de cel verlaat, wordt de binnenkant van de cel steeds negatiever
ten opzichte van de buitenkant.
• De Na⁺/K⁺-pomp draagt ook bij aan de negatieve lading binnen de cel door
meer positieve ionen uit dan in de cel te pompen.
• Deze verschillen in ionconcentraties en de selectieve permeabiliteit van de
membraan resulteren in een elektrische potentiaal over de membraan,
meestal tussen -60 mV en -70 mV in rusttoestand bij veel dierlijke cellen.
- Je kan de factoren die bepalend zijn voor de waarde van de
rustmembraanpotentiaal opsommen (Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking)
, - Je kan de betekenis van de Nernstpotentiaal met betrekking tot de passieve diffusie
beweging van ionen door de celmembraan definiëren
Voor een bepaald concentratie verschil, Vm is de potentiaal doorheen de membraan
wanneer X in evenwicht is met concentratiegradiënt
= evenwichts potentiaal = Nernst potentiaal = EX
Nernstpotentiaal / evenwichtspotentiaal:
−𝑅𝑇 [𝑋]𝑖
Vm = Ex = . 𝑙𝑛 [𝑋]𝑜
𝑧𝑥 𝐹
➔ Uitdrukken in logaritme bij 29,5°C:
−(60𝑚𝑉) [𝑋]𝑖
Vm = Ex = . log [𝑋]𝑜
𝑧𝑥
➔ Bij 37°C is de coëfficiënt 61,5 mV, bij 20°C is dat 58,1 mV
Passieve diffusie en het ontstaan van de membraanpotentiaal
- Je kan een eenvoudige beschrijving geven van de plasmamembraan van de
biologische cel
o Dubbele Lipidenlaag: De plasmamembraan bestaat voornamelijk uit een
dubbele laag van fosfolipiden, waarin de hydrofobe (waterafstotende)
staarten naar binnen zijn gericht en de hydrofiele (wateraantrekkende)
koppen naar buiten.
o Selectief Permeabel: Dit betekent dat de plasmamembraan selectief bepaalt
welke stoffen de cel in- en uitgaan. Kleine, ongeladen moleculen kunnen
gemakkelijk passeren, terwijl grotere of geladen deeltjes speciale
transporteiwitten nodig hebben.
o Eiwitten: Verspreid in de lipidenlaag bevinden zich verschillende eiwitten die
diverse functies hebben. Sommige werken als kanalen of dragers voor
specifieke moleculen, terwijl andere dienen als receptoren voor signalen van
buiten de cel.
o Koolhydraatketens: Aan de buitenkant van de plasmamembraan zijn vaak
koolhydraatketens gebonden aan eiwitten (glycoproteïnen) of lipiden
(glycolipiden). Deze structuren spelen een rol in celherkenning en -
communicatie.
o Flexibiliteit en Fluiditeit: De plasmamembraan is flexibel en dynamisch, wat
betekent dat de componenten ervan kunnen bewegen en veranderen van
positie binnen de laag. Dit is cruciaal voor processen zoals celgroei, beweging
en deling.
- Je kan kwalitatief aangeven hoe de membraanpotentiaal bij een cel tot stand komt
o Concentratiegradiënten van Ionen:
• Kalium (K⁺): Binnen de cel is de concentratie van kaliumionen (K⁺) hoog,
terwijl deze buiten de cel laag is.
• Natrium (Na⁺): Buiten de cel is de concentratie van natriumionen (Na⁺)
hoog, terwijl deze binnen de cel laag is.
, • Chloride (Cl⁻) en andere ionen hebben ook specifieke
concentratiegradiënten.
o Selectieve Permeabiliteit van de Membraan:
• De plasmamembraan is selectief permeabel, wat betekent dat
verschillende ionen met verschillende snelheden door de membraan
kunnen diffunderen.
• In rusttoestand is de membraan veel permeabeler voor K⁺ dan voor Na⁺.
Dit komt omdat er meer kaliumkanalen open zijn.
o Ionkanalen en Pompen:
• Kaliumkanalen (K⁺-kanalen): Kaliumionen kunnen de cel relatief
gemakkelijk verlaten door open kaliumkanalen, waardoor de binnenkant
van de cel negatiever wordt.
• Natrium-kalium pomp (Na⁺/K⁺-ATPase): Dit enzym verbruikt energie
(ATP) om drie natriumionen uit de cel te pompen en twee kaliumionen in
de cel te brengen. Dit helpt bij het handhaven van de
concentratiegradiënten en draagt bij aan de negatieve lading binnen de
cel.
• Andere ionkanalen: Zoals chloridekanalen en calciumkanalen kunnen ook
bijdragen aan de membraanpotentiaal.
o Resultante Elektrische Lading:
• Omdat K⁺ de cel verlaat, wordt de binnenkant van de cel steeds negatiever
ten opzichte van de buitenkant.
• De Na⁺/K⁺-pomp draagt ook bij aan de negatieve lading binnen de cel door
meer positieve ionen uit dan in de cel te pompen.
• Deze verschillen in ionconcentraties en de selectieve permeabiliteit van de
membraan resulteren in een elektrische potentiaal over de membraan,
meestal tussen -60 mV en -70 mV in rusttoestand bij veel dierlijke cellen.
- Je kan de factoren die bepalend zijn voor de waarde van de
rustmembraanpotentiaal opsommen (Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking)
, - Je kan de betekenis van de Nernstpotentiaal met betrekking tot de passieve diffusie
beweging van ionen door de celmembraan definiëren
Voor een bepaald concentratie verschil, Vm is de potentiaal doorheen de membraan
wanneer X in evenwicht is met concentratiegradiënt
= evenwichts potentiaal = Nernst potentiaal = EX
Nernstpotentiaal / evenwichtspotentiaal:
−𝑅𝑇 [𝑋]𝑖
Vm = Ex = . 𝑙𝑛 [𝑋]𝑜
𝑧𝑥 𝐹
➔ Uitdrukken in logaritme bij 29,5°C:
−(60𝑚𝑉) [𝑋]𝑖
Vm = Ex = . log [𝑋]𝑜
𝑧𝑥
➔ Bij 37°C is de coëfficiënt 61,5 mV, bij 20°C is dat 58,1 mV
