H5: Membrane Potentials and Action Potentials

Question 1

Tijdens het rustpotentiaal ligt Kalium vooral (…) de cel, en Natrium (…) de cel (binnen/buiten)

Answer 1

Kalium: binnen
Natrium: buiten

Question 2

De drijvende kracht achter diffusie van ionen is:

Answer 2

De elektrochemische gradiënt, veroorzaakt door ladings- en concentratieverschil

Question 3

De Nerst vergelijking beschrijft:

Answer 3

De relatie tussen diffusiepotentiaal en de ionconcentratie over een membraan, geldend voor 1 ion

Question 4

De Goldman Vergelijking beschrijft

Answer 4

De diffusie potentiaal veroorzaakt door meerdere ionen. Hierbij hangt de diffusiepotentiaal af van de ionconcentratie, polariteit en permeabiliteit over een membraan, voor meerdere ionen

Question 5

De drie ionen die het meest relevant zijn voor het vormen van een membraanpotentiaal zijn:

Answer 5

Natrium
Kalium
Chloride

Question 6

Een positief elektrisch potentiaal is gedefinieerd als veel positieve ionen (…) de cel (binnen/buiten)

Answer 6

binnen de cel

Question 7

Wat gebeurt er als het membraan maar permeabel is voor 1 ion?

Answer 7

De elektrishe gradiënt gaat richting het Nerst Potentiaal

Question 8

Het rustpotentiaal voor neuronen, skeletspieren, gladde spieren, hartspier is: (4)

Answer 8

Neuronen: -70mV
Skeletspier: -80mV
Gladde spiercel: -55mV
Hartspiercel: -85mV

Question 9

Wat en hoeveel pompt een Na-K pomp?

Answer 9

3 Natriumionen naar buiten

2 Kaliumionen naar binnen

Question 10

Welke mechanismen dragen het meeste bij aan het rustpotentiaal (3)

Answer 10

1. Kaliumpermeabiliteit (allermeest)
2. Natriumpermeabiliteit (licht)

tot hier samen -84mV.

3. Elektrogene Na-K pomp (extra -4 mV)

Question 11

Wat zijn de fasen van een (neuron) actiepotentiaal, en welk membraanpotentiaal wordt bereikt? (3)

Answer 11

1. Rustfase: -70 mV (gepolariseerde toestand)
2. Depolarisatie fase: plots influx natrium, kan leiden tot overschoot in grote zenuwcellen waarbij +35 mV bereikt wordt.
3. Repolarisatie fase: natrium kanalen sluiten weer, uitstroom kalium wordt groter, hersteld rustende membraanpotentiaal van -70 mV.

Question 12

Welk ionkanaal wordt geopend bij de depolarisatie resp. repolarisatie? (2)

Answer 12

Depolarisatie -> voltage gated Na+ kanalen, benodigde factor voor zowel depolarisatie als repolarisatie.

Repolarisatie -> voltage gated K+ kanalen, versnellen repolarisatie proces.

(zijn allebei een toevoeging op de Na-K pomp en lek kanalen!!)

Question 13

Waardoor wordt de absolute refractieve periode veroorzaakt?

Answer 13

Voltage gated Na+ kanalen kunnen pas weer openen nadat het membraanpotentiaal weer is teruggekeerd naar het rustpotentiaal.

Question 14

[Ik ga ervan uit dat je wel wat weet over permeabiliteit en ionstromen tijdens het actiepotentiaal]

Answer 14

Ja dat weet ik, fijn dat je geen overbodige kaartjes maakt Stijn

Question 15

Wat is de definitie van de drempelwaarde?

Answer 15

Het membraanpotentiaal waarop genoeg natriumkanalen open zijn om een positieve feedback loop te beginnen -> actiepotentiaal

Question 16

Wat is het alles of niets principe bij neuronen

Answer 16

Boven drempelwaarde is impuls, onder drempelwaarde is niks.

Question 17

Hoe wordt na een actiepotentiaal de normale concentraties weer hersteld?

Answer 17

Na-K pomp transporteert Na naar buiten, en K naar binnen. ATPase –> “opladen” van de zenuwcel is actief metabolisch proces.

