Neurofysiologie
Hoorcollege 1 Membraanpotentialen
06-02
Membraan bestaat uit fosfolipiden: hydrofiele kop en hydrofobe staart.
- Hydrofiele stoffen kunnen hydrofobe staart niet passeren.
Het celmembraan scheidt de intracellulaire en extracellulaire vloeistof. Daardoor kunnen
concentraties deeltjes (binnen en buiten) verschillen -> concentratiegradiënt.
Kalium veel binnen de cel -> wil naar buiten.
Natrium veel buiten de cel -> wil naar binnen.
Membraantransport
- Simpele diffusie
- Transport via kanalen of carriers
Verschil kanalen en carriers: kanalen zijn open (kan ook dichtgaan) en is een soort gat in het
membraan. Carriers zijn open of dicht, er is nooit een open verbinding.
Transport door kanalen is altijd passief, carrier transport kan passief of actief zijn.
Rustmembraanpotentiaal: het spanning/voltage verschil over het celmembraan in rust (-70 mV), dus
in de cel.
- Er zijn meerdere geladen deeltjes betrokken: Na+, K+, Cl- en ook niet-ionen (eiwitten).
- Bijdrage van ion membraanpotentiaal afhankelijk van: lading, concentratiegradiënt en
permeabiliteit.
- Goldman-Hodgkin-Katz:
Bij een positief ion draaien de ins en outs om
R = gasconstante T = absolute temperatuur
F = Faradays constante en z = lading ion
Drijvende krachten van ionen
K+ diffundeert met hun gradiënt mee (de cel uit) via lekkanalen. Verlies van K+ resulteert in een
negatieve lading op het binnenste plasmamembraan vlak. K+ gaat ook de cel in, omdat ze zich
aangetrokken voelen tot negatieve lading vastgesteld op het binnenste plasmamembraanvlak. Een
negatief membraanpotentiaal (-90 mV) komt tot stand wanneer de uitstroom van K+ gelijk is aan de
K+ instroom.
1
,Evenwichts/Nernstpotentiaal
- Stel je voor dat een cel alleen K+ kanalen heeft.
- Evenwichts/Nernstpotentiaal: membraanpotentiaal waarbij een ion in evenwicht is.
- Chemische kracht sterker dan elektrische kracht.
- Nernstpotentiaal Na+ = 70 mV en K+ = -90 mV
De chemische gradiënt verandert nauwelijks
- Ladingsoverschot over membraan is extreem klein, ook bij rustmembraanpotentiaal.
- Binnenkant cel negatiever dan buitenkant, als er een paar positieve ionen naar buiten
transporteren wordt de binnenkant nog negatiever.
- Waarom gaat kalium niet oneindig naar buiten?
Als 1 uit elke 100.000 K+ ionen naar buiten stroomt, gaat Em van +30 mV naar -70 mV.
Gevolg: concentratiegradiënt blijft vrijwel gelijk bij opening ionkanalen.
Evenwichtspotentiaal
- Het laat zien waar een ion heen beweegt bij het openen van kanalen.
- Hoe het ion het rustmembraanpotentiaal beïnvloedt.
- Er zijn veel meer kalium lekkanalen.
Onderhouden van het rustmembraanpotentiaal
- De Na+/K+ pomp compenseert lek-stromen en behoudt zo de gradiënten.
- Na+ en K+ bepalen vooral rustmembraanpotentiaal door Na+/K+ pomp.
Typen ionkanalen:
- Chemische ionkanalen: neurotransmitter bindt aan het kanaal en zo gaan ze open.
- Spannings-afhankelijke ionkanalen: gaan open bij een bepaalde spanning.
Spannings-afhankelijke Na+ kanalen worden tijdelijk geïnactiveerd na het openen.
Spannings-afhankelijke K+ kanalen openen bij een zeker membraanpotentiaal.
De spanningsafhankelijke Na+ kanalen openen zich sneller dan de
spanningsafhankelijke K+ kanalen. Na+ kanalen gaan open door de
membraandepolarisatie.
Tetrodotoxine (TTX) blokkeert spannings-afhankelijke Na+ kanalen -> stopt Na+ instroom.
Depolarisatie: Na+ kanalen open
Repolarisatie/hyperpolarisatie: Na+ kanalen inactief en K+ kanalen open
Direct na een AP volgt de refractaire periode, waarin een AP niet of moeilijker opgewekt kan worden
-> komt door: na de activatie volgt tijdsafhankelijke inactivatie van Na+ kanalen
2
,Wanneer ontstaat er geen actiepotentiaal?
Depolarisatie opent Na+ kanalen, maar ook K+ kanalen. Als die instroom van Na+ kleiner is dan
uitstroom K+ zal het membraanpotentiaal niet verder depolariseren.
Drempel: meer instroom Na+ dan uitstroom K+ -> wel actiepotentiaal.
