samenvatting celfysiologie biomedische wetenschappen

CELFYSIOLOGIE

TRANSPORT
WATER-IONEN-MEMBRANEN-KANALEN-TRANSPORTERS
Vloeistofcompartimenten en hun samenstelling

Intracellulaire vloeistof -> water in cellen
Extracellulaire vloeistof -> water buiten cellen
- Interstitiële vloeistof
= water tussen cellen
= weefselvloeistof
Beide afgesloten van elkaar & afgesloten
van intracellulaire vloeistof door laag cellen - Intravasculaire vloeistof
of een membraan
= vloeistof in bloed
= compartiment 1 : cellulair gedeelte
- Intracellulaire in contact met interstitiële = compartiment 2 bloedplasma binnen BV
vloeistof met plasmamembraan als scheiding
(permeabel voor water & ionen)
- Interstitiële vloeistof in contact met bloed
- Transcellulaire vloeistof
gescheiden door wand van bloedvaten = vloeistof in compartiment zoals het
- Transcellulaire gescheiden van interstitiële cerebrospinaal vocht
vloeistof


Vloeistofcompartimenten
 Transportprocessen tussen compartimenten
 Specifieke balans aan ion in elk compartiment

Ionengradiënt compartimenten
Na -> extracellulair > intracellulair
Afbeelding (fig 5.1)
K -> Extracellulair < intracellulair
Ca -> extracellulair > intracellulair
In rust is concentratie v. Ca intracellulair laag


Osmolaliteit
= maat voor hoeveelheid opgeloste stof die bepaald in welke richting water beweegt
 Verschillen in osmolariteit tussen compartimenten zorgt ervoor dat water zich verplaatst
 Cellulaire homeostase: Constant houden v. samenstelling in compartimenten

Transmembranaire flux van ionen

Ionenflux beïnvloedt door;
- Concentratie v. stoffen binnen & buiten de cel
 Veroorzaken concentratiegradiënt
- Membraanpotentiaal
= potentiaalverschil tussen intracellulair & extracellulair compartiment

,  Is X positief deeltje, dan is transport van X naar binnen energetisch gunstig als er
een negatieve membraanpotentiaal is & omgekeerd
 Alleen belangrijk als deeltje geladen is want bij ongeladen deeltje heeft de
membraanpotentiaal geen invloed op transport

Richting stroming ionen

Flux = netto-stroming (netto gaan er ionen bv; naar rechts als stroming naar rechts groter is dan die naar links)

∆ Gc bepaald door verhouding concentratie tussen binnen en buiten
∆ Gm bepaald door membraanpotentiaal -> Vm -> spanning over membraan

Energetische beschouwing bij de beweging v. moleculen doorheen membranen

∆ G = verandering in vrije E
∆G > 0 -> omgekeerde reactie vindt plaats
∆G < 0 -> spontaan proces
∆G = 0 -> stof in evenwicht over membraan dus wordt het membraan permeabel
voor de stof dan is er netto geen verplaatsing

Cbinnen
∆ G = 6000 log + z x 100 x Vm met Vm in mV
Cbuiten
Uitkomst omzetten naar J/mol

Evenwichtspotentiaal voor ionen

60 Xbuiten
EX = log  Nernstvgl
z Xbinnen
 !Op examen geen rekenmachine dus deze formule gebruiken!


Drijvende kracht
 Bepaald door concentratiegradiënt (vervat in Ex)
Vm – Ex
 Bepaald door spanning over membraan (vervat in Vm)
 Bepaald in welke richting ion stroomt doorheen ionenkanalen

- Groter dan 0 : efflux kationen, influx anionen
- Kleiner dan 0 : influx kationen, efflux anionen
- =0 : netto geen stroming

Cl -> drijvende kracht negatief dus wanner Cl-kanaal opent zal Cl de cel uitstromen (Cl is anion)
Na -> drijvende kracht negatief dus wanner Na-kanaal opent zal Na de cel binnen gaan (kation)
K -> drijvende kracht positief dus wanneer K-kanaal opent zal K de cel buiten gaan
CA -> drijvende kracht negatief dus wanner Ca-kanaal opent zal Ca de cel binnen gaan

, Transport van water en opgeloste stoffen
Permeabiliteit
 Selectief
 Transporters nodig

