H5

Question 1

Tijdens het rustpotentiaal ligt Kalium vooral (…) de cel, en Natrium (…) de cel (binnen/buiten)

Answer 1

Kalium: binnen
Natrium: buiten

Question 2

De drijvende kracht achter diffusie van ionen is:

Answer 2

De elektrochemische gradiënt, veroorzaakt door elektrische lading- en concentratieverschil

Question 3

Hoe noem je de elektrische spanning die ontstaat door het streven van de geladen deeltjes om zich gelijkmatig te verspreiden en een evenwicht te bereiken, ook wel?

Answer 3

Diffusiepotentiaal

Question 4

De Nerst vergelijking beschrijft:
(geef ook formule)

Answer 4

De Nernst-vergelijking beschrijft de relatie tussen het diffusiepotentiaal (de elektrochemische celspanning, in de formule EMF) en de concentratiegradiënt van ionen over een membraan.

EMF = +-61 x log concentration inside/concentration outside

Question 5

De Goldman Vergelijking beschrijft

Answer 5

de rustmembraanpotentiaal aan de binnenkant van een cel en houdt naast de elektrische gradiënt en de concentratiegradiënt rekening met de permeabiliteit van het celmembraan voor meerdere ionen.

De vergelijking is een uitbreiding van de Nernst-vergelijking, die zich beperkt tot één specifiek ion.

Question 6

De drie ionen die het meest relevant zijn voor het vormen van een membraanpotentiaal zijn:
(Staan in de Goldman equation)

Answer 6

Natrium (N+)
Kalium
Chloride

Question 7

Een positief elektrisch potentiaal is gedefinieerd als veel positieve ionen (…) de cel (binnen/buiten)

Answer 7

binnen de cel

Question 8

Wat gebeurt er als het membraan maar permeabel is voor 1 ion?

Answer 8

De elektrische gradiënt gaat richting het Nerst potentiaal

Question 9

Het rustpotentiaal voor neuronen, skeletspieren, gladde spieren, hartspier is: (4)

Answer 9

Gladde spiercel: -50 tot -60mV
Neuronen: -60 tot -70mV
Hartspiercel: -80 tot -90mV
Skeletspier: -85 tot -95mV

Question 10

Hoe noem je de krachten die de beweging van ionen door de celmembraan beïnvloeden, ook wel? Geef de formule.

Answer 10

Driving force / drijvende kracht

• Vdf = Vm - Veq
  Vdf= driving force
  Vm= membraanpotentiaal
  Veq = equilibrium / Nernst potential voor een ion

In de context van ionentransport over het celmembraan beïnvloedt de driving force de richting en snelheid van ionenbewegingen, zoals bij het openen van ionkanalen tijdens zenuwimpulsen.

Question 11

Als Df positief is, wat zal een kation dan doen?

Answer 11

Uit de cel bewegen

Question 12

Als Df negatief is, wat zal een kation dan doen

Answer 12

In de cel bewegen

Question 13

Als Df positief is, wat zal een anion dan doen?

Answer 13

In de cel gaan

Question 14

Als Df negatief is, wat zal een anion dan doen?

Answer 14

Uit de cel gaan

Question 15

Hoe meet je het membraanpotentiaal?

Answer 15

Het membraanpotentiaal kan gemeten worden aan de hand met een micropipet die in het celmembraan wordt aangebracht en een andere electrode (indifferent electrode) die wordt
geplaatst in het extracellulaire vocht. En met behulp van een voltmeter wordt de potentiaalverschil gemeten. De celmembraan heet bij het meten electrical dipole layer => di = twee, pole = polen.

Question 16

Wat en hoeveel pompt een Na-K pomp?

Answer 16

3 Natriumionen naar buiten
2 Kaliumionen naar binnen

Question 17

De Na-K pomp draagt bij aan de elektrische lading van het celmembraan. Hoe noem je deze pomp daarom ook wel?

Answer 17

Electrogenic / elektrogeen

Question 18

Welk element speelt de grootste rol in de negativiteit van het rustpotentiaal?

Answer 18

De kaliumpermeabiliteit door de
leak channels

Question 19

Welke mechanismen dragen het meeste bij aan het rustpotentiaal (3)

Answer 19

1. Kaliumpermeabiliteit (allermeest)
2. Natriumpermeabiliteit (licht)

tot hier samen -86mV.

