Aantekeningen Neurofysiologie
Membraanpotentialen
Membraan bestaat uit een dubbele lipidelaag
- Ionen diffunderen door watergevulde poriën
- Binnenzijde membraan is hydrofoob
- In membraan zitten eiwitten, die vormen poriën (ionkanaal)
o Ionkanalen kunnen selectief zijn
- Vet oplosbaar kan door membraan heen, andere ionen moeten door Ionkanalen
heen en andere weer via een transporteiwit (carriers)
o Concentratie verschil, spanningsverschil (membraanpotentiaal) zijn drijvende
krachten
Ionkanalen kunnen dus selectief zijn
- Ze moeten dus open en dicht kunnen zijn
- Non-gated (=lek kanalen, altijd open)
- Gated (=dicht, tenzij)
o Spanningsafhankelijk
o Transmitter-geactiveerd
o 2nd messenger geactiveerd
o Mechanisch geactiveerd
Hoe meet je membraanpotentiaal
- Je prikt elektrode in de cel (door membraan)
o Je meet dus de binnenkant t.o.v. de buitenkant
o Buitenkant noem je 0 (negatief, -70) ( x = 0 )
o Depolarisatie = membraan wordt minder negatief
o Hyperpolarisatie = wordt negatiever
o Repolarisatie = gaat terug naar de rustwaarde
Na depolarisatie
- Binnenkant cel klein overschot negatieve lading, buiten andersom
o 1 : 500.000 verschil
- Na+ buiten hoog, binnen laag
- K+ buiten laag, binnen hoog
- Cl- buiten hoog, binnen laag
- A- Alleen in de cel
o Door deze waardes rust membraanpotentiaal van -70 mV
Een cel met alleen lekkanalen voor K+
- Buiten dus laag en binnen hoog
- K+ wil de cel uit en gaat dus de cel uit Dit kan niet oneindig doorgaan, want de cel
wordt negatiever Er ontstaat dus een tegenkracht, binnenkant meer negatief, dus
trekt K+ juist aan Als dit evengroot is, krijg je een evenwicht (evenwichtspotentiaal
K+ = -90 mV)
,Nernst vergelijking kun je evenwichtspotentiaal mee berekenen
- Ex = 61 log ([X]0 gedeeld door [X]i)
Een cel met alleen lekkanalen voor Na+
- Buiten hoog, binnen dus laag
- Natrium wil eerst dus de cel in niet oneindig, binnenkant wordt namelijk
positiever uiteindelijk gaan natrium dus ook de cel uit dus geleidelijk krijg je
een evenwicht van + 40 mV
- Stel je maakt Na+ extracellulair groter Dan wordt evenwichtspotentiaal positiever
o Concentratiegradient wordt dan groter, dus dan moet de tegenkracht ook
groter worden Dus moet de binnenkant positiever worden
Meeste cellen hebben ook Na+ lekkanalen (Veel meer K+ dan Na+ lek kanalen, Pk >> Pna)
- Evenwichtspotentiaal Kalium -90 mV, evenwichtspotentiaal natrium is +40 mV
maar rustpotentiaal is -70 mV
o Komt omdat er veel meer lekkanalen van K+ zijn
- Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking (rustmembraanpotentiaal berekenen)
o Hangt af van permeabiliteit, aantal lekkanalen
- Bij een Vrust van -70 mV is er continu een lek van Na+ en K+
o Bij evenwichtspotentiaal van K+ is er alleen geen lek van K+, maar dat is er dus
niet!
o K+ de cel uit en Na+ de cel in
Actieve Na+/K+ pomp
- 3 voor Na+ (uit) en 2 voor Na+ (in)
o Meer Natrium dan kalium, want natrium heeft grootste drijvende kracht (+40
t.o.v. -70)
- Na+ is dus buiten groter dan binnen en voor K+ net andersom
- Pompt tegen gradiënt in, dit kost dus ATP (naar buiten)
- Zonder pomp gaat cel vol zitten met Na+, hierdoor gaat rustpotentiaal dus naar 0, dat
is niet goed
- Na+/K+ pomp compenseer lekstromen, handhaaft Concentratiegradient
o ‘Lekstroom wordt eruitgehaald’
Samenvatting tot de totstandkoming van de rustpotentiaal
- K+ (meer lekkanalen), Na+ (minder lekkanalen)
- Deze 2 samen bepalen rustmembraanpotentiaal
o Door de Na/K pomp, want concentraties blijven gehandhaafd
o Stel chloride pomp, dan doet chloride ook mee
- Na/K pomp compenseert lek van K+ en Na+
- Doet chloride mee?
