Rustpotentiaal Alle delen van een neuron zijn omringd met een 8 nanometer dik membraan. Dit
membraan bestaat uit twee lagen fosfolipide moleculen met daaromheen
bevestigde eiwitten die bepaalde chemicaliën door het membraan kunnen
transporteren. In rust behoud het membraan een elektronische gradiënt /
polarisatie; een verschil in de elektrische lading tussen de binnenkant en
buitenkant van de cel. De binnenkant van het membraan heeft een licht negatieve
lading vergeleken met de buitenkant, wat grotendeels komt door de negatieve
lading van moleculen binnen de cel. Dit verschil in lading wordt het rustpotentiaal
genoemd. Het rustpotentiaal bereid het neuron voor om snel te reageren bij
stimulatie. Wanneer het neuron gestimuleerd wordt, is de cel goed voorbereid om
natrium snel de cel in te kunnen laten stromen.
Selectief permeabel Sommige chemicaliën kunnen makkelijker door het membraan passeren dan
membraan anderen. Wanneer het membraan in rust is, zijn de natrium- en kaliumkanalen
gesloten. Bij stimulatie kunnen deze kanalen geopend worden, waardoor
chemicaliën makkelijker door het membraan kunnen transporteren.
• Zuurstof, koolstofdioxide, ureum en water zijn niet geladen en kunnen altijd door
de kanalen naar binnen en naar buiten.
• Natrium, kalium, calcium en chloride zijn geladen ionen, die door de kanalen
kunnen transporteren die soms open zijn, afhankelijk van een actiepotentiaal.
Natrium-kalium Eiwitcomplex dat continu drie natriumionen de cel uit transporteert, terwijl het
pomp twee kaliumionen de cel in transporteert. Hierdoor is er meer natrium (sodium)
(sodium-potassium buiten het membraan, en meer kalium (potassium) binnen het membraan. Op deze
pump) manier houdt de natrium-kaliumpomp het rustpotentiaal in stand. Deze pomp is
e ectief doordat de selectieve permeabiliteit van het membraan voorkomt dat
natriumionen die de cel uitgepompt zijn er weer terug in lekken; wanneer natrium
de cel uit gaat, blijft het erbuiten. Kaliumionen, met een positieve lading, lekken
echter wel in kleine hoeveelheden de cel uit nadat ze erin zijn gepompt. Dit zorgt
voor verhoging van de elektrische gradiënt die over het membraan ligt. Het neuron
is in het rustpotentiaal aan de binnenkant negatief geladen en aan de buitenkant
positief geladen.
Membraan in
rustpotentiaal
- Elektrische Wanneer een neuron in rustfase is, zijn er twee krachten actief die natrium
gradiënt proberen de cel in te duwen.
- Concentratie
gradiënt • Natrium = natrium is positief geladen, de binnenkant van de cel is negatief
geladen (dmv negatief geladen eiwitten in de cel). Tegenovergestelde
elektronische ladingen trekken elkaar aan, dus de elektrische gradiënt trekt
natrium de cel binnen. De concentratiegradiënt staat voor het verschil in
verdeling van ionen over het membraan heen. Natrium is meer geconcentreerd
buiten dan binnen de cel, dus volgens waarschijnlijkheid zal natrium eerder de
cel ingaan dan uitgaan.
• Kalium = kalium is positief geladen, de binnenkant van de cel is negatief
geladen, dus zal de elektrische gradiënt kalium de cel in trekken. Echter, kalium
is meer geconcentreerd binnen de cel dan erbuiten, waardoor de
concentratiegradiënt kalium juist de cel uit duwt. De kaliumkanalen, die bijna
compleet gesloten zijn, laten een kleine hoeveelheid kalium toch passeren.
Hierbij gaat er meer kalium de cel uit dan de cel in. Echter, de natrium-
kaliumpomp blijft kalium terug de cel in pompen.
ff
, Actiepotentiaal Wanneer een neuron gestimuleerd wordt, vind er een actiepotentiaal plaats. Er
vind depolarisatie plaats in het axon; wanneer deze de drempelwaarde bereikt
vind er een actiepotentiaal plaats. Als er depolarisatie plaatsvind die niet voorbij
de drempel gaat, vind er een hele kleine reactie plaats die snel weer verdwijnt. De
alles-of-niets wet (all-or-none law) beschrijft hoe een axon een signaal kan
versturen. Een axon kan de sterkte van een signaal niet veranderen dmv de sterkte
van het actiepotentiaal, want als de stimulatie voorbij de drempelwaarde gat
produceert deze altijd een grote reactie. Het axon kan het signaal wel versterken
door bv de frequentie of timing van de actiepotentialen aan te passen.
