Inside the neuron…
A – Electrific brain: the nerve impulse
1 – Begripsverheldering
/
2 – Probleemstelling formuleren
-Maken onze hersenen elektriciteit?
-Gebruiken we echt maar 10% van onze hersenen?
3 – Brainstorm
-Heel weinig elektriciteit
-we gebruiken wel meer dan 10%
-Ionen gaan heen en weer
-Deel van de hersenen wordt niet gebruikt
-Action potential = Het verschil tussen binnen en buiten membraam
4 – Probleem analyse
-10% is wel heel weinig
-Misschien zijn er andere zenuwen die niks doen
-Mythe omdat mensen hopen op mogelijke superkrachten
-Ionen zorgen voor beweging = action potentiaal
- Na+, K+
-Rest potential
-Informatie doorsturen
-Meyelin sheath’s zorgen voor een snellere overdracht van informatie
5 – Leerdoelen
1. Hoe werkt actie potentiaal?
Keywords: Action potential
6 – Zelfstudie / 7 – Nabespreking
Literatuur gebruikt:
Kalat : Chapter 2.2 (A) en Chapter 3.1-3.2 (B)
Pinel : Chapter 4
,Hoe werkt actie potentiaal?
Een neuroon is compleet bedekt door een membrane.
Membrane = Dit zijn twee lagen die bestaan uit fatty cells. Tussen deze fatty cells
zitten cilinder vormige proteine moleculen, waardoor verschillende chemicalieën
kunnen passeren. De structuur van de membrane is flexibel en stevig, en controleert
de stroom aan chemicalieën tussen de binnen en buitenkant van de cel. Als er aan
de buiten kant geen ‘disturbances’ zijn, dan onderhoudt de membrane een electrical
gradient of te wel polarization.
Electrical gradient of polarization = Dit is een verschil in de electrische
geladenheid tussen de binnenkant en de buitenkant van de cell. De binnenkant van
de neuroon heeft een negatievere lading, in verhouding tot de buitenkant ven de
neuroon, wat voornamelijk komt door negatief geladen deeltjes proteins in de cell. Dit
verschil in voltage in een rustende neuroon wordt resting potential genoemd
Resting potential = Het verschil van ongeveer -70mV tussen de binnenkant en de
buitenkant in een rustende neuroon.
Resting potential = Membrane potential gedurende de ruststand, dus als de
neuroon geen signaal zend. Er is nu dan een oneerlijke verdeling van ionen over de
cellmembraam. Er zijn meer sodium ionen buiten het neuroon, en meer potassium
ionen in de neuroon. En omdat er meer sodium ionen buiten zijn, dan potassium
ionen binnen, ontstaat er een verschil. Er zijn namelijk meer positieve geladen
neuronen buiten dan binnen. Er is een verschil van ongeveer -70mV. Dit houdt in dat
er dus ongeveer 70 miliVolt meer positief geladen ionen buiten zijn dan binnen. In
deze staan noem je een neuroon polarized.
Rest potential = Negatief binnen, positief buiten →Kanalen zijn dicht
=-70 mV
-70mV = Ionen zijn gepolariseerd
Onderzoekers meten het resting potential door een hele dunne micro-electrode in de
cell body te injecteren. Dit moet gedaan worden zonder de cell body te beschadigen.
Een typisch level is -70 mV, maar dit varieert van neuron tot neuron.
Polarisatie
Hyperpolarisatie = Ionen worden negatiever
Depolarisatie = Ionen worden positiever
Threshold = -55mV
Sodium en potassium
Selectief permeabel membraan = Het membrane is selectief, en laat niet zomaar
elke geladen neutroon in of uit de neuroon. Sommige kunnen vrijer reizen dan
andere. Oxygen, carbon dioxide, urea en water reizen vrij door tunnels die altijd open
zijn. Maar de meeste grote of electrisch geladen ionen en moleculen kunnen dat niet.
Een paar belangrijke ionen zoals sodium, potassium, calcium en chloride kruizen
soms door het membrane als de tunnels open zijn.
, Wanneer de membrane in de ruststand staat, dan zijn de sodium tunnels gesloten,
en de potassium tunnels bijna helemaal gesloten. Dit zorgt ervoor dat de sodium
stroom stop, en de potassium heel langzaam stroomt. Bepaalde stimulatie kan de
tunnels openen.
The sodium-potassium pomp = Een proteine complex die telkens drie sodium
ionen de neuroon uit laat gaan, en twee potassium ionen de neuroon in laat gaan. Dit
is een actieve transporteur die energie nodig heeft. Als resultaat van de sodium-
potassium pomp zijn sodium ionen meer dan 10 keer zo geconcentreerd buiten de
cel dan binnen in de cel, en zijn potassium ionen meer geconcentreerd in de cel.
