College 1 Membraanpotentiaal
Membraanpotentialen
Ionkanalen
Rustmembraanpotentiaal
Na+/K+ pomp
Actiepotentialen
Spanningsafhankelijke Na+ -kanalen inactiveren
Refractaire periode
Voortgeleiding AP’s
o Diameter
o Myelinisatie
Membraan bestaat uit een dubbele lipidelaag. De polaire koppen naar buiten gericht en de
apolaire staarten naar binnen gericht (=hydrofoob/lipofiel), vetoplosbare stoffen kunnen hier
makkelijk doorheen, wateroplosbare stoffen niet. Ionen kunnen dus niet door het membraan
heen. Er zijn watergevulde poriën waar ionen door diffunderen.
Ionkanalen
Non-gated (‘lek’ kanalen, altijd open)
Gated (‘dicht, tenzij…’)
Spanningsafhankelijk
Transmitter-geactiveerd
2nd messenger geactiveerd
Mechanisch geactiveerd
Drijvende kracht/ elektrochemische gradiënt: Wat ervoor zorgt dat een ion over het membraan
gaat.
Voor passief transport/diffusie:
Concentratieverschil en/of
Elektrische gradiënt
Elke cel in rust is aan de binnenkant negatief t.o.v. de buitenkant (want de buitenkant is nul) dus
de membraanpotentiaal is negatief.
Extracellulair Intracellulair
Na+ 117 30
K+ 3 90
Cl- 120 4
A- 0 116
Rustpotentiaal is -70 mV
Depolarisatie: membraan minder negatief
Hyperpolarisatie: membraan wordt meer negatief
Repolarisatie: Na een depolarisatie keert de membraan terug naar rustpotentiaal
1
,Hoe ontstaat de rustpotentiaal van -70 mV en hoe wordt het in stand gehouden?
In de cel een lage concentratie Natrium en Chloride en een hoge
concentratie Kalium en eiwitten. Geen eiwitten buiten de cel want
die kunnen niet door de kanalen heen. Zie plaatje. Veel Kalium in
de cel en weinig buiten de cel. Kalium wil dus graag de cel uit
(concentratieverschil). Als Kalium de cel uitgaat wordt de
binnenkant van de cel negatief. Er ontstaat dan een tegenkracht die
Kalium de cel intrekt (electrische gradiënt). Op een gegeven
moment zijn deze krachten even groot maar tegengesteld. Dus
netto geen Kalium meer de cel in of uit. Dit noem je de
evenwichtspotentiaal voor Kalium (-90 mv) of de Nernstpotentiaal.
Ditzelfde proces geldt voor Natrium. De evenwichtspotentiaal van
Natrium is +40 mV.
De rustpotentiaal zit bij de -70 mV. Je zou verwachten dat het
precies in het midden zou liggen maar het zit dus meer bij Kalium. Dit komt doordat er meer
Kalium lekkanalen zijn dan Natrium lekkanalen (20 x).
Kalium is het belangrijkst bij de rustpotentiaal.
R = gasconstante
T = Absolute Temperatuur
z = valentie (+1=Na, -1=Cl)
F = getal van Faraday
Xo = concentratie buiten de cel
Xi = concentratie in de cel
Bij positief monovalent ion bij 37 graden kan je het vervangen door 61 log (Xo/Xi)
P = het aantal kanalen
De evenwichtspotentiaal (nernst) is voor een ion en de rustmembraanpotentiaal (Goldman) is
een som van een aantal ionen in een cel.
Als je niks doet verwateren de verhoudingen van de ionconcentraties in de cel en gaat de
membraanpotentiaal na verloop van tijd naar nul (dood). Dit kan tegen gehouden worden door
de Na+/K+ pomp. Het is een enzym die ATP omzet in ADP, fosfaatgroep en energie. De energie
wordt gebruikt om Natrium de cel uit te pompen en Kalium de cel in. Als er meer Natrium in de
cel is dan pompt het even wat harder. Heel erg belangrijk!!!
Voorbeeld: roeiboot is niet waterdicht, als je gaat varen komt er steeds meer water in de boot.
Op een gegeven moment zink je. Dit kan je tegengaan door een pomp in de boot te plaatsen die
het water de boot uitpompt. Hoelang je kan blijven varen hangt af van de accu van de pomp.