3. Elektrogene Na-K pomp (extra -4 mV)

Question 20

Wat zijn de fasen van een (neuron) actiepotentiaal, en welk membraanpotentiaal wordt bereikt? (3)

Answer 20

1. Rustfase: -70 mV (gepolariseerde toestand)
2. Depolarisatie fase: plots influx natrium, kan leiden tot overshoot in grote zenuwcellen waarbij +35 mV bereikt wordt.
3. Repolarisatie fase: natrium kanalen sluiten weer, uitstroom kalium wordt groter, rustende membraanpotentiaal van -70 mV wordt hersteld

Question 21

Welk ionkanaal wordt geopend bij de depolarisatie resp. repolarisatie? (2)

Answer 21

Depolarisatie -> voltage gated Na+ kanalen, benodigde factor voor zowel depolarisatie als repolarisatie.

Repolarisatie -> voltage gated K+ kanalen, versnellen repolarisatie proces.

(zijn allebei een toevoeging op de Na-K pomp en lek kanalen!!)

Question 22

Waardoor wordt de absolute refractieve periode veroorzaakt?

Answer 22

Voltage gated Na+ kanalen kunnen pas weer openen nadat het membraanpotentiaal weer is teruggekeerd naar het rustpotentiaal.

Question 23

Hoe meet je de stroming van ionen door de verschillende kanalen?

Answer 23

The voltage clamp method: voor het meten van het effect van spanning op het openen en sluiten van de voltage-gated kanalen. Bij gebruik van dit apparaat worden 2 elektroden in de zenuwvezel ingebracht. 1 hiervan meet de spanning van het
membraanpotentiaal en de andere wordt gebruikt om elektrische stroom in of uit de zenuwvezel te geleiden
- Onderzoek werd uitgevoerd door:
o ion concentraties te veranderen
o Het blokkeren van het openen van
bepaalde kanalen
▪ Tetrodotoxine (TTX) blokkeert de natrium kanalen: extracellulaire injectie.
▪ Tetraethylammonium (TEA) ionen blokkeren de kalium kanalen: intracellulaire injectie.

Question 24

Welke rol spelen anionen in het membraanpotentiaal?

Answer 24

eiwitten, fosfaten en sulfaten kunnen de cel niet verlaten en zorgen voor de negatieve lading van de cel

Question 25

Welke spanningafhankelijke kanalen dragen (naast Na en K) bij aan de depolarisatie in sommige cellen? Hoe worden deze kanalen ook wel genoemd?

Answer 25

Calcium kanalen, worden ook wel **langzame kanalen / slow channels** genoemd. Zorgen voor een meer aanhoudende depolarisatie waar natrium vooral het proces initieert. (veel te vinden in hartspier en gladde spiercellen).

Question 26

Wat gebeurt er wanneer er een tekort aan calcium is in de extracellulair vloeistof?

Answer 26

Er ontstaat spier **tetanie**. Ca2+ bindt zich aan de Na+ kanalen, waardoor het spanningsniveau om de kanalen te openen verandert. Bij te weinig Ca2+ zijn Na+ kanalen heel snel al geopend, dit leidt tot een te hoog exciteerbare zenuw. Kan dodelijk zijn als het bronchospasmes veroorzaakt.

Question 27

Wat is de definitie van de **drempelwaarde** (threshold)?

Answer 27

Het membraanpotentiaal waarop genoeg natriumkanalen open zijn om een positieve feedback loop te beginnen -> actiepotentiaal

Question 28

Wat is het **alles of niets principe** bij neuronen

Answer 28

Boven drempelwaarde is actiepotentiaal, onder drempelwaarde is niks.

Question 29

Hoe wordt na een actiepotentiaal de normale concentraties weer hersteld?

Answer 29

Na-K pomp transporteert Na naar buiten, en K naar binnen. ATPase --> "opladen" van de zenuwcel is actief metabolisch proces. De acitiviteit van de Na-K pomp wordt veel hoger wanneer er meer natriumionen de cel binnenkomen.

Question 30

Waardoor wordt het plateau van het actiepotentiaal in hartspiervezels veroorzaakt? (2)

Answer 30

1. Naast snelle natriumkanalen zijn er hier ook langzame calciumkanalen --> aanhoudende depolarisatie. 2. Kan zijn dat de kaliumkanalen langzamer open gaan waardoor repolarisatie proces vertraagd wordt.

