VL7-9 Elektrodiffusion Flashcards
Hier sehen sie die Nernst-Planck Gleichung:
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
Was ist D? (1 P)
2022/1
D = Diffusionskoeffizient
Hier sehen sie die Nernst-Planck Gleichung:
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
Es gibt zwei Ausdrücke, welche durch Gradienten bestimmt werden. Welche Gradienten sind das? (2P)
2022/1
2021/2
2019/3
dc/dx = chemisches Gradient
dΨ/dx elektrisches potential
Hier sehen sie die Nernst-Planck Gleichung:
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
Warum ist ein Minus vorangestellt? Was ist die Bedeutung für die Bewegung der Ionen? (1 P)
2022/1
2021/2
2019/3
A positive flux is obtained with a negative electric field
The positively chraged ions flow in the direction of the
Hier sehen sie die Nernst-Planck Gleichung:
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
Unter welchen Bedingungen ist diese Gleichung gültig? (1P)
dc/dx = [(zF⋅c_s)/RT] ⋅ dψ/dx
Bemerkung: u_s = D_s[zF/RT]
2022/1
2021/2
_________________________
Unter welcher Bedingung ist folgende Gleichung gültig:
dc/dx=- zFcs/RT cd) dψ/dx?
2019/3
_____________________
bei I → bei I s=0
(s. Plested Skript S. 11)
Hier sehen sie die Nernst-Planck Gleichung:
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
u_s für Kalium ist 50% größer als für Natrium. Welches Ion bewegt sich langsamer/schneller? (1 P)
2022/1
2019/3
Sie sehen hier eine berühmte Gleichung:
https://images.app.goo.gl/G48a3ujhuQEMv89C7
E_rev = (RT/F)⋅ln⋅(P_K[K]o + P_Na[Na]o + P_Cl⋅[Cl]i) / (P_K[K]i + P_Na[Na]i + P_Cl⋅[Cl]o)
- wie heißt diese Gleichung? (1 P)
2022/2
2021/3
Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) Spannungsgleichung
Sie sehen hier eine berühmte Gleichung:
https://images.app.goo.gl/G48a3ujhuQEMv89C7
E_rev = (RT/F)⋅ln⋅(P_K[K]o + P_Na[Na]o + P_Cl⋅[Cl]i) / (P_K[K]i + P_Na[Na]i + P_Cl⋅[Cl]o)
- Welcher Wert hat Nettostrom unter diesen Bedingungen? (1 P)
2022/2
2021/3
Der Nettostrom hat unter Gleichgewichtsbedingungen einen Wert von 0 (k)
0 A (p)
Sie sehen hier eine berühmte Gleichung:
https://images.app.goo.gl/G48a3ujhuQEMv89C7
E_rev = (RT/F)⋅ln⋅(P_K[K]o + P_Na[Na]o + P_Cl⋅[Cl]i) / (P_K[K]i + P_Na[Na]i + P_Cl⋅[Cl]o)
- Wenn es keine Kalium- und Chloridleitfähigkeit/Strom gibt, bekommen wir eine viel einfachere Gleichung nur für Natrium. Wie heißt diese? (1 P)
2022/2
2021/3
Nernst-Gleichung (k, p)
Sie sehen hier eine berühmte Gleichung:
https://images.app.goo.gl/G48a3ujhuQEMv89C7
E_rev = (RT/F)⋅ln⋅(P_K[K]o + P_Na[Na]o + P_Cl⋅[Cl]i) / (P_K[K]i + P_Na[Na]i + P_Cl⋅[Cl]o)
- Wir messen das Ruhepotential einer Zelle. Es gibt keinen Natrium Strom (Leitfähigkeit = 0) und das Potential (E_rev) beträgt –78 mV.
Wir nehmen an, dass PK = PCl, [Cl]o = 120 mM, [K]o = 3 mM und [K]i = 85 mM ist und RT/F = 26 mV, was ist dann der Wert von [Cl]i ? (2 P)
2022/2
2021/3
[Cl]_i = e^(-78/26mV) * ([Cl]_o+[K]_i)) - [K]_o
= e^(-78/26mV) * (120mM + 85 mM) - 3mM
= 7,2 mM
(p)
Sie sehen hier eine berühmte Gleichung:
https://images.app.goo.gl/G48a3ujhuQEMv89C7
E_rev = (RT/F)⋅ln⋅(P_K[K]o + P_Na[Na]o + P_Cl⋅[Cl]i) / (P_K[K]i + P_Na[Na]i + P_Cl⋅[Cl]o)
(E_rev) beträgt –78 mV.
Wir nehmen an, dass PK = PCl, [Cl]o = 120 mM, [K]o = 3 mM und [K]i = 85 mM ist und RT/F = 26 mV, Cl_i=0,0072=72mV
- Nehmen Sie einen typischen Wert für die Natriumkonzentrationen (innen und außen) an.
(Hinweis: sehen Sie sich die Kaliumkonzentration an und gehen Sie davon aus, dass eine NaK ATPase vorhanden ist).
Wenn sich die Natriumkanäle öffnen, kann die Zelle dann depolarisieren? Beschreiben Sie den Prozess. (2 P)
2022/2
2021/3
Natrium innen = ca 4 mM
aussen = ca 100 mM
- Ruhepotential kanaele geschlossen
2.