Opbouw van gradiënten
1) ATPases : ATP-aangedragen pompen
2) Transport stoffen tegen concentratiegradiënt in
3) Bv; Na-K-ATPase
- 2 K naar binnen & 3 Na naar buiten
- Beide tegen de gradiënt in -> primair actief transport
- E afkomstig van ATP, die ervoor zorgt dat
gradiënt/concentratieverschil over membraan voor Na & K blijft
bestaan want essentieel voor transport van stoffen tegen de
concentratiegradiënt in

Gefaciliteerde diffusie  met elektrochemische gradiënt mee

Kanalen Poriën Uniporters

Schakelmechanisme, buis Geen schakelmechanisme, gat Conformatieverandering doordat
doorheen membraan die opgeloste doorheen membraan dat niet stoffen binden
stoffen doorlaat doordat ze open open of dicht gaat
en dicht gaat 4) Ionenstromen kunnen tegen hun
Voorbeelden gradiënt stromen
 Aquaporines = waterkanalen
 Hoe meer, hoe beter
doorlaatbaar voor water

 Perforines
 Aanwezig in cellen die andere
cellen doden doordat ze porie
maken in membraan waardoor
stoffen cel verlaten
 Bij cytotoxische T-cellen

Poriën en kanalen laten veel meer stoffen passeren per tijdseenheid dan uniporters die continu van conformatie moeten veranderen



Ionenkanalen
 Ze hebben altijd transmembranaire alfa-helices
 Centrale porie omgeven door gelijkaardige sub eenheden
- Trimeer (3 gelijke delen met centrale porie), Tetrameer, pentameer, hexameer

 bv; connexines
- 4 transmembranaire domeinen
- Vormt hexameer (6 monomeren vormen één connexon)

, - Zorgt voor elektrische koppeling tussen naburige cellen
Beide cellen hebben connexon die zich aan elkaar koppelen = gap junction kanaal = kanaal
waarlangs ionen en opgeloste stoffen rechtstreeks van cytosol v.d. ene cel naar andere gaan
-> belangrijk in weefsel waar elektrische signalen over grote afstand vervoerd moeten worden
(hartcellen). Openen en sluiten v. capjunctions zichtbaar in beide cellen (ene cel eruit, andere cel
erin dus op grafiek een spiegelbeeldstroom)

 bv; voltage-gated cation superfamily
 opgebouwd uit twee oereiwitten;
1. 2 transmembranaire domeinen met daartussen een porieloop (roze gedeelte, kijk ppt)
K-kanalen bevatten z’n 4 sub eenheden v. 2 transmembranaire domeinen met
porieloop

2. 4 transmembranaire domein waarbij het 4de transmembranair domein positieve
ladingen bevat en beweegt naar boven/beneden naargelang spanning over
membraan (spanningsgevoeligheid)
 Aanwezig in protonenkanalen bij zoogdiercellen
 Dit type oereiwit zit in bacteriën die dienstdoet als fosfatase
 Dankzij positieve ladingen kunnen ze reageren op veranderingen in
membraanpotentiaal

 Superfamily kan combinatie hebben van ‘oereiwitten’ (kijk dia) of beide
oereiwitten kunnen ook afzonderlijk voorkomen

Groepen ionenkanalen in de superfamilie;

1. subeenheden met 6 transmembranaire domeinen
- Een porie gedeelte & een spanningsgeschakeld gedeelte
- Aanwezig bij spanning geschakelde kanalen, K-kanalen, hyperpolarisatie geactiveerde
kanalen, Ca-geactiveerde K-kanalen,…)

2. K2P-kanaal
- 2 sub eenheden komen samen zodat je 4 centrale poriën hebt om functioneel kanaal te
vormen
- Bestaan uit 2 keer het porie-domein aan elkaar zonder spanningssensor

3. NAADP
- 2 keer spanningssensor & 2 keer poriegedeelte  er zo 2 van nodig om een functioneel
kanaal te maken

4. spanning geschakelde Na en Ca-kanalen
- Alle onderdelen in een enkele unit omdat in het molecule zelf er 4 keer een subunit is
 Want bij K-kanalen heb je 4 units afzonderlijk nodig die aan elkaar geschakeld worden

 Alle kanalen in dia behoren tot zelfde superfamilie want hebben zelfde basiselementen

 bv; ENaC-familie
- Na-selectief kanaal
- Niet-spanningsgeschakeld