De evenwichtspotentiaal van Chloride is ongeveer -76 mV. Ten opzichte van Natrium en Kalium
mist er een pomp. Dus alleen bij een secundair actief transport speelt Chloride wel een rol,
anders niet. Maar het effect is niet groot want het zit al dicht bij de rustpotentiaal. Bij een
depolarisatie heeft Chloride wel een belangrijk effect, de instroom is dan heel sterk.
Actiepotentialen zijn nodig voor het transport van een signaal binnen de cel. Bijna alle neuronen
hebben een actiepotentiaal. Bij een actiepotentiaal zijn het geen lekkanalen meer maar
2
,spanningsafhankelijke kanalen. De Natrium kanalen gaan veel sneller open dan de Kalium
kanalen.
De Natrium kanalen gaan open bij een depolarisatie, Natrium
stroomt de cel in. De membraanpotentiaal wordt dan minder
negatief. Daardoor gaan er nog meer kanalen open en gaat er
nog meer Natrium naar binnen. Dat is een positieve feedback
oftewel een regeneratieve Natrium stroom. Daarna gaan
geleidelijk de Kalium kanalen open. Ze beginnen wel op
hetzelfde moment maar het duurt langer voordat de Kalium
kanalen open zijn. Als de kanalen open zijn gaat Kalium de
cel uit en die voert weer positieve lading af. Dit proces leidt
o.a. tot de repolarisatie. Wat ook leidt tot de repolarisatie is
de inactiviteit van de Natriumkanalen. De Kalium kanalen
blijven open staan terwijl de rustpotentiaal alweer is bereikt,
hierdoor ontstaat een kleine hyperpolarisatie. Dan sluiten de Kaliumkanalen langzaam.
Als je minder Kaliumkanalen zou hebben dan wordt de repolarisatie veel langer (minder steil).
Als je geen inactivatie hebt van de Natriumkanalen dan heb je geen actiepotentialen, want dan
repolariseert de cel niet meer (dood). Inactivatie kan je niet verwijderen door de membraan te
depolariseren, de membraan moet repolariseren.
Na een actiepotentiaal heb je de refractaire periode waarin het moeilijk/onmogelijk is om een
actiepotentiaal op te wekken. Als een deel van de kanalen inactief is dan kan je de drempel voor
een AP niet halen, en dus niet/moeilijker een AP genereren.
Toxines kunnen de eigenschappen van spanningsafhankelijke Na+kanalen veranderen
AP van een hartspiercel is anders omdat langzame Calciumkanalen een rol spelen voor de
contractie.
Een skeletspiercel is weer anders omdat die het Calcium in de cel heeft in het sarcoplasmatisch
reticulum.
Een AP schiet door (voorbij de drempel) als de Natrium instroom groter is dan de Kalium
uitstroom. De drempel wil alleen zeggen: het is een depolarisatie waarbij je zoveel
Natriumkanalen opent dat de Natrium influx groter is dan de Kalium efflux. De drempel kan men
(theoretisch) verhogen door Natriumconcentratie extracellulair te verhogen waardoor de
drijvende kracht groter wordt en kan er door hetzelfde aantal kanaaltjes meer Natrium naar
binnen. Of Kaliumconcentratie extracelullair te verhogen.
In een axon zitten lekkanalen en 0,9 NaCl (geleid slecht). Cellen van Schwann leggen
myelineschede aan om een axon. De voordelen hiervan zijn dat het als een soort tape om een
lekke tuinslang de lekkanalen afdekt, er lekt dus veel minder lading weg. Een ander voordeel is
dat er stukjes tussen de myeline zitten, de knoop van ranvier, dat is de enige plek waar
spanningsafhankelijke kanalen zitten, daar kan de lading dus alleen naar buiten. Daar wordt dus
weer een AP opgewekt. Dit noem je saltatore impulsgeleiding. Derde voordeel is dat een klein
stukje membraan (de knoop) tot de drempelwaarde krijgen veel minder lading vereist (slechts
een paar ionen). Maar de AP amplitude neemt daar niet af, ook niet bij het niet gemyeliniseerde
membraan.
