Hoofdstuk 1 Alg fysiologische concepten



Dovnload 94.98 Kb.
Datum27.08.2016
Grootte94.98 Kb.

Hoofdstuk 1 Alg. fysiologische concepten

___________________________________________________________________________________



HOOFDSTUK 1 : ALGEMENE FYSIOLOGISCHE CONCEPTEN EN GEGEVENS.


    1. Lichaamsvloeistofcompartimenten.

° lich.vloeistof maakt ongeveer



  • 75% uit van de totale lich.massa bij neonati

  • 57% uit van de totale lich.massa bij volwassen dieren

  • 45% uit van de totale lich.massa bij obese en oude dieren

° lich.vloeistof kan worden onderverdeeld in :

  • ICV (intracellulaire vloeistof ; Eng."ICF, intracellular fluid")

  • ECV (extracellulaire vloeistof ; Eng."ECF, extracellular fluid") :

  • transcellulaire vloeistof

  • interstitiële vloeistof

  • bloedplasma

° opm. : transcellulaire vloeistof : vloeistof die gescheiden is van het bloedplasma door een andere membraan dan bloedvatendotheel bvb. synoviaalvocht, sereus vocht, secreties van het spijsverteringskanaal, primaire urine,…


      1. Bepalen van lichaamsvloeistofcompartimenten (tab. 1.1 en 1.2, fig. 1.1, 1.2 en 1.3).

° een gekende hoeveelheid merker (bvb. kleurstof, xenobiotische substantie) die wordt toegevoegd aan een ongekend volume vloeistof in een bepaald reservoir zal hierin volledig diffunderen : wordt nu de concentratie aan merker in een deel van de vloeistof bepaald, dan kan hieruit het oorspronkelijk vloeistofvolume worden berekend :


volume (ml) = hoeveelheid toegevoegde merker / concentratie van de merker
° bepaling van :

  • totale lich.vloeistof : hiervoor moet de merker zowel in de ICV als in de ECV diffunderen (bvb. getritieerd water, water gemerkt met deuterium 2H2O, antipyrine, sulfanilamide, thioureum, ureum)

  • ECV : de ideale merker voor dit compartiment mag niet doorheen de celmembraan diffunderen (bvb. laag radioactieve substanties zoals radioactief natrium, ra chloor, ra broom; thiocyanaationen; thiosulfaationen; inuline; sucrose) ; beslaat ongeveer 22% van de lichaamsmassa

  • ICV : wordt berekend uitgaande van

% totale lich.vloeistof - % ECV = 57% - 22% = 35%

  • bloedplasmavolume (= intravasculaire ECV) : de gebruikte kleurstof T-1824 of Evan's blue bindt bijna onmiddellijk aan plasmaproteïnen en blijft daardoor in de intravasculaire vloeistof ; bedraagt ongeveer 4,6% van de lich.massa (46 ml/kg LG)

  • interstitiële vloeistof : kan geschat worden uitgaande van

% ECV - % bloedplasmavolume = 17 à 18% van de lich.massa

  • bloedvolume : merkers hiervoor binden aan plasmaproteïnen (bvb. vitale kleurstof, ra jodium) en bepalen aldus het plasmavolume OF ze binden aan de RBC en bepalen aldus het erythrocytvolume (bvb. ra elementen zoals 32P, 59Fe, 51Cr) ; daarom moet ook de hematocriet (Hct) of het "packed cell volume" (PCV) bepaald worden door centrifugatie van een hoeveelheid bloed na behandeling ervan met een anticoagulans (heparine of EDTA) :

bloedvolume (ml/kg) = plasmavolume (ml/kg) x 1,0 / 1,0 - PCV

OF

bloedvolume (ml/kg) = erythrocytvolume (ml/kg) x 1,0 / PCV




      1. Samenstelling van lichaamsvloeistoffen.

° ICV : bevat grote hoeveelheden kalium en fosfaat, matige hoeveelheden magnesium en sulfaat, grote hoeveelheden proteïnen (vier maal zoveel als plasma !); bevat weinig natrium en chloor en bijna geen calcium

interstitiële vloeistof en plasma : bevatten grote hoeveelheden natrium en chloor, tevens veel bicarbonaat ; weinig kalium, calcium, magnesium, fosfaat, sulfaat en organische anionen ; plasma bevat vier maal méér niet-diffundeerbare ionen (7,3 g proteïnen) dan interstitiële vloeistof (1,8 g)

