Hoofdstuk 5 Flashcards
diffusie membraan potentiaal kalium
-94 mV; kalium ionen willen naar buiten. Hierdoor ontstaat er een negatieve lading in de cel.
diffusie potentiaal
verschil in potentiaal binnen en buiten met bepaalde ionen
diffusie potentiaal van natrium
+61; natrium wil naar binnen dus de binnenkant krijgt een positieve lading
Wat is de Nerst vergelijking
het diffusie potential over een membraan dat de net diffusie van een ion uitbalanseert
Grotere Nerst vergelijking betekent
grotere neiging van de ionen om over het membraan te diffuseren
Voor welke omstandigheden geldt de Nerst vergelijking
37 graden
Nerst vergelijking
EMF = 61/z x log(Ci/Co)
wat is de z in de Nerst vergelijking
de elektrische lading van het ion; +1 voor kalium bijv.
als het membraan permeabel is voor meerdere ionen, dan wordt het diffusie potentiaal bepaald door
1) de polariteit van de elektrische lading per ion. 2) permeabiliteit van het membraan (P) voor elk ion en 3) de concentratie (C) van het ion buiten en binnen de cel
Hoe heet de formulie voor de diffusie potential voor meerdere ionen
Goldman vergelijking of Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking
Goldman vergelijking berekent…
membraan potential van de BINNENKANT van het membraan
Goldman vergelijking
EMF = -61 x log (CP+CP)/(CP+CP). Elke C*P geldt voor één ion-soort, waarbij C boven de breuk binnen concentratie is en onder de breuk buiten concentratie is
welke ionen zijn het belangrijkst voor het bepalen van het membraan potentiaal
natrium, kalium en chloride ionen
als de permeabiliteit van een ion 0 is, wat is dan de bijdrage aan het membraan potentiaal?
niks; kan niks doen
wat zorgt voor elektronegativiteit in de cel
een gradient van een positief ion van binnen naar buiten
de permeabiliteit van deze ionen verandert tijdens een actie potentiaal
natrium en kalium alleen
welk celsoort heeft nooit rust in het membraan potentiaal
cardiale cellen
twee lokale verdovingen en hun werking
procaine en tetracaine; ze blokkeren natrium kanalen waardoor actiepotentialen niet ontstaan.
membraan stabilisatie factoren zorgen voor
verminderde exciteerbaarheid
waarom zijn calcium ionen stabilizeerders?
Omdat calcium de permeabiliteit van het membraan voor natirum-ionen bepaald. Des te meer calcium ionen, des te lager de permeabiliteit voor natrium.
refractie periode voor grote gemyeliniseerde zenuwen
1/2500s
absolute refractie periode
de tijd dat het kost voor natrium kanalen en het membraan potentiaal om zich te herstellen zodat er een nieuw actiepotentiaal kan ontstaan
een nieuw actiepotentiaal kan niet gebeuren zolang
het membraan nog aan het depolariseren is
acute lokale potentialen
kleine veranderingen in het membraan potentiaal die niet sterk genoeg zijn om een actiepotentiaal op te wekken (acute subdrempel potentiaal)
hyperpolarisatie stimuleren in het lab
buiten de cel positieve current geven; groter verschil in voltage waardoor er minder excitatie is
depolarisatie naboosten in het lab
een elektrode geeft negatieve current buiten de cel; hierdoor wordt het verschil in voltage binnen vs buiten kleiner; gates open voor natrium
hoe stimuleren we zenuwen in het lab
met elektriciteit
wat stimuleert excitatie
vanalles; mechanische, chemische, elektrische stimulatie etc.
excitatie
natrium ionen naar binnen; actiepotentiaal
snelheid van actie potential conductie in gemyeliniseerd en niet gemyeliniseerd
0.25 m/s versus 100 m/s
waarom is saltatorische geleiding belangrijk?
