H6. ELEKTROFYSIOLOGISCHE METINGEN
6.1 BASISBEGINSELEN
• Celmembraan rond een cel is opgebouwd uit
o 2 lagen fosfolipiden (hydrofiele kop & hydrofobe staart) → dient als een isolator
o Eiwitten/proteïnes die ingebed liggen in de fosfolipiden dubbellaag → dient als
transporter
= onderscheid maken tussen intracellulair en extracellulair compartiment
= zorgt dat sommige moleculen niet door het membraan heen kunnen
Wat kan er wel/niet door het membraan diffunderen?
WEL:
a) Apolaire moleculen: hebben geen ladingsverschil over de molecule (O2, CO2, …)
NIET:
b) Polaire moleculen: hebben een lading (H2O, …)
c) Grote polaire moleculen (zoals suikers): laadt een gecontroleerde opname toe
d) Ionen: dragen lading (Na+, …)
= membraan vormt een isolator voor lading
= ladingsverschillen worden opgebouwd langs het membraan:
membraanpotentiaal/membraanspanning
➔ Enkel een ladingsverschil/potentiaal langs het membraan
= elektrofysiologische metingen brengen het transport van ladingsdragers over membraan in kaart
,Welke ionen spelen een rol?
• Na+ en Cl-: hebben de hoogste concentratie extracellulair
• K+: heeft de hoogste concentratie intracellulair
• Ca2+: hebben een zeer lage concentratie intracellulair (vooral een rol in de overdracht van
informatie tussen cellen)
• A-: negatief geladen moleculen die intracellulair in de cel zitten en positieve ionen naar zich
toe trekken (bijvoorbeeld proteïnes, aminozuren, nucleotiden, DNA en RNA)
o Te groot om ionenkanaal te passeren
o Permeabiliteit: mate waarin het membraan die ionen kan doorlaten
→Normaalgezien laat het membraan deze niet door, maar er moet een manier van
transport bestaan voor deze moleculen
Hoe werkt het transport van ionen?
1. Passief transport: deeltjes verplaatsen zich van een compartiment met een hoge
concentratie naar een ruimte met een lage concentratie
2. Gefaciliteerde diffusie van ionen door ionkanalen bepaald door elektrochemische gradiënt
(van de hoogste concentratie naar de laagste concentratie)
3. Primair actief transport (pompen): transport van stoffen van een gebied met lage
concentratie naar een gebied met hoge concentratie
= vraagt energie/ATP (bijvoorbeeld de Na+/K- pomp)
= omzetten van chemische energie in een andere vorm (gradiënt van ion-concentraties)
4. Secundair actief transport: 2 types ionen worden naar een andere kant van het membraan
getransporteerd (de ene van een hoge naar een lage concentratie en de andere omgekeerd
→ de ene actie zorgt voor genoeg energie om de andere actie te doen opgaan)
Ionenkanalen (bepalen de permeabiliteit van het membraan)
➔ Bepalen de selectieve permeabiliteit van het membraan (zijn dus ionspecifiek → bepaald
door grootte/lading ion)
➔ Zeer snel ionentransport (108 ionen/sec)
➔ Ladingsveranderingen ter hoogte van celmembraan
, Welke soorten ionenkanalen zijn er?
a) Lekkage ionkanalen
= permeabiliteit constant (‘staan altijd open’)
b) Gated ionkanalen (met een poort → kunnen open of gesloten staan)
= permeabiliteit bepaald door chemische signalen, potentiaal, temperatuur of mechanische
kracht
Drie functionele toestanden:
• Gesloten maar kan direct open als reactie op het juiste signaal (bijvoorbeeld een verandering
in de membraanspanning waardoor het kanaal zich opent)
• Open (ionen worden vrij door het membraan getransporteerd)
• Inactieve of refractaire toestand (kanaal wordt "geblokkeerd" - en niet of nauwelijks meer
open → kan dus niet onmiddellijk reageren op het juiste signaal)
c) Spanningsafhankelijke ionkanalen
• Hebben een spanningssensor: reguleert het ionkanaal (door
veranderingen in de membraanpotentiaal)
• Potentiaalverandering voldoende groot? Sensor beweegt om in de
energetisch meest gunstige positie te blijven
= overgang van een gesloten toestand naar een open toestand (en vice
versa)
Evenwichtspotentiaal voor een specifiek ion
Rekening houden met 2 zaken:
1) Permeabiliteit van het membraan (= concentratieverschillen tussen het membraan)
2) Potentiaalverschil tussen beide compartimenten (de aantrekking tussen de moleculen)
Dit kan je uitdrukken in de Nernst-vergelijking: hiermee kan je de evenwichtspotentiaal voor
ionen bepalen (wat het ladingsverschil over het membraan moet zijn om te zorgen dat er
geen netto stroom is van een bepaald type ionen over het membraan)
Extracellulaire concentratie > intracellulaire concentratie = verhouding > 1 → positieve rustpotentiaal
= positieve lading aan de binnenkant van de cel ten opzichte van de buitenkant
Extracellulaire concentratie < intracellulaire concentratie = verhouding < 1 → negatieve rustpotentiaal
= negatieve lading aan de binnenkant van de cel ten opzichte van de buitenkant
6.1 BASISBEGINSELEN
• Celmembraan rond een cel is opgebouwd uit
o 2 lagen fosfolipiden (hydrofiele kop & hydrofobe staart) → dient als een isolator
o Eiwitten/proteïnes die ingebed liggen in de fosfolipiden dubbellaag → dient als
transporter
= onderscheid maken tussen intracellulair en extracellulair compartiment
= zorgt dat sommige moleculen niet door het membraan heen kunnen
Wat kan er wel/niet door het membraan diffunderen?
