NA&NF Samenvatting
Fysiologie
Annabel Couzijn
Membraanpotentiaal 1-2
Membraanpotentiaal 1
• De membraanpotentiaal
o Hoofdstuk 2-4, Purves Neuroscience : SOWISO elektriciteitsleer; LC
practicum
o Celmembraan van een neuron als elektrisch circuit
o Elektriciteitsleer: Wet van Ohm
o Passief transport, diffusie en elektrische gradient
o Evenwichtspotentiaal; Nernst potentiaal
o Membraanpotentiaal; ion geleidbaarheid
o Actief transport Na/K- ionenpomp (ATP)
o De invloed van K+- ionen buiten de cel op de membraanpotentiaal
• De membraanpotentiaal kun je meten mbv
meetelektrodes/glaselektrodes waarbij de buitenste
elektrode de referentie-elektrode is (gelijka an 0) en de
buitenste elektrode dus negatief is t.o.v. de buitenste
• In rust: negatief, stabiel, relatief constant,
• De membraanpotentiaal verandert wanneer je de
membraan gaat prikkelen
• Zie afbeelding voor voorbeelden
o Receptor potentiaal, staafje over vinger strijken,
lichaampjes van paccine activeren. Enkele
mV.
o Synaptische potentiaal, elektrische
stimulatie, enkele mV.
o Actie potentiaal, motor neuron
gestimuleerd, verderop op axon
actiepotentiaal. +- 100 mV.
• De membraanpotentiaal hangt af van:
o 1. De structuur van de celmembraan
, ▪ Scheiding van stoffen door een fosfolipidedubbellaag
▪ De eiwitten in het celmembraan (“vloeibaar mozaïek”)
▪ o.a. Ionkanaaleiwitten
▪ cholesterol voor bv stevigheid
o 2. Ionensamenstelling aan beide kanten van het membraan
▪ Water is de belangrijkste component van het cytosol en de extracellulaire vloeistof
▪ Elektrisch geladen deeltjes – ionen – zijn opgelost in water
▪ Zouten: NaCl, CaCl2, KCl
▪ Ionconcentratieverschillen over de membraan
• K+ ionen meer geconcentreerd binnen
• Na+ en Ca2+ ionen meer
geconcentreerd buitenkant
• Cl- ionen meer buitenkant
• Celmembraan kun je modelleren als elektrisch circuit
Ionconcentratieverschillen over
de membraan
o Elk ionkanaal
correspondeert met een
in serie geschakelde
batterij en weerstand
• Twee basis elektriciteitswetten:
o Wet van Ohm
o Wet van Kirchhoff
o Deze 2 wetten zijn voldoende om de meeste elektrische schakelingen door
te rekenen (elektriciteitsleer)
• De belangrijkste wet van de elektriciteitsleer is de wet van Ohm
o spanning = stroom x weerstand
o V=IxR
o Maar ipv V hebben we op de middelbare U geleerd
o Eigenlijk:
o V= ∆V = I x R
o I = ∆V /R
o R: weerstand (Ohm, Ω)
o I: stroom (Ampère, A)
o U: spanning (Volt, V)
o i.p.v. weerstand (R) gebruiken we in de fysiologie geleidbaarheid: g
o I = ∆V /R = g x ∆V
o 𝑔 = 1/𝑅
o g is geleidbaarheid (=conductantie)
o eenheid: Siemens, S
o Je moet de situatie in de cel / in ehet celmembraan zien als weestanden die parallel geschakeld zijn
, o Weerstanden parallel:
o ∆V = I1 x R1 = I2 x R2
o We kunnen R1 en R2 vervangen door RV
o 1/RV = 1/R1+1/R2
o gV= g1 + g2
o Voorbeeld Stroom uitrekenen mbv vervangingsweerstand
o De som van binnengaande stromen is gelijk aan
de som van uitgaande stromen
o Uitrekenen van vervangingsweerstand van 3 die
parallel staan geeft je de stroom:
▪ 1/Rv =1/3+ 1/4 + 1/6 = 9/12
▪ Rv = 12/9= 1,33 kΩ
▪ V/R= I
▪ 12/1,33 = 9 mA
• De Wet van Kirchhoff:
o De som van binnengaande stromen is gelijk aan de
som van uitgaande stromen
o Voor alle knooppunten: ΣI = 0
o in woorden: Er verdwijnt of verschijnt zomaar
geen stroom!
