samenvatting celfysiologie H2-H10

Atomic force microscopy
Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)
GFP-PH (bindt aan fosfo-inositides): Roger Tsien

2. DIFFUSIE EN PERMEABILITEIT
2.1 DIFFUSIE

Diffusie: het transport van moleculen van een plaats met hoge concentratie naar lage
concentratie.

2.2 EERSTE WET VAN FICK

Hoe groter het concentratieverschil tussen de compartimenten, hoe groter de beweging
van moleculen

Voor lineaire concentratiegradient:

J = -D(ΔC/Δx) met flux J

Voor niet-lineaire concentratiegradient:

J= -D(dC/dx)

D= diffusiecoefficient (grotere moleculen hebben hogere D)

 negatief omdat moleculen met gradient mee bewegen
 positieve flux: flow in positieve richting (hoge – lage concentratie)

2.2 ASPECTEN VAN DIFFUSIE

 diffusie niet bestuderen op 1 molecule, wel op grote groep
 geen gemiddelde nemen van verplaatsing, want dit is 0
WEL: root-mean-squared (RMS)

In 1 dimensie: d= √ 2 DT
In 2 dimensies: d= √ 4 DT
In 4 dimensies: d= √ 6 DT

 diffusie niet efficient op lange afstand (cfr oedeem)

2.4 DIFFUSIE DOORHEEN EEN MEMBRAAN

 ook rekening houden met permeabiliteit van membraan voor molecule
 partitiecoefficient β: maat waarin molecule kan oplossen in de membraan

β= Cm/Caq

β>1: lipofiele stof
β<1: hydrofiele stof

, formule voor diffusie doorheen de membraan:
J= -D β (ΔC/Δx) ! J ∼ (Cimem – Comem), niet met (Ci-Co) in geval van
diffusie over de membraan
 soms kan ΔC dus zeer groot zijn maar niet leiden tot flux
Algemeen voor flux doorheen de membraan: de drijvende kracht is de concentratiegradient in
de membraan

Permeabiliteit P: houdt rekening met partitiecoefficient, afstand en diffusiecoefficient:
(hoe groter P, hoe groter de snelheid van diffusie)

P= βD/ Δx => J= PΔC

 elke stof heeft verschillende partitiecoefficient, maar soms komt de permeabiliteit hier niet mee
overeen door de biologische eigenschappen van membranen (bv aanwezigheid van kanalen…)

Netto flux: verschil van de influx met de efflux
 netto flux > 0: netto influx
 netto flux < 0: netto efflux

Snelheid waarmee een stof doorheen de membraan gaat wordt vastgelegd in snelheidsconstante k:

K= P. (oppervlak-volume ratio)

Tijdsduur voor concentratieverschil met 37 procent zakt: tijdsconstante τ

τ= 1/k

 hoe hoger τ, hoe lager P; hoe hoger K, hoe hoger P

−t
Δ C (t)=Δ C o e τ




Kleine moleculen (CO2, N2, ethanol) zijn snel doorlaatbaar
Voedingsstoffen (az, glucose) zijn quasi impermeabel
Anorganische moleculen en eiwitten zijn helemaan niet permeabel
Steroiden, vetzuren, h2o, zwakke zuren(!ph afhankelijk) en basen diffunderen doorheen de
membraan

3. OSMOTISCHE DRUK
3.1 OSMOSE

Osmose: transport van het solvent gedreven door concentratie van opgeloste stof over een
membraan dat impermeabel is voor de opgeloste stof
 verkrijgen van evenwicht door mobilisatie van oplosmiddel

3.2 WATER TRANSPORT TIJDENS OSMOSE

flux van water is niet gebalanceerd door een flux van opgeloste stof in de andere richting (zoals
bij diffusie)

3.3 OSMOTISCHE DRUK IS DE DRIJVENDE KRACHT VOOR WATERFLUX

,  osmotische druk (die ontstaat door een concentratieverschil over een semipermeabel
membraan) is de drijvende kracht voor de flux van water tot evenwicht bereikt wordt, want dan
zorgt de hydrostatische druk ervoor dat water zich niet meer verplaatst

 Wet van van’t Hoff’s: π= RTCopg met π= osmotische druk (atm)

 osmotische druk is evenredig met totale concentratie aan opgeloste stof
 Niet vergeten: 1 osmolaire oplossing= 1 osmol/liter (1 mol NaCl= 2 osmol)
1 osmolaile oplossing= 1 osmol/liter

 Reflectiecoefficient: relatieve permeabiliteit van de membraan voor opgeloste stof en
water

σ= 1 – Popg/Pwater

 wanneer Popg = Pwater, dan is σ = 0  geen osmose
 wanneer popg = 0, dan is σ = 1  osmose

! osmolariteit ≠ toniciteit (houdt rekening met σ: π= σRTCopg )
Dus concentratieverschil kan groot zijn, maar de reflectiecoefficient zeer laag: geen
osmose

3.3 OSMOTISCHE DRUK EN HYDROSTATISCHE DRUK

De richting waarmee water vloeit over de membraan wordt bepaald door een evenwicht
tussen de osmotische en hydrostatische druk.

 Voorbeeld: capillair

Evenwicht tussen inwaarste osmotische en hydrostatische druk en uitwaarste osmotische en
hydrostatische druk:

Jv= K((Pc + πi) – (Pi + πc)) Jv: beweging van vloeistof

Of in woorden: de beweging van vloeistof is gelijk aan het verschil van de drukken die voor
een efflux van water zorgen en de drukken die voor een influx van water zorgen.

!efflux (beweging uit capillair naar interstitiele ruimte)= positieve beweging
! meestal wordt Pi (interstitiele hydrostatische druk verwaarloosd)

 Voorbeeld: capillair verbonden met arterie en veen:
Zie grafiek: gebied van adsorptie kleiner dan van filtratie: netto verlies van water
 wordt opgelost door lymfatisch systeem (cfr elephantiasis)

 Oedeem: overstallige accumulatie van vloeistof (in interstitium)
 oorzaken: verhoogde Pc (meer filtratie)
Verminderde albumine productie: verminderde πi
Verhoogde permeabiliteit

 Celebrale oedeem: te hoge druk intercraniale druk door capillairen in hersenen met zeer
lage permeabiliteit (BBB)
 oplossing: toedienen van mannitol: kan BBB niet oversteken  stijging πc