° de bestanddelen van ICV, interstitiële vloeistof en plasma worden uitgedrukt in millimoles per liter (mmol/l) of in micromoles per liter (mol/l)

° osmolariteit - osmolaliteit (zie ook verder : 1.3.2.1.):

osmolariteit : concentratie van een electrolyt t.o.v. één liter oplossing ; de moleculaire concentratie van alle in een oplossing osmotisch werkzame stoffen

osmolaliteit : concentratie van een electrolyt t.o.v. één kg water ; mate van osmotische druk die door een opgeloste stof wordt uitgeoefend

de "index van osmotisch effect" wordt uitgedrukt in milliosmoles per liter (mOsm/l)

de totale osmotische druk is gelijk in de ICV en de interstitiële vloeistoffen van het lichaam nl. 280 mOsm/l

de osmotische druk van bloedplasma is laag (1,5 mOsm/l) maar belangrijk !

in de ECV is 80% van de totale osmotische druk te wijten aan Na+- en Cl--ionen

in de ICV is 50% van de totale osmotische druk te wijten aan K+-ionen

° oncotische druk of colloïd osmotische druk van bloedplasma : (1,5 mOsm/l) is te wijten aan plasmaproteïnen ; deze zwakke osmotische kracht (26 mmHg) is toch zeer belangrijk aangezien niet-diffundeerbare moleculen tevens de netto-diffusie van water (osmose) reduceren

° osmotisch evenwicht van lich.vloeistoffen : bij de minste verandering in osmolaliteit worden water en diffundeerbare partikels verplaatst o.i.v. de osmotische drukken die heersen aan beide zijden van de celmembraan ; bij evenwicht hebben ICV en ECV dezelfde osmolaliteit : wordt bvb. een cel blootgesteld aan een hypo-osmolale oplossing, dan treedt een netto diffusie (osmose) van water op vanuit de omringende vloeistof naar het inwendige van de cel terwijl diffundeerbare partikels zich vanuit het celcytoplasma naar de extracytoplasmatische zijde van de celmembraan verplaatsen om hier de osmolaliteit van de ECV te verhogen - de cel zet uit en de ICV verdunt tot het osmolaal evenwicht is bereikt

° isotoon - hypotoon - hypertoon :

volgens conventie wordt bepaald of een vloeistof iso-, hypo- of hypertoon is al naargelang het effect ervan op de RBCgrootte :

isotone vloeistof (osmolaliteit : 9 g NaCl/l = fysiologische oplossing) : verandert het erythrocytvolume niet

hypotone vloeistof : doet het erythrocytvolume toenemen ; een sterk hypotone vloeistof doet het RBCvolume toenemen tot ze barsten = hemolyse : hierbij doet het vrijgekomen wateroplosbare proteïne hemoglobine (Hb) de vloeistof rood kleuren

hypertone vloeistof : doet het erythrocytvolume afnemen


      1. Dynamica van het ECV-volume (fig. 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 en 1.8).

Er is een continue transfer van partikels tussen de verschillende compartimenten van de ECV, maar het volume plasma en het volume interstitiële vloeistof blijven beide constant.




