HC.3 - Membraanpotentiaal Flashcards
Inclusief literatuur
Wat is een overeenkomst tussen poriën, ionkanalen en carriers?
allen hebben meerdere transmembrane segmenten
Wat is een fundamenteel verschil tussen poriën, transportkanalen en carriers?
Kinetisch werken ze zeer verschillend
Poriën:
- openheid
- conformationele verandering
- mate van translocatie
- continu open
- geen conformationele verandering nodig
- enorme hoeveelheden
Transportkanalen:
- openheid
- conformationele verandering
- mate van translocatie
- ofwel volledig open, ofwel volledig gesloten
- conformationele verandering nodig om volledig te openen of sluiten
- veel, wanneer open ; in de tijd hangt af van hoe vaak en hoe lang open
Carriers:
- openheid
- conformationele verandering
- mate van translocatie
- nooit volledig open
- cyclus van conformationele verandering nodig voor transport
- transport van enkele deeltjes per keer (200-50000/sec)
Wat is actief transport?
Transport van een opgeloste stof tegen diens concentratiegradiënt in
Wat is primair actief transport?
Actief transport waarbij de drijvende kracht die nodig is voor het netto transport tegen de elektrochemische gradiënt in afkomstig van de energetisch gunstige reactie zoals ATP hydrolyse
Wat is secundair actief transport?
Actief transport waarbij de drijvende kracht wordt geleverd door de “uphill” beweging te koppelen aan transport van een andere stof met het concentratieverval mee.
Wat zijn “pompen”?
Primaire actieve transporters
Wat is de functie van de alpha-subunit van de Na-K pomp
- katalytische subunit
- medieert actief transport
Wat is de functie van de bèta-subunit van de Na-K pomp?
- correcte assemblage
- correcte membraan-targeting van de Na-K pomp
Per cyclus Na-K-pomp:
- transport
- energie
- 3 natriumionen uit, 2 kaliumionen in
- 1 ATP-molecuul
Wat is de functie van de Na-K pomp
Onderhouden van een lage natriumconcentratie en hoge kaliumconcentratie in de cel t.o.v. de extracellulaire vloeistof
Waarvan hangt de snelheid van het actieve transport door de Na-K pomp van af?
- natriumionconcentratie
- kaliumionconcentratie
- ATP concentratie
Welke klasse moleculen blokkeert Na-K pompen?
cardiac glycosides
Wat is de stoichiometrie van de Na-K pomp, en wat is hiervan het gevolg?
- 3 Na+ staat tegenover 2K+
- De Na-K pompt netto positieve lading uit de cel, en is dus elektrogenisch.
Beschrijf de cyclus van een Na-K pomp
zie HC.3
Wat voor type pomp is een Na-K pomp?
Een E1-E2 ATPases / P-type ATPases
Wat is een P-type ATPase / E1-E2 type ATPase
Pompen met een E1 en een E2
Wat is E1?
de bindingsplaats voor de ionen die gericht is op de binnenkant van de cel
Wat is E2?
de bindingsplaats voor ionen die gericht is op de extracellulaire zijde
Noem 3 belangrijke P-type ATPases
- Na-K pomp
- H-K pomp
- Ca pompen
Wat is de ratio van transport van de H-K pomp?
2 protonen naar buiten : 2 kaliumionen naar binnen : 1 gehydrolyseerd ATP
Wat is de ratio van transport bij Ca pompen
1 proton : 1 calciumion : 1 gehydrolyseerd ATP
Wat zijn SERCAs
sacroplasmic and endoplasmic reticulam calcium ATPases: transporteren 2 protonen en 2 calciumionen per gehydrolyseert ATP-molecuul.
Noem een aantal voorbeelden van elektrisch prikkelbare cellen
- neuronen
- spiercellen
- hartcellen
- uitscheidingscellen van de pancreas
Wat is het rustpotentiaal?
De membraanpotentiaal van een cel als deze geen actieve respons ondergaat.
Wat levert direct de energie voor de membraanpotentiaal?
de ionenconcentratiegradiënt
Wat levert indirect de energie voor de membraanpotentiaal?
- ionenpompen
- secundaire transporteiwitten
Zij verzorgen namelijk het ontstaan en behoud van de ionengradiënten
Wat zijn de minimale componenten voor het creëren van een membraanpotentiaal?
- impermeabel membraan
- ionengradiënt
- conductie pathway (ion-selectieve kanalen)
Wat is een diffusiepotentiaal?
membraanpotentiaal die wordt veroorzaakt door ionen die zich transporteren met de concentratiegradiënt mee
Wat is de Nernst vergelijking
Zie HC3 voor antwoord
Wat is de Nernstvergelijking voor zoogdiercellen bij 37 graden Celcius?
