1 Allgemeine und Zellphysiologie, Zellerregung Flashcards
Was ist der osmotische Druck?
Druck, den die nicht permeablen Stoffe im Lösungsmittel erzeugen
Was versteht man unter der Osmose? Beschreiben Sie diese
semipermeable Membran, hydrostatische Druck, osmotischer Druck
- Osmose: Diffusion von Lösungsmitteln durch eine semipermeable Membran
- Membran für Lösungsmittel, aber nicht darin gelöste Teilchen permeabel
- Nettofluss gleich Null, wenn aufbauender hydrostatischer Druck der Wassersäule der Triebkraft für Osmose (= Konzentrationsunterschied) entgegengesetzt
Welche Gleichung gilt für die osmotische Druckdifferenz nach van’t Hoff?
delta(pi) = sigmaRT*delta(c-osm)
Wovon hängt die Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen ab?
c-osm = Anzahl osmotisch wirksamer Teilchen/Masse des Lösungsmittels
Was ist der Reflexionskoeffizient?
Beschreibt Permeabilität einer Membran für die gelösten Stoffe: sigma =1 -> nicht durchlässig, sigma = 0 -> durchlässig
Wie verhält sich der osmotische Druck zur Anzahl der gelösten Teilchen?
steigt proportional
Was ist der kolloidosmotische Druck?
Druck, der von makromolekularen Stoffen (z.B. Proteinen) hervorgerufen wird
Wie groß ist der osmotische Druck des Blutplasmas?
745 kPa
Was versteht man unter der Osmolarität bzw. der Osmolalität?
- Osmolarität: Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen pro Volumen Lösungsmittel
- Osmolalität: Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen pro Masse Lösungsmittel
Wann entspricht die Osmolarität der Osmolalität? Wann gilt dies nicht?
- in stark verdünnten Lösungen
- in höher konzentrierten Lösungen
Wovon hängt die Osmolalität noch ab?
Von den Dissoziationsprodukten (z.B. NaCl -> Na + Cl -> Osm.= 2)
Wie groß ist die Osmolalität des Blutplasmas?
290 mosmol/L
Was versteht man unter a) isotoner b) hypertoner c) hypotoner Lösung?
a) Osmolalität entspricht die des Blutplasmas
b) Osmolalität größer als die des Blutplasmas
c) Osmolalität kleiner als die des Blutplasmas
Was versteht man unter der Diffusion?
(
Passiver Transport eines Stoffes aufgrund der zufälligen thermischen Molekularbewegung (Brown’sche Molekularbewegung). Triebkraft ist der Konzentrationsunterschied des Stoffes
Wovon hängt die Diffusion im Wesentlichen ab?
- Permeabilität der Membran
- Konzentrationsunterschied
Wie lässt sich die Diffusionsrate bestimmen?
- Fick’sche Diffusiongesetz:
Jdiff = A * D * deltaC/deltax
Was versteht man unter der einfachen Diffusion?
Diffusion von gelösten Teilchen (z.B. Gase) durch die Membran ohne Transporter
Transportrate steigt linear mit zunehmender Konzentration des Moleküls an
Wie verhält sich bei der erleichterten Diffusion die Diffusionsrate zum Konzentrationsunterschied?
nimmt linear proportional zu
Was versteht man unter der erleichterten Diffusion?
Diffusion über die Membran durch Kanalproteine oder Carrier
Nennen Sie Beispiele, über die erleichterte Diffusion stattfindet
- passiver Transport über Ionenkanäle
- passiver Transport über Carrier
Was ist das charakteristische Merkmal der erleichterten Diffusion und wesentliches Unterscheidungsmerkmal zur einfachen Diffusion?
Diffusionsrate ist sättigbar und folgt der Michaelis-Menten-Kinetik
Was sind die Merkmale des aktiven Transports?
- Energiezufuhr nötig
- Transportrate ist sättigbar, da Anzahl der Transporter begrenzt
- spezifisch für bestimmte Stoffe
Was ist der Symport und was der Antiport?
- Symport: Alle Stoffe werden in selbe Richtung transportiert
- Antiport: Substanzen werden in entgegengesetzter Richtung transportiert
Nennen Sie Beispiele für elektrogene und elektroneutrale Transportprozesse
Elektrogener Transport: Na-Glc-Symport, Na-K-ATPase, Na-Ca-Antiport
Elektroneutraler Transport: Na-H-Austauscher, GLUT
Was kennzeichnet primär-aktive Transportprozesse aus?
- Energieverbrauch (ATPase)
Nennen Sie Beispiele für ATPasen
- Na-K-ATPase: Aufrechterhaltung des Membranpotenzials
- Ca-ATPase: im ER
- H-K-ATPase: Belegzellen im Magen
- H-ATPase: Lysosomen
Welche wichtigen Funktionen hat die Na-K-ATPase?
- Aufrechterhaltung des Membranpotenzials
Durch welche Stoffe können Na-K-Pumpen gehemmt werden?
- Herzglykoside (Digitoxin, Strophantin)
- intrazelluläre Na-Konzentration nimmt zu
- Na-Ca-Antiporter wird gehemmt -> mehr Ca -> mehr Kontraktionskraft des Herzmuskels
Was unterscheidet den sekundär-aktiven vom primär-aktiven Transport?
