Hoofdstuk 3: Voltage-Dependent Membrane
Permeability
Ion Currents across Nerve Cell Mrmbranes
Een vergrootte permeabiliteit voor natrium van het plasmamembraan van neuronen zorgt voor een
actiepotentiaal. Dit hoofdstuk gaat in op hoe deze verhoogde permeabiliteit tot stand komt.
Actiepotentialen worden alleen geactiveerd als het neuronale membraanpotentiaal boven een
drempelwaarde komt. Na+ zelf genereert het membraanpotentiaal en is zelf ook beïnvloedbaar voor
dit potentiaal, dit maakt het moeilijk te onderzoeken. Hiervoor is de voltage clamp-method
ontwikkeld; ze kozen een grote axon van een inktvis voor onderzoek (deze zijn wel 1mm in
diameter).
Two Types of Voltage-Dependent Ion Currents
Er in geen significante ion-flow in neuronen die negatiever zijn dan het rustpotentiaal. Bij positievere
potentialen is het anders en is er niet alleen een ion-flow maar ook een groot verschil in de grootte
hiervan.
Het viel op dat bij de influx van Na+ dit correleerde met een iets vertraagde efflux van K+. dit
indiceert dat er twee verschillende ion-permeabiliteit mechanismen zijn die geactiveerd worden door
een verandering in het membraanpotentieel. Na+ en K+ stromen via onafhankelijke permeabiliteit
pathways. Dit zijn ion-kanalen die selectief zijn voor het soort ion.
Two Voltage-Dependent Membrane Conductances
Ze wilden deze Na+ en K+ permeabiliteitsveranderingen wiskundig vastleggen. Ze zijn ervanuit gegaan
dat de ion-stromingen veroorzaakt worden door een verandering in membraan geleiding
(membrane conductance). Dit wordt gedefinieerd als het omgekeerde van de membraanweerstand.
Dit is dus bijna identiek aan membraan permeabiliteit.
De formule voor geleiding (g) is: Iion=gion (Vm-Eion)
Iion is de ion stoom, Vm is het membraanpotentiaal en Eion is het evenwichtspotentiaal voor het ion die
geleid wordt. De wetenschappers Hodgkin en Huxley hebben experimenten gedaan en hebben met
deze formule gNa en gK kunnen uitrekenen. Uit deze experimenten hebben ze twee conclusies
getrokken:
- De Na+ en K+ geleiding verandert in de loop van de tijd, het duurt even voor ze ‘’aan’’ gaan.
Vooral de K+ heeft vertraging, Na+ is sneller maar gaat ook weer snel naar beneden, ook als
het membraan gedepolariseerd blijft. Dit geeft aan dat depolarisatie niet alleen de Na+ influx
activeert maar na een tijdje weer inactiveert.
De influx wordt dus voor allebei geactiveerd maar alleen voor Na+ ook weer geïnactiveerd.
- Na+ en K+ geleiding is allebei voltage-afhankelijk, als de neuron meer gepolariseerd is, is er
ook meer geleiding.
Permeability
Ion Currents across Nerve Cell Mrmbranes
Een vergrootte permeabiliteit voor natrium van het plasmamembraan van neuronen zorgt voor een
actiepotentiaal. Dit hoofdstuk gaat in op hoe deze verhoogde permeabiliteit tot stand komt.
Actiepotentialen worden alleen geactiveerd als het neuronale membraanpotentiaal boven een
drempelwaarde komt. Na+ zelf genereert het membraanpotentiaal en is zelf ook beïnvloedbaar voor
dit potentiaal, dit maakt het moeilijk te onderzoeken. Hiervoor is de voltage clamp-method
ontwikkeld; ze kozen een grote axon van een inktvis voor onderzoek (deze zijn wel 1mm in
diameter).
Two Types of Voltage-Dependent Ion Currents
Er in geen significante ion-flow in neuronen die negatiever zijn dan het rustpotentiaal. Bij positievere
potentialen is het anders en is er niet alleen een ion-flow maar ook een groot verschil in de grootte
hiervan.
Het viel op dat bij de influx van Na+ dit correleerde met een iets vertraagde efflux van K+. dit
indiceert dat er twee verschillende ion-permeabiliteit mechanismen zijn die geactiveerd worden door
een verandering in het membraanpotentieel. Na+ en K+ stromen via onafhankelijke permeabiliteit
pathways. Dit zijn ion-kanalen die selectief zijn voor het soort ion.
Two Voltage-Dependent Membrane Conductances
Ze wilden deze Na+ en K+ permeabiliteitsveranderingen wiskundig vastleggen. Ze zijn ervanuit gegaan
dat de ion-stromingen veroorzaakt worden door een verandering in membraan geleiding
(membrane conductance). Dit wordt gedefinieerd als het omgekeerde van de membraanweerstand.
Dit is dus bijna identiek aan membraan permeabiliteit.
De formule voor geleiding (g) is: Iion=gion (Vm-Eion)
Iion is de ion stoom, Vm is het membraanpotentiaal en Eion is het evenwichtspotentiaal voor het ion die
geleid wordt. De wetenschappers Hodgkin en Huxley hebben experimenten gedaan en hebben met
deze formule gNa en gK kunnen uitrekenen. Uit deze experimenten hebben ze twee conclusies
getrokken:
- De Na+ en K+ geleiding verandert in de loop van de tijd, het duurt even voor ze ‘’aan’’ gaan.
Vooral de K+ heeft vertraging, Na+ is sneller maar gaat ook weer snel naar beneden, ook als
het membraan gedepolariseerd blijft. Dit geeft aan dat depolarisatie niet alleen de Na+ influx
activeert maar na een tijdje weer inactiveert.
De influx wordt dus voor allebei geactiveerd maar alleen voor Na+ ook weer geïnactiveerd.
- Na+ en K+ geleiding is allebei voltage-afhankelijk, als de neuron meer gepolariseerd is, is er
ook meer geleiding.
