CELFYSIOLOGIE
THEMA 1: TRANSMEMBRANAIR TRANS PORT
IONENVERDELING
VLOEISTOFCOMPARTIMENTEN + SAMENSTELLING :
Waar zit al het water in menselijk lichaam?
• Total body water:
o Man = 60% v lichaamsgewicht
o Vrouw = 40% v lichaamsgewicht
• Intracellulair volume = 60%
• Extracellulair volume = 40%
o Grootste deel = interstitiele vlst = alle vslt tss de cellen = 75%
o Plasma = deel bloed zonder cellen = 20%
o Transcellulaire vlst = 5%
Ionen?
• Intracellulaire vlst = K > Na
• Interstitiele vlst = bloedplasma = K < Na
• Transcellulaire vlst = variabel
TRANSMEMBRANAIRE FLUX VAN IONEN:
In welke richting stromen de ionen?
• Concentratiegradiënt : van hoge naar lage concentr
• Membraanpotentiaal
o - = cytosolaire zijde lager dan extracellul = - geladen deeltje afgestoten door binnenkant
o + = cytosolaire zijde hoger dan extracellul = - geladen deeltje aangetrokken door binnenkant
Energetische beschouwing:
𝐶𝑖 𝐶𝑖
∆𝐺 = ∆𝐺(𝑐) + ∆𝐺(𝑚) = 𝑅𝑇𝑙𝑛 ( ) + 𝑧𝐹𝑉 = 6000 log ( ) + 100𝑧𝑉 → indien ∆𝐺 < 0 = spontane reactie
𝐶𝑜 𝐶𝑜
𝑅𝑇 𝑋𝑖 60 𝑋𝑜
𝐸𝑥 = − ln ( ) = log ( ) → evenwichtspotentiaal voor een ion X = potentiaal waarbij ∆𝐺 = 0
𝑧𝐹 𝑋𝑜 𝑧 𝑋𝑖
Drijvende kracht voor ion X = Vm – Ex
• <0 = inwaartse elektrische stroom = influx kationen = eflux anionen
• >0 = uitwaartse elektrische stroom = efflux kationen = influx anionen
• 0 = geen netto efflux en/of influx
,TRANSPORT VAN WATER + OPGELOSTE STOFFEN:
→ fosfolipiden dubbellaag = impermeabel voor ionen
• Nood aan transportmiddelen
• Gebruik maken van gradienten → opbouwen met bv ATP gedreven pompen
Verbruik van gradiënten om over membr ionen te transporteren = gefaciliteerde diffusie
• Kanalen + poriën = buis doorheen membr met klep (106-108 partikels per sec)
• Uniporters = doorgeefluik met telkens conformatieverandering (200-50.000 partikels per sec)
PORIËN:
= ionenkanalen zonder schakelmechanisme = altijd open
• Aquaporines = waterkanalen
• Perforines = niet selectief ionenkanaal
o Cel die andere cel wilt doden zet perforines vrij
o Deze maken kanalen in membr andere cel waardoor deze leegloopt + afsterft
IONENKANALEN:
= wederkerende structuren
Meerdere gelijkaardige delen per kanaal
• Dimeren – trimeren - tetrameren - ….
• Cillindervormige structuren met in het midden een opening voor transport ion
• Ion beschermd tegen VZstaarten v fosfolipidendubbellaag
Connexines:
• Verbinden cellen met elkaar
• GAPjunctions channels = ionenkanalen die doorlopen vh cytosol vd ene cel naar andere cel
o Opgebouwd uit connexine hexameren
o Combinatie van 2 kanalen die verbinding maakt
Spanningsafhankelijke kanalen:
• Combinatie van 2 structuren
o 2 transmembranaire delen met ertss een porieloop
o 4 transmembranaire delen met het laatste + geladen
▪ Dit beweegt naargelang het elektrisch veld
▪ - veld = binnen / + veld = buiten
,Ligand geschakelde kanalen:
• P2X receptor = trimeer
• Glu receptor = tetrameer
• nAch receptor = pentameer
TRANSPORTERS :
Co-transporters:
• Transport van 2 soorten moleculen in zelfde richting
• De ene met gradient mee en de andere tegen
• ∆G = n . ∆G (Na ) + ∆G (Glu)
o Hier niet meer de ∆G van een ion maar die van de hele transportcyclus
o Indien ∆G > 0 gaat de reactie in deze richting niet op
o Indien ∆G < 0 gaat de reactie in deze richting wel op
o Indien ∆G = 0 geen werking vd transporter
AGONISTEN/ANTAGONISTEN:
Agonist = chemische stof die de werking ve ionenkanaal, receptor,.... stimuleert
• EC50 = halfmaximaal effectieve concentratie → geeft 50% vh maximaal effect
o Hoe lager = hoe krachtiger
Antagonist = chemische stof die de werking ve ionenkanaal, receptor,… inhibeert
• IC50 = halfmaximaal inhibitorische concentratie → veroorzaakt 50% inhibitie
o Hoe lager = hoe krachtiger
Dosis = hvlh chemische stof toegediend aan organisme
• ED50 = halfmaximaal effectieve dosis → veroorzaakt 50% vh maximaal effect
o Hoe lager = hoe krachtiger
100
𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑒(%) = 𝐸𝐶50 𝑛𝐻
1+( )
𝐶
100
Met C= concentratie / D =
𝐼𝑛ℎ𝑖𝑏𝑖𝑡𝑖𝑒(%) = 𝐼𝐶 𝑛𝐻 dosis / nH= Hill-coefficient
1+( 50 )
𝐶
100
𝐸𝑓𝑓𝑒𝑐𝑡(%) = 𝐸𝐷 𝑛𝐻
1+( 50 )
𝐷
Hoe hoger de coefficient, hoe steiler de curve → hoe meer molec moeten binden om effect te krijgen
, TRANSEPITHELIAAL TRANSPORT:
NA-HOMEOSTASE IN HET LICHAAM:
Via voeding krijg je veel zouten binnen (120mmol per dag):
• Komt in darm + wordt geabsorbeerd (110mmol)
• Komt dan 1st in extracellulair volume
o Hieruit gaat deel door nieren worden geexcreteerd (100mmol)
o Deel wordt uitgezweet (10mmol)
→ evenwicht/homeostase tss hvl Na erin komt en hvl eruit gaat!
