View
38
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Passieve diffusie doorheen membraan. membraan. C in. C out. L. C a. C b. C a =C in K. C b =C out K. P: permeabiliteitsconstante = DK/L. Passieve diffusie doorheen membraan. J. P. P. P. (C out -C in ). Lineair verband tussen flux en concentratieverschil. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Passieve diffusie doorheen membraan
Cin
Cout
membraan
L
P: permeabiliteitsconstante = DK/L
Ca=CinK
Ca
Cb
Cb=CoutK
b aout in
dC C C K(C C )
dx L L
out in out in
dC DKJ D (C C ) P(C C )
dx L
Passieve diffusie doorheen membraan
(Cout-Cin)
J P
P
P
Lineair verband tussen flux en concentratieverschil.
Snelheid van Glucose transport
CK
V
m
max
1
Voorbeeld 1
c mG G G
K+Em
[K+]i = 150 mM
[K+]o = 5 mM
=-80 mV
ln im
o
CG RT zFE
C
R = 8.315 J K-1 mol-1
F = 96500 C mol-1
z: valentie (+1 voor K+)
G = +8484 J mol-1 –7720 J mol-1
= +764 J mol-1
Energetisch ongunstig
c mG G G
Na+Em
[Na+]i = 10 mM
[Na+]o =150 mM
=-80 mV
ln im
o
CG RT zFE
C
G = -6755 J mol-1 –7720 J mol-1
= -14475 J mol-1
Energetisch zeer gunstig
Voorbeeld 2
R = 8.315 J K-1 mol-1
F = 96500 C mol-1
z: valentie (+1 voor Na+)
Evenwichtspotentiaal voor ionen
niet permeabel
Em = 0 mV
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Permeabel voor
Em = ENa
Em = EK
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Permeabel voor
Ca2+-ATPases
SR/ERgolgi
1Ca2+
ATP ADP + Pi
PMCA: plasma membrane Ca2+-ATPasesSERCA: sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPasesSPCA: secretory pathway Ca2+-ATPases
2Ca2+
ATP ADP + Pi
2Ca2+
ATP ADP + Pi
[Ca2+]o ~1-2 mM
[Ca2+]i ~100nM
Na+ influx gaat gepaard met een daling van de vrije energie (G<0)
Remember: 1 kcal = 4.184 kJ
126 4
145-1ln . kJ molcG RT
6 75 -1. kJ molm mG zFE
GNa = -13.15 kJ mol-1
Voorbeeld: twee Na+/glucose cotransporter (symporter)
c,Na m,Na c,GluG 2 ( G G ) G
Stel: [Na+]i = 10 mM [Na+]o = 150 mM Em = -80 mV
o
im
o
i
]Glu[
]Glu[lnRTzFE
]Na[
]Na[lnRTxG
2
Bij evenwicht (G = 0):
o
i
]Glu[
]Glu[lnRTmolJ 1290000 !!!
]Glu[
]Glu[
o
i 110000
Na+ -glucose cotransporters
•SGLT1,3: 2 Na – 1 Glucose cotransporter
•SGLT2: 1 Na – 1 Glucose cotransporter
Effect van stoichiometrie op transport
2[ ]
ln[ ]
iNa
o
GluG x G RT
Glu
2 Na – 1 Glucose cotransporter
Stel GNa = -13.15 kJ mol-1
Bij evenwicht (G = 0) :
2[ ]
ln[ ]
iNa
o
Glux G RT
Glu
2
10 2 27000.[ ]
[ ]
NaG
RTi
o
Glue e
Glu
1 Na – 1 Glucose cotransporter
1[ ]
ln[ ]
iNa
o
GluG x G RT
Glu
1[ ]
ln[ ]
iNa
o
Glux G RT
Glu
5 1 165.[ ]
[ ]
NaG
RTi
o
Glue e
Glu
2 Na – 1 Glucose cotransporter (SGLT1,SGLT3)
1 Na – 1 Glucose cotransporter (SGLT2)
0 10 20 300
1
2
3
4
Gesecreteerd
Gereabsorbeerd
Glu
cose
-de
bie
t (m
M p
er
min
uu
t)
[Glucose] in bloed (mM)
Gefilterd
Glucosurie door insufficiente reabsorptie
Na+/ Ca2+-uitwisselaar (NCX)
[Ca2+]o ~1-2 mM
[Ca2+]i ~100nM 1 Ca2+
3 Na+
3 Na+o + 1 Ca2+
i 3 Na+i + 1 Ca2+
o
« Elektrogeen! »
SR/ERgolgi
3 Na+o + 1 Ca2+
i 3 Na+i + 1 Ca2+
o
G = 3x GNa - GCa mo
im
o
i FECa
CaRTFE
Na
NaRT
23 lnln
Bij welke membraanpotentiaal is NCX in evenwicht?