Question 18

Waardoor wordt het plateau van het AP in hartspiervezels veroorzaakt? (2)

Answer 18

1. Naast snelle natriumkanalen zijn er hier ook langzame calciumkanalen –> aanhoudende depolarisatie.
2. Kan zijn dat de kaliumkanalen langzamer open gaan waardoor repolarisatie proces vertraagd wordt.

Question 19

In welke weefsels komen (normale) zelf geïnduceerde ontladingen voor? en wat veroorzaken deze ritmische ontladingen?

Answer 19

Komen voor in hart, gladde spiercellen en in veel van de neuronen in het CSZ.

Veroorzaken de ritmische hartslag, ritmische peristaltiek van de darmen en neuronale gebeurtenissen zoals de ritmische controle van de ademhaling.

Question 20

Welk verschil hebben de pacemaker cellen t.o.v. normale cellen

Answer 20

Er is een hogere permeabiliteit voor natrium in rust, waardoor spontaan positieve feedback ontstaat.

Question 21

Waardoor wordt het ritme van de pacemakercellen met ~1s vertraagd?

Answer 21

hyperpolarisatie, korte periode meer permeabel voor kaliumionen. Deze neemt langzaam weer af waardoor membraanpotentiaal toeneemt tot drempelwaarde.

Question 22

Tussen deze grote zenuwvezels bevinden zich ook kleine zenuwvezels in de doorsnede. De grote zenuwvezels zijn (…) de kleine zenuwvezels zijn (…)?

Answer 22

1. gemyeliniseerd

2. ongemyeliniseerd

Question 23

Waar bestaat de kern van een zenuw vezel uit?

Answer 23

het axon, de membraan van het axon geleid de actiepotentiaal. De kern van het axon is gevuld met axoplasma.

Question 24

Wat ligt rondom het axon?

Answer 24

de myelineschede, vaak veel dikker dan het axon.

Question 25

Wat zijn voorbeelden van exciterende factoren (kettingreactie veroorzakend) die leiden tot een actiepotentiaal? (3)

Answer 25

Mechanische verstoring membraan (druk)
Chemische effecten op membraan (neurotransmitter)
Passeren van elektriciteit door membraan.

Question 26

Hoe groot is de Nernst potentiaal voor Kalium?

Answer 26

-94 mV.

Question 27

Hoe groot is de Nernst potentiaal voor Natrium?

Answer 27

+61 mV.

Question 28

Wat zijn de meest belangrijkste ionen betrokken bij het genereren van membraanpotentialen in zenuw-, spier- en neuroncellen? (3)

Answer 28

Natrium, Kalium en Chloride.

Question 29

Waarmee is de invloed van een ion op de spanning van het membraanpotentiaal evenredig?

Answer 29

met de permeabiliteit voor dit ion.

Question 30

Hoe wordt de elektrochemische aandrijvingskracht van een ion gedefineerd?

Answer 30

is gelijk aan het verschil tussen de membraanpotentiaal (Vm) en de evenwichtspotentiaal van het ion (Veq)

dus Vdf = Vm - Veq.

Question 31

Een kation met een positief Vdf leidt tot diffusie naar (…) toe.

Answer 31

buiten/uit de cel.

Question 32

Wat zijn de concentratie verhoudingen die de Na-K pomp opbouwt voor kalium en natrium?

Answer 32

K-inside/K-outside = 35
Na-inside/Na-outside = 0.1

Question 33

Zenuwcellen beschikken over een kalium (lek) kanaal, wat is hiervan de functie?

Answer 33

hierdoor kunnen kalium ionen naar buiten lekken, ze kunnen ook natrium ionen lekken maar zijn veel meer permeabel voor kalium (zo’n 100x). Dit is een belangrijk verschil in het bepalen van het normale rustmembraanpotentiaal.

Question 34

Wat is het verschil in poorten tussen spanningsafhankelijke natrium en -kalium kanalen?

Answer 34

Spanningsafhankelijke natrium kanalen beschikken over zowel activatie (buitenkant) als inactivatie (binnenkant) poorten.

Spanningsafhankelijke kalium kanalen hebben alleen een poort aan de binnenkant.

Question 35

Wat is ongeveer het voltage waarbij de spanningsafhankelijke natriumkanalen in geactiveerde toestand komen (conformatie verandering) en de activatie poorten open gaan?

