Fysiologie les 3

Permeabiliteit van ionen: Rol van membrantransportproteinen

• In membranen zitten er poriën die altijd open zijn. Dit zijn kanalen en carriers.

2 soorten van membraantransportproteinen:

1. Kanalen
   • Met of zonder poort
   • Meer dan 300 soorten
   • Kanalen: eiwitten met een porie in -> met of zonder poort
   • Kan specifiek zijn (bv enkel voor kalium, natrium .. ionen) of minder specifiek (bv enkel voor kationen of anionen) -> kanalen gaan open en toe = basis van functie vd cellen
   • Verschillende soorten: kationkanalen, anionkanalen en specifieke kanalen (= laten maar een soort van ion passeren bij enkel Na+)
2. Carrier
   • Gefaciliteerde diffusie: Diffusie wordt geholpen door een eiwitstructuur dus diffusie dankzij de carrier, verplaatsing vd ion doorheen de celmembraan door de carrier
   • Verandert van vorm zodat ion erdoor past
   • Bv carrier voor natrium: Wanneer ze natrium doorlaten kunnen ze ook andere deeltjes doorlaten -> natrium stroomt binnen via de buitenkant naar de binnenkant -> per natrium wordt 1 glucose atoom meegenomen -> glucose flux door natrium
   • Zijn complexer, moeten een vormverandering ondergaan.
   • Staan voor gefaciliteerde diffusie.

Elektrisch prikkelbare cel

• Een elektrisch prikkelbare cel moet altijd een potentiaal hebben
• 3 soorten potentialen vertrekken van een rustmembraanpotentiaal door een externe elektrische prikkel die wordt omgezet naar gegradeerde potentiaal en actiepotentiaal.

Rustmembraan potentiaal kan op twee manieren veranderen:

• Gegradeerde manier -> gegradeerde potentiaal
• Actiepotentiaal

Gegradeerde potentiaal kan verder omgezet worden naar een actiepotentiaal —> EEN PAAR VOORWAARDEN MOETEN VOLDOEN!!!

Cel prikkelt—-> Kanalen gaan open of toe.

ALS actiepotentiaal opgewekt is—-> signaal doorgegeven aan de andere cel

• Zenuwcellen: om prikkel op te vangen, te geleiden en door te geven
• Spiercellen: om prikkel om te zetten in mechanische activiteit (om contractie te krijgen)

Zenuwcel

STRUCTUUR/WERKING

Dendrieten

• Receptief gedeelte van een zenuwcel: Ontvangen de prikkel (bv scheikundige stoffen, pijnprikkels, licht, geluid ..)
• Heeft rustmembraanpotentiaal van -90mV, en door deze -90mV te veranderen gaat het prikkels opvangen
• Bevat kanalen

Cellichaam met celkern

Axonheuvel

• Triggerzone: Plaats van ontvangen en doorgeven
• Overgang van cellichaam naar axon
• Hier wordt beslist of gegradeerd potentiaal overgaat in een actiepotentiaal

Axon/myelineschede

• Conductieve (geleidende) gedeelte
• Bevatten potentiaalgevoelige Na- K-kanalen

Synaps

• Verdikking van het uiteinde van een axon
• Axon maakt contact met andere cel
• Deze andere cel kan een volgende zenuwcel (eigenlijke dendriet van deze zenuwcel) zijn of een andere lichaamscel (membraan van deze volgende cel is postsynaptisch)

Verloop van een prikkel

STAP 1: Receptief gedeelte: opwekken van gegradeerde potentialen

• Fysische (licht, temp, geluid) of chemische (voedsel, bioactieve stof) veranderingen worden gedetecteerd ter hoogte van de uiteinden van de dendrieten—— PRIKKELS
• Wanneer prikkel toekomt: openen of sluiten van kationkanalen -> permeabiliteit van bepaalde ionen gaat veranderen (kanalen zijn gevoelig voor PRIKKELS, geen kaliumkanalen, anders gaat niks gebeuren)

Zetten de dendrieten het rustpotentiaal om in een gegradeerde potentiaal. De triggerzone (axonheuvel) beslist of de gegradeerde potentiaal groot genoeg is.