Question 31

In welke weefsels komen (normale) zelf-geïnduceerde ontladingen voor? Noem voorbeelden van drie processen die mogelijk worden gemaakt door deze ritmische ontladingen?

Answer 31

Komen voor in hart, gladde spiercellen en in veel van de neuronen in het CSZ. Veroorzaken de ritmische hartslag, ritmische peristaltiek van de darmen en neuronale gebeurtenissen zoals de ritmische controle van de ademhaling.

Question 32

Welk verschil hebben de pacemaker cellen t.o.v. normale cellen

Answer 32

Het rustpotentiaalis minder negatief, maar -60 tot -70. Pacemaker-cellen worden geactiveerd wanneer ze hyperpolariseren, wat betekent dat ze gevoeliger zijn voor depolarisatie naarmate het membraanpotentiaal negatiever wordt. Het proces gaat zo: Deze rustpotentiaal wordt bij de pacemakercel langzaam steeds minder negatief omdat er natrium de cel in lekt: natrium is een positief geladen ion en maakt de negatief geladen cel dus langzaam meer positief. Op een bepaald moment wordt de drempelpotentiaal bereikt: deze is zo’n -40 mV. De cel gaat dan snel richting een positieve lading: de pacemakercel depolariseert. De natrium-instroom stopt en er begint calcium de cel in te stromen. Calcium is ook een positief geladen ion en dat draagt dus bij aan de depolarisatie. Om de cel vervolgens weer negatief te maken gaat kalium, een ander positief geladen ion, de cel uit stromen. De lading van de cel gaat dan terug naar negatief tot de rustpotentiaal weer wordt bereikt.

Question 33

Waardoor wordt het ritme van de pacemakercellen met ~1s vertraagd?

Answer 33

hyperpolarisatie, korte periode meer permeabel voor kaliumionen. Deze neemt langzaam weer af waardoor membraanpotentiaal toeneemt tot drempelwaarde.

Question 34

Tussen deze grote zenuwvezels bevinden zich ook kleine zenuwvezels in de doorsnede. De grote zenuwvezels zijn (...) de kleine zenuwvezels zijn (...)?

Answer 34

1. gemyeliniseerd 2. ongemyeliniseerd

Question 35

Waar bestaat de kern van een zenuwvezel uit?

Answer 35

het **axon**, de membraan van het axon geleid de actiepotentiaal. De kern van het axon is gevuld met axoplasma.

Question 36

Wat ligt rondom het axon?

Answer 36

de myelineschede, vaak veel dikker dan het axon.

Question 37

Wat zijn voorbeelden van exciterende factoren (kettingreactie veroorzakend) die leiden tot een actiepotentiaal? (3)

Answer 37

Mechanische verstoring membraan (druk) Chemische effecten op membraan (neurotransmitter) Passeren van elektriciteit door membraan.

Question 38

Hoe groot is de Nernst potentiaal voor Kalium?

Answer 38

-94 mV.

Question 39

Hoe groot is de Nernst potentiaal voor Natrium?

Answer 39

+61 mV.

Question 40

Wat zijn de meest belangrijkste ionen betrokken bij het genereren van membraanpotentialen in zenuw-, spier- en neuroncellen? (3)

Answer 40

Natrium, Kalium en Chloride.

Question 41

Wat zijn de concentratie verhoudingen die de Na-K pomp opbouwt voor kalium en natrium?