CaNa
o
i
o
iNCX
EE
Na
Na
F
RT
Ca
Ca
F
RTE
23
32
2 lnln
Evenwicht van Na+/Ca2+-uitwisselaar
Als Em < ENCX : forward mode (Ca2+ naar buiten)
Als Em > ENCX : reverse mode (Ca2+ naar binnen)
Stroom over een weerstand
Wet van Ohm: V = IR = I/G
Weerstanden in parallel of serie
Gtot = G1 + G2
Rtot = 1/(1/R1+ 1/R2)
G1 G2
G1
G2
Rtot = R1 + R2
Gtot = 1/(1/G1+ 1/G2)
0 20 40 60 80 100 120 140
-100
-80
-60
-40
-20
0
I (p
A)
time (ms)
Ladingsverplaatsing bij elektrische stroom
dtIQ0 20 40 60 80 100 120 140
-100
-80
-60
-40
-20
0
I (p
A)
time (ms)
Q=I•t
Voorbeeld: stroom door een enkel Na+- kanaaltje
i = 1.6 pA = 1.6 x 10-12 A = 1.6 x 10-12 C/s
(A = C/s)
Natriumflux: Na = 1.6 x 10-12 (C/s) /1.6 10-19 C
= 107 Na+ ionen/s
Dus ongeveer 10000 Na+ ionen per opening van 1 ms.
Lading van een Na+-ion = 1 elementaire lading = 1.6 10-19 C
Equivalent circuit voor een ionenkanaal
XEm
-120 -100 -80 -60 -40 -20 20 40 60
-2
2
4
6
8
10
Em (mV)
i (pA)
EK
iX = X•(Em- EX)y
ricox
Stroom doorheen N identieke ionenkanalen
Enkelvoudigekanaaltjes
Ensemble
IX = N Popen iX
IX = N Popen X•(Em- EX)
IX = gX•(Em- EX)
Met gx= N Popen X
Open probabiliteit van een ionenkanaal
open
closed
topen topen topen
ttotaal
closedopen
open
totaal
openopen tt
t
t
tP
Oefening
Oefening
Selectiviteit op basis van lading
Cl- kanaal K+ kanaal
CLC KcsA
Positief
Negatief
EK
IK=gK•(Em-EK)
Oorsprong van de actiepotentiaal
Achtergrond gK (vb. Lekkanalen)
-100 -50 50 100
I
Em (mV)
-100 -50 50 100
ENa
INa=gNa•(Em-ENa)
gNa= N Popen Na-100 -50 0 50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
gN
a
Em (mV)
Oorsprong van de actiepotentiaal
Spanningsgeschakelde Na+-kanalen
I
Em (mV)
-100 -50 50 100
Membraanstroom i.f.v. Em : Itotaal = IK+ INa
I
Em (mV)
Oorsprong van de actiepotentiaal
-100 -50 50 100
I
Em (mV)
Oorsprong van de actiepotentiaal
drempelpotentiaal
piek van actiepotentiaal
rustpotentiaal
-100 -50 50 100
Oorsprong van de actiepotentiaal
Heropname van in de presynaptische cell
Na+/GABA cotransporterNa+/dopamine cotransporterNa+/serotonine cotransporterNa+/noradrenaline cotransporter
Uitzondering: Acetylcholine!
Acetylcholine Acetaat + choline
AcetylcholinesteraseAchE
Na+/choline cotransporter
-100 -50 50 100
IK
INa
Itotaal
Actiepotentiaal voor activatie van GABA-R
ECl EK
-100 -50 50 100
IK
INa
ICl
Itotaal
Itotaal zonder Cl
gCl = 3gK
Actiepotentiaal na activatie van GABA-R
ECl EK
-100 -50 50 100
IK
INa
ICl
Itotaal
Itotaal zonder Cl
gCl = 7gK
Actiepotentiaal na activatie van GABA-R
ECl EK
totaaldtotaal
[RL] 1= met R [R]+[RL]
KR 1+[L]
Ligand-receptor binding
Kd >> [L]rust
Rekenvoorbeeld
EPO stimuleert vorming van rode bloedcellen uit erythroide progenitorcellen. Binding van EPO aan 100 EPO-receptoren volstaat voor dit effect. Kd van de receptor is 100 pM.
Vraag: welke EPO-concentratie is nodig voor het stimuleren van een cel met 1000 EPO-receptoren? En een andere cel met 120 EPO-receptoren?
Conclusie: het aantal receptoren per cel is bepalend voor de cellulaire reactie !
Tyrosine-fosfaat: specifieke aandokplaats voor eiwitten- SH2-domein (src homology)- PTB-domein (phosphotyrosine-binding)
SH-2
Signaalmoleculen binden aan tyrosine-fosfaat in geactiveerde receptor
Signaaltransductie na cytokine-binding:2) STAT
STAT: Signal Transducer and Activator of Transcription proteins
Gebrek aan STAT5 anemie
Cytokine receptoren versusreceptor tyrosine kinasen (RTK)
Tyrosine kinase domein maakt deel uit van receptor
RTK Cytokine receptor
Tyrosine kinase (JAK) gebonden aan receptor
Actief MAP-kinase stimuleert genexpressie
SRE: serum response element
SRF: serum response factor
TCF: ternary complex factor
Expressie van ‘early genes’*
* >100 genen die een rustende cel ‘wakker schudden’ en doen prolifereren
Motorwerking: (1) ATP binding
Motorwerking: (2) ATP hydrolyse
De boog wordt opgespannen!!!
Motorwerking: (3) binden aan myosine
Motorwerking: (4) power stroke
Motorwerking: (5) ADP vrijgave
En we zijn een stap verder!!!
Recommended