Conductie ionen en het actiepotentiaal
- Snelle depolarisatie dor positieve feedback bij bereiken drempel: Na+ > k+
- Na+ kanalen openen sneller dan K+ kanalen, maar sluiten ook eerder.
- AP wordt gevolgd door een refractaire periode (RP), waarin het generen van een AP eerst
onmogelijk (absolute RP) en daarna moeilijker (relatieve RP) is.
Geleiding van het actiepotentiaal
- Membraan naast AP depolariseert door verplaatsing positieve ionen in het axon.
- Openen spannings-afhankelijke Na+ kanalen en AP start opnieuw (in één richting, want in de
tegengestelde richting zijn de Na+ kanalen nog geblokkeerd).
Variabele potentialen: amplitude dooft langzaam uit door ion lekkanalen.
Actiepotentialen: spannings-afhankelijke kanalen onderhouden amplitude (myeline verhoogt
snelheid).
Myeline versnelt het AP door:
- Blokkeert groot deel lekkanalen.
- Kleinere stukjes membraan, makkelijker te depolariseren.
3
, Hoorcollege 2 Synaptische transmissie I
07-02
Neuron
Knopen van Ranvier:
onderbrekingen in het myeline-
omhulsel rond een axon.
Vergemakkelijken beweging.
Positieve ionen kunnen de cel
instromen en een
actiepotentiaal voortzetten. Het
actiepotentiaal wordt
gedwongen van knoop tot
knoop te springen.
Een axon geleidt signalen van de zenuwcellen af, een dendriet geleidt signalen ernaartoe. Axonen
zijn lang en dun, dendrieten zijn dik en sterk vertakt.
Axonaal transport
- Anterograad: snel (400 mm/dag) en langzaam (1 mm/dag) – naar synaps toe.
- Retrograad: 200 mm/dag (MAP-1c/dynein) – van synaps af.
Synaptische transmissie
- Elektrische synapsen
- Chemische synapsen
Direct geactiveerde synapsen (motor eindplaat, ‘’centrale’’ synaps)
Indirect geactiveerde synapsen (2nd messenger)
Elektrische synapsen: gap junctions
- Gap junctions zijn gaatjes in het celmembraan
- Directe verbinding tussen pre- en postsynaptische cel
Verschil tussen chemische en elektrische transmissie
Elektrische
- Contact tussen pre- en postsynaptische cel
- Lading stroomt direct van pre- naar postsynaptische cel
4
Hoorcollege 1 Membraanpotentialen
06-02
Membraan bestaat uit fosfolipiden: hydrofiele kop en hydrofobe staart.
- Hydrofiele stoffen kunnen hydrofobe staart niet passeren.
Het celmembraan scheidt de intracellulaire en extracellulaire vloeistof. Daardoor kunnen
concentraties deeltjes (binnen en buiten) verschillen -> concentratiegradiënt.
Kalium veel binnen de cel -> wil naar buiten.
Natrium veel buiten de cel -> wil naar binnen.
Membraantransport
- Simpele diffusie
- Transport via kanalen of carriers
Verschil kanalen en carriers: kanalen zijn open (kan ook dichtgaan) en is een soort gat in het
membraan. Carriers zijn open of dicht, er is nooit een open verbinding.
Transport door kanalen is altijd passief, carrier transport kan passief of actief zijn.
Rustmembraanpotentiaal: het spanning/voltage verschil over het celmembraan in rust (-70 mV), dus
in de cel.
- Er zijn meerdere geladen deeltjes betrokken: Na+, K+, Cl- en ook niet-ionen (eiwitten).
- Bijdrage van ion membraanpotentiaal afhankelijk van: lading, concentratiegradiënt en
permeabiliteit.
- Goldman-Hodgkin-Katz:
Bij een positief ion draaien de ins en outs om
R = gasconstante T = absolute temperatuur
F = Faradays constante en z = lading ion
Drijvende krachten van ionen
K+ diffundeert met hun gradiënt mee (de cel uit) via lekkanalen. Verlies van K+ resulteert in een
negatieve lading op het binnenste plasmamembraan vlak. K+ gaat ook de cel in, omdat ze zich
aangetrokken voelen tot negatieve lading vastgesteld op het binnenste plasmamembraanvlak. Een
negatief membraanpotentiaal (-90 mV) komt tot stand wanneer de uitstroom van K+ gelijk is aan de
K+ instroom.
1
,Evenwichts/Nernstpotentiaal
- Stel je voor dat een cel alleen K+ kanalen heeft.
- Evenwichts/Nernstpotentiaal: membraanpotentiaal waarbij een ion in evenwicht is.
- Chemische kracht sterker dan elektrische kracht.
- Nernstpotentiaal Na+ = 70 mV en K+ = -90 mV
De chemische gradiënt verandert nauwelijks
- Ladingsoverschot over membraan is extreem klein, ook bij rustmembraanpotentiaal.