1) door het springen van node naar node is de snelheid van de zenuwimpuls 5 tot 50x sneller en 2) dit bespaart energie voor het axon omdat alleen bij de nodes depolarisatie plaatsvindt; 100 keer minder energie kwijt.
saltatorische geleiding
actiepotentialen worden geleid van node naar node door saltatorische geleiding; elektrische stroming gaat via de omgeving en het axoplasma van node naar node. Actiepotentiaal springt zo dus van node naar node; Dus niet bij het axon WAAR SCHEDE ZIT
op welke locatie van het axon ontstaan actie potentialen
alleen bij de nodes van Ranvier
kunnen ionen door de myeline schede?
nee, alleen nodes van Ranvier
Hoe worden Schwann cellen van elkaar gescheiden
Via de nodes van Ranvier
sfingomyeline is een
geleider; impulsen zijn 5000x sneller dan zonder myeline
Wat zit er in een myeline schede
sfingomyeline
Hoe worden myeline schedes gemaakt
Een myeline schede is om een axon gelegd door een Schwann cel. Deze draait meerdere keren op het axon heen, zodat er meerdere lagen myeline ontstaan.
functie node van Ranvier
ionen kunnen dan gemakkelijk in en uit het membraan
grootte van de node van Ranvier
2 tot 3 mm
myeline is eigenlijk
het membraan van een Schwann cel
hoe zit een gemyeliniseerd vezel eruit
In het midden zit het axon, wat in het midden gevuld is met axoplasma. Om het axon heen zit een myeline schede, die dikker is dan de axon zelf. Elke 1 tot 3 mm is een node van Ranvier. In de myeline schede zitten hier en daar ook Schwann cel kern (het myeline is het membraan van de Schwann cel).
meer gemyeliniseerde zenuwen dan niet gemyeliniseerd zenuwen in een vezel?
Jep; meer geleiding
waarom is er rust tussen automatische actiepotentialen in het hart?
Door hyperpolarisatie; zoveel kalium eruit dat het membraan potentiaal onder zijn rustpotentiaal schiet. Dus het duurt langer voordat het in rust is en er een nieuwe actiepotentiaal kan ontstaan/
rust tussen automatische depolarisatie hart
1 seconde
stappen automatische depolarisatie hartspieren
rustpotentiaal van -60 tot -70 mV; waardoor kanalen niet volledig dicht zijn. Natrium en calcium lekken in de cel; membraan voltage stijgt in de positieve richting; hogere permeabiliteit;m meer ionen; tot er een actiepotentiaal is. DIt herhaalt zich continue.
wat is er essentieel voor automische membraan depolarisatie
het membraan moet permeabel zijn voor natrium (of calcium en natrium via de langzame calcium-natrium kanalen)
veratridine
activeert natrium kanalen; verlaagd drempel voor actiepotentiaal
kunnen alle celtypes herhaalde ontlading uitvoeren?
wel als de drempel voor actiepotentialen laag genoeg is
herhaalde ontlading gebeurt in
het bonken van het hart; peristalsis van de darmen en; neuronale controles zoals ademhaling
waardoor ontstaat er een plateau
hartcellen hebben naast de normale snelle kanalen ook L-type calcium kanalen; dit zijn slome calcium kanalen. Deze gaan later open en dicht, waardoor er meer depolarisatie plaatsvindt. Een andere reden is dat kalium kanalen in hartcellen langzamer open gaan.
hoeveel langer wordt een depolarisatie met een plateau
0.2 tot 0.3 seconden; langere contractie
in welke cellen komt een plateau voor
vooral in hartcellen
wat is een plateau
wanneer repolarisatie uitgesteld wordt; langere depolarisatie.
wanneer natrium concentratie in de cel van 10 mEq/L gaat naar 20, dan wordt de activiteit van de Na K pomp
verachtvoudigd
hoe wordt de Na K pomp gestimuleerd
wanneer er teveel natrium ionen binnen het celmembraan accumuleren
hoe wordt de Na K pomp gestimuleerd
wanneer er teveel natrium ionen binnen het celmembraan accumuleren
hitteproductie in een vezel
neemt toe naarmate er meer impulsen worden verzonden
hoe worden de natrium en kalium concentraties hersteld na een actiepotentiaal
via de natrium kalium pomp; kost energie
hoeveel zenuwimpulsen kunnen verstuurt worden voordat de ion concentraties zichtbaar uit balans komen?
100,000 tot 50miljoen in grote vezels
veiligheids factor zenuwen
dit betekent dat de ratio van actie potentialen tot drempel voor excitatie groter is dan 1; zo blijft een impuls in stand
alles of niet principe geldt voor
al het exciteerbare weefsel
alles of niets principe
depolarisatie van een membraan gebeurt over het gehele membraan, of het gebeurt niet. Als er ergens een plek is waar geen depolarisatie kan plaatsvinden, stopt de depolarisatie dus (want kan niet doorgegeven worden).
heeft een zenuwimpuls een richting?