Deze pomp is zo effectief door het selectieve vermogen van het membrane. Als de
pomp de sodium ionen naar buiten heeft gebracht, komen ze niet zomaar weer terug
in de cel. De potassium ionen kunnen echter wel langzaam de neuroon uit lekken.
En omdat potassium ionen positief geladen zijn, verhoogt dit lekken juist het
electrical gradient (polarization).
Wanneer een neuron in ruststand staat, zijn er twee krachten die de sodium ionen
naar binnen in de cel proberen te drukken.
1. Electrical gradient / electrostatische druk = Sodium is een positief geladen
ion, en de binnenkant van de cel is negatief geladen. Opposites attract, dus de
sodium ionen worden aangetrokken tot de binnenkant van de cel.
2. Concentration gradient = Dit is het verschil in de verdeling van ionen over de
membrane. De concentratie sodium is buiten het membrane hoger dan binnen
het membrane. De sodium ionen hebben dus neiging om zich te verspreiden,
naar de binnekant van de cell.
Het zijn deze twee krachten waardoor sodium snel terug de cel in zou bewegen als
het kon, maar dit gebeurd niet omdat de tunnels gesloten zijn als de membrane in de
ruststand staat. Sodium wordt dus alleen naar buiten geduwd door de sodium-
potassium pomp.
Bij potasium nemen deze twee krachten het tegen elkaar op. Potassium is positief
geladen, en de binnenkant van de cel is negatief geladen, dus volgens electrical
gradient wordt potasium naar binnen in de cel getrokken. Echter is de concentratie in
de cel hoger dan buiten de cel, waardoor potasium juist naar buiten wilt bewegen.
Deze twee krachten zijn bijna even sterk, maar omdat de sodium-potasium pomp
meer potasium ionen naar binnen trekt, zijn de twee krachten niet helemaal in
balance, en zouden er bij openen tunnels slechts een paar potassium ionen naar
buiten stromen.
De cell bezit ook negatieve ionen. Dit zijn negatief geladen proteine in de cel die
verantwoordelijk zijn voor de membrane’s polarization.
Waarom een resting potential?
A – Electrific brain: the nerve impulse
1 – Begripsverheldering
/
2 – Probleemstelling formuleren
-Maken onze hersenen elektriciteit?
-Gebruiken we echt maar 10% van onze hersenen?
3 – Brainstorm
-Heel weinig elektriciteit
-we gebruiken wel meer dan 10%
-Ionen gaan heen en weer
-Deel van de hersenen wordt niet gebruikt
-Action potential = Het verschil tussen binnen en buiten membraam
4 – Probleem analyse
-10% is wel heel weinig
-Misschien zijn er andere zenuwen die niks doen
-Mythe omdat mensen hopen op mogelijke superkrachten
-Ionen zorgen voor beweging = action potentiaal
- Na+, K+
-Rest potential
-Informatie doorsturen
-Meyelin sheath’s zorgen voor een snellere overdracht van informatie
5 – Leerdoelen
1. Hoe werkt actie potentiaal?
Keywords: Action potential
6 – Zelfstudie / 7 – Nabespreking
Literatuur gebruikt:
Kalat : Chapter 2.2 (A) en Chapter 3.1-3.2 (B)
Pinel : Chapter 4
,Hoe werkt actie potentiaal?
Een neuroon is compleet bedekt door een membrane.
Membrane = Dit zijn twee lagen die bestaan uit fatty cells. Tussen deze fatty cells
zitten cilinder vormige proteine moleculen, waardoor verschillende chemicalieën
kunnen passeren. De structuur van de membrane is flexibel en stevig, en controleert
de stroom aan chemicalieën tussen de binnen en buitenkant van de cel. Als er aan
de buiten kant geen ‘disturbances’ zijn, dan onderhoudt de membrane een electrical
gradient of te wel polarization.
Electrical gradient of polarization = Dit is een verschil in de electrische
geladenheid tussen de binnenkant en de buitenkant van de cell. De binnenkant van
de neuroon heeft een negatievere lading, in verhouding tot de buitenkant ven de
neuroon, wat voornamelijk komt door negatief geladen deeltjes proteins in de cell. Dit
verschil in voltage in een rustende neuroon wordt resting potential genoemd
Resting potential = Het verschil van ongeveer -70mV tussen de binnenkant en de
buitenkant in een rustende neuroon.