Myeline kan verdwijnen. Aandoeningen: MS, myeline is czs kan verdwijnen. Maar ook
aandoeningen waarbij het verdwijnt in het perifere zs, ‘dyambare’ syndroom, met name in bbq
seizoen, veel kip besmet met campylobacter, heb je deze infectie dan kan het zijn dat je
3
, immunsysteem je myeline gaat afbreken (demyelinisatie), dat lijkt op elkaar. Dat is vervelend
want dan heb je naakte membranen zonder spanningsafhankelijke kanalen, dan kunnen die AP
gaan uitdoven omdat er veel weglekt.
Snel aan de beademing want de spieren worden niet meer aangestuurd en dus ook de
ademhalingspieren worden niet meer aangestuurd.
Voltage clamp is met een programma
Een AP gaat maar 1 kant op door de refractaire periode
College 2 Impulsoverdracht / Synaptische transmissie
Een actiepotentiaal wordt
opgewekt in een axonheuvel. AP
nodig om afstanden te
overbruggen, dus die gaan langs
het axon, dat leidt ertoe dat er
bij een synaps een
transmitterstof wordt
vrijgemaakt. Dat is het enige
waar die synapsen voor nodig
zijn. Elke AP geeft een pufje
transmitterstof.
In de axonen liggen microtubili
(buisjes) die een soort rails vormen. Langs die rails worden vesikels (blaasjes) getransporteerd.
Tussen de blaasjes en de microtubili zitten micromotortjes (kinesine). Anterograad transport is
naar de synaps toe (zowel snelle als langzame). Retrograad transport is terug naar het
cellichaam.
Synaptische Transmissie
Elektrische synapsen
Chemische synapsen
Direct geactiveerde synapsen
(motor eindplaat, “centrale” synaps)
Indirect geactiveerde synaps
(2nd messenger)
Elektrische synapsen (gap junctions)
- Gap junctions kunnen sluiten
door een hoge concentratie
Calcium of een lage pH
- latentie =tijdsverschil
- Deel van de lading lekt weg als
het signaal van pre naar
postsynaptische cel gaat, ook
viceversa.
Chemische synapsen
contact door transmitterstof, alleen
als er een AP is.
4
Membraanpotentialen
Ionkanalen
Rustmembraanpotentiaal
Na+/K+ pomp
Actiepotentialen
Spanningsafhankelijke Na+ -kanalen inactiveren
Refractaire periode
Voortgeleiding AP’s
o Diameter
o Myelinisatie
Membraan bestaat uit een dubbele lipidelaag. De polaire koppen naar buiten gericht en de
apolaire staarten naar binnen gericht (=hydrofoob/lipofiel), vetoplosbare stoffen kunnen hier
makkelijk doorheen, wateroplosbare stoffen niet. Ionen kunnen dus niet door het membraan
heen. Er zijn watergevulde poriën waar ionen door diffunderen.
Ionkanalen
Non-gated (‘lek’ kanalen, altijd open)
Gated (‘dicht, tenzij…’)
Spanningsafhankelijk
Transmitter-geactiveerd
2nd messenger geactiveerd
Mechanisch geactiveerd
Drijvende kracht/ elektrochemische gradiënt: Wat ervoor zorgt dat een ion over het membraan
gaat.
Voor passief transport/diffusie:
Concentratieverschil en/of
Elektrische gradiënt
Elke cel in rust is aan de binnenkant negatief t.o.v. de buitenkant (want de buitenkant is nul) dus
de membraanpotentiaal is negatief.
Extracellulair Intracellulair
Na+ 117 30
K+ 3 90
Cl- 120 4
A- 0 116
Rustpotentiaal is -70 mV
Depolarisatie: membraan minder negatief
Hyperpolarisatie: membraan wordt meer negatief
Repolarisatie: Na een depolarisatie keert de membraan terug naar rustpotentiaal
1
,Hoe ontstaat de rustpotentiaal van -70 mV en hoe wordt het in stand gehouden?
