Membranpotensial, aksjonspotensial og nervesystemet (synapser)

Question 1

Hva er membranpoteinsial? Hva er definisjonen?

Answer 1

Danner en elektrokjemisk gradient
- Den elektriske spenningen over cellemembranen
- Def.: Poteinsialet inne i cellen minus potensialet utenfor
- Forskjellen mellom det elektriske potensiale på utsiden og innsiden av cellen

Question 2

Hvor finner man det laveste potensialet/ hvor er det mest negativt? På innsiden eller utsiden av cellen?

Answer 2

Innsiden

Question 3

Hva er verdien for hvilemembranpotensialet?

Answer 3

-70 mV

Question 4

Hva er hvilemembranpotensial?

Answer 4

• Hvilemembranpotensialet er den stabile tilstanden for membranpotensialet når cellen er i ro

Question 5

Hva er aksjonspotensial?

Answer 5

Aksjonspotensialet er en kortvarig, rask endring i membranpotensialet som gjør det mulig for celler, spesielt nevroner, å sende elektriske signaler

Question 6

Hvordan oppstår membranpotensialet (elektriske spenningen over membranen)?

Answer 6

Denne spenningen oppstår på grunn av den ulike fordelingen av ioner (som kalium og natrium) på hver side av membranen

Question 7

Hvor finner man størst mengde av Kalium-ioner (K+)?

Answer 7

Innsiden av cellen

Question 8

Hvor finner man størst mengde av Natrium -ioner (Na+)?

Answer 8

Utsiden av cellen

Question 9

Hvorfor er spenningen som oppstår på tvers av membranen viktig?

Answer 9

Viktig for mange cellefunksjoner:
1. Stofftransport
2. Generering av elektriske signaler (grunnlaget for nerveimpulser og hjerterytme)

Question 10

Forklar dette med konsentrasjonsgradient over cellemembranen (K+ og Na+)

Answer 10

De ulike ionene fordeles ulikt over cellemembranen.
Kalium (K⁺): Høy konsentrasjon inne i cellen (ca. 155 mM) og lav utenfor (ca. 4 mM)
Natrium (Na⁺): Lavt inne i cellen (ca. 10 mM) og høyt utenfor (ca. 142 mM)
Disse gradientene er grunnlaget for den kjemiske drivkraften som får ionene til å bevege seg

Question 11

Hvordan opprettholdes konsentrasjonsgradienten?

Answer 11

Na⁺/K⁺-pumpen (Na⁺/K⁺-ATPase)

Question 12

Hvordan fungerer Na⁺/K⁺-pumpen (Na⁺/K⁺-ATPase) ?

Answer 12

Den bruker energi fra ATP for å pumpe inn og ut ioner:
- 3 Na+ ut
- 2 K+ inn
Dette bidrar til å opprettholde de nødvendige gradientene og hjelper med å “laste” membranen med en overskudd av negative ladninger på innsiden

Question 13

Hva er selektive ionekanaler og hvordan bidrar disse til

Question 14

Hvordan oppstår membranpotensialet?

Answer 14

Ulik fordeling av ioner (kalium og natrium) på hver side av membranen

Question 15

Hvorfor er hvilemembranpotensialet -70mV?

Answer 15

Hovedsakelig oppnådd gjennom en høy permeabilitet for K⁺-ioner via lekkasjekanaler og aktiv opprettholdelse av ionekonsentrasjonsgradientene via Na⁺/K⁺-pumpen

Question 16

Hva er permeabilitet i forbindelse med cellemembranen?

Answer 16

Permeabilitet beskriver hvor lett ioner kan krysse cellemembranen. Den avhenger av antallet og typen åpne ionekanaler. Høy permeabilitet for et bestemt ion betyr at det lett kan passere membranen, noe som påvirker det totale membranpotensialet

Question 17

Hvordan bidrar selektive ionekanaler til opprettelsen av membranpotensialet?