Zie HC3 voor antwoord
Waar is de membraanpotentiaal van afhankelijk?
- temperatuur
- relatieve permeabiliteit van het plasmamembraan voor de verschillende ionen
- de concentratie van de ionen aan beide zijden van het membraan
Wat is elektrodiffusie?
Het proces van het doordringen van ionen door het membraan
Wat is elektrofysiologie?
het analyseren van de ionenstroom met een spannings-klem technieken en dan het karakteriseren van de kanalen op basis van de ionische selectiviteit, afhankelijkheid van gating op het membraanpotentiaal, en de kinetiek van het openen en sluiten.
Wat is spanningsafhankelijkheid van een kanaal?
Het openen en sluiten van sommige kanalen is afhankelijk van de membraanpotentiaal
Wat zijn ligand-gated kanalen / agonist-gated kanalen?
Kanalen die worden gekarakteriseerd door hun unieke vermogen om geactiveerd te worden door een specifiek molecuul te binden: de agonist.
Wat zijn de vier functionele criteria voor het indelen van kanalen?
- elektrofysiologie
- farmacologie
- extracellulaire agonisten/ligands
- intracellulaire messengers/regulators
Wat is een pseudo-oligomeer?
Een enkele polypeptide bevat repetitieve, homologe domeinen bevat. In deze kanalen omringen de rozetachtige verdeling van repetitieve domeinen een centrale porie.
Wat zijn gap junctions?
eiwitkanalen die twee cellen verbinden via een grote, aselectieve porie (met een diameter van ongeveer 1,4 nm op het nauwste punt) die een opgeloste stoffen toestaat om van cel tot cel te stromen.
Wat zijn 2 functies van gap junctions?
- chemische communicatie
- elektrische koppeling van cellen
Hoe zijn gap junctions opgebouwd?
uit twee hexamere structuren: connexons. 1 van elke cel. De twee connexons maken contact met elkaar om een eiwitkanaal te vormen van ongeveer 15,5 nm waarmee een gat van ongeveer 4 nm wordt overbrugd. Elke connexon is weer opgebouwd uit zes identieke subunits: connexins (Cx). Deze connexins omringen een centrale porie (radiale, hexamere symmetrie)
Wat is een connexin?
Een connexin is een subunit van een connexon. Het is een integraal membraaneiwit die bestaat uit 4 transmembrane helices.
Wat is een homotypisch kanaal
Een kanaal dat bestaat uit twee identieke connexon hexameren
Wat is een heterotypsich kanaal?
Een kanaal dat bestaat uit twee verschillende connexon hexameren
Waardoor wordt het sluiten van een gap junction over het algemeen gestimuleerd?
• Een toename in intracellulaire calciumconcentratie
• Een afname in intracellulaire pH
Wat is een actiepotentiaal?
een “transient”, regeneratieve elektrische impuls waarbij de membraanpotentiaal snel stijgt tot een piek van ongeveer 100 mV positiever dan de normale, negatieve rustpotentiaal
Wat houdt de eigenschap “elektrische prikkelbaarheid” van cellen in?
In cellen met deze eigenschap veroorzaakt een depolarisatie van het membraan boven een bepaalde drempelspanning, een spontane alles-of-niets reactie: de actiepotentiaal.
Van welke factoren hangen de drempelwaarde, amplitude, tijdsschema, en de duur van de actiepotentiaal af?
- Het openen en sluiten (gating) en de permeabiliteitseigenschappen van specifieke typen ionkanalen (deze eigenschappen zijn afhankelijk van de membraanpotentiaal en de tijd)
- De intracellulaire en extracellulaire concentraties van de ionen die door de kanalen heengaan, zoals Na+, K+, Ca2+ en Cl-
- De membraaneigenschappen, zoals capaciteit, resistentie en geometrie van de cel.
Wat is een graduele spanningsverandering?
een membraanpotentiaal verandert gradueel en stabiliseert daarna. Dit omvat een exponentieel tijdsverloop met een tijdsconstante.
Welke soort stimuli leveren een graduele spanningsverandering?
- hyperpolarisatie
- depolarisatie onder de drempelwaarde
Wat zijn twee belangrijke verschillen tussen een graduele spanningsverandering en een actiepotentiaal?