Nee; gaat beide kanten op
wat is het ‘bereik’ van het voltage verschil dat Natrium ionen veroorzaken in de vezel
1 tot 3 mm in de vezel
een zenuwimpuls wordt beschreven als
de transmissie van een actiepotentiaal over een vezel
wat is er nodig voor een actiepotentiaal
er moet meer Na in dan K eruit; een stijging van het membraan potentiaal tussen de 15 en 30 mV.
wat is de threshold voor een actiepotentiaal
-55 mV
wat voor loop is een actiepotentiaal
positieve feedback; meer natrium en kalium kanalen open
% calcium tekort voor spiersamentrekkingen
50% onder de normale waarde
waarom zorgt een calcium tekort voor titanische spiertrekkingen?
een calciumtekort zorgt ervoor dat natriumkanalen sneller open gaan (bij een klein voltage verandering); spontane spiertrekkening. Kan dodelijk zijn. De positieve lading van calcium zorgt blijkbaar voor aanpassingen in de gevoeligheid van natriumkanalen.
welke celtypes zijn afhankelijk van alleen de calcium kanalen voor depolarisatie
bepaalde soorten glad spierweefsel
functie natrium vs calcium pomp depolarisatie
natrium pomp belangrijk voor initiatie van depolarisatie, calcium voor het voortzetten ervan
calcium pomp snelheid reageren
is 10 tot 20x zo sloom als natrium kanalen
snelle kanalen
natrium kanalen
langzame kanalen …
calcium kanalen
wanneer gaan calcium pompen open
tijdens depolarisatie
concentratie calcium buiten en binnen
binnen; 10^-7 molar, buiten 10^-3 molar
calcium gradient buiten vs binnen cel is
10,000 fold
calcium hoger binnen of buiten de cel
buiten; de pomp pompt calcium van buiten naar binnen. OF in het ER.
Hoe ziet de calcium pomp eruit
hetzelfde als de Natrium pomp, maar dan dus can Ca
anionen in een vezel…
dit zijn anionen wat bijvoorbeeld eiwitten en organische fosfaat en sulfaat compounds. Deze ionen kunnen NIET naar buiten, waardoor er een negatieve lading is in de vezel als er te weinig kationen zijn.
welke twee andere soorten spelen ook een rol bij het membraan potentiaal?
anionen en calcium
ratio Na K tijdens depolarisatie maximaal
1000x meer Na dan K
ratio Na K geleiding in rust
0.1
bij depolarisatie is de conductie van natrium opeens
5000 keer vergroot
de conductie van kalium vergeleken met natrium tijdens de restfase
is 50 tot 100 groter dan natrium
kalium kanalen gaan pas dicht bij een actiepotentiaal wanener
het membraanpotentiaal negatief weer wordt
tetraethylammonium blokkeert
kalium kanalen aan de binnenkant
Tetrodotoxin blokkeert
Natrium kanalen aan de buitenkant
een alternatieve methode om ionen flow door een kanaal te meten is via
het blokkeren van een type kanaal.
hoe meten we de flow van ionen door een vezel
voltage clamp methode
kalium kanalen gaan open en dicht binnen
3 ms; dicht na 2 ms maar na 3ms is kalium terug op rustpotenitaal
natrium kanalen openen en gaan dicht binnen
2 ms
wie bedacht de voltage clamp methode
Hodgkin en Huxley in 1963
welk kanaal is sneller; natrium of kalium
natrium; het sluiten van de kalium kanalen gaat slomer. Hierdoor heb je soms een doorschieter bij de repolarisatie.
Openen van de natrium kanalen na depolarisatie kan niet zonder
repolarisatie, eerst moet het membraanpotentiaal terug naar -70 mV voordat de gates weer open kunnen
bij welk mV wordt de natrium kanaal geactiveerd
bij -55 mV
kalium kanaal bij +35 mV tot -70mV
gate (binnen) is open
kalium kanaal bij -70 mV
gate (binnen) is dicht
natriumkanaal bij +35mV naar -70mV
Activation gate is open, maar inactivation gate is dicht; natrium niet naar binnen
natriumkanaal bij -70 mV tot +35 mV
Beide gates zijn open en natrium kan naar binnen
natrium kanaal bij -70mV
De activeer gate (buiten de cel) is dicht en de inactiveer gate (binnen de cel) is open. Natrium kan niet naar binnen.