Er zijn drie belangrijke principes bij een actiepotentiaal:
1. Aan het begin, zijn natriumionen vooral buiten het neuron
geconcentreerd, en kaliumionen vooral binnenin het neuron.
2. Door depolarisatie worden de natriumkanalen en kaliumkanalen in het
membraan geopend.
3. Wanneer het actiepotentiaal op zijn piek is sluiten de natriumkanalen, de
kaliumkanalen blijven nog iets langer open.
Wat gebeurt er • Natrium- en kaliumkanalen worden ook wel voltage-gated channels genoemd,
tijdens een omdat ze kunnen openen en sluiten afhankelijk van de elektrische spanning
actiepotentiaal? (voltage) op het membraan.
• In rustfase zijn de natriumkanalen volledig gesloten, en de kaliumkanalen bijna
volledig gesloten. Wanneer het membraan depolariseert, openen beide kanalen
zich, waardoor er een vrijer transport van beide sto en mogelijk wordt.
• Doordat de elektrische gradient en concentratiegradiënt beiden natrium de cel in
pompen, maakt het openen van de natriumkanalen een groter verschil dan het
openen van de kaliumkanalen, aangezien kalium te maken heeft met twee
tegenwerkende krachten.
• Natrium gaat snel de cel in, waardoor de elektrische gradiënt rond het
membraan stijgt naar een omgekeerde polarisatie (hoger dan nul). Natrium blijft
echter hoger geconcentreerd buiten de cel dan binnen de cel.
• Als het actiepotentiaal zijn piek bereikt, sluiten de natriumkanalen zich. De
kaliumkanalen blijven nog iets langer geopend.
• Nadat zoveel natriumionen het membraan zijn gepasseerd naar de binnenkant
van de cel, heeft de binnenkant van de cel een licht positieve lading ipv de
normale negatieve lading. Op dit punt heeft kalium niet meer te maken met
tegenwerkende krachten; de elektrische gradiënt duwt nu samen met de
concentratiegradiënt de kaliumionen de cel uit.
• Genoeg kalium verlaat de cel om het membraan terug te brengen naar de
originele staat en een klein beetje verder nog.
• Aan het einde van het proces is het membraan teruggekeerd naar zijn
rustpotentiaal, maar bevat de binnenkant van de cel nog iets meer natrium en
iets minder kalium dan normaal. Uiteindelijk zorgt de natrium-kalium pomp
ervoor dat het originele evenwicht van ionen hersteld wordt, maar dat proces
kost een tijdje.
Visualisatie
actiepotentiaal
ff
membraan bestaat uit twee lagen fosfolipide moleculen met daaromheen
bevestigde eiwitten die bepaalde chemicaliën door het membraan kunnen
transporteren. In rust behoud het membraan een elektronische gradiënt /
polarisatie; een verschil in de elektrische lading tussen de binnenkant en
buitenkant van de cel. De binnenkant van het membraan heeft een licht negatieve
lading vergeleken met de buitenkant, wat grotendeels komt door de negatieve
lading van moleculen binnen de cel. Dit verschil in lading wordt het rustpotentiaal
genoemd. Het rustpotentiaal bereid het neuron voor om snel te reageren bij
stimulatie. Wanneer het neuron gestimuleerd wordt, is de cel goed voorbereid om
natrium snel de cel in te kunnen laten stromen.
Selectief permeabel Sommige chemicaliën kunnen makkelijker door het membraan passeren dan
membraan anderen. Wanneer het membraan in rust is, zijn de natrium- en kaliumkanalen
gesloten. Bij stimulatie kunnen deze kanalen geopend worden, waardoor
chemicaliën makkelijker door het membraan kunnen transporteren.
• Zuurstof, koolstofdioxide, ureum en water zijn niet geladen en kunnen altijd door
de kanalen naar binnen en naar buiten.
• Natrium, kalium, calcium en chloride zijn geladen ionen, die door de kanalen
kunnen transporteren die soms open zijn, afhankelijk van een actiepotentiaal.
Natrium-kalium Eiwitcomplex dat continu drie natriumionen de cel uit transporteert, terwijl het
pomp twee kaliumionen de cel in transporteert. Hierdoor is er meer natrium (sodium)
(sodium-potassium buiten het membraan, en meer kalium (potassium) binnen het membraan. Op deze
pump) manier houdt de natrium-kaliumpomp het rustpotentiaal in stand. Deze pomp is
e ectief doordat de selectieve permeabiliteit van het membraan voorkomt dat
natriumionen die de cel uitgepompt zijn er weer terug in lekken; wanneer natrium
de cel uit gaat, blijft het erbuiten. Kaliumionen, met een positieve lading, lekken
echter wel in kleine hoeveelheden de cel uit nadat ze erin zijn gepompt. Dit zorgt
voor verhoging van de elektrische gradiënt die over het membraan ligt. Het neuron
is in het rustpotentiaal aan de binnenkant negatief geladen en aan de buitenkant
positief geladen.