In de cel een lage concentratie Natrium en Chloride en een hoge
concentratie Kalium en eiwitten. Geen eiwitten buiten de cel want
die kunnen niet door de kanalen heen. Zie plaatje. Veel Kalium in
de cel en weinig buiten de cel. Kalium wil dus graag de cel uit
(concentratieverschil). Als Kalium de cel uitgaat wordt de
binnenkant van de cel negatief. Er ontstaat dan een tegenkracht die
Kalium de cel intrekt (electrische gradiënt). Op een gegeven
moment zijn deze krachten even groot maar tegengesteld. Dus
netto geen Kalium meer de cel in of uit. Dit noem je de
evenwichtspotentiaal voor Kalium (-90 mv) of de Nernstpotentiaal.
Ditzelfde proces geldt voor Natrium. De evenwichtspotentiaal van
Natrium is +40 mV.
De rustpotentiaal zit bij de -70 mV. Je zou verwachten dat het
precies in het midden zou liggen maar het zit dus meer bij Kalium. Dit komt doordat er meer
Kalium lekkanalen zijn dan Natrium lekkanalen (20 x).
Kalium is het belangrijkst bij de rustpotentiaal.
R = gasconstante
T = Absolute Temperatuur
z = valentie (+1=Na, -1=Cl)
F = getal van Faraday
Xo = concentratie buiten de cel
Xi = concentratie in de cel
Bij positief monovalent ion bij 37 graden kan je het vervangen door 61 log (Xo/Xi)
P = het aantal kanalen
De evenwichtspotentiaal (nernst) is voor een ion en de rustmembraanpotentiaal (Goldman) is
een som van een aantal ionen in een cel.
Als je niks doet verwateren de verhoudingen van de ionconcentraties in de cel en gaat de
membraanpotentiaal na verloop van tijd naar nul (dood). Dit kan tegen gehouden worden door
de Na+/K+ pomp. Het is een enzym die ATP omzet in ADP, fosfaatgroep en energie. De energie
wordt gebruikt om Natrium de cel uit te pompen en Kalium de cel in. Als er meer Natrium in de
cel is dan pompt het even wat harder. Heel erg belangrijk!!!
Voorbeeld: roeiboot is niet waterdicht, als je gaat varen komt er steeds meer water in de boot.
Op een gegeven moment zink je. Dit kan je tegengaan door een pomp in de boot te plaatsen die
het water de boot uitpompt. Hoelang je kan blijven varen hangt af van de accu van de pomp.
De evenwichtspotentiaal van Chloride is ongeveer -76 mV. Ten opzichte van Natrium en Kalium
mist er een pomp. Dus alleen bij een secundair actief transport speelt Chloride wel een rol,
anders niet. Maar het effect is niet groot want het zit al dicht bij de rustpotentiaal. Bij een
depolarisatie heeft Chloride wel een belangrijk effect, de instroom is dan heel sterk.
Actiepotentialen zijn nodig voor het transport van een signaal binnen de cel. Bijna alle neuronen
hebben een actiepotentiaal. Bij een actiepotentiaal zijn het geen lekkanalen meer maar
2
,spanningsafhankelijke kanalen. De Natrium kanalen gaan veel sneller open dan de Kalium
kanalen.
De Natrium kanalen gaan open bij een depolarisatie, Natrium
stroomt de cel in. De membraanpotentiaal wordt dan minder
negatief. Daardoor gaan er nog meer kanalen open en gaat er
nog meer Natrium naar binnen. Dat is een positieve feedback
oftewel een regeneratieve Natrium stroom. Daarna gaan
geleidelijk de Kalium kanalen open. Ze beginnen wel op
hetzelfde moment maar het duurt langer voordat de Kalium
kanalen open zijn. Als de kanalen open zijn gaat Kalium de
cel uit en die voert weer positieve lading af. Dit proces leidt
o.a. tot de repolarisatie. Wat ook leidt tot de repolarisatie is
de inactiviteit van de Natriumkanalen. De Kalium kanalen
blijven open staan terwijl de rustpotentiaal alweer is bereikt,
hierdoor ontstaat een kleine hyperpolarisatie. Dan sluiten de Kaliumkanalen langzaam.
Als je minder Kaliumkanalen zou hebben dan wordt de repolarisatie veel langer (minder steil).
Als je geen inactivatie hebt van de Natriumkanalen dan heb je geen actiepotentialen, want dan
repolariseert de cel niet meer (dood). Inactivatie kan je niet verwijderen door de membraan te
depolariseren, de membraan moet repolariseren.