welke pompen zijn nodig bij depolarisatie en repolarisatie
depolarisatie; voltage gated natrium kanalen. Voor repolarisatie; voltage gated kalium kanalen. DIt is naast de Na/K pomp en K+ lekkanalen
repolarizatiefase actiepotentiaal
Binnen een 10,000de van een seconde gaan de natrium kanalen dicht en de kalium kanalen open. Kalium gaat naar buiten waardoor het membraanpotentiaal weer negatief in de cel wordt
Het doorschieten van depolarisatie gebeurt in
grotere zenuw vezels, omdat de inflow van natrium ionen zo groot is; over een membraan potentiaal van 0 naar +35. Gebeurt dus niet in kleinere zenuwvezels
depolarisatiefase actiepotentiaal
hier wordt het membraan permeabel voor natrium ionen, waardoor natrium IN het axon gaat. Hierdoor gaat de -70 mV naar boven
rustfase van een actiepotential
voordat het actiepotentiaal begint.
repolarisatie
van positief naar negatief potentiaal
depolarisatie
van negatief naar positief potentiaal
een actiepotentiaal begint met
een verandering van rustpotentiaal (negatief) naar een positef potentiaal, en eindigt met met een net zo snelle verandering terug naar negatief.
Membraan potentiaal van een vezel als je Na/K pomp meerekent
Omdat er 3 + naar buiten, en 2 + naar binnen gaan, krijg je een membraanpotentiaal verschil van -4 mV BINNEN de cel. Dit bij de mV voor diffusie optellen krijg je -90 mV. Dit is dus allen Na en K meegerekend.
membraan potentiaal wanneer permeabel voor natrium en kalium
Kalium buiten is 4, binnen 140. Natrium buiten is 142, binnen 14. Leidt tot een rustpotentiaal van -86 mV BINNEN de cel (goldman).
membraan potentiaal wanneer alleen permeabel voor Kalium
Kalium buiten = 4, kalium binnen = 140. 140/4 is 35. Log hiervan is 1.54. Dit keer -61 mV is een rustpotentiaal van -94 mV BINNEN de cel.
Hoe heten kalium lekkanalen nog meer
tandem porie domein of kalium kanal
wanneer meerdere ionen het membraan potentiaal bepalen dan…
verschilt dit membraan potentiaal van hun eigen balans potentiaal
elektrochemische driving force
Vdf; wanneer meerdere ionen meewerken aan het membraan potentiaal waardoor ze geen eigen balans potentiaal hebben
elektrochemische driving force formule
Vdf = Vm - Veq; Membraan potentiaal minus het balans potentiaal van het ion zelf
Vdf voor kationen
Na+/K+ bijv, een positieve Vdf betekent beweging uit de cel. En een negatieve Vdf betekent beweging in de cel.
Vdf voor anionen
negatieve ionen. Positieve Vdf is beweging in de cel, en negatief is uit de cel.
Vm = Veq
Er is geen netto beweging van het ion in of uit de cel.
Reversal potential is de
Veq
meten van memrbaan potentiaal
micropipette gevuld met eletrolyt oplossing wordt in de vezels gestoken. Een indifferent electrode wordt in de buitenomgeving gezet. Potentiaal verschil wordt zo gemeten via een voltmeter. Deze voltmeter kan kleine voltages meten ondanks hoge weerstanden.
lumen diameter en weerstand van de micropipette
1 micrometer en een weerstand van 1 miljoen Ohms
Hoe wordt verschil in membraan potentiaal gemeten
de microelectrode is aangesloten op een oscilloscoop
Waarom zie je bij een membraan potentiaal meting een lijn op de 0
Dit is het potentiaal buiten de cel
Waarom zie je bij een membraan potentiaal meting een lijn op de 0
dat is het potentiaal buiten de cel; 0
het voltage veranderde gebied in een zenuw heet ook wel
elektrische dipoollaag
hoeveel van de positief geladen ionen moeten naar buiten om een membraan potentiaal van -70 te krijgen?
1/3 000 000 tot 1/100 000 000
Hoeveel positieve ionen moeten naar binnen om het membraan potentiaal van -70 mV naar +35 mV te brengen?
slechts 1/10 000 van het totaal aantal positieve ionen
een membraanpotentiaal van -70 betekent dat
het potentiaal in de vezel is 70 mV meer negatief dan die buiten de vezel
De Na+/K+ zorgt voor een
negatieve lading in de cel omdat er 3 + weg gaan en 2+ binnenkomen; -1
Wat zijn kalium lekkanalen
Zijn open kanalen die Kalium naar buiten de cel lekken in zenuwcellen, ook in de rust fase. Ook lichtelijk permeabel voor natrium, maar 100x minder