Answer 41

``` K-inside/K-outside = 35 Na-inside/Na-outside = 0.1 ```

Question 42

Zenuwcellen beschikken over een kalium (lek) kanaal, wat is hiervan de functie?

Answer 42

hierdoor kunnen kalium ionen naar buiten lekken, ze kunnen ook natrium ionen lekken maar zijn veel meer permeabel voor kalium (zo'n 100x). Dit is een belangrijk verschil in het bepalen van het normale rustmembraanpotentiaal.

Question 43

Wat is het verschil in poorten tussen spanningsafhankelijke natrium en -kalium kanalen?

Answer 43

Spanningsafhankelijke natrium kanalen beschikken over zowel activatie (buitenkant) als inactivatie (binnenkant) poorten. Spanningsafhankelijke kalium kanalen hebben alleen een poort aan de binnenkant.

Question 44

Wat is ongeveer het voltage waarbij de spanningsafhankelijke natriumkanalen in geactiveerde toestand komen (conformatie verandering) en de activatie poorten open gaan?

Answer 44

ca. -55 mV (rustende membraanpotentiaal is -70 mV).

Question 45

Wat gebeurt er ongeveer gelijktijdig met het open gaan van de activatie poorten (spanningsafhankelijke natrium kanalen)? (2)

Answer 45

1. het sluiten van de inactivatie poort. Sluit echter 10.000ste van een seconde later dan dat de activatie poort open gaat. Deze gaat pas weer open wanneer rust potentiaal (redelijk) is hersteld. 2. Het open gaan van de poorten van de spanning afhankelijke kalium poorten. Zit echter een vertraging in waardoor ze gelijktijdig openen met de inactivatie van de natrium kanalen.

Question 46

Wat is de richting van propagatie van een actiepotentiaal?

Answer 46

verspreid zich in alle richtingen weg van de stimulus, totdat het hele membraan is gedepolariseerd. In gemyelineerde vezels gaat de richting van het actiepotentiaal langs de axonhillock (de initiatieplaats) naar het uiteinde van het axon (één richting).

Question 47

Wanneer zouden alle prikkelbare weefsels zichzelf herhaaldelijk kunnen ontladen?

Answer 47

wanneer de drempel voor stimulatie wordt verlaagd tot voldoende laag niveau, denk aan veratridine of concentratie calcium in ECF.

Question 48

Wat bevindt zich om de 1-3 mm in de myelineschede? wat is de functie hiervan?

Answer 48

**knooppunt van Ranvier**, hier kunnen stoffen nog steeds gemakkelijk door het axon membraan stromen.

Question 49

Waar wordt de myelineschede door gevormd?

Answer 49

door **Schwann-cellen**, er worden meerdere lagen Schwann-celmembraan neergelegd.

Question 50

Welke stof bevatten de Schwann-cellen?

Answer 50

**sfingomyeline**, een goede isolator die de ionenstroom door het axonmembraan ca. 5000x verkleint.

Question 51

Waar treden actiepotentialen op in gemyelineerde zenuwvezels?

Answer 51

Bij de **knooppunten van Ranvier**, deze actiepotentialen worden vervolgens van knooppunt tot knoopunt geleid door saltatorische geleiding.

Question 52

Wat is **saltatorische geleiding**?

Answer 52

Dit wil zeggen dat de elektrische stroom door de omringende extracellulaire vloeistof buiten de myelineschede, als ook door het axoplasma in het axon, van knooppunt naar knooppunt wordt geleidt.

Question 53

Waarom is saltatorische geleiding belangrijk? (2)

Answer 53

1. omzeilt het langzame depolarisatieproces langs de as van de vezel en verhoogt de snelheid van zenuwtransmissie. 2. bespaart energie omdat alleen de knooppunten depolariseren en er geen energie gebruikt hoeft te worden om hier de concentratieverschillen aan te herstellen.

Question 54

Waar is de snelheid van zenuwtransmissie groter?

Answer 54

in grote, gemyeliniseerde vezels.

Question 55

Hoe noemen we lokale potentiaalveranderingen?

Answer 55

acute lokale potentialen.

Question 56

Hoe noemen we zwakke lokale potentiaalveranderingen die geen actiepotentiaal starten?

Answer 56

acute subdrempel potentialen.

Question 57

Wat is de **absolute refractaire periode**?

Answer 57

periode waarin er geen nieuwe actiepotentiaal kan ontstaan, ook niet door sterke stimuli.

Question 58

Meestal heeft een neuron extra capaciteit bovenop wat strikt noodzakelijk is voor de propagatie van een actiepotentiaal. Hoe noemt men dit?

Answer 58

**Safety factor**. Als deze onder de 1 komt, zal er er geen actiepotentiaal plaatsvinden.

Question 59

Hoe werken de lokale verdovingsmiddelen **procaine** en **tetracaine**?

Answer 59

Ze werken op de activatiepoorten van de natriumkanalen, het wordt moeilijker om ze te openen waardoor de safety factor onder de 1 komt.

Question 60

Een verhoogd calcium in het ECF kan ervoor zorgen dat de cel minder prikkelbaar wordt. Hoe worden calciumionen daarom ook wel eens genoemd?

Answer 60

Een **stabilisator**.