• De vervangingsgeleidbaarheid is de som van de
geleidbaarheden van individuele kanalen
• gv= gNa + gK + gL
• Model celmembraan:
•
• Dit is de situatie in de cel (alle weerstanden parallel geschakeld)
, • Natrium, Kalium, lekkanalen
• Batterij omgedraaid bij Kalium want Kalium gaat naar buiten
• De fosfolipide dubbellaag is een soort condensator
o Dat bestaat uit twee platen waarbij een lading verdeling plaatsvindt, bv een
positieve en een negatieve, gescheiden door een laag lucht, dus ze raken
elkaar niet
o Opladen condensator:
o Schakel gaat dicht: er gaat een stroom lopen -> platen
van de condensator laden op totdat ze opgeladen zijn
(zie curve)
• Passieve membraaneigenschappen
o Opladen en ontladen “condensator”
• RxC: tijdconstante van de spannignsverandering,
tijdsconstante Ƭ van de membraan, ongeveer 63% van de
maximale respons
•
• 𝑉(𝑡) = 𝑉∞ × (𝟏 − 𝑒−1) = 𝟎. 𝟔3𝑉∞
• Hoe verandert membraanpotentiaal in de tijd?
o De tijdsconstante (Ƭ, RC-tijd) waarmee Vm naar de
nieuwe toestand nadert
o Hoe snel de membraanpotentiaal Vm verandert in
reactie op injectie van stroom
o Ƭ = Rmem * C of Ƭ =C/g
o Hoe hoger de Ƭ des te trager de membraanrespons!
• Reken uit:
o De geleidbaarheid van K+ ionen is 2 nS en van Na+ ionen is 3 nS
o De capaciteit van het membraan is 10 µF
o Hoe groot is de tijdsconstante van het membraan?
o Ƭ= R x C= C/g = 10x 10-6 /5 X 10-9= 2x 10-3
Fysiologie
Annabel Couzijn
Membraanpotentiaal 1-2
Membraanpotentiaal 1
• De membraanpotentiaal
o Hoofdstuk 2-4, Purves Neuroscience : SOWISO elektriciteitsleer; LC
practicum
o Celmembraan van een neuron als elektrisch circuit
o Elektriciteitsleer: Wet van Ohm
o Passief transport, diffusie en elektrische gradient
o Evenwichtspotentiaal; Nernst potentiaal
o Membraanpotentiaal; ion geleidbaarheid
o Actief transport Na/K- ionenpomp (ATP)
o De invloed van K+- ionen buiten de cel op de membraanpotentiaal
• De membraanpotentiaal kun je meten mbv
meetelektrodes/glaselektrodes waarbij de buitenste
elektrode de referentie-elektrode is (gelijka an 0) en de
buitenste elektrode dus negatief is t.o.v. de buitenste
• In rust: negatief, stabiel, relatief constant,
• De membraanpotentiaal verandert wanneer je de
membraan gaat prikkelen
• Zie afbeelding voor voorbeelden
o Receptor potentiaal, staafje over vinger strijken,
lichaampjes van paccine activeren. Enkele
mV.
o Synaptische potentiaal, elektrische
stimulatie, enkele mV.
o Actie potentiaal, motor neuron
gestimuleerd, verderop op axon
actiepotentiaal. +- 100 mV.