Membraan in
rustpotentiaal
- Elektrische Wanneer een neuron in rustfase is, zijn er twee krachten actief die natrium
gradiënt proberen de cel in te duwen.
- Concentratie
gradiënt • Natrium = natrium is positief geladen, de binnenkant van de cel is negatief
geladen (dmv negatief geladen eiwitten in de cel). Tegenovergestelde
elektronische ladingen trekken elkaar aan, dus de elektrische gradiënt trekt
natrium de cel binnen. De concentratiegradiënt staat voor het verschil in
verdeling van ionen over het membraan heen. Natrium is meer geconcentreerd
buiten dan binnen de cel, dus volgens waarschijnlijkheid zal natrium eerder de
cel ingaan dan uitgaan.
• Kalium = kalium is positief geladen, de binnenkant van de cel is negatief
geladen, dus zal de elektrische gradiënt kalium de cel in trekken. Echter, kalium
is meer geconcentreerd binnen de cel dan erbuiten, waardoor de
concentratiegradiënt kalium juist de cel uit duwt. De kaliumkanalen, die bijna
compleet gesloten zijn, laten een kleine hoeveelheid kalium toch passeren.
Hierbij gaat er meer kalium de cel uit dan de cel in. Echter, de natrium-
kaliumpomp blijft kalium terug de cel in pompen.
ff
, Actiepotentiaal Wanneer een neuron gestimuleerd wordt, vind er een actiepotentiaal plaats. Er
vind depolarisatie plaats in het axon; wanneer deze de drempelwaarde bereikt
vind er een actiepotentiaal plaats. Als er depolarisatie plaatsvind die niet voorbij
de drempel gaat, vind er een hele kleine reactie plaats die snel weer verdwijnt. De
alles-of-niets wet (all-or-none law) beschrijft hoe een axon een signaal kan
versturen. Een axon kan de sterkte van een signaal niet veranderen dmv de sterkte
van het actiepotentiaal, want als de stimulatie voorbij de drempelwaarde gat
produceert deze altijd een grote reactie. Het axon kan het signaal wel versterken
door bv de frequentie of timing van de actiepotentialen aan te passen.
Er zijn drie belangrijke principes bij een actiepotentiaal:
1. Aan het begin, zijn natriumionen vooral buiten het neuron
geconcentreerd, en kaliumionen vooral binnenin het neuron.
2. Door depolarisatie worden de natriumkanalen en kaliumkanalen in het
membraan geopend.
3. Wanneer het actiepotentiaal op zijn piek is sluiten de natriumkanalen, de
kaliumkanalen blijven nog iets langer open.
Wat gebeurt er • Natrium- en kaliumkanalen worden ook wel voltage-gated channels genoemd,
tijdens een omdat ze kunnen openen en sluiten afhankelijk van de elektrische spanning
actiepotentiaal? (voltage) op het membraan.
• In rustfase zijn de natriumkanalen volledig gesloten, en de kaliumkanalen bijna
volledig gesloten. Wanneer het membraan depolariseert, openen beide kanalen
zich, waardoor er een vrijer transport van beide sto en mogelijk wordt.
• Doordat de elektrische gradient en concentratiegradiënt beiden natrium de cel in
pompen, maakt het openen van de natriumkanalen een groter verschil dan het
openen van de kaliumkanalen, aangezien kalium te maken heeft met twee
tegenwerkende krachten.
• Natrium gaat snel de cel in, waardoor de elektrische gradiënt rond het
membraan stijgt naar een omgekeerde polarisatie (hoger dan nul). Natrium blijft
echter hoger geconcentreerd buiten de cel dan binnen de cel.
• Als het actiepotentiaal zijn piek bereikt, sluiten de natriumkanalen zich. De
kaliumkanalen blijven nog iets langer geopend.
• Nadat zoveel natriumionen het membraan zijn gepasseerd naar de binnenkant
van de cel, heeft de binnenkant van de cel een licht positieve lading ipv de
normale negatieve lading. Op dit punt heeft kalium niet meer te maken met
tegenwerkende krachten; de elektrische gradiënt duwt nu samen met de
concentratiegradiënt de kaliumionen de cel uit.
• Genoeg kalium verlaat de cel om het membraan terug te brengen naar de
originele staat en een klein beetje verder nog.
• Aan het einde van het proces is het membraan teruggekeerd naar zijn
rustpotentiaal, maar bevat de binnenkant van de cel nog iets meer natrium en
iets minder kalium dan normaal. Uiteindelijk zorgt de natrium-kalium pomp
ervoor dat het originele evenwicht van ionen hersteld wordt, maar dat proces
kost een tijdje.
Visualisatie
actiepotentiaal
ff
