SAMENVATTING E LEARNING FYSIOLOGIE

Fysiologie
1. Bio elektriciteit
Celmembraan: vormt schil rondom de cel
- Bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden  lipide hydrofiel kopje en hydrofobe staart 
buitenzijde membraan is hydrofiel en binnenzijde is hydrofoob (vettig)
 Vetten kunnen celwand passeren
- Scheidt cytoplasma van extracellulaire milieu
 Extracellulair: anionen (negatief) en natrium ionen
 Intracellulair: kationen (positief) en kalium ionen
Cytoplasma: waterig interieur in de cel
 Cellen zijn omgeven door een extracellulaire vloeistof

Typische cel:
- intracellulaire concentratie Na- ionen = ca. 10 mM / K-ionen = ca. 140 mM
- extracellulaire concentratie Na-ionen = ca. 145 mM / K-ionen = ca. 5 mM
 geheel is elektrisch neutraal  concentratie anionen = concentratie kationen  150 mM

Kanalen celmembraan
- Kalium lek-kanalen: laten Kalium ionen door
 Door diffusie van cytoplasma naar extracellulaire medium  intracellulaire concentratie
Kalium neemt af  cytoplasma krijgt negatievere lading  K-ionen worden teruggetrokken
door elektrostatische kracht  intracellulaire concentratie neemt nauwelijks af 
elektrochemisch evenwicht
- Natrium lek-kanalen: laten Natrium ionen door
 Intracellulaire concentratie Natrium neemt toe  elektrische potentiaal wordt positiever
tov extracellulaire milieu  ionen worden teruggeduwd door elektrostatische kracht 
intracellulaire concentratie neemt nauwelijks toe
- Natrium-kalium pomp: voorkomt dat concentratieverschillen over celmembraan verdwijnen
en dat de rustpotentiaal weer 0V wordt  natrium en kalium ionen worden tegen
concentratie-gradiënt in teruggepompt naar intra- en extracellulaire medium
1) Pomp-kanaal staat open om Na+ uit cytoplasma op te nemen
2) Als pomp-kanaal gevuld is, kan het worden geactiveerd door binding met ATP 
fosfaatgroep splitst af  Na+ uitgespuugd naar extracellulaire medium
3) Als het pomp-kanaal leeg is, kunnen K+ ionen worden opgenomen uit het extracellulaire
medium
4) Fosfaatgroep verbonden met pomp-kanaal wordt vrijgegeven en de K+ ionen worden
uitgespuugd naar cytoplasma
 intracellulaire concentratie van beide ionsoorten blijft stabiel  membraan-
rustpotentiaal Em moet liggen tussen Ena en Ek
 zorgen ervoor dat cellen een potentiaal hebben van ca. 70 mV, waarbij het cytoplasma negatief is
t.o.v. extracellulaire milieu

Permeabiliteit van celmembraan voor K+ ionen is veel groter dan voor Na+
Ena = 70 mV en Ek = -88  Em is iets meer dan -88 mV

,Wet van Nernst: evenwichtspotentiaal berekenen ten gevolge van concentratieverschil van geladen
ionen X over een semipermeabel membraan




R = gasconstante (8.3144598 J K−1 mol−1)
T = temperatuur
Zx = valentie van x (aantal bindingen die x kan aangaan)
F = Faraday constante (96485.3399 ± 0.002 C/mol)
X0 = extracellulaire concentratie van X
Xi = intracellulaire concentratie van X

Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking: evenwichts-potentiaal Em ten gevolge van
concentratieverschillen van K, Na en Cl-ionen over een semi-permeabel membraan:




Pk = permeabiliteit voor K+ ionen
Pna = permeabiliteit voor Na+ ionen
Pcl = permeabiliteit voor Cl- ionen

Pk:Pna = 1: 0.04

Cel communicatie
- Ionkanalen maken het mogelijk een membraanspanning te genereren
 Ligand gestuurde ion kanalen
 neurotransmitters  binden aan receptor van een betreffend ion kanaal van een neuron
om het neuron te activeren of deactiveren
 Mechanisch gestuurde ion kanalen
 openen door mechanische prikkeling bijv. nervus medianus (middelste armzenuw) die
oppervlakkig langs olecranon (kop van de ellepijp) loopt  als elleboog mechanisch
geprikkeld wordt, gaat de hand tintelen
 Spanning gestuurde ion kanalen
 openen als de membraanspanning boven een bepaalde drempel komt
 zijn over het algemeen specifiek voor een bepaald ionsoort  als een spanning gestuurd
x-kanaal opent
- Membraanspanning is in rust overal hetzelfde
- Om te kunnen communiceren moet de membraanspanning te variëren zijn
- Spannings-variaties moeten verderop geregistreerd kunnen worden

Zenuwcellen hebben spanning gestuurde Na+ kanalen die opengaan als membraanspanning boven
de drempel van -55 mV komt  permeabiliteit voor Na-ionen wordt vele malen groter dan 0.04 tov
Pk  membraanpotentiaal Em wordt minder negatief omdat meer positieve natrium ionen het
cytoplasma binnenstromen

,  Na+ ionen diffunderen naar cytoplasma door concentratieverschil  aangetrokken door netto
negatieve lading van cytoplasma  kan doorgaan tot Em in de buurt komt van de
evenwichtspotentiaal van Na

Na+ kanalen staan maar heel kort open nadat membraanpotentiaal boven de drempel is gekomen 
na 1 ms sluiten ze zichzelf weer  gedurende refractaire periode zijn ze niet of nauwelijks opnieuw
te activeren
 concentratie Na+ in cytoplasma is toegenomen  membraanpotentiaal positief tov extracellulaire
milieu

Zenuwcellen hebben spanning gestuurde K+ kanalen die opengaan als de membraanspanning boven
de 30 mV komt  makkelijk overschreden door de enorme toevloed van Na+ ionen  Pk wordt
groter dan hij was  efflux K+ zorgt dat positieve lading verdwijnt en membraanpotentiaal in de
richting van Ek (-88 mV) schiet

Actiepotentiaal = alles of niets – duurt 1-2 ms, na-hyperpolarisatie kan soms tien ms duren




1) Celmembraan in rust  -70 mV tov 2) Membraanpotentiaal wordt door externe
extracellulaire milieu oorzaken verhoogd  geringe depolarisatie




3) Membraanpotentiaal overschrijdt 4) Membraanpotentiaal bereikt
drempelpotentiaal voor Na+ kanalen  drempelpotentiaal voor K+ kanalen 
toename Pna  depolarisatie van toename Pk  repolarisatie celmembraan 
celmembraan Na kanalen dicht



5) K+ kanalen dicht  membraan
gehyperpolariseerd  Na-K pomp brengt
concentraties Na+ en K+ in rustsituatie