Avsnitt 10: Molekylär transport över membran och cellers elektriska egenskaper

Vad är passiv diffusion?

Molekyler rör sig genom membraner och cytosol med hjälp av osmos/koncentrationsgradient. Transporten kräver ingen energi vilket medför att den sker spontant. Molekylen transporteras MED sin koncentrationsgradient.

Vad är faciliterad diffusion?

När molekyler överförs från ena sidan till andra sidan av membranet mha kanalprotein eller transportprotein (carrier), kräver ingen energi.

Vad är primär aktiv transport?

Aktiv transport som kräver ATP för att transportera molekylen/ jonen över membranet mot gradienten.

Vad är sekundär transport?

Innebär att molekyler som Glukos eller aminosyror kan transporteras sekundärt mha att joner transporteras primärt aktivt mha ATP. Det viktiga är att båda reaktioner går åt samma håll, dvs en går ut och en går in tillsamman med ex Glukos. Glukos åker snålskjuts med Na+ tillexempel.

Vad är Carrier-protein?

Sköter transport av olika ämnen mellan celler. Exempelvis carriertransportörer i blodet som skyddar hydrofoba hormoner för att transportera dessa till olika delar av kroppen. Carrierproteiner har också en funktion i transport över membraner, proteinerna kan hjälpa hydrofila ämnen och joner att aktivt transporteras över ett impermeabelt membran eller när ämnet ska färdas mot dess gradient. Till skillnad från kanalproteiner som har öppningar både mot cytosol och cellens utsida så är carrierproteiner endast öppna mot ett håll i taget. Använder oftast ATP för konformationsändring när den transporterar ämnen.

Vad är kanalproteiner?

En del kanalproteiner är konstant öppna medan de flesta endast öppnas vid behov av specifika stimuli. Jonkanaler är viktiga för att reglera potentialen mellan cellens in och utsida.

Tre typer av kopplas transport?

Uniporter, antiporter och symporter

Beskriv vad de tre typerna gör?

Uniporter: Transportprotein som endast kan transportera en typ av molekyl genom membran (faciliterad eller aktiv transport). Specifik för sitt ämne och transporten sker oftast med koncentrationsgradienten eller elektrokemiska gradienten. (En molekyl i taget). Ex Na+ kanal.

Symporter: Integralt membranprotein som transporterar två ämnen samtidigt i samma riktning. Sekundär aktiv transport. Glukos/Na+.

Antiporter (exchanger): Ett substrat åker in medan ett annat samtidigt åker ut. Integralt membranprotein som är involverad i sekundär aktiv transport där ena ämnet färdas med sin gradient medan det andra ämnet färdas mot sin gradient. Na+/H+ antiporter kanaler.

Tre typer av ATP beroende pumpar?

ATP drivna pumpar kallas oftast för ATPaser eftersom de hydrolyserar ATP till ADP. Så energin kan användas för att pumpa joner och andra ämnen över membraner.

P-Type: Är ett multipass transmembranprotein som fosforylerar sig själva under pumpningen. Många jonpumpar ingår i denna klassen och är därför ansvariga för att upprätthålla gradienten, tex Na+/K+ och H+/Ca2+.

ABC- transportörer: Pumpar primärt små molekyler (ej joner) över cellmembranet. Vanligaste transmembran proteinet som använder ATP.

V-Type: Pumpar väte inom organeller, ex H+ i lysosomen för att sänka pH i vesikeln.

Koncentrationsskillnaden extra- och intracellulärt av Na+, Cl´och K+?

Mycket Na+ och Cl- utanför cellen och mycket K+ i cellen.

Vad är jämviktspotential?

De flesta ämnen finns i olika koncentrationer på cellens ut och insida. Detta innebär att det aktuella ämnet kommer vilja färdas med dess gradient till den sida där det råder underskott av ämnet. När joner färdas över membranet kommer dock en elektrisk gradient att uppstå vilket kommer motverka koncentrationsgradienten. Det blir ett flöde med koncentrationsgradienten och ett flöde med den elektriska gradienten. Mellan dessa två gradienter kommer en jämviktspotential att uppstå.

Vad är vilopotential?

Den ungefärliga vilopotentialen, exempelvis hos en nervcell är -70 mV. Vilopotentialen är beroende av jämviktsgradienten mellan koncentrationen och den elektrokemiska för K+ . Vid vila är membranet mest permeabelt för K+ men har en viss permeabilitet för Na+, vid vila råder inte fysikalisk jämvikt för att K+ läcker ut och Na+ läcker in i cellen vilket motverkas av pumpar mot respektive koncentrationsgradient.

Vilopotentialen blir - (70) eftersom K+ vill gå ut med sin koncentrationsgradient vilket skapar negativ laddning i cellen och därav negativ membranpotential.

Na+/K+-pumpens betydelse och funktionella egenskaper?