- een graduele spanningsverandering gedraagt zich exponentieel en vlakt dan af. een actiepotentiaal ontstaan bij het overschrijden van een drempelwaarde en heeft een hele andere vorm
- een graduele spanningsverandering neemt de verandering van de potentiaal exponentieel af. Bij een actiepotentiaal verandert de vorm en amplitude niet met de afstand
Wat zijn kritieke factoren voor het ontstaan van een actiepotentiaal?
- magnitude (intensiteit) van de depolariserende stimulus
- lengte/duur van de stimulus
Wat bepaalt de prikkelbaarheid voor een actiepotentiaal?
het product van de magnitude en de lengte van een prikkel
Welke twee eigenschappen voorkomen dat er tegelijk twee actiepotentialen kunnen ontstaan?
- er vindt nooit summatie van actiepotentialen plaats
- er moet enige tijd verlopen voordat het mogelijk is om een tweede actiepotentiaal te voeren
Wat is de relatieve refractaire periode?
het interval tussen de initiatie van het actiepotentiaal en wanneer het onmogelijk of moeilijker is om een twee actiepotentiaal te creëren
Wat is de absolute refractaire periode?
de periode vanaf de initiatie van het actiepotentiaal tot het moment waarop de repolarisatie bijna voltooid is. In deze fase kan onmogelijk een nieuw actiepotentiaal gevuurd worden.
Wat is de relatieve refractaire periode?
de periode vanaf het moment waarop repolarisatie voltooid is tot het moment waarbij de rustpotentiaal is hersteld. In deze periode is de minimale stimulus die nodig is voor het ontstaan van een actiepotentiaal groter dan normaal, en dus kan de benodigde stimulus niet bepaald worden met de sterkte-duur curve.
In welke refractaire periode kan er toch wel een nieuw actiepotentiaal ontstaan?
de relatieve refractaire periode
Wat veroorzaakt de twee fases van de refractaire periode?
de ‘gating’ eigenschappen van de betrokken natrium- en kaliumkanalen.
Wat zijn knopen van Ranvier?
Kleine segmenten van een axon die niet bedekt zijn met myeline
Wat zijn TEA, TTX en STX?
kationen die zich gedragen als specifieke ionkanaal blokkades
Wat blokkeert de buiteningang van natriumkanalen?
TEA
Wat blokkeert de buiteningang van kaliumkanalen?
TTX (of STX)
Hoe wordt de initiële fase van de natriumionstroom voor de piek genoemd?
activatie
Hoe wordt de latere fase van de natriumionstroom na de piek genoemd?
inactivatie
Wat betekent delayed rectifier kaliumion?
Het feit dat kaliumionstroom vertraagd op gang komt en ook later weer afneemt
Wat is de relatie tussen de stroom door een open kanaal en de membraanpotentiaal?
lineair
Wat is het verband tussen de waarschijnlijkheid van het openstaan van een kanaal en de membraanpotentiaal?
sigmoidaal
Waarvan is de werkelijke macroscopische stroom afhankelijk?
- aantal geopende kanalen
- waarschijnlijkheid van openstaan
stroom door één kanaal
Welke 5 dingen laat het Hodgkin-Huxley model zien?
• Een toename van Na+ conductie veroorzaakt de depolariserende fase van een actiepotentiaal als de membraanpotentiaal vlug de Ena benadert.
• De inactivatie van Na+ conductie en de vertraagde activatie van K+ conductie is verantwoordelijk voor de repolarisatie van de membraanpotentiaal tot de rustpotentiaal dichtbij de waarde van EK.
• Drempelwaardegedrag
o De drempelwaarde is het niveau van depolarisatie waarbij het depolariserende effect van de open Na+ kanalen voldoende is om de tegenwerkende invloeden de baas te zijn.
• Refractaire periode
o Absolute refractaire periode: verklaard door Na+ kanaal inactivatie het is onmogelijk om een voldoende aantal natriumkanalen te openen om een tweede actiepotentiaal op te leveren
o Relatieve refractaire periode: vekrlaard door het vertraagde openen en sluiten van K+ kanalen een sterkere stimulus dan normaal is nodig om een tweede actiepotentiaal op te wekken
• Het HH model impliceert dat de membraanpotentiaal de kanaal geïnduceerde beweging van een elektrische geladen deeltje activeert.
o Spanningsafhankelijkheid gedrag van kanalen
Waar is de passieve spreiding van stroom in biologisch weefsel van afhankelijk?
- de manier van geleiding
- het isolerende medium
Wat zijn belangrijke factoren voor de manier van geleiding en het isolerende medium
- geometrie (celvorm en weefselanatomie)
- elektrische weerstand van de oplossing
- elektrische weerstand van het celmembraan
- de membraancapaciteit
Wat is elektrotonisch?
passieve geleiding van lading (in een axon)
Waarom kan geleiding in twee richtingen wel plaatsvinden bij impuls in een centrale locatie van een axon, maar niet bij impuls aan het uiteinde van één van de axonen?