Na belangrijkst ion in extracellulaire oplossing:
• Normonatremia = evenwicht = nrmle concentraties (135-140 mM)
• Hypernatremia = te veel aan Na in lichaam → cellen krimpen
• Hyponatremia = te kort aan Na in lichaam → cellen zwellen
NA-REABSORPTIE IN DE NIEREN:
Algemeen epitheel:
• Apicale zijde: oppervlakte vergroting door microvili → absorptie
• Kubusvormige cellen
• Op # manieren met elkaar verbonden
o Afh v hoe vast → tight of leaky epitheel
• Basolaterale zijde: plaats waar stoffen epitheel verlaten + in contact met bloedbaan
• Spanningsverschil tss apicale + basolaterale zijde
Tight epitheel = veel tight junctions → weinig paracellulair transport
Leaky epitheel = weinig tight junctions → veel paracellulair transport
Transcellulair transport = doorheen de cel
Paracellulair transport = tss de cellen door
# vb van transepitheliaal transport:
• Apicaal:
o Na-kanalen : Na naar binnen
• Basol:
o Na-K-transporters : Na naar buiten + K naar
binnen
o K-kanaal: K naar buiten
• Paracellulair transport van Cl- → om de + ladingen van
Na te neutraliseren
THEMA 1: TRANSMEMBRANAIR TRANS PORT
IONENVERDELING
VLOEISTOFCOMPARTIMENTEN + SAMENSTELLING :
Waar zit al het water in menselijk lichaam?
• Total body water:
o Man = 60% v lichaamsgewicht
o Vrouw = 40% v lichaamsgewicht
• Intracellulair volume = 60%
• Extracellulair volume = 40%
o Grootste deel = interstitiele vlst = alle vslt tss de cellen = 75%
o Plasma = deel bloed zonder cellen = 20%
o Transcellulaire vlst = 5%
Ionen?
• Intracellulaire vlst = K > Na
• Interstitiele vlst = bloedplasma = K < Na
• Transcellulaire vlst = variabel
TRANSMEMBRANAIRE FLUX VAN IONEN:
In welke richting stromen de ionen?
• Concentratiegradiënt : van hoge naar lage concentr
• Membraanpotentiaal
o - = cytosolaire zijde lager dan extracellul = - geladen deeltje afgestoten door binnenkant
o + = cytosolaire zijde hoger dan extracellul = - geladen deeltje aangetrokken door binnenkant
Energetische beschouwing:
𝐶𝑖 𝐶𝑖
∆𝐺 = ∆𝐺(𝑐) + ∆𝐺(𝑚) = 𝑅𝑇𝑙𝑛 ( ) + 𝑧𝐹𝑉 = 6000 log ( ) + 100𝑧𝑉 → indien ∆𝐺 < 0 = spontane reactie
𝐶𝑜 𝐶𝑜
𝑅𝑇 𝑋𝑖 60 𝑋𝑜
𝐸𝑥 = − ln ( ) = log ( ) → evenwichtspotentiaal voor een ion X = potentiaal waarbij ∆𝐺 = 0
𝑧𝐹 𝑋𝑜 𝑧 𝑋𝑖
Drijvende kracht voor ion X = Vm – Ex
• <0 = inwaartse elektrische stroom = influx kationen = eflux anionen
• >0 = uitwaartse elektrische stroom = efflux kationen = influx anionen
• 0 = geen netto efflux en/of influx
,TRANSPORT VAN WATER + OPGELOSTE STOFFEN:
→ fosfolipiden dubbellaag = impermeabel voor ionen
• Nood aan transportmiddelen
• Gebruik maken van gradienten → opbouwen met bv ATP gedreven pompen
Verbruik van gradiënten om over membr ionen te transporteren = gefaciliteerde diffusie
• Kanalen + poriën = buis doorheen membr met klep (106-108 partikels per sec)
• Uniporters = doorgeefluik met telkens conformatieverandering (200-50.000 partikels per sec)
PORIËN:
= ionenkanalen zonder schakelmechanisme = altijd open
• Aquaporines = waterkanalen
• Perforines = niet selectief ionenkanaal
o Cel die andere cel wilt doden zet perforines vrij
o Deze maken kanalen in membr andere cel waardoor deze leegloopt + afsterft
IONENKANALEN:
= wederkerende structuren
Meerdere gelijkaardige delen per kanaal
• Dimeren – trimeren - tetrameren - ….