Answer 35

ca. -55 mV

(rustende membraanpotentiaal is -70 mV).

Question 36

Wat gebeurt er ongeveer gelijktijdig met het open gaan van de activatie poorten (spanningsafhankelijke natrium kanalen)? (2)

Answer 36

1. het sluiten van de inactivatie poort. Sluit echter 10.000ste van een seconde later dan dat de activatie poort open gaat. Deze gaat pas weer open wanneer rust potentiaal (redelijk) is hersteld.
2. Het open gaan van de poorten van de spanning afhankelijke kalium poorten. Zit echter een vertraging in waardoor ze gelijktijdig openen met de inactivatie van de natrium kanalen.

Question 37

Welke spanningafhankelijke kanalen dragen (naast Na en K) bij aan de depolarisatie in sommige cellen?

Hoe worden deze kanalen ook wel genoemd?

Answer 37

Calcium kanalen, worden ook wel langzame kanalen genoemd. Zorgen voor een meer aanhoudende depolarisatie waar natrium vooral het proces initieert.

(veel te vinden in hartspier en gladde spiercellen).

Question 38

Wat is de invloed van een lage hoeveelheid calcium in het ECF op het spanningsniveau waarmee de natriumkanalen worden geactiveerd?

Answer 38

lager calcium in ECF betekent dat de natriumkanalen door een kleinere verhoging van de membraanpotentiaal t.o.v normaal worden geactiveerd.

(te laag kan leiden tot tetantie).

Question 39

Wat is de richting van propagatie van een actiepotentiaal?

Answer 39

verspreid zich in alle richtingen weg van de stimulus, totdat het hele membraan is gedepolariseerd.

Question 40

Hoe is de veiligheidsfactor voor propagatie gedefinieerd?

Answer 40

verhouding van actiepotentiaal tot drempelwaarde moet groter dan 1 zijn.

Question 41

Wanneer zouden alle prikkelbare weefsels zichzelf herhaaldelijk kunnen ontladen?

Answer 41

wanneer de drempel voor stimulatie wordt verlaagd tot voldoende laag niveau, denk aan veratridine of concentratie calcium in ECF.

Question 42

Wat bevindt zich om de 1-3 mm in de myelineschede? wat is de functie hiervan?

Answer 42

knooppunt van Ranvier, hier kunnen stoffen nog steeds gemakkelijk door het axon membraan stromen.

Question 43

Waar wordt de myelineschede door gevormd?

Answer 43

door Schwann-cellen, er worden meerdere lagen Schwann-celmembraan neergelegd.

Question 44

Welke stof bevatten de Schwann-cellen?

Answer 44

sfingomyeline, een goede isolator die de ionenstroom door het axonmembraan ca. 5000x verkleint.

Question 45

Waar treden actiepotentialen op in zenuwvezels?

Answer 45

Bij de knooppunten van Ranvier, deze actiepotentialen worden vervolgens van knooppunt tot knoopunt geleid door saltatorische geleiding.

Question 46

Wat is saltatorische geleiding?

Answer 46

Dit wil zeggen dat de elektrische stroom door de omringende extracellulaire vloeistof buiten de myelineschede, als ook door het axoplasma in het axon, van knooppunt naar knooppunt wordt geleidt.

Question 47

Waarom is saltatorische geleiding belangrijk? (2)

Answer 47

1. omzeilt het langzame depolarisatieproces langs de as van de vezel en verhoogt de snelheid van zenuwtransmissie.
2. bespaart energie omdat alleen de knooppunten depolariseren en er geen energie gebruikt hoeft te worden om hier de concentratieverschillen aan te herstellen.

Question 48

Waar is de snelheid van zenuwtransmissie groter?

Answer 48

in grote, gemyeliniseerde vezels.

Question 49

Hoe noemen we lokale potentiaalveranderingen?

Answer 49

acute lokale potentialen.

Question 50

Hoe noemen we lokale potentiaalveranderingen die falen een actiepotentiaal te starten?

Answer 50

acute subdrempel potentialen.

Question 51

Wat is de absolute refractaire periode?

Answer 51

periode waarin er geen nieuwe actiepotentiaal kan ontstaan, ook niet door sterke stimuli.