passieve diffusie doorheen membraan
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 PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/2.jpg)
Passieve diffusie doorheen membraan
(Cout-Cin)
J P
P
P
Lineair verband tussen flux en concentratieverschil.
![Page 3: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/3.jpg)
Snelheid van Glucose transport
CK
V
m
max
1
![Page 4: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/5.jpg)
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+)
![Page 6: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/6.jpg)
Evenwichtspotentiaal voor ionen
niet permeabel
Em = 0 mV
![Page 7: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/7.jpg)
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Permeabel voor
Em = ENa
![Page 8: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/8.jpg)
Em = EK
Evenwichtspotentiaal voor ionen
Permeabel voor
![Page 9: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/12.jpg)
Na+ -glucose cotransporters
•SGLT1,3: 2 Na – 1 Glucose cotransporter
•SGLT2: 1 Na – 1 Glucose cotransporter
![Page 13: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/13.jpg)
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)
![Page 14: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/15.jpg)
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! »
![Page 16: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/16.jpg)
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)
![Page 17: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/17.jpg)
Stroom over een weerstand
Wet van Ohm: V = IR = I/G
![Page 18: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/18.jpg)
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)
![Page 19: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/19.jpg)
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
![Page 20: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/23.jpg)
Open probabiliteit van een ionenkanaal
open
closed
topen topen topen
ttotaal
closedopen
open
totaal
openopen tt
t
t
tP
![Page 24: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/24.jpg)
Oefening
![Page 25: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/25.jpg)
Oefening
![Page 26: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/26.jpg)
Selectiviteit op basis van lading
Cl- kanaal K+ kanaal
CLC KcsA
Positief
Negatief
![Page 27: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/27.jpg)
EK
IK=gK•(Em-EK)
Oorsprong van de actiepotentiaal
Achtergrond gK (vb. Lekkanalen)
-100 -50 50 100
I
Em (mV)
![Page 28: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/28.jpg)
-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)
![Page 29: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/29.jpg)
-100 -50 50 100
Membraanstroom i.f.v. Em : Itotaal = IK+ INa
I
Em (mV)
Oorsprong van de actiepotentiaal
![Page 30: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/30.jpg)
-100 -50 50 100
I
Em (mV)
Oorsprong van de actiepotentiaal
drempelpotentiaal
piek van actiepotentiaal
rustpotentiaal
![Page 31: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/31.jpg)
-100 -50 50 100
Oorsprong van de actiepotentiaal
![Page 32: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/32.jpg)
Heropname van in de presynaptische cell
Na+/GABA cotransporterNa+/dopamine cotransporterNa+/serotonine cotransporterNa+/noradrenaline cotransporter
Uitzondering: Acetylcholine!
Acetylcholine Acetaat + choline
AcetylcholinesteraseAchE
Na+/choline cotransporter
![Page 33: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/33.jpg)
-100 -50 50 100
IK
INa
Itotaal
Actiepotentiaal voor activatie van GABA-R
ECl EK
![Page 34: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/34.jpg)
-100 -50 50 100
IK
INa
ICl
Itotaal
Itotaal zonder Cl
gCl = 3gK
Actiepotentiaal na activatie van GABA-R
ECl EK
![Page 35: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/35.jpg)
-100 -50 50 100
IK
INa
ICl
Itotaal
Itotaal zonder Cl
gCl = 7gK
Actiepotentiaal na activatie van GABA-R
ECl EK
![Page 36: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/36.jpg)
totaaldtotaal
[RL] 1= met R [R]+[RL]
KR 1+[L]
Ligand-receptor binding
Kd >> [L]rust
![Page 37: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/37.jpg)
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 !
![Page 38: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/38.jpg)
Tyrosine-fosfaat: specifieke aandokplaats voor eiwitten- SH2-domein (src homology)- PTB-domein (phosphotyrosine-binding)
SH-2
Signaalmoleculen binden aan tyrosine-fosfaat in geactiveerde receptor
![Page 39: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/39.jpg)
Signaaltransductie na cytokine-binding:2) STAT
STAT: Signal Transducer and Activator of Transcription proteins
Gebrek aan STAT5 anemie
![Page 40: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/40.jpg)
Cytokine receptoren versusreceptor tyrosine kinasen (RTK)
Tyrosine kinase domein maakt deel uit van receptor
RTK Cytokine receptor
Tyrosine kinase (JAK) gebonden aan receptor
![Page 41: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/41.jpg)
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
![Page 42: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/42.jpg)
Motorwerking: (1) ATP binding
![Page 43: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/43.jpg)
Motorwerking: (2) ATP hydrolyse
De boog wordt opgespannen!!!
![Page 44: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/44.jpg)
Motorwerking: (3) binden aan myosine
![Page 45: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/45.jpg)
Motorwerking: (4) power stroke
![Page 46: Passieve diffusie doorheen membraan](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062410/56815a50550346895dc7829e/html5/thumbnails/46.jpg)
Motorwerking: (5) ADP vrijgave
En we zijn een stap verder!!!