- Binnenkant cel negatiever dan buitenkant, als er een paar positieve ionen naar buiten
transporteren wordt de binnenkant nog negatiever.
- Waarom gaat kalium niet oneindig naar buiten?
Als 1 uit elke 100.000 K+ ionen naar buiten stroomt, gaat Em van +30 mV naar -70 mV.
Gevolg: concentratiegradiënt blijft vrijwel gelijk bij opening ionkanalen.
Evenwichtspotentiaal
- Het laat zien waar een ion heen beweegt bij het openen van kanalen.
- Hoe het ion het rustmembraanpotentiaal beïnvloedt.
- Er zijn veel meer kalium lekkanalen.
Onderhouden van het rustmembraanpotentiaal
- De Na+/K+ pomp compenseert lek-stromen en behoudt zo de gradiënten.
- Na+ en K+ bepalen vooral rustmembraanpotentiaal door Na+/K+ pomp.
Typen ionkanalen:
- Chemische ionkanalen: neurotransmitter bindt aan het kanaal en zo gaan ze open.
- Spannings-afhankelijke ionkanalen: gaan open bij een bepaalde spanning.
Spannings-afhankelijke Na+ kanalen worden tijdelijk geïnactiveerd na het openen.
Spannings-afhankelijke K+ kanalen openen bij een zeker membraanpotentiaal.
De spanningsafhankelijke Na+ kanalen openen zich sneller dan de
spanningsafhankelijke K+ kanalen. Na+ kanalen gaan open door de
membraandepolarisatie.
Tetrodotoxine (TTX) blokkeert spannings-afhankelijke Na+ kanalen -> stopt Na+ instroom.
Depolarisatie: Na+ kanalen open
Repolarisatie/hyperpolarisatie: Na+ kanalen inactief en K+ kanalen open
Direct na een AP volgt de refractaire periode, waarin een AP niet of moeilijker opgewekt kan worden
-> komt door: na de activatie volgt tijdsafhankelijke inactivatie van Na+ kanalen
2
,Wanneer ontstaat er geen actiepotentiaal?
Depolarisatie opent Na+ kanalen, maar ook K+ kanalen. Als die instroom van Na+ kleiner is dan
uitstroom K+ zal het membraanpotentiaal niet verder depolariseren.
Drempel: meer instroom Na+ dan uitstroom K+ -> wel actiepotentiaal.
Conductie ionen en het actiepotentiaal
- Snelle depolarisatie dor positieve feedback bij bereiken drempel: Na+ > k+
- Na+ kanalen openen sneller dan K+ kanalen, maar sluiten ook eerder.
- AP wordt gevolgd door een refractaire periode (RP), waarin het generen van een AP eerst
onmogelijk (absolute RP) en daarna moeilijker (relatieve RP) is.
Geleiding van het actiepotentiaal
- Membraan naast AP depolariseert door verplaatsing positieve ionen in het axon.
- Openen spannings-afhankelijke Na+ kanalen en AP start opnieuw (in één richting, want in de
tegengestelde richting zijn de Na+ kanalen nog geblokkeerd).
Variabele potentialen: amplitude dooft langzaam uit door ion lekkanalen.
Actiepotentialen: spannings-afhankelijke kanalen onderhouden amplitude (myeline verhoogt
snelheid).
Myeline versnelt het AP door:
- Blokkeert groot deel lekkanalen.
- Kleinere stukjes membraan, makkelijker te depolariseren.
3
, Hoorcollege 2 Synaptische transmissie I
07-02
Neuron
Knopen van Ranvier:
onderbrekingen in het myeline-
omhulsel rond een axon.
Vergemakkelijken beweging.
Positieve ionen kunnen de cel
instromen en een
actiepotentiaal voortzetten. Het
actiepotentiaal wordt
gedwongen van knoop tot
knoop te springen.
Een axon geleidt signalen van de zenuwcellen af, een dendriet geleidt signalen ernaartoe. Axonen
zijn lang en dun, dendrieten zijn dik en sterk vertakt.
Axonaal transport
- Anterograad: snel (400 mm/dag) en langzaam (1 mm/dag) – naar synaps toe.
- Retrograad: 200 mm/dag (MAP-1c/dynein) – van synaps af.
Synaptische transmissie
- Elektrische synapsen
- Chemische synapsen
Direct geactiveerde synapsen (motor eindplaat, ‘’centrale’’ synaps)
Indirect geactiveerde synapsen (2nd messenger)
Elektrische synapsen: gap junctions
- Gap junctions zijn gaatjes in het celmembraan
- Directe verbinding tussen pre- en postsynaptische cel
Verschil tussen chemische en elektrische transmissie
Elektrische
- Contact tussen pre- en postsynaptische cel
- Lading stroomt direct van pre- naar postsynaptische cel
4
