Celfysiologie
Vloeistofcompartimenten en hun samenstelling
Voor 70kg
Mannen: 60% vh lichaamsgewicht bestaat uit water (ongeveer 42l)
Vrouwen: ongeveer 50% van het lichaamsgewicht bestaat uit water (35l)
Hoe bestaat dat uit water?
Van die 42 liter = 60% intracellulaire vloeistof (25l) en 40% extracellulaire vloeistof (17l)
Bij extracellulaire vloeistof nog verder onderscheid: interstitieel = 75%, 20% is plasma (deel
van het bloed dat niet de cellen omvat = afgeschermd in de bloedvaten), 5% is transcellulaire
vloeistof (vloeistof dat zich bevindt in bepaalde afgesloten compartimenten van het lichaam
bvb.: bepaalde ventrikels in de hersenen, worden gescheiden door een laag epitheelcellen,
zie figuur ook onderaan)
Hematocriet van 0,5 of 50% = helft van bloedvolume is cellen en de andere helft plasma
Tabel samenvatting (man)
Verschillen:
Intracellulair: Lage concentratie van Na+, lage Ca2+ concentratie (zie verder) , maar hoge
concentratie K+
Extracellulair: belangrijkste kation is Na+ -> ong. 140-150 mM Na+, hogere Ca2+ concentratie
(typisch) en lagere concentratie K+
1
,Opm.: Getallen niet vanbuiten kennen, maar belangrijkste dingen wel (in alle extrac.
Vloeistof meer Na+-ionen dan intrac. en voor K is dat net andersom)
Hoge Ca2+ conc. extrac.
Veel lagere Ca2+ conc intrac.
pH is hoger extrac. dan intrac.
Osmolariteit: belangrijke maat voor hoeveelheid opgeloste stoffen
Homeostase = belangrijk! Enzymen gaan enkel werken bij een bepaalde pH
Transmembranaire flux van ionen
2 belangrijke zaken die bepalen in welke richting ion zal stromen:
• Concentratie
• Potentiaal
Hoge concentratie extracellulair, lage concentratie intracellulair: hoog -> laag (diffusie)
Stof X + -> spanning over membraan zal een rol spelen
Negatieve Vm zal kationen aantrekken en anionen afstoten
2
,Herhaling slide 15 t.e.m. 23
Energetische beschouwingen bij de beweging van moleculen doorheen membranen
Ion van buiten -> binnen (delta G kunnen we berekenen door concentratie en
membraanpotentiaal) (zie verder)
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Het evenwichtspotentiaal is de membraanpotentiaal waarbij ∆G gelijk is aan 0 -> dan is de
reactie in evenwicht (formule onderaan)
De Nernst-vergelijking praktisch (en zonder rekenmachine)
3
,G praktisch (en zonder rekenmachine)
Het begrip “drijvende kracht”
Z = valentie
F = Faraday cte
Membraanpotentiaal – evenwichtspotentiaal = drijvende kracht
Wnr drijvende kracht – die bepaald in welke richting ion zal stromen - nul is heb je geen
stroom
Enkele typische waarden:
K+ gaat naar buiten stromen (drijvende kracht is vaak positief -> zie kader bovenaan)
Na+ gaat naar binnen stromen (drijvende kracht is vaak negatief)
-> zie oef. !!
Transport van water en opgeloste stoffen
Permeabiliteit van fosfolipide-dubbellaag
Zuivere fosfolipidedubbellaag = weinig permeabel voor
belangrijke stoffen (enkel gassen en bepaalde kleine
moleculen kunnen doorheen de membraan diffunderen)
4
,Opbouw van gradienten – ATP-gedreven pompen (ATPases)
En natuurlijk ook nog de calcium-ATPases, H+/K+-ATPases…
Je hebt energie nodig voor de opbouw van gradiënten
Bij elk verbruik van ATP gaat K+ naar binnen en Na+ naar buiten stromen
Door ATP kunnen stoffen tegen hun gradiënt instromen
Verbruik van gradienten – gefaciliteerde diffusie
Kanalen (schakelmechanisme)
Porie (geen schakelmechanisme)
Uniporters (conformatieverandering)
Richting van de stroming wordt bepaald door de drijvende kracht
Bij kanalen krijg je een opening die heel snel transport toelaat
Uniporters: eerst een conformatieverandering waardoor het transport trager is
Gefaciliteerde diffusie - vergelijking
10 pA = 10 pC/s = 10x10-15C/ms 1 monovalent ion ~ 1.602x10-19 C
➔62000 ionen/ms
5
, ▪ Kanalen kunnen openen en sluiten -> Eens kanaal open is kan je stroming krijgen
puur door diffusie (heel snel)
▪ Poriën zijn altijd open
▪ Bij carriers = uniporters -> telkens conformatieverandering = duurt langer
1) Pories (= Buizen doorheen de membraan die niet echt sluiten, maar open blijven)
Aquaporines (maken membraan meer doorlaatbaar voor water) <-> perforine (maken
poriën in de membraan van bepaalde cellen, die ze willen vernietigen) -> door porie te
vormen kunnen allerlei stoffen de cel verlaten -> cel wordt lek geslagen -> celdood
Aquaporine Perforine
2) Ionenkanalen
Zijn permeabel voor (specifieke) ionen
1 gen codeert voor een onderdeel van een ionenkanaal, door combinatie van verschillende
onderdelen krijg je dat er meer dan 300 ionenkanalen bestaan
Wederkerende structuren
Om ionen door te kunnen laten is het nodig dat een bepaalde porie gecreëerd kan worden ->
dat wordt mogelijk door bepaalde alfa helices, die een buisvormige structuur rond een porie
vormen (elk ionenkanaal = veelvoud van alfa helices)
6
Vloeistofcompartimenten en hun samenstelling
Voor 70kg
Mannen: 60% vh lichaamsgewicht bestaat uit water (ongeveer 42l)
Vrouwen: ongeveer 50% van het lichaamsgewicht bestaat uit water (35l)
Hoe bestaat dat uit water?