Pumpen transporterar 3 Na+ ut och cellen och 2 K+ in i cellen. Koncentration av K+ extracellulärt jämfört med Na+ och låg koncentration av Na+ intracellulärt jämfört med K+. Därför kommer det finnas mer Na+ på utsidan av cellen i förhållande till insidan och mer K+ på insidan av cellen i förhållande till utsidan. Viktig för att upprätthålla cytosoliskt pH och för att driva transport av näringsämnen, som glukos och för att upprätthålla koncentrationsgradienten och elektrokemiskagradienten, dvs jämviktspotential.

6 klasser av selektivitet och gatingmekanismer hos jonkanaler?

Spänningsaktiverade jonkanaler: Känner av och styr den elektriska spänningen över cellmembranet.

Kemiskt aktiverade ligand jonkanaler: Styrs av signalsubstanser som binder till ligans kanalerna, exempelvis synapser.

Mekaniskt aktiverade jonkanaler: Styrs genom mekanisk påverkan, kan exempelvis känna av osmotiska förändringar eller reagera på ljudvågor etc.

Termiskt aktiverade jonkanaler: Styrs av temperaturförändringar. Alla kanaler styrs av temperatur men särskilt K+ kanaler är känsliga för delta T.

Ljuskänsliga jonkanaler: Finns fan inte hos oss men den styrs av ljus.

Icke-styrda "läck"-kanaler: Kan eventuellt ge bakgrundspermeabilitet.

Vad innebär aktivering, inaktivering och desensitiering?

Aktivering: Sker i spänningsaktiverade kanaler som svarar på stimuli.

Inaktivering: Sker i spänningsaktiverade kanaler som slutar svara på stimuli.

Desensitisering: Sker i ligandaktiverade kanaler som slutar svara på stimuli trots att liganden sitter kvar, kan gå snabbt eller långsamt.

Vad innebär konduktans?

Jonkanalers ledningsförmåga dvs. hur lätt strömmen flyter genom.

Jonkanalers generalla kinetik?

Olika kanalers tidsförlopp för öppning och stängning kan se olika ut beroende på ämnet. Enskilda kanalers öppning/stängning sker stokastiskt dvs. slumpmässiga förändringar, men en population av många kanaler eller medelvärdesström ger ett jämnt strömförlopp. En ström ökar enbart sannolikheten för att en kanal ska öppnas, inte garanterat bara högst troligt.

Hur ser spänningsaktiverade kanaler ut och vad har de för funktion och hur kan de inaktiveras?

4 subenheter och 6-pass (membrankorsande segment) i varje subenhet. Porbilandande region mellan s5 och s6. Har positivt laddade aminosyror i s4. Den kan alltså röra sig upp och ner i membranet beroende vart den positiva laddningen repellerar. s4 fungerar som en spänningssensor.

Inaktivering kan orsakas av inaktiveringsgrinden ball and chain. Det fungerar genom att när en kanal öppnas ryms en boll som kan täppa igenom kanaler. Bollen bestående av aggregerade aa sitter på en kedja av aa. En kort kedja ger snabb inhibering.

Ligand aktiverade kanaler?

Har 5 subenheter. Acetylkolin binder till de två alfa subenheterna, den har 4 transmembran segment (M1-M4) i varje subenhet. M2 gränsar mot poren.

Selektivitetsfilter genom hydratiseringsskal?

Jonerna är omgivna av ett hydratiseringsskal av polära vattenmolekyler. I jonkanalernas selektivitetsfilter ersätts vattenmolekylerna mot andra polära grupper, ex karbonylgrupper vilka finns i kanalproteinets vägg. Om avståndet från jonen till filtrets polära grupper är för stort så är det energimässigt ofördelaktigt att byta ut skalet. Det leder då till att jonen inte kan passera. Exempelvis i K+ kanal kommer inte Na+ att passera genom eftersom den är liten och får för stort avstånd till filtrets poläragruppen för att byta ut de polära vattenmolekylerna.

Selektivitetsfilter genom katjonsselektivitet?

Katjonsselektivitet orsakas av ringar av negativt laddade aa som gränsar mot poren. De attraherar på så sätt positiva joner och innebär att negativa joner inte kan passera kanalen. Finns hos ligans aktiverade kanaler.

Beskriv elektrisk kapacitans?

Positiva laddningar i ett axon kommer att repellera varandra medan negativa laddningar på utsidan av axonets membran kommer att attrahera de positiva laddningarna i membranet. Om inget myelin finns runt axonerna kommer detta leda till att de positiva laddningarna i axonen stannar upp och agerar med det negativa på utsidan, men om myelin finns kan detta undvikas då det skapar större separation mellan laddningarna och blockerar attraktion mellan dem.

Beskriv aktiv och passiv fortledning?