Answer 17

Selektive ionekanaler tillater bare bestemte ioner (for eksempel K- eller Na⁺) å passere membranen. I hvile er det mange åpne K- -kanaler, slik at kalium diffunderer ut av cellen. Denne utstrømningen av positive ioner gjør innsiden mer negativ, noe som bidrar til å etablere et hvilemembranpotensial.

Question 18

Hvorfor ligger hvilemembranpotensialet nær K⁺s likevektspotensial, selv om Na⁺ også er tilstede?

Answer 18

Ved hvile er membranen mer permeabel for K+ enn for Na+ (20 ganger flere åpne kanaler) hvilket betyr at det går mer K+ (positive ioner) ut av kjernen enn det kommer inn. Hvilemembranpotensiale er derfor nesten tilsvarende K+ (likevektspotensiale ved -90mM), men med litt Na+ som pumpes inn justeres dette og havner på -70 mV. Det er her snakk om selektive ionekanaler (K+- lekkasjekanal og Na+- kanal)

Question 19

Hvordan er fordelingen inne VS utenfor cellen i forhold til konsentrasjon (mM) av K+ og Na+?

Answer 19

K+:
- Inne i cellen: 155 mM
-Utenfor cellen: 4mM
Na+:
- Inne i cellen: 10 mM
- Utenfor cellen: 142 mM

Question 20

Hva er et aksjonspotensial og når oppstår dette?

Answer 20

Kortvarig elektrisk hendelse hvor membranpotensiale depolariseres og repolariseres

Question 21

Hvor forekommer aksjonspotensiale?

Answer 21

I nerveceller og muskelceller

Question 22

Hva er fordeler med aksjonspotensiale?

Answer 22

1. Sikrer at signaler kan overføres over lange avstander uten signaltap
2. Tillatter presis og rask kommunikasjon mellom nerveceller

Question 23

Hva er mekanismen bak aksjonspotensialet?

Answer 23

Depolarisering

Question 24

Oppgavetekst:
«Angi om hvert av følgende utsagn om glukoneogenesen er korrekte eller feil:

1. Glukoneogenesen krever ATP.
2. Glukoneogenesen danner glukose.
3. Glukoneogenesen krever NAD+.
4. Glukoneogenesen reguleres av både hormoner og energinivå.
5. Glukoneogenesen foregår delvis i mitokondrier og delvis i cytosol.»

Answer 24

3 er feil

Question 25

Nevn glykolytiske reaksjoner som danner ATP ved substratfosforylering i fravær av oksygen

Answer 25

Reaksjon 7: 1,3- Bisfofoglyserat + ADP -> 3- fosfoglyserat + ATP Enzym: Fosfoglyseratkinase Reaksjon 10: PEP + ADP -> Pyruvat + ATP Enzym: Pyruvat kinase Begge fosfatgruppene blir overført fra ADP til ATP

Question 26

Hva er en frikobler og hva gjør denne?

Answer 26

- Frikobleren gjør at protoner kan passere tilbake over membranen uten å gå gjennom ATP- pumpen - Protongradienten reduseres/ blir lavere - ATP- produksjonen hemmes (ATP omdannes ikke lenger til ATP men går i stede tapt som varme) - Mye oksygen blir brukt

Question 27

Angi de to glykolytiske reaksjonene (inkludert enzymer) som danner ATP ved substratfosforylering av ADP.