o Evenwichtspotentiaal is -76, dus die doet niet zoveel, want zit dicht bij de
rustpotentiaal
o Moet secundair actief transport zijn
,Actiepotentialen
Hele korte omkering van de membraanpotentiaal, van rust naar depolarisatie en weer terug
naar rust
De spanningsafhankelijke Na+ kanalen openen zich sneller dan de spanningsafhankelijke K+
kanalen
- Snelle depolarisatie tijdens actiepotentiaal door positieve feedback (‘’regeneratieve
Na+ stroom)
o Veel natrium naar binnen, dus een depolariserende fase
o Is stijl, door positieve feedback gaat natrium de cel in, hierdoor positiever
en gaan er nog meer natrium kanalen open nog meer natrium in de cel,
dus positieve feedback
- Piekwaarde actiepotentiaal = evenwichtspotentiaal van natrium
o Permeabiliteit wordt ‘gedomineerd’ door natrium, en daardoor gaat het in de
richting van natrium (evenwichtspotentiaal)
Hij haalt het niet, omdat kalium kanalen langzaam opengaan en
natrium kanalen worden inactief
- Repolarisatie, want kalium kanalen gaan open en natrium wordt inactief
o Krijgt zelfs hyperpolarisatie, omdat de kalium kanalen langzamer dichtgaan
(alle natrium kanalen zijn al dicht) (is richting evenwichtspotentiaal van
kalium)
Direct na een actiepotentiaal volgt de refractaire periode, waarin een actiepotentiaal niet of
moeilijker opgewekt kan worden
- Komt door inactivatie natrium kanalen (Balletje voor de ‘uitgang’) (Kalium heeft geen
inactivatie) is tijdsafhankelijk proces
- Zo’n kanaal hersteld van inactivatie tijdens Repolarisatie
- Tijdens refractaire periode zijn deel natrium kanalen nog inactief, kan dus niet
geopend worden (ook al is er hele grote depolarisatie)
o Hierdoor kan drempelwaarde niet of nauwelijks gehaald worden
Kenmerkende regeneratieve Na+ stroom tijdens een actiepotentiaal (positieve feedback)
- Positieve feedback heb je externe rem nodig Inactivatie Na+ kanalen
- Hierdoor krijg je dus Repolarisatie (+ opening kalium kanalen)
Toxine tegen spanningsafhankelijke Na+ kanalen: tetrodotoxine (TTX)
Blokkeert Na+ stroom geen actiepotentialen (spieren etc doen het niet)
- Door te weinig natrium influx
Wat is de betekenis van de drempel? En wanneer wordt deze bereikt?
- Niet genoeg depolariseert Als er al genoeg K+ kanalen open zijn
o Je haalt de drempel niet
- Als drempel wel wordt gehaald en hij schiet door Gaan zoveel natrium kanalen
open, en kan niet worden afgevoerd door K+ kanalen
o Natrium instroom sneller dan Kalium uitstroom (definitie drempel)
, o Als natrium ‘wint’ heb je de drempelwaarde bereikt
Stel: In refractaire periode zijn nog deel natrium kanalen inactief
- Kunnen dus niet geopend worden door depolarisatie
- Dus als helft van de kanalen inactief zijn, hierdoor wordt de drempelwaarde hoger
- Want uiteindelijk moeten meer kanalen geopend worden om hetzelfde te bereiken
- Vb 1: Van de 100 zijn er 75 inactief 25 zijn beschikbaar (25 is drempelwaarde)
o 25 van de 25 moeten geopend worden om de drempel te bereiken, dus 100%
hard stimuleren, maar het ‘kan’ nog wel (Relatieve refractaire periode
het kan nog wel)
- Vb 2: Stel zijn 76 inactief 24 beschikbaar (25 is drempelwaarde)
o Nu kan drempelwaarde dus niet worden bereikt absolute refractaire
periode (minder dan drempelwaarde)
- Moeten dus genoeg Na+ geopend zijn voor actiepotentiaal, drempelwaarde
Voorgeleiding van een actiepotentiaal langs een zenuwvezel
- Het stukje membraan naast de actiepotentiaal wordt gedepolariseerd waardoor de
actiepotentiaal opnieuw wordt opgewekt (een richting!!, door refractaire periode)
Myeline versnelt geleiding
- Minder/geen lekstroom, Na/K pomp hoeft minder hard te werken
o Van knoop naar knoop
- Kleinere stukjes membraan
- Kost minder ATP, pomp hoeft minder hard te werken
Voortgeleiding van potentialen langs membranen
- Elke keer opnieuw opgewekt, amplitude neemt niet af (geen myeline, axon)
