CELLEER: HOOFDSTUK 3 & 4 Flashcards
Wat betekenen de termen membraampotentiaal en rustpotentiaal?
Het membraampotentiaal van een cel is het verschil in spanning tussen de intracellulaire en extracellulaire ruimte.
Het rustpotentiaal van een cel is de standaardwaarde voor de membraampotentiaal. Dit rustpotentiaal is variabel naargelang het celtype maar ligt meestal tussen de -9 en -100mV.
ongeveer -70mV
Hoe ontstaat het rustpotentiaal? Op welke 3 factoren berust het verschil in membraanpotentiaal tussen de intracellulaire vloeistof en extracellulaire vloeistof?
- NA+ / K+ ATP-ase pomp activiteit
deze pomp geeft aanleiding tot een potentiaalverschil en wordt daarom elektrogeen genoemd
er wordt telkens iets meer Na+ naar buiten gepompt dan dat er K+ naar binnen wordt gepompt waardoor de intracellulaire vloeistof iets negatiever wordt - membraampermeabiliteit voor ionen (lekkanalen)
De celwand bevat meer kaliumlekanalen dan natriumkanalen (3:1) waardoor er dus meer kalium naar buiten lekt dan er natrium naar binnen lekt en de intracellulaire vloeistof dus negatiever wordt.
Het naar buiten lekken van kaliumionen wordt wel beperkt door de elektrische gradiënt die het naar buitenvloeien van positieve ladingen tegenwerkt - het verschil in samenstelling tussen de intracellulaire vloeistof en de extracellulaire vloeistof
door de chloorreflux zullen chloorionen onder invloed van de elektrische gradiënt massaal van ICV naar ECV stromen waardoor de membraanpotentiaal minder negatief wordt
de chloorreflux wordt onder invloed van de elektrische gradiënt beperkt doordat er steeds een grotere concentratiegradiënt ontstaat
chloorreflux is onvoldoende om opgebouwde potentiaal door de Na+/K+ pomp volledig te compenseren
resultaat = ICV is negatief geladen over het ECV
Aan de hand van welke vergelijking kan het evenwichtspotentiaal berekend worden?
De wet van Nernst
Deze berekening is wel maar voorzien op het feit dat het membraan slechts doorlaatbaar is voor 1 ionsoort.
De wet van Nernst houdt geen rekening met het feit dat het membraan permeabel is voor meerdere ionsoorten.
Welke afgeleide van de Wet van Nernst kan gebruikt worden voor de berekening van het rustpotentiaal die wel rekening houd met deze factor?
de GHK-vergelijking
= Goldman, Hodgkin en Katz
Wat is een actiepotentiaal?
Een actiepotentiaal is een kortdurende depolarisatie of zelfs omkering van het membraanpotentiaal in reactie op een prikkel.
depolariastie = minder negatief worden van het membraanpotentiaal
Deze depolarisatie is eerst lokaal maar wordt aan omliggende membranen doorgegeven en zo voortgezet
Welke cellen kunnen een actiepotentiaal genereren
zenuwcellen
hier vormt een actiepotentiaal een voortgeleide zenuwimpuls
alle type spiercellen
hier leiden ze tot een contractie
kliercellen
hier geeft een actiepotentiaal het signaal voor de afgifte van het secretieproduct
Op welke manieren kan een actiepotentiaal ontstaan?
het kan spontaan ontstaan:
als de cel een variabele permeabiliteit heeft voor kalium zoals in de pacemakercellen van het hart
Het kan uitgelokt worden:
door antagonisten -> een endogeen en farmaca die zicht hechten aan een specifieke receptor en daardoor Na+ kanalen openen
door depolarisatie van een naburige cel -> als er tussen cellen lage weerstandscontacten aanwezig zijn zoals nexussen (gap junction)
Waarom is een actiepotentiaal een alles-of-niets fenomeen?
Het ontstaan van een actiepotentiaal is onafhankelijk van de sterkte en duur van de prikkel, vanaf het moment dat er een prikkel is zal het actiepotentiaal ontstaan.