• Cillindervormige structuren met in het midden een opening voor transport ion
• Ion beschermd tegen VZstaarten v fosfolipidendubbellaag
Connexines:
• Verbinden cellen met elkaar
• GAPjunctions channels = ionenkanalen die doorlopen vh cytosol vd ene cel naar andere cel
o Opgebouwd uit connexine hexameren
o Combinatie van 2 kanalen die verbinding maakt
Spanningsafhankelijke kanalen:
• Combinatie van 2 structuren
o 2 transmembranaire delen met ertss een porieloop
o 4 transmembranaire delen met het laatste + geladen
▪ Dit beweegt naargelang het elektrisch veld
▪ - veld = binnen / + veld = buiten
,Ligand geschakelde kanalen:
• P2X receptor = trimeer
• Glu receptor = tetrameer
• nAch receptor = pentameer
TRANSPORTERS :
Co-transporters:
• Transport van 2 soorten moleculen in zelfde richting
• De ene met gradient mee en de andere tegen
• ∆G = n . ∆G (Na ) + ∆G (Glu)
o Hier niet meer de ∆G van een ion maar die van de hele transportcyclus
o Indien ∆G > 0 gaat de reactie in deze richting niet op
o Indien ∆G < 0 gaat de reactie in deze richting wel op
o Indien ∆G = 0 geen werking vd transporter
AGONISTEN/ANTAGONISTEN:
Agonist = chemische stof die de werking ve ionenkanaal, receptor,.... stimuleert
• EC50 = halfmaximaal effectieve concentratie → geeft 50% vh maximaal effect
o Hoe lager = hoe krachtiger
Antagonist = chemische stof die de werking ve ionenkanaal, receptor,… inhibeert
• IC50 = halfmaximaal inhibitorische concentratie → veroorzaakt 50% inhibitie
o Hoe lager = hoe krachtiger
Dosis = hvlh chemische stof toegediend aan organisme
• ED50 = halfmaximaal effectieve dosis → veroorzaakt 50% vh maximaal effect
o Hoe lager = hoe krachtiger
100
𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑒(%) = 𝐸𝐶50 𝑛𝐻
1+( )
𝐶
100
Met C= concentratie / D =
𝐼𝑛ℎ𝑖𝑏𝑖𝑡𝑖𝑒(%) = 𝐼𝐶 𝑛𝐻 dosis / nH= Hill-coefficient
1+( 50 )
𝐶
100
𝐸𝑓𝑓𝑒𝑐𝑡(%) = 𝐸𝐷 𝑛𝐻
1+( 50 )
𝐷
Hoe hoger de coefficient, hoe steiler de curve → hoe meer molec moeten binden om effect te krijgen
, TRANSEPITHELIAAL TRANSPORT:
NA-HOMEOSTASE IN HET LICHAAM:
Via voeding krijg je veel zouten binnen (120mmol per dag):
• Komt in darm + wordt geabsorbeerd (110mmol)
• Komt dan 1st in extracellulair volume
o Hieruit gaat deel door nieren worden geexcreteerd (100mmol)
o Deel wordt uitgezweet (10mmol)
→ evenwicht/homeostase tss hvl Na erin komt en hvl eruit gaat!
Na belangrijkst ion in extracellulaire oplossing:
• Normonatremia = evenwicht = nrmle concentraties (135-140 mM)
• Hypernatremia = te veel aan Na in lichaam → cellen krimpen
• Hyponatremia = te kort aan Na in lichaam → cellen zwellen
NA-REABSORPTIE IN DE NIEREN:
Algemeen epitheel:
• Apicale zijde: oppervlakte vergroting door microvili → absorptie
• Kubusvormige cellen
• Op # manieren met elkaar verbonden
o Afh v hoe vast → tight of leaky epitheel
• Basolaterale zijde: plaats waar stoffen epitheel verlaten + in contact met bloedbaan
• Spanningsverschil tss apicale + basolaterale zijde
Tight epitheel = veel tight junctions → weinig paracellulair transport
Leaky epitheel = weinig tight junctions → veel paracellulair transport
Transcellulair transport = doorheen de cel
Paracellulair transport = tss de cellen door
# vb van transepitheliaal transport:
• Apicaal:
o Na-kanalen : Na naar binnen
• Basol:
o Na-K-transporters : Na naar buiten + K naar
binnen
o K-kanaal: K naar buiten
• Paracellulair transport van Cl- → om de + ladingen van
Na te neutraliseren