• Gevolg: flux van ionen afhankelijk van elektrochemische gradiënt van ion
• Gevolg: rustmembraanpotentiaal van -90mV gaat veranderen, Want membraanpotentiaal is afhankelijk van de Nernst-potentiaal van de permeabele ionen (want er is permeabiliteit voor nieuwe ionen)
• Gevolg: ontstaan van nieuwe membraanpotentiaal = gegradeerde potentiaal

Depolarisatie:

• Wanneer membraanpotentiaal minder negatief wordt (stijgt) door het openen van die kanalen. dit zorgt ervoor dat de zenuwen actief worden (door excitatoire verandering
• ALTIJD Excitatoire verandering -> gaat het meer gevoelig maken voor activatie verschuiven (Dit neuron gaat meer actief zijn) Door influx van kationen of outflux van anionen

Hyperpolarisatie:

• Wanneer membraanpotentiaal meer negatief wordt (daalt) door het minder kans om van die kanalen open te doen
• ALTIJD Inhibitorische verandering -> cel gaat minder kans hebben om actief te beïnvloeden door influx van anionen of outflux van kationen

Gegradeerde potentiaal

GEGRADEERD POTENTIAAL: depolarisatie of hyperpolarisatie

• Lokaal (plaatselijke opening Na, Ca, Cl kanalen)
• Kan inhibitoir of exitatoir zijn
• Dat komt in verschillende grades (=gradatie) Verschillende amplitudes mogelijk. Grootte van stimulus bepaalt het aantal kanalen dat opengaat. Hoe groter de prikkel, hoe groter de elektrische verandering gaat zijn
• Uitstervend in tijd en ruimte. De cel herstelt zijn potentiaal weer op de plek waar de dendriet de prikkel had opgevangen. Ook hoe verder van de plek waar de veranderingen plaatsgevonden hebben, hoe minder verandering in ionenconcentratie bv steen die in het water gooit gaat rimpels veroorzaken maar in de loop van de tijd gaan de rimpels in de ruimte weggaan)
• Summeerbaar in tijd en ruimte (temporele en ruimtelijke summatie) Wanneer een prikkel nog niet is uitgewerkt en er komt een tweede prikkel, wordt het effect van de tweede prikkel erbij geteld. Twee prikkels op verschillende plaatsen kunnen effect hebben op de reactie van de cel. De twee prikkels kunnen elkaar versterken of elkaar verzwakken
• Lineair verband tussen grootte van de prikkel en grootte van de verandering

Wat hangt de grootte af? Door de hoeveelheid van de kanalen dat er aanwezig zijn en van de grootte van de stimulus

Dendrieten: allemaal golfjes ontstaan en gaan zij gesummeerd in tijd en ruimte en die gaan naar de axonheuvel toe) ( zij kunnen ook desumeren (als beide een depolarisatie en de andere een hyperpolarisatie)) — miss een eindresultaten 0 is (summeerbaar is optelbaar — de som maken)

STAP 2: omzetten van gegradeerde potentiaal in actiepotentaal thv de axonheuvel

• Ruimtelijke en temporele summatie(optelsom) van gegradeerde potentialen
• Bij overschrijding drempelpotentiaal (-55 mV): activatie van potentiaalgevoelige Na- en K-kanalen. bij overschrijding drempelpotentiaal, geeft axonheuvel de prikkel door naar de axonen
• Alle axonen hebben potentiaalgevoelige Na- en K-kanalen. kanalen gaan open zodra de spanning over de cel groter wordt dan -55 mV (VS licht/geluid … gevoelige kanalen van dendriet gaan open volgens intensiteit van de prikkel)
• Gegradeerd potentiaal wordt onherroepelijk omgezet in een actiepotentiaal

ACTIEPOTENTIAAL

= kortdurende omkering van de membraan potentiaal volgens een stereotiep en onwijzigbaar verloop, ten gevolgen van het openen en sluiten van spanningsgevoelige NATRIUM en KALIUM kanalen in prikkelbare cellen (met drempelpotentiaal van -55 mV)

Eigenschappen

• Niet lokaal, propageert zichzelf (geleid zichzelf voort: 1 actiepotentiaal genereert een volgende actiepotentiaal -> sterft niet uit)
• Kortdurende omkering membraanpotentiaal: potentiaal wordt kort positief
• Alles of niets (er bestaat dus geen ‘grote’ of ‘kleine’ actiepotentiaal
• Stereotiep verloop, amplitude en duur niet wijzigbaar
• Gevolg van opening en sluiting spanningsgevoelige natrium en kalium kanalen
• Natrium: influx
  • Concentratie aan Na-ionen binnen de cel is kleiner dan buiten de cel
• Kalium: outflux
  • Concentratie K-ionen buiten de cel is kleiner dan binnen de cel
  • Gaat door tot de Nernst-potentiaal van kalium bereikt is

Medicatietoepassing: lidocaine

Het snelle openen en toegaan van het natriumkanaal werd verklaard door het vinden van 2 deurtjes:
1 is verantwoordelijk voor het openen, het ander is verantwoordelijk voor het sluiten

Blokkeert zenuw door het blokkeren van natrium kanalen

Tandarts maakt hier gebruik van via lidocaine (locaal anestheticum)

Lidocaine is een molecule die perfect in de porie van het Na-kanaal past waardoor natrium niet kan instromen

Zonder natrium instroom is er geen actiepotentiaal

Pijnzenuwen werken niet meer, tijdelijk geen gevoel