De actiepotentiaal verspreidt slechts in één richting als gevolg van de refractaire periode die de impuls in de andere richting stopt.
Welke twee basisstrategieën worden toegepast om conductie-eigenschappen van een neuron te verbeteren?
- Het vergroten van de diameter van de axon, en daarmee dus het verminderen van de elektrische weerstand
- Het myeliniseren van axonen, waardoor de elektrische isolatie rondom de kabel toeneemt
Welke cellen produceren myeline?
gliacellen
Welke cellen produceren myeline in de hersenen?
oligodendrocyten
Welke cellen produceren myeline in het perifere zenuwstelsel?
cellen van Schwann
Wat is de relatie tussen de diameter van de axon en de voortplantingssnelheid van een impuls?
kwadratisch: als de diameter 4x zo groot is, dan neemt de voortplantingssnelheid met wortel 4 (=2) keer toe.
Welke spanningsafhankelijke kanalen zijn vooral in knopen van Ranvier gelegen?
natriumkanalen
Wat is saltatoire impulsgeleiding?
sprongsgewijze impulsgeleiding; impulsgeleiding van knoop van Ranvier naar volgende knoop van Ranvier, wat razendsnel gaat
Wat is fysiologie?
de leer van de normale levensverrichtingen en -verschijnselen
Benoem 3 eigenschappen van de Na-K pomp?
- belangrijste actief transportmechanisme van zowel natriumionen als kaliumionen
- electrogeen
- verbruikt ATP
Wat is diffusie?
stroom van een opgeloste stof van een hoge naar lage concentratie
Wat is het rustmembraanpotentiaal?
de membraanpotentiaal in rust
- ongeveer -70mV
Welke kanalen staan vooral open in rust?
natriumionkanalen
Wat is een actiepotentiaal, waar bestaat het uit, en wat veroorzaakt de depolarisatiefase en de repolarisatiefase?
- De actiepotentiaal is een grote alles-of niets verandering van de membraanpotentiaal
- Bestaat uit een depolarisatie- en repolarisatiefase
- De depolarisatiefase is het gevolg van openen van natriumkanalen en dus het naar binnen stromen van natriumionen.
- De repolarisatiefase is het gevolg van het sluiten van natriumkanalen en openen van “trage” kaliumkanalen en stromen kaliumionen naar buiten
Welke twee soorten krachten zijn van belang bij de beweging van ionen in vloeistof?
- chemische krachten (diffusie van hoge naar lage concentratie)
- elektrische krachten: + wordt aangetrokken door -
Wat zijn kationen?
positieve ionen (aangetrokken door negatieve kathode)
Wat zijn anionen?
negatieve ionen (aangetrokken door positieve anode)
Wat is een omkeerpotentiaal?
De spanning waarbij de richting van de stroom omdraait
Wat is de definitie van de evenwichtspotentiaal van kalium?
de membraanpotentiaal waarbij de netto kaliumstroom nul is
Wat is de definitie van de evenwichtspotentiaal van natrium?
de membraanpotentiaal waarbij de netto natriumstroom nul is
Wat is de definitie van de evenwichtspotentiaal van chloride?
de membraanpotentiaal waarbij de netto chloridestroom nul is
Wat is het fysiologische bereik van de membraanpotentiaal?
evenwichtspotentiaal kalium < membraanpotentiaal < evenwichtspotentiaal natrium
Hoe beredeneer je de evenwichtspotentiaal van kalium?
De membraanpotentiaal waarbij de netto kaliumstroom nul is, is wanneer de membraanpotentiaal zo negatief is, dat de kaliumionen die buiten zo sterk worden aangetrokken door de hele negatieve membraanpotentiaal dat de diffusiekracht wordt opgeheffen.
Benoem belangrijke eigenschappen van Na en K kanalen
- Na en K kanalen zijn spanningsafhankelijk
- Na kanalen kunnen in het algemeen sneller openen dan de K kanalen
- als natriumkanalen een tijdje open hebben gestaan, sluiten ze vanzelf (inactivatie)
Hoe vindt inactivatie van natriumkanalen plaats?
een speciaal bolletje gaat in het kanaal staan als het natrium kanaal al een tijdje open heeft gestaan.
Waar is conductie een maat voor?
Het aantal open kanalen
Wat is de drempelwaarde?
waarde van de membraanpotentiaal die overschreden moet worden om een actiepotentiaal op te wekken