- Snelle voortgeleiding van actiepotentialen; amplitude neemt niet af (myeline, axon)
- Passieve voortgeleiding van onderdrempelige potentialen langs dendrieten (plasma)
Current clamp
- Stroom sturen
- Spanning meten
Voltage clamp (bewijs inactivatie)
- Spanning sturen (‘’opleggen aan membraan’’)
- Stroom meten
Membraanpotentialen
Membraan bestaat uit een dubbele lipidelaag
- Ionen diffunderen door watergevulde poriën
- Binnenzijde membraan is hydrofoob
- In membraan zitten eiwitten, die vormen poriën (ionkanaal)
o Ionkanalen kunnen selectief zijn
- Vet oplosbaar kan door membraan heen, andere ionen moeten door Ionkanalen
heen en andere weer via een transporteiwit (carriers)
o Concentratie verschil, spanningsverschil (membraanpotentiaal) zijn drijvende
krachten
Ionkanalen kunnen dus selectief zijn
- Ze moeten dus open en dicht kunnen zijn
- Non-gated (=lek kanalen, altijd open)
- Gated (=dicht, tenzij)
o Spanningsafhankelijk
o Transmitter-geactiveerd
o 2nd messenger geactiveerd
o Mechanisch geactiveerd
Hoe meet je membraanpotentiaal
- Je prikt elektrode in de cel (door membraan)
o Je meet dus de binnenkant t.o.v. de buitenkant
o Buitenkant noem je 0 (negatief, -70) ( x = 0 )
o Depolarisatie = membraan wordt minder negatief
o Hyperpolarisatie = wordt negatiever
o Repolarisatie = gaat terug naar de rustwaarde
Na depolarisatie
- Binnenkant cel klein overschot negatieve lading, buiten andersom
o 1 : 500.000 verschil
- Na+ buiten hoog, binnen laag
- K+ buiten laag, binnen hoog
- Cl- buiten hoog, binnen laag
- A- Alleen in de cel
o Door deze waardes rust membraanpotentiaal van -70 mV
Een cel met alleen lekkanalen voor K+
- Buiten dus laag en binnen hoog
- K+ wil de cel uit en gaat dus de cel uit Dit kan niet oneindig doorgaan, want de cel
wordt negatiever Er ontstaat dus een tegenkracht, binnenkant meer negatief, dus
trekt K+ juist aan Als dit evengroot is, krijg je een evenwicht (evenwichtspotentiaal
K+ = -90 mV)
,Nernst vergelijking kun je evenwichtspotentiaal mee berekenen
- Ex = 61 log ([X]0 gedeeld door [X]i)
Een cel met alleen lekkanalen voor Na+
- Buiten hoog, binnen dus laag
- Natrium wil eerst dus de cel in niet oneindig, binnenkant wordt namelijk
positiever uiteindelijk gaan natrium dus ook de cel uit dus geleidelijk krijg je
een evenwicht van + 40 mV
- Stel je maakt Na+ extracellulair groter Dan wordt evenwichtspotentiaal positiever
o Concentratiegradient wordt dan groter, dus dan moet de tegenkracht ook
groter worden Dus moet de binnenkant positiever worden
Meeste cellen hebben ook Na+ lekkanalen (Veel meer K+ dan Na+ lek kanalen, Pk >> Pna)
- Evenwichtspotentiaal Kalium -90 mV, evenwichtspotentiaal natrium is +40 mV
maar rustpotentiaal is -70 mV
o Komt omdat er veel meer lekkanalen van K+ zijn
- Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking (rustmembraanpotentiaal berekenen)
o Hangt af van permeabiliteit, aantal lekkanalen
- Bij een Vrust van -70 mV is er continu een lek van Na+ en K+
o Bij evenwichtspotentiaal van K+ is er alleen geen lek van K+, maar dat is er dus
niet!
o K+ de cel uit en Na+ de cel in
Actieve Na+/K+ pomp
- 3 voor Na+ (uit) en 2 voor Na+ (in)
o Meer Natrium dan kalium, want natrium heeft grootste drijvende kracht (+40
t.o.v. -70)
- Na+ is dus buiten groter dan binnen en voor K+ net andersom
- Pompt tegen gradiënt in, dit kost dus ATP (naar buiten)
- Zonder pomp gaat cel vol zitten met Na+, hierdoor gaat rustpotentiaal dus naar 0, dat
is niet goed
- Na+/K+ pomp compenseer lekstromen, handhaaft Concentratiegradient
o ‘Lekstroom wordt eruitgehaald’
Samenvatting tot de totstandkoming van de rustpotentiaal
- K+ (meer lekkanalen), Na+ (minder lekkanalen)
- Deze 2 samen bepalen rustmembraanpotentiaal
o Door de Na/K pomp, want concentraties blijven gehandhaafd
o Stel chloride pomp, dan doet chloride ook mee
- Na/K pomp compenseert lek van K+ en Na+
- Doet chloride mee?