Answer 27

1,3-bisfosfoglyserat + ADP -> 3-fosfoglyserat + ATP; fosfoglyseratkinase Fosfoenolpyruvat + ADP -> pyruvat + ATP; pyruvatkinase

Question 28

Sentralnervesystemets energimetabolisme skiller seg fra energimetabolismen i de fleste øvrige organer. Angi om hver av de følgende metabolittene kan bli til direkte eller indirekte energisubstrater for sentralnervesystemet: 1.Fettsyreriblodbanen 2. Skjelettmuskelglykogen 3. Leverglykogen 4. Triacylglyserol lagret i fettvev 5. Acetoacetat og β-hydroksybutyrat i blodbanen

Answer 28

1. Fettsyreriblodbanen: Indirekte 2. Skjelettmuskelglykogen: Indirekte 3. Leverglykogen: Direkte (kan brytes ned til glykose og deretter transporteres ut i blodbanen) 4. Triacylglyserol lagret i fettvev: Indirekte 5. Acetoacetat og β-hydroksybutyrat i blodbanen: Direkte

Question 29

Beskriv hvorfor fruktose-2,6-bisfosfat kan betraktes som en sentral effektor i reguleringen av glukosemetabolismen.

Answer 29

1. Fruktose-2,6-bisfosfat stimulerer flyten gjennom glykolysen ved å fungere som en allosterisk aktivator av fosfofruktokinase-1 (PFK-1) 2. F-2.6- bis hemmer F-1,6- bisfosfatase som hemmer flyten gjennom glykoneogenesen 3. Fruktose-2,6-bisfosfat regulerer dermed forholdet mellom katabolisme og anabolisme ved å styre metabolisme i retning av katabolisme av glukosen

Question 30

Hvordan blir konsentrasjonen av fruktose-2,6-bisfosfat regulert av hormoner? Mekanismer er ikke nødvendige

Answer 30

Insulin fører til økt konsentrasjon av fruktose-2,6-bisfosfat, glukagon fører til lavere konsentrasjon av fruktose-2,6- bisfosfat

Question 32

Riktig eller feil: Tre av glykolysens reaksjoner er irreversible og har store negative Delta- G-verdier

Answer 32

Riktig: Dette gjelder hekso-/glukokinasen, fosfofruktokinase I og pyruvatkinasen. Disse har alle store negative ΔG°- og ΔG-verdier og er dermed fysiologisk irreversible. De er alle gjenstand for allosterisk regulering og betraktes som flytregulerende for glykolysen (de øvrige glykolytiske reaksjonene er tilnærmet likevektsreaksjoner)

Question 33

Riktig eller feil: Omdannelse av ett molekyl glukose til laktat gir netto opphav til to molekyler ATP og to molekyler NADH

Answer 33

Feil. Ett molekyl glukose gir opphav til 4 molekyler ATP og 2 molekyler NADH under glykolysens reaksjoner. Likevel er netto ATP gevinst bare 2 ATP (fordi det brukes 2 ATP til fosforylering i reaksjoner 1 og 3), og ingen netto produksjon av NADH H+ hvis pyruvat reduseres til laktat (fordi NADH H+ reoksideres samtidig). Derfor er riktig svaret 2 ATP og 0 NADH H+.

Question 35

Riktig eller galt: ATP er både substrat og allosterisk hemmer for fosfofruktokinase I (PFK1)

Answer 35

Riktig. Fosfofruktokinase I katalyserer reaksjonen som omdanner fruktose-6-fosfat til fruktose-1 ,6-bisfosfat, og bruker ATP som substrat (ved siden av fruktose-6-fosfat). En av enzymets regulatoriske mekanismer er at ATP også er en allosterisk hemmer, dvs. ved en høy cellulær [ATP] kan enzymet hemmes.

Question 35

I en levercelle stimuleres pyruvatkinase når konsentrasjonen av glukagon i blodet øker.

Answer 35

Feil. Pyruvatkinase vil hemme og ikke stimuleres av konsentrasjonen av glukagon i blodet da dette indikerer lavere energinivåer. Pyruvatkinasen i lever hemmes av glukagonpåvirkning. Glukagonpåvirkning vil medføre økt nivå av cAMP i levercellene, som aktiverer proteinkinase A (PKA). Aktivert proteinkinase A (PKA) vil fosforylere pyruvatkinase som i fosforylert versjon er inaktivt