WEL:
a) Apolaire moleculen: hebben geen ladingsverschil over de molecule (O2, CO2, …)
NIET:
b) Polaire moleculen: hebben een lading (H2O, …)
c) Grote polaire moleculen (zoals suikers): laadt een gecontroleerde opname toe
d) Ionen: dragen lading (Na+, …)
= membraan vormt een isolator voor lading
= ladingsverschillen worden opgebouwd langs het membraan:
membraanpotentiaal/membraanspanning
➔ Enkel een ladingsverschil/potentiaal langs het membraan
= elektrofysiologische metingen brengen het transport van ladingsdragers over membraan in kaart
,Welke ionen spelen een rol?
• Na+ en Cl-: hebben de hoogste concentratie extracellulair
• K+: heeft de hoogste concentratie intracellulair
• Ca2+: hebben een zeer lage concentratie intracellulair (vooral een rol in de overdracht van
informatie tussen cellen)
• A-: negatief geladen moleculen die intracellulair in de cel zitten en positieve ionen naar zich
toe trekken (bijvoorbeeld proteïnes, aminozuren, nucleotiden, DNA en RNA)
o Te groot om ionenkanaal te passeren
o Permeabiliteit: mate waarin het membraan die ionen kan doorlaten
→Normaalgezien laat het membraan deze niet door, maar er moet een manier van
transport bestaan voor deze moleculen
Hoe werkt het transport van ionen?
1. Passief transport: deeltjes verplaatsen zich van een compartiment met een hoge
concentratie naar een ruimte met een lage concentratie
2. Gefaciliteerde diffusie van ionen door ionkanalen bepaald door elektrochemische gradiënt
(van de hoogste concentratie naar de laagste concentratie)
3. Primair actief transport (pompen): transport van stoffen van een gebied met lage
concentratie naar een gebied met hoge concentratie
= vraagt energie/ATP (bijvoorbeeld de Na+/K- pomp)
= omzetten van chemische energie in een andere vorm (gradiënt van ion-concentraties)
4. Secundair actief transport: 2 types ionen worden naar een andere kant van het membraan
getransporteerd (de ene van een hoge naar een lage concentratie en de andere omgekeerd
→ de ene actie zorgt voor genoeg energie om de andere actie te doen opgaan)
Ionenkanalen (bepalen de permeabiliteit van het membraan)
➔ Bepalen de selectieve permeabiliteit van het membraan (zijn dus ionspecifiek → bepaald
door grootte/lading ion)
➔ Zeer snel ionentransport (108 ionen/sec)
➔ Ladingsveranderingen ter hoogte van celmembraan
, Welke soorten ionenkanalen zijn er?
a) Lekkage ionkanalen
= permeabiliteit constant (‘staan altijd open’)
b) Gated ionkanalen (met een poort → kunnen open of gesloten staan)
= permeabiliteit bepaald door chemische signalen, potentiaal, temperatuur of mechanische
kracht
Drie functionele toestanden:
• Gesloten maar kan direct open als reactie op het juiste signaal (bijvoorbeeld een verandering
in de membraanspanning waardoor het kanaal zich opent)
• Open (ionen worden vrij door het membraan getransporteerd)
• Inactieve of refractaire toestand (kanaal wordt "geblokkeerd" - en niet of nauwelijks meer
open → kan dus niet onmiddellijk reageren op het juiste signaal)
c) Spanningsafhankelijke ionkanalen
• Hebben een spanningssensor: reguleert het ionkanaal (door
veranderingen in de membraanpotentiaal)
• Potentiaalverandering voldoende groot? Sensor beweegt om in de
energetisch meest gunstige positie te blijven
= overgang van een gesloten toestand naar een open toestand (en vice
versa)
Evenwichtspotentiaal voor een specifiek ion
Rekening houden met 2 zaken:
1) Permeabiliteit van het membraan (= concentratieverschillen tussen het membraan)
2) Potentiaalverschil tussen beide compartimenten (de aantrekking tussen de moleculen)
Dit kan je uitdrukken in de Nernst-vergelijking: hiermee kan je de evenwichtspotentiaal voor
ionen bepalen (wat het ladingsverschil over het membraan moet zijn om te zorgen dat er
geen netto stroom is van een bepaald type ionen over het membraan)
Extracellulaire concentratie > intracellulaire concentratie = verhouding > 1 → positieve rustpotentiaal
= positieve lading aan de binnenkant van de cel ten opzichte van de buitenkant
Extracellulaire concentratie < intracellulaire concentratie = verhouding < 1 → negatieve rustpotentiaal
= negatieve lading aan de binnenkant van de cel ten opzichte van de buitenkant