o Evenwichtspotentiaal is -76, dus die doet niet zoveel, want zit dicht bij de
rustpotentiaal
o Moet secundair actief transport zijn
,Actiepotentialen
Hele korte omkering van de membraanpotentiaal, van rust naar depolarisatie en weer terug
naar rust
De spanningsafhankelijke Na+ kanalen openen zich sneller dan de spanningsafhankelijke K+
kanalen
- Snelle depolarisatie tijdens actiepotentiaal door positieve feedback (‘’regeneratieve
Na+ stroom)
o Veel natrium naar binnen, dus een depolariserende fase
o Is stijl, door positieve feedback gaat natrium de cel in, hierdoor positiever
en gaan er nog meer natrium kanalen open nog meer natrium in de cel,
dus positieve feedback
- Piekwaarde actiepotentiaal = evenwichtspotentiaal van natrium
o Permeabiliteit wordt ‘gedomineerd’ door natrium, en daardoor gaat het in de
richting van natrium (evenwichtspotentiaal)
Hij haalt het niet, omdat kalium kanalen langzaam opengaan en
natrium kanalen worden inactief
- Repolarisatie, want kalium kanalen gaan open en natrium wordt inactief
o Krijgt zelfs hyperpolarisatie, omdat de kalium kanalen langzamer dichtgaan
(alle natrium kanalen zijn al dicht) (is richting evenwichtspotentiaal van
kalium)
Direct na een actiepotentiaal volgt de refractaire periode, waarin een actiepotentiaal niet of
moeilijker opgewekt kan worden
- Komt door inactivatie natrium kanalen (Balletje voor de ‘uitgang’) (Kalium heeft geen
inactivatie) is tijdsafhankelijk proces
- Zo’n kanaal hersteld van inactivatie tijdens Repolarisatie
- Tijdens refractaire periode zijn deel natrium kanalen nog inactief, kan dus niet
geopend worden (ook al is er hele grote depolarisatie)
o Hierdoor kan drempelwaarde niet of nauwelijks gehaald worden
Kenmerkende regeneratieve Na+ stroom tijdens een actiepotentiaal (positieve feedback)
- Positieve feedback heb je externe rem nodig Inactivatie Na+ kanalen
- Hierdoor krijg je dus Repolarisatie (+ opening kalium kanalen)
Toxine tegen spanningsafhankelijke Na+ kanalen: tetrodotoxine (TTX)
Blokkeert Na+ stroom geen actiepotentialen (spieren etc doen het niet)
- Door te weinig natrium influx
Wat is de betekenis van de drempel? En wanneer wordt deze bereikt?
- Niet genoeg depolariseert Als er al genoeg K+ kanalen open zijn
o Je haalt de drempel niet
- Als drempel wel wordt gehaald en hij schiet door Gaan zoveel natrium kanalen
open, en kan niet worden afgevoerd door K+ kanalen
o Natrium instroom sneller dan Kalium uitstroom (definitie drempel)
, o Als natrium ‘wint’ heb je de drempelwaarde bereikt
Stel: In refractaire periode zijn nog deel natrium kanalen inactief
- Kunnen dus niet geopend worden door depolarisatie
- Dus als helft van de kanalen inactief zijn, hierdoor wordt de drempelwaarde hoger
- Want uiteindelijk moeten meer kanalen geopend worden om hetzelfde te bereiken
- Vb 1: Van de 100 zijn er 75 inactief 25 zijn beschikbaar (25 is drempelwaarde)
o 25 van de 25 moeten geopend worden om de drempel te bereiken, dus 100%
hard stimuleren, maar het ‘kan’ nog wel (Relatieve refractaire periode
het kan nog wel)
- Vb 2: Stel zijn 76 inactief 24 beschikbaar (25 is drempelwaarde)
o Nu kan drempelwaarde dus niet worden bereikt absolute refractaire
periode (minder dan drempelwaarde)
- Moeten dus genoeg Na+ geopend zijn voor actiepotentiaal, drempelwaarde
Voorgeleiding van een actiepotentiaal langs een zenuwvezel
- Het stukje membraan naast de actiepotentiaal wordt gedepolariseerd waardoor de
actiepotentiaal opnieuw wordt opgewekt (een richting!!, door refractaire periode)
Myeline versnelt geleiding
- Minder/geen lekstroom, Na/K pomp hoeft minder hard te werken
o Van knoop naar knoop
- Kleinere stukjes membraan
- Kost minder ATP, pomp hoeft minder hard te werken
Voortgeleiding van potentialen langs membranen
- Elke keer opnieuw opgewekt, amplitude neemt niet af (geen myeline, axon)
- Snelle voortgeleiding van actiepotentialen; amplitude neemt niet af (myeline, axon)
- Passieve voortgeleiding van onderdrempelige potentialen langs dendrieten (plasma)
Current clamp
- Stroom sturen
- Spanning meten
Voltage clamp (bewijs inactivatie)
- Spanning sturen (‘’opleggen aan membraan’’)
- Stroom meten