- nutzt Energie eines Gradienten, der durch aktiven Transport gebildet wurde, um Stoffe entgegen ihres Konzentrationsgradienten in die Zelle zu transportieren (kein direkter Energieverbrauch)
- Bsp.: Darm und Nierentubuli, Glc + AS mit Na in Zelle
Nennen Sie Beispiele, wo sekundär-aktive Transportprozesse auftreten-
- Darm und Nierentubuli: Transport von AS + Glc mit Na in Zelle entgegen des Gradienten
Wodurch können Gap junctions verschlossen werden?
Durch Erhöhung der intrazellulären Protonenkonzentration
Welche Mechanismen sorgen für die Ungleichheit der Ionenverteilung und Ladung im IZR bzw. EZR?
- Na-K-ATPase
- selektive Ionenleitfähigkeit
Ordnen Sie die Konzentrationen der Elektrolyte nach abnehmender intrazellulärer Konzentration: Na, K, Ca, Mg, Cl, HCO3-, große Anionen
- K > Mg > Na > HCO3- > Cl- > Ca
Ordnen Sie die Konzentrationen der Elektrolyte nach abnehmender extrazellulärer Konzentration: Na, K, Ca, Mg, Cl, HCO3-, große Anionen
- Na > Cl- > HCO3- > K > Ca > Mg
Beschreiben Sie, wie das elektrochemische Gleichgewicht zustande kommt.
- Kation intrazellulär hoch konzentriert -> Diffusion nach EZR
- IZR wird zunehmend negativ, EZR zunehmend positiv
- pos. Ladungen im EZR + neg. Ladung im IZR im IZR zurückgehalten -> Einstellung des elektrochemischen GG + GG-Pot.
Wie kann das elektrochemische Gleichgewicht einer jeweiligen Ionensorte berechnet werden?
Über die Nernst-Gleichung
Welches physiologisch wichtige Ion besitzt das höchste Gleichgewichtspotenzial?
Calcium
Wie errechnet sich das elektrochemische Potenzial, das auf ein Ion wirkt, wenn das Membranpotenzial vom Gleichgewichtspotenzial des Ions abweicht?
s. S. 11
Wieso entspricht das Ruhemembranpotenzial der meisten Zellen nicht genau dem K-Gleichgewichtspotenzial, liegt aber in der Nähe dieses Potenzials?
- hoher Na-Gradient trotz schlechter Permeabilität (Wert nach oben verschoben)
Wie lässt sich der Ionenfluss eines bestimmten Ions durch die Membran berechnen?
- s. S. 11
Unter welchen Fällen ist der Ionenfluss durch die Membran gleich Null?
- wenn dem Membranpotenzial dem Gleichgewichtspotenzial entspricht
- wenn Membran für Ion nicht permeabel ist
Wie lässt sich der Gesamtstrom für mehrere Ionen durch eine Membran berechnen?
- s. S. 11
Wie lautet die Gleichung zur Bestimmung des Ruhemembranpotenzials?
- s. S.12
Wie kommt es zur Entstehung det Donnan-Verteilung?
- negative Proteine im EZR nicht permeabel für Membran
- Cl extrazellulär höher als im IZR -> Cl-Einstrom nach innen, gefolgt von K-Ionen
- Einstrom beendet, wenn Ladungsausgleich zwischen beiden Seiten
- Konzentrationgradient vorhanden, Entstehung eines GG-Pot. (= Donann-Potenzial), für Cl = -20 mV
- Zelle würde osmotisch bedingt anschwellen
Was ist das Donnan-Potenzial?
- Gleichgewichtspotenzial, das sich durch die Donnan-Verteilung einstellt
Wodurch wird verhindert, dass das Donnan-Potenzial in der lebenden Zelle verhindert wird? Warum muss dies verhindert werden?
- Na-K-ATPase und hohe Membranpermeabilität für K sorgen dafür, dass die Zelle innen negativ geladen ist
- damit wird der Cl-Einstrom behindert
Welche Auswirkungen hat ein Energiemangel in der Zelle auf die Aktivität der Na-K-ATPase sowie auf weitere Konsequenzen?
- Na-K-ATPase arbeitet nicht richtig
- Membranpotenzial verschiebt sich in Richtung Donnan-Potenzial
- Na und K-Konzentration gleichen sich auf beiden Seiten der Membran an (Depolarisation)
- Cl und weitere Kationen strömen ein -> osmotisch bedingte Zellschwellung
Durch welchen Mechanismus (Transporter in der Membran) kann einer Zellschwellung entgegengesetzt werden?
Aktivitätssteigerung des K-Cl-Symporters (Transport von beiden aus der Zelle) -> intrazellulär Osmolarität wird vermindert, Wasser strömt aus der Zelle
Nennen Sie Beispiele für Carrier
- K-, Na, Ca-Kanäle
- GLUT4
Nennen Sie Beispiele für Symporter und Antiporter
Symporter: Na-K-2Cl-Symport in Henle-Schleife, Na-Glc-Transport in Enterozyten
Geben Sie die Nernst-Gleichung an.
s. S. 9
Geben Sie die Ionenkonzentration der folgenden Ionen im IZR + EZR an: Na, K, Ca, Mg, Cl, HCO3-, große Anionen
s. Tab. 1.1
Geben Sie die Gleichgewichtspotenziale folgender Ionen an: Na, K, Cl, Ca
s. Tab. 1.2