Passiv fortledning: Den är snabb men amplituden på impulsen minskar med avståndet efter stimulans i en viss punkt. Den är snabb eftersom att laddningarna som kommer in repellerar varandra vilket ger upphov till spridning. I axonerna finns dock ett visst motstånd till laddningarna, vilket leder till att viss laddning läcker ut och spänningsförändringen minskar. Signalen behålls därför bara i några millimeter.

Aktiv fortledning: Spänningsaktiverade jonkanaler rekryteras successivt vid impulsens fortledning längs axonet. Det ger alltså aktionspotential vilken är som en spänningsväg som vandrar längs axonet.

Vad är längdkonstans?

Man strävar efter en så hög längd konstant som möjligt för att depolariseringen ska nå längre så att amplituden blir högre. Detta eftersom om amplituden är högre kommer signalen nå längre efter att stimuli avtagit. Det är någon konstant som man kan beräkna utifrån resistans i cellen.

Vad är tröskelvärde i samband med depolarisering?

Är ca -45mV. När depolariseringen (up stroke) nått tröskelvärdet kommer spänningskänsliga Na+-kanaler öppnas i PM så att Na+ (pga koncentrationsskillnaden, 146 mM i exteriör och 10 mM intracellulärt) strömmar in i cytosolen. Na+ kommer alltså vilja strömma in i cellen MED sin konc.grad. vilket gör att utsidan av cellen kommer bli negativ i förhållande till insidan vilket gör att membranpotentialen går närmare 0 och blir mindre negativ.

Vilka är de två typerna av refraktärperiod och vad betyder de?

Under den absoluta refraktärperioden kan ingen ny impuls/ aktionspotential utlösas.

Under den relativa refraktärperioden går det att utlösa en ny impuls men den kräver ett högre tröskelvärde. Amplituden blir inte lika hög och signalen blir svagare.

Vad är Allt eller Intet principen?

Storlek och förlopp av impulsen är oberoende av stimulis natur och styrka. Antingen så hamnar vi över tröskelvärdet och får en impuls eller så uppnås inte tröskelvärdet vilket resulterar i ingen impuls. Trots mycket hög och snabb styrka blir aktionspotentialen lika stor. Antingen så får vi action eller så får vi inte action.

Repetitiv impulsfyrning och impulsfrekvensadaptation?

Många nervceller genererar flera impulser efter varandra vid ihållande stimulering. Stark stimulering ger högre frekvens, nervceller kodar sina budskap i frekvensen av flera impulser (tidsramen för impulserna spelar också roll i budskapet).

Vissa nervceller kan fyra av impulser kontinuerligt vid ihållande stimulering men de flesta nervceller minskar fyrningsfrekvensen med tiden eller upphör helt att fyra av impulser. Adaptation: Avtagande av reaktion på stimuli.

Vad innebär depolarisation, repolarisation och hyperrepolarisation?

Depolarisation sker efter att tröskelvärdet är passerat och aktionspotentialen går då mot 0. Aktionspotential över 0 kallas overshoot. Den fallande fasen kallas repolarisation och detta innebär att aktionspotentialen går mot vilopotentialen. Repolarisation kan följas av efterhyperpolarisation där aktionspotentialen för en stund befinner sig under vilopotentialen.

Spontanaktivitet med olika tidsmönster?

Flera typer av nervceller genererar impulser i frånvaro av stimulering med hjälp av inneboende förmåga. Spontan impulsaktivitet kan visa olika tidsmönster och olika celler får olika impulsaktiviteter pga olika inneboende förmågor. Exempelvis: Bursting (skurar av signaler), pacing (regelbundla impulser), irregular (oregelbundna) och silent (kräver signalering).

Axondiameterns påverkan på fortledning?

Större axondiameter ger snabbare fortledning då fler joner får plats samtidigt som motståndet minskar.

Säg hela skiten om Saltatorisk fortledning?

Signalen blir "hoppande" då skikt av myelin täcker avsnitt av axonerna. Mellan avsnitten finns ranvierska noder med spänningskänsliga kanaler kan föra vidare signalerna genom axonet. Myelin bildar många skikt vilket ger ett högt motstånd och signalen färdas då hellre genom axonet än ut genom nervcellens membran. Myelin minskar även kapacitansen hos membranet dvs. dess förmåga att ta upp och lagra laddning. Detta bidrar dessutom till en säkerhetsfaktor där impulsen kan passera en nod där Na+ kanalen blockerats och fortfarande nå fram till nästa nod.

Kan någon snälla förklara vad voltade-clamp är?

Voltage clamp är en experimentell metod för att mäta jonspänning över membraner. Voltage Clamp kommer mäta membran potentialen och sedan ändra den till ett önskat värde genom att justera spänningen. Voltage Clamp kan alltså behålla den önskade spänningen över membranet vilket medför att man kan studera hur jonkanalerna i membranet reagerar på den nya spänningen. De uppmätta värdera indikerar på hur cellerna reagerar på ändringar i membranpotential.