Na een actiepotentiaal heb je de refractaire periode waarin het moeilijk/onmogelijk is om een
actiepotentiaal op te wekken. Als een deel van de kanalen inactief is dan kan je de drempel voor
een AP niet halen, en dus niet/moeilijker een AP genereren.
Toxines kunnen de eigenschappen van spanningsafhankelijke Na+kanalen veranderen
AP van een hartspiercel is anders omdat langzame Calciumkanalen een rol spelen voor de
contractie.
Een skeletspiercel is weer anders omdat die het Calcium in de cel heeft in het sarcoplasmatisch
reticulum.
Een AP schiet door (voorbij de drempel) als de Natrium instroom groter is dan de Kalium
uitstroom. De drempel wil alleen zeggen: het is een depolarisatie waarbij je zoveel
Natriumkanalen opent dat de Natrium influx groter is dan de Kalium efflux. De drempel kan men
(theoretisch) verhogen door Natriumconcentratie extracellulair te verhogen waardoor de
drijvende kracht groter wordt en kan er door hetzelfde aantal kanaaltjes meer Natrium naar
binnen. Of Kaliumconcentratie extracelullair te verhogen.
In een axon zitten lekkanalen en 0,9 NaCl (geleid slecht). Cellen van Schwann leggen
myelineschede aan om een axon. De voordelen hiervan zijn dat het als een soort tape om een
lekke tuinslang de lekkanalen afdekt, er lekt dus veel minder lading weg. Een ander voordeel is
dat er stukjes tussen de myeline zitten, de knoop van ranvier, dat is de enige plek waar
spanningsafhankelijke kanalen zitten, daar kan de lading dus alleen naar buiten. Daar wordt dus
weer een AP opgewekt. Dit noem je saltatore impulsgeleiding. Derde voordeel is dat een klein
stukje membraan (de knoop) tot de drempelwaarde krijgen veel minder lading vereist (slechts
een paar ionen). Maar de AP amplitude neemt daar niet af, ook niet bij het niet gemyeliniseerde
membraan.
Myeline kan verdwijnen. Aandoeningen: MS, myeline is czs kan verdwijnen. Maar ook
aandoeningen waarbij het verdwijnt in het perifere zs, ‘dyambare’ syndroom, met name in bbq
seizoen, veel kip besmet met campylobacter, heb je deze infectie dan kan het zijn dat je
3
, immunsysteem je myeline gaat afbreken (demyelinisatie), dat lijkt op elkaar. Dat is vervelend
want dan heb je naakte membranen zonder spanningsafhankelijke kanalen, dan kunnen die AP
gaan uitdoven omdat er veel weglekt.
Snel aan de beademing want de spieren worden niet meer aangestuurd en dus ook de
ademhalingspieren worden niet meer aangestuurd.
Voltage clamp is met een programma
Een AP gaat maar 1 kant op door de refractaire periode
College 2 Impulsoverdracht / Synaptische transmissie
Een actiepotentiaal wordt
opgewekt in een axonheuvel. AP
nodig om afstanden te
overbruggen, dus die gaan langs
het axon, dat leidt ertoe dat er
bij een synaps een
transmitterstof wordt
vrijgemaakt. Dat is het enige
waar die synapsen voor nodig
zijn. Elke AP geeft een pufje
transmitterstof.
In de axonen liggen microtubili
(buisjes) die een soort rails vormen. Langs die rails worden vesikels (blaasjes) getransporteerd.
Tussen de blaasjes en de microtubili zitten micromotortjes (kinesine). Anterograad transport is
naar de synaps toe (zowel snelle als langzame). Retrograad transport is terug naar het
cellichaam.
Synaptische Transmissie
Elektrische synapsen
Chemische synapsen
Direct geactiveerde synapsen
(motor eindplaat, “centrale” synaps)
Indirect geactiveerde synaps
(2nd messenger)
Elektrische synapsen (gap junctions)
- Gap junctions kunnen sluiten
door een hoge concentratie
Calcium of een lage pH
- latentie =tijdsverschil
- Deel van de lading lekt weg als
het signaal van pre naar
postsynaptische cel gaat, ook
viceversa.
Chemische synapsen
contact door transmitterstof, alleen
als er een AP is.
4