• De membraanpotentiaal hangt af van:
o 1. De structuur van de celmembraan
, ▪ Scheiding van stoffen door een fosfolipidedubbellaag
▪ De eiwitten in het celmembraan (“vloeibaar mozaïek”)
▪ o.a. Ionkanaaleiwitten
▪ cholesterol voor bv stevigheid
o 2. Ionensamenstelling aan beide kanten van het membraan
▪ Water is de belangrijkste component van het cytosol en de extracellulaire vloeistof
▪ Elektrisch geladen deeltjes – ionen – zijn opgelost in water
▪ Zouten: NaCl, CaCl2, KCl
▪ Ionconcentratieverschillen over de membraan
• K+ ionen meer geconcentreerd binnen
• Na+ en Ca2+ ionen meer
geconcentreerd buitenkant
• Cl- ionen meer buitenkant
• Celmembraan kun je modelleren als elektrisch circuit
Ionconcentratieverschillen over
de membraan
o Elk ionkanaal
correspondeert met een
in serie geschakelde
batterij en weerstand
• Twee basis elektriciteitswetten:
o Wet van Ohm
o Wet van Kirchhoff
o Deze 2 wetten zijn voldoende om de meeste elektrische schakelingen door
te rekenen (elektriciteitsleer)
• De belangrijkste wet van de elektriciteitsleer is de wet van Ohm
o spanning = stroom x weerstand
o V=IxR
o Maar ipv V hebben we op de middelbare U geleerd
o Eigenlijk:
o V= ∆V = I x R
o I = ∆V /R
o R: weerstand (Ohm, Ω)
o I: stroom (Ampère, A)
o U: spanning (Volt, V)
o i.p.v. weerstand (R) gebruiken we in de fysiologie geleidbaarheid: g
o I = ∆V /R = g x ∆V
o 𝑔 = 1/𝑅
o g is geleidbaarheid (=conductantie)
o eenheid: Siemens, S
o Je moet de situatie in de cel / in ehet celmembraan zien als weestanden die parallel geschakeld zijn
, o Weerstanden parallel:
o ∆V = I1 x R1 = I2 x R2
o We kunnen R1 en R2 vervangen door RV
o 1/RV = 1/R1+1/R2
o gV= g1 + g2
o Voorbeeld Stroom uitrekenen mbv vervangingsweerstand
o De som van binnengaande stromen is gelijk aan
de som van uitgaande stromen
o Uitrekenen van vervangingsweerstand van 3 die
parallel staan geeft je de stroom:
▪ 1/Rv =1/3+ 1/4 + 1/6 = 9/12
▪ Rv = 12/9= 1,33 kΩ
▪ V/R= I
▪ 12/1,33 = 9 mA
• De Wet van Kirchhoff:
o De som van binnengaande stromen is gelijk aan de
som van uitgaande stromen
o Voor alle knooppunten: ΣI = 0
o in woorden: Er verdwijnt of verschijnt zomaar
geen stroom!
• De vervangingsgeleidbaarheid is de som van de
geleidbaarheden van individuele kanalen
• gv= gNa + gK + gL
• Model celmembraan:
•
• Dit is de situatie in de cel (alle weerstanden parallel geschakeld)
, • Natrium, Kalium, lekkanalen
• Batterij omgedraaid bij Kalium want Kalium gaat naar buiten
• De fosfolipide dubbellaag is een soort condensator
o Dat bestaat uit twee platen waarbij een lading verdeling plaatsvindt, bv een
positieve en een negatieve, gescheiden door een laag lucht, dus ze raken
elkaar niet
o Opladen condensator:
o Schakel gaat dicht: er gaat een stroom lopen -> platen
van de condensator laden op totdat ze opgeladen zijn
(zie curve)
• Passieve membraaneigenschappen
o Opladen en ontladen “condensator”
• RxC: tijdconstante van de spannignsverandering,
tijdsconstante Ƭ van de membraan, ongeveer 63% van de
maximale respons
•
• 𝑉(𝑡) = 𝑉∞ × (𝟏 − 𝑒−1) = 𝟎. 𝟔3𝑉∞
• Hoe verandert membraanpotentiaal in de tijd?
o De tijdsconstante (Ƭ, RC-tijd) waarmee Vm naar de
nieuwe toestand nadert
o Hoe snel de membraanpotentiaal Vm verandert in
reactie op injectie van stroom
o Ƭ = Rmem * C of Ƭ =C/g
o Hoe hoger de Ƭ des te trager de membraanrespons!
• Reken uit:
o De geleidbaarheid van K+ ionen is 2 nS en van Na+ ionen is 3 nS
o De capaciteit van het membraan is 10 µF
o Hoe groot is de tijdsconstante van het membraan?
o Ƭ= R x C= C/g = 10x 10-6 /5 X 10-9= 2x 10-3