Resting potential = Membrane potential gedurende de ruststand, dus als de
neuroon geen signaal zend. Er is nu dan een oneerlijke verdeling van ionen over de
cellmembraam. Er zijn meer sodium ionen buiten het neuroon, en meer potassium
ionen in de neuroon. En omdat er meer sodium ionen buiten zijn, dan potassium
ionen binnen, ontstaat er een verschil. Er zijn namelijk meer positieve geladen
neuronen buiten dan binnen. Er is een verschil van ongeveer -70mV. Dit houdt in dat
er dus ongeveer 70 miliVolt meer positief geladen ionen buiten zijn dan binnen. In
deze staan noem je een neuroon polarized.
Rest potential = Negatief binnen, positief buiten →Kanalen zijn dicht
=-70 mV
-70mV = Ionen zijn gepolariseerd
Onderzoekers meten het resting potential door een hele dunne micro-electrode in de
cell body te injecteren. Dit moet gedaan worden zonder de cell body te beschadigen.
Een typisch level is -70 mV, maar dit varieert van neuron tot neuron.
Polarisatie
Hyperpolarisatie = Ionen worden negatiever
Depolarisatie = Ionen worden positiever
Threshold = -55mV
Sodium en potassium
Selectief permeabel membraan = Het membrane is selectief, en laat niet zomaar
elke geladen neutroon in of uit de neuroon. Sommige kunnen vrijer reizen dan
andere. Oxygen, carbon dioxide, urea en water reizen vrij door tunnels die altijd open
zijn. Maar de meeste grote of electrisch geladen ionen en moleculen kunnen dat niet.
Een paar belangrijke ionen zoals sodium, potassium, calcium en chloride kruizen
soms door het membrane als de tunnels open zijn.
, Wanneer de membrane in de ruststand staat, dan zijn de sodium tunnels gesloten,
en de potassium tunnels bijna helemaal gesloten. Dit zorgt ervoor dat de sodium
stroom stop, en de potassium heel langzaam stroomt. Bepaalde stimulatie kan de
tunnels openen.
The sodium-potassium pomp = Een proteine complex die telkens drie sodium
ionen de neuroon uit laat gaan, en twee potassium ionen de neuroon in laat gaan. Dit
is een actieve transporteur die energie nodig heeft. Als resultaat van de sodium-
potassium pomp zijn sodium ionen meer dan 10 keer zo geconcentreerd buiten de
cel dan binnen in de cel, en zijn potassium ionen meer geconcentreerd in de cel.
Deze pomp is zo effectief door het selectieve vermogen van het membrane. Als de
pomp de sodium ionen naar buiten heeft gebracht, komen ze niet zomaar weer terug
in de cel. De potassium ionen kunnen echter wel langzaam de neuroon uit lekken.
En omdat potassium ionen positief geladen zijn, verhoogt dit lekken juist het
electrical gradient (polarization).
Wanneer een neuron in ruststand staat, zijn er twee krachten die de sodium ionen
naar binnen in de cel proberen te drukken.
1. Electrical gradient / electrostatische druk = Sodium is een positief geladen
ion, en de binnenkant van de cel is negatief geladen. Opposites attract, dus de
sodium ionen worden aangetrokken tot de binnenkant van de cel.
2. Concentration gradient = Dit is het verschil in de verdeling van ionen over de
membrane. De concentratie sodium is buiten het membrane hoger dan binnen
het membrane. De sodium ionen hebben dus neiging om zich te verspreiden,
naar de binnekant van de cell.
Het zijn deze twee krachten waardoor sodium snel terug de cel in zou bewegen als
het kon, maar dit gebeurd niet omdat de tunnels gesloten zijn als de membrane in de
ruststand staat. Sodium wordt dus alleen naar buiten geduwd door de sodium-
potassium pomp.
Bij potasium nemen deze twee krachten het tegen elkaar op. Potassium is positief
geladen, en de binnenkant van de cel is negatief geladen, dus volgens electrical
gradient wordt potasium naar binnen in de cel getrokken. Echter is de concentratie in
de cel hoger dan buiten de cel, waardoor potasium juist naar buiten wilt bewegen.
Deze twee krachten zijn bijna even sterk, maar omdat de sodium-potasium pomp
meer potasium ionen naar binnen trekt, zijn de twee krachten niet helemaal in
balance, en zouden er bij openen tunnels slechts een paar potassium ionen naar
buiten stromen.
De cell bezit ook negatieve ionen. Dit zijn negatief geladen proteine in de cel die
verantwoordelijk zijn voor de membrane’s polarization.
Waarom een resting potential?