Het actiepotentiaal kan echter enkel opgewekt worden bij cellen waarbij het potentiaal niet variabel is.
De duur van een actiepotentiaal is wel afhankelijk van het celtype
Verklaar de voortgeleiding van een actiepotentiaal in neuronen en spiercellen.
bij de voortgeleiding of conductie van een actiepotentiaal wordt het opgewekte actiepotentiaal uitgebreid over het omliggende membraan.
het opgewekte actiepotentiaal werkt als een prikkelelektrode voor volgende delen van het membraan.
Na een stimulus stromen Na+ ionen de cel binnen op de plaats van de stimulus. Door het concentratieverschil met de rest van de intracellulaire ruimte zullen de ionen zich verplaatsen in de lengterichting van het axon waardoor er in die delen van het membraan ook depolarisatie optreed tot de drempelwaarde wordt bereikt en ook daar een actiepotentiaal ontstaat.
Zo herhaald de cyclus zich
Hoe komt het dat een actiepotentiaal sneller door dikke zenuwvezels wordt voortgeleid?
Dikke zenuwvezels zijn omhuld door een myelineschede.
Dit is een huls die gevormd word door de cel van Schwann die enkele keren rond het axon gewikkeld zit.
Tussen de myelineschedes zijn er kleine insnoeringen = insnoering van Ranvier
alleen in deze insnoeringen zijn ionenuitwisselingen mogelijk.
De myselineschede vormt namelijk een isolatielaag tussen het axon en zijn omgeving wat ervoor zorgt dat het actiepotentiaal veel sneller kan doorgegeven worden
Welke mechanismen van intercellulaire interactie via transmitters tussen cellen zijn er?
- tussen aangrenzende cellen
hierbij is er rechtstreeks onderling contact tussen de cellen via intercellulaire kanaalverbindingen (gap junctions/nexus)
- tussen naburige cellen
deze cellen liggen niet perce tegen elkaar maar delen wel dezelfde weefselvloeistof doordat ze op diffusie afstand van elkaar liggen. De transmitter wordt afgescheiden en diffundeert via de weefselvloeistof naar omliggende cellen = paracrien
autocrien = cel scheidt een transmitter af maar deze zal aan de buitenzijde van deze cel zelf reageren in plaats van naar omliggende cellen te diffunderen.
tussen neuronen is er chemische transmissie van prikkelgeleiding via synaptische verbindingen. Dit zijn gespecialiseerde contactpunten (synapsen) die tussen naburige zenuwcellen (neuronen) liggen.
de synaps wordt gevormd door de membranen van aangrenzende zenuwcellen die gescheiden zijn van elkaar door een synaptische spleet.
In deze synapsen worden neurotransmitters afgegeven die door diffusie de overkant van de spleet bereiken en door binding aan de postsynaptische membraanreceptoren de ionkanalen kan beïnvloeden en daardoor het membraanpotentiaal moduleert
- tussen (ver)verwijderde cellen
hierbij wordt de bloedstroom ingeschakeld als transportmiddel omdat de cellen te ver uit elkaar liggen voor diffusie.
Hormonen zijn de stoffen die op deze manier via de bloedbaan vervoerd worden.
Hormonen worden meestal geproduceerd in specifieke klieren die als een clustering van paracriene cellen beschouwd kunnen worden = endocrien
Over welke signaalstoffen beschikt het lichaam voor intracellulaire interacties tot stand te brengen?
- mediatoren (‘bemiddelaars’)
stoffen die in de omgeving van cellen veranderingen tot stand brengen die het functioneren van cellen in vaak ongunstige omstandigheden ondersteunen
ontstekingsmediatoren = wekken een ontstekingsreactie op. Deze mediatoren hebben een overwegend lokaal effect maar kunnen door verspreiding via het bloed ook algemene reacties opwekken zoals koorts
- transmitters (‘overdragers’)
hierbij wordt er langs chemische weg een prikkel overgedragen tussen prikkelbare cellen.