Reiz erreicht Axonhuegel
–> wenn stark genug uberschreitet er schwellenwert
–> oeffnung Na-Kanaele
–> oeffnung weiterer Kanaele
–> Aktionspotential
–> Natriumkanaele schliessen sich wenn Spannungsmaximum erreicht
–> K Kanaele oeffnen sich
–> Repolarisation
–> Ruhepotential
(p)
Ja, wenn die spannungsabhängigen Natriumkanäle öffnen kann die Zelle über den Natriumeinstrom depolarisieren und das Membranpotential steigt bis auf 40mV (es kommt zu einem Aktionspotential), anschließend kommt es durch die leicht verzögerte Öffnung der Kaliumkanäle zu einem Kaliumausstrom, der zu einer Hyperpolarisation ca. 80mV führt, die Na/K-Pumpe stellt dann das Ruhepotential von ca. 70mV wieder her 🡪 Repolarisation.
Wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, kann die Zelle an der Membran erneut depolarisiert werden und ein weiteres Aktionspotential kann entstehen
(k)
Wie hoch ist das Membranpotential während eines Aktionspotentials ist am höchsten Punkt? (1 P)
2022/1
2021/3
2021/2
2019/3
40 mV (k)
Welche Ionen werden im Tintenfischaxon genutzt? (1P)
2022/1
2019/3
Das Aktionspotential im Tintenfischaxon wird durch Natrium und Kaliumionen bestimmt (k)
Na fliesst zuerst, dann K
Damit sich Aktionspotenziale schneller ausbreiten, können Axone ummantelt werden. Womit? (1 P)
2022/1
Die Hauptaufgabe des Myelins ist die Ermöglichung saltatorischer Signalweiterleitung 🡪 dann findet immer nur an den ranvierischen Schnürringen ein Aktionspotential statt 🡪 schneller, verbrauchen weniger Energie
Wie schnell (m/s) kann sich ein Aktionspotential entlang eines Axons ausbreiten? (1 P)
2022/2
2021/3
2021/2
150m/s (k)
ca 120 m/s (p)
(in 2021/2 options were O 22 cm/s O 1 m/s O 120 m/s O 10000 m/s )
Warum nutzen höher entwickelte Organismen Aktionspotentiale? Nennen Sie einen anderen denkbaren Weg, um Informationen in einem biologischen System zu senden, und geben Sie an, warum dieses physikalische Prinzip Ionenflüssen unterlegen ist. (3 P)
2022/2
2021/3
Weil das so schnell ist ? (s)
Hoehere Bandbreite & Schnelligkeit (p)
Diffusion waere auch denkbar, ist aber zu langsam, vom Konzentrationsgradienten abhaengig (p)
Ein anderer denkbarer Weg wäre eine chemische Signalweiterleitung (k)
Was ist der Nachteil davon, Ionenflüsse für schnelle Signalweiterleitung zu nutzen? (1P)
2022/2
2021/3
Es wird an jeder Stelle an der Membran ein Aktionspotential ausgelöst 🡪 kontinuierliche Weiterleitung 🡪 langsamer (k)
Alles oder nichts Prinzip
Schwellenwert muss ueberschritten werden, sonst keine Depolarisation
Verbrauchen Nervenzellen mehr oder weniger Energie, wenn sie Axone mit Myelin umwickeln? Was ist die Hauptaufgabe von Myelin (für den Organismus)? (3 P)
2022/2
2021/3
Nervenzellen verbrauchen weniger Energie, wenn sie mit Myelin isoliert sind. Die Hauptaufgabe des Myelins ist die Ermöglichung saltatorischer Signalweiterleitung 🡪 dann findet immer nur an den ranvierischen Schnürringen ein Aktionspotential statt 🡪 schneller und verbraucht weniger Energie
- verbrauchen weniger Energie mit Myelin (p)
- Myelin umwickelt Axon, erhoeht Widerstand nach aussen & verringert Kapazitaet
–> schnellere und saltatorische Erregungsweiterleitung zwischen Ranvier Knoten
–> Myelin verringert Membranzeitkonstante –> daher schnellere Erregungsweiterleitung
Hier sehen sie eine berühmte Gleichung
I_S= −z_S⋅F⋅ [u_s⋅c_S⋅(dΨ_S/dx) + D⋅(dc_S/dx)]
Wie heisst diese Gleichung?
Nernst-Planck Gleichung:
Welche Eigenschaft der Zellmembran selbst ist entscheidend, um das Membranpotential zu veraendern (1P)
2022/2
Permeabilitaet (p)
(In der Frage war Dichte, Farbe, Permeabilitaet, oder Oberflaeche?)
Wie schnell kann Aktionspotential reisen?
2021/1 Gedaechtnis
Ionenkanal:
Was sind die grünen Moleküle, siehe Bild?
something like this but from the side and more green molecules
https://images.app.goo.gl/Acx9RCZt59EMKULw5
2019/3
Kalium
Ionenkanel:
Welche Gruppe in Proteinen stellt die Hydrathülle?
2019/3
The carbonyl oxygens
Ionenkanel:
Zwei spannungsabhängige Ionenkanäle nennen.
2019/3
Spannungsabhaengige Natriumkanal
Spannungsabhaengige Kaliumkanal
Ionenkanel:
Im myelinierten Axon: Wo sitzen mehr Ionenkanäle?
2019/3
In den Ranvierschen Schnuerringe
Viele Organismen besitzen eine Myelinscheide, die die Axone umgeben. Warum? (1P)
2019/1
schnellere Reizweiterleitung