Van die 42 liter = 60% intracellulaire vloeistof (25l) en 40% extracellulaire vloeistof (17l)
Bij extracellulaire vloeistof nog verder onderscheid: interstitieel = 75%, 20% is plasma (deel
van het bloed dat niet de cellen omvat = afgeschermd in de bloedvaten), 5% is transcellulaire
vloeistof (vloeistof dat zich bevindt in bepaalde afgesloten compartimenten van het lichaam
bvb.: bepaalde ventrikels in de hersenen, worden gescheiden door een laag epitheelcellen,
zie figuur ook onderaan)
Hematocriet van 0,5 of 50% = helft van bloedvolume is cellen en de andere helft plasma
Tabel samenvatting (man)
Verschillen:
Intracellulair: Lage concentratie van Na+, lage Ca2+ concentratie (zie verder) , maar hoge
concentratie K+
Extracellulair: belangrijkste kation is Na+ -> ong. 140-150 mM Na+, hogere Ca2+ concentratie
(typisch) en lagere concentratie K+
1
,Opm.: Getallen niet vanbuiten kennen, maar belangrijkste dingen wel (in alle extrac.
Vloeistof meer Na+-ionen dan intrac. en voor K is dat net andersom)
Hoge Ca2+ conc. extrac.
Veel lagere Ca2+ conc intrac.
pH is hoger extrac. dan intrac.
Osmolariteit: belangrijke maat voor hoeveelheid opgeloste stoffen
Homeostase = belangrijk! Enzymen gaan enkel werken bij een bepaalde pH
Transmembranaire flux van ionen
2 belangrijke zaken die bepalen in welke richting ion zal stromen:
• Concentratie
• Potentiaal
Hoge concentratie extracellulair, lage concentratie intracellulair: hoog -> laag (diffusie)
Stof X + -> spanning over membraan zal een rol spelen
Negatieve Vm zal kationen aantrekken en anionen afstoten
2
,Herhaling slide 15 t.e.m. 23
Energetische beschouwingen bij de beweging van moleculen doorheen membranen
Ion van buiten -> binnen (delta G kunnen we berekenen door concentratie en
membraanpotentiaal) (zie verder)
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Het evenwichtspotentiaal is de membraanpotentiaal waarbij ∆G gelijk is aan 0 -> dan is de
reactie in evenwicht (formule onderaan)
De Nernst-vergelijking praktisch (en zonder rekenmachine)
3
,G praktisch (en zonder rekenmachine)
Het begrip “drijvende kracht”
Z = valentie
F = Faraday cte
Membraanpotentiaal – evenwichtspotentiaal = drijvende kracht
Wnr drijvende kracht – die bepaald in welke richting ion zal stromen - nul is heb je geen
stroom
Enkele typische waarden:
K+ gaat naar buiten stromen (drijvende kracht is vaak positief -> zie kader bovenaan)
Na+ gaat naar binnen stromen (drijvende kracht is vaak negatief)
-> zie oef. !!
Transport van water en opgeloste stoffen
Permeabiliteit van fosfolipide-dubbellaag
Zuivere fosfolipidedubbellaag = weinig permeabel voor
belangrijke stoffen (enkel gassen en bepaalde kleine
moleculen kunnen doorheen de membraan diffunderen)
4
,Opbouw van gradienten – ATP-gedreven pompen (ATPases)
En natuurlijk ook nog de calcium-ATPases, H+/K+-ATPases…
Je hebt energie nodig voor de opbouw van gradiënten
Bij elk verbruik van ATP gaat K+ naar binnen en Na+ naar buiten stromen
Door ATP kunnen stoffen tegen hun gradiënt instromen
Verbruik van gradienten – gefaciliteerde diffusie
Kanalen (schakelmechanisme)
Porie (geen schakelmechanisme)
Uniporters (conformatieverandering)
Richting van de stroming wordt bepaald door de drijvende kracht
Bij kanalen krijg je een opening die heel snel transport toelaat
Uniporters: eerst een conformatieverandering waardoor het transport trager is
Gefaciliteerde diffusie - vergelijking
10 pA = 10 pC/s = 10x10-15C/ms 1 monovalent ion ~ 1.602x10-19 C
➔62000 ionen/ms
5
, ▪ Kanalen kunnen openen en sluiten -> Eens kanaal open is kan je stroming krijgen
puur door diffusie (heel snel)
▪ Poriën zijn altijd open
▪ Bij carriers = uniporters -> telkens conformatieverandering = duurt langer
1) Pories (= Buizen doorheen de membraan die niet echt sluiten, maar open blijven)
Aquaporines (maken membraan meer doorlaatbaar voor water) <-> perforine (maken
poriën in de membraan van bepaalde cellen, die ze willen vernietigen) -> door porie te
vormen kunnen allerlei stoffen de cel verlaten -> cel wordt lek geslagen -> celdood
Aquaporine Perforine
2) Ionenkanalen
Zijn permeabel voor (specifieke) ionen
1 gen codeert voor een onderdeel van een ionenkanaal, door combinatie van verschillende
onderdelen krijg je dat er meer dan 300 ionenkanalen bestaan
Wederkerende structuren
Om ionen door te kunnen laten is het nodig dat een bepaalde porie gecreëerd kan worden ->
dat wordt mogelijk door bepaalde alfa helices, die een buisvormige structuur rond een porie
vormen (elk ionenkanaal = veelvoud van alfa helices)
6