Dit doet zich vooral voor tussen zenuwcellen onderling of tussen zenuwcellen en de daardoor geïnnerveeerde effectorcellen in spier- en klierweefsel.
exciterende transmitters = pirkkelen hun doelcel (target cel)
inhiberende transmitters = verlagen de prikkelbaarheid van de doelcel - Hormonen
signaalstoffen die geproduceerd worden in endocriene cellen en via het bloed vervoerd worden waardoor ze hun werking over grote afstand kunnen uitvoeren.
hydrofiele peptidehormonen = de grootste groep, deze zijn opgebouwd uit aminozuren
steroïdhormonen en schildklierhormonen = kunnen door hun hydrofobe structuur moeiteloos de cel binnengaan en zich ophopen in membraanstructuren. De aanwezigheid van intracellulaire receptoren bepaald hierbij of een cel hiervoor als doelcel fungeert
Hoe verloopt de chemische interactie tussen cellen?
- vorming van de transmitter
- opslag van de transmitter
- afgifte
- transport naar de doelcellen
- interactie met de receptor
- opheffing van de werking van de transmitter
welke functionele indeling kan er gemaakt worden bij de transmitters?
HYDROFIELE TRANSMITTERS
- vormen grootste groep
- variërend in grootte
- kunnen slecht/niet door membraan diffunderen
- receptor bestaat uit een membraaneiwit dat van buitenaf toegankelijk is
HYDROFOBE TRANSMITTERS
- steroïdhormonen en prostaglandines
- passeren moeiteloos de celmembraan
- receptoren liggen in de membraan (voor prostaglandinen) of intracellulair (voor steroïdhormonen)
- Tot deze groep behoort ook het kleinste ligand NO, dit ligand zal zich niet binden aan een receptor maar zal intracellulair een enzym activeren
Op welke 4 manieren kan de interactie met de receptor plaatsvinden tijdens de chemische interactie tussen cellen?
- door rechtstreekse opening/sluiting van een ionenkanaal
= hierbij is de receptor een onderdeel van het kanaaleiwit. Door een conformatieverandering kan de ligand-receptorbinding de permeabiliteit van het kanaal beïnvloeden.
- door directe interactie met een in de membraan gelegen enzym
= dit enzym zal dan een intracellulair omzettingsproces starten
- door vorming van intracellulaire second messengers door de activering van specifieke membraaneiwitten (G-eiwitten)
G-eiwitten zijn hydrofobe, membraangebonden eiwitten die worden geactiveerd door een ligand-receptorbinding.
G-eiwitmolecuul = heterotrimeer, het bestaat dus uit 3 verschillende subeenheden.
In rust, zonder de binding van een agonist vormen de 3 subeenheden 1 molecuul waarin de alfa eenheid gebonden is aan de gamma-beta eenheid.
Door een ligand-receptor binding zal de alfa eenheid GDP inruilen voor GTP waardoor de verbinding met de gamma-beta eenheid verbroken wordt (dissociatie) en deze eenheden afzonderlijk door het plasmamembraan diffunderen en daar een werking uitoefenen op membraankanalen.
Dit kan ofwel de opening zijn van Ca2+ kanalen of ze gaan inwerken op in de membraan gelegen enzymen voor de productie van een 2e signaalstof (= second messenger) die door het cytoplasma kan diffunderen
de alfa eenheid beschikt over GTP-ase en zal het ingeruilde GTP dus afbreken tot GDP en fosfaat waardoor de binding tussen de alfa eenheid en de gamma-beta eenheid terug wordt hersteld en de afzonderlijke activiteiten van de eenheden wordt beëindigd
vb second messengers = cAMP, IP3 en DAG
- door binding aan een intracellulaire receptor
Deze manier van interactie met een receptor geldt enkel voor hydrofobe liganden.
Deze receptor heeft vaak een directe invloed op de transcriptie van bepaalde genen waardoor de synthese van bepaalde eiwitten kan toenemen
Dit is de weg die het mannelijk hormoon testosteron neemt om de groei van bepaalde delen van het lichaam aan te zetten