        1. Bloedmicrocirculatie.

° bloedvaten van de microcirculatie : arteriolen, metarteriolen (diameter 30 m), capillairen ( 8 à 12 m d.i. ongeveer de grootte van een RBC), venules ( 12 à 25 m), musculaire venules ( 30 à 60 m); arterioveneuze shunts (AVshunts) tussen arteriolen en venulen voeren het bloed af zonder dat dit langs het capillairbed passeert

° vasodilatatie - vasoconstrictie : t.h.v. metarteriolen en musculaire venules ; staat onder controle van het craniosacrale deel van het autonoom zenuwstelsel (= parasympathicus)en van humorale substanties (bvb. histamine, bradykinine)

° bij weefsels in rust vloeit het meeste bloed doorheen de AVshunts en is het capillairbed grotendeels gecollabeerd ; O2 regelt de weefseldoorbloeding : O2-deficiëntie veroorzaakt dilatatie terwijl overmaat aan O2 zorgt voor collaps ; capillairen kunnen afwisselend collaberen en dilateren zodat de bloedstroom in het capillairbed intermitterend (niet-continu) is

° de stroomsnelheid van het bloed in het capillairbed is laag (0,7 cm/sec)en gebeurt, behalve t.h.v. de arteriolen, op een niet-pulserende manier ; precapillaire sfincters kunnen relaxeren of contraheren en veroorzaken aldus een "stop-and-go movement" van het bloed in de capillairen

° de hydrostatische druk (door de hartpompwerking) : daalt van 45 mm Hg (in de arteriolen) over 30 mm Hg (capillairen) tot 15 mm Hg (venulen) ; opgelet : in de levercapillairen is de hydrostatische druk slechts  10 mm Hg terwijl ze in de capillairen van de nierglomeruli  80 mm Hg ; de hydrostatische druk is verwaarloosbaar in de interstitiële vloeistof ; de intravasculaire hydrostatische druk is de drijvende kracht voor de filtratie van water en daarin opgeloste stoffen doorheen het intercellulair "cement" (nl. calciumproteïnaten) van de capillairwanden

° uitwisselingen tussen bloedplasma en interstitiële vloeistof gebeurt via twee types transportsystemen :


  • kleine moleculen (kleine ionen, metabolieten) : passeren via kleine poriën ( gemiddeld 3 nm)

  • grote moleculen ( 20.000 dalton) : passeren doorheen grote poriën (die echter weinig talrijk zijn) of worden actief getransporteerd nl. via cytoplasmatische vesikels

° bepaalde substanties (H2O, O2, CO2, glucose) passeren het endotheel door diffusie en filtratie :

  • diffusie : is het resultaat van de kinetische beweging van moleculen en gebeurt in de richting van een dalende concentratiegradiënt ; komen de partikels op hun weg een semipermeabele membraan (met poriën) tegen dan wordt hun beweging hierdoor des te meer gehinderd naarmate de poriën kleiner en/of de partikels groter zijn (de vrije diffusiecoëfficiënt is omgekeerd evenredig met de vierkantswortel van de moleculaire massa) :


Wet van Fick : dn / dt = (dc / dx )DA
waarbij : dn / dt = lineaire diffusie van een gegeven hoeveelheid partikels n in een gegeven tijdspanne t

dc / dx = concentratiegradiënt (c = concentratie en x = richting)

D = specifieke diffusiecoëfficiënt van de stof

A = dwarsdoorsnede

Opm. : vetoplosbare substanties kunnen diffunderen doorheen de hele oppervlakte van de capillairwand, terwijl niet-vetoplosbare substanties enkel doorheen de "waterige" (Eng. "aqueous") kanalen van de intercellulaire poriën kunnen passeren


  • filtratie : hierbij wordt een vloeistof doorheen een permeabele membraan (endotheel) geduwd omdat er een drukverschil over deze membraan bestaat ; t.h.v. de capillairwand treedt filtratie op wanneer de hydrostatische druk in de bloedvaten hoger is dan deze in de interstitiële vloeistof ; de filtratiedruk wordt tegengewerkt door de inwaarts gerichte osmotische druk (meer bepaald de oncotische druk) ; in theorie treden vier krachten (drukken) op bij transfer van water en erin opgeloste stoffen :

° Pc = hydrostatische druk van bloed in de capillairen

° Pint = hydr.druk van interstitiële vloeistof

° p = oncotische druk vanwege plasmaproteïnen

° int = oncotische druk van interstitiële vloeistof

en (Pc - Pint) - (p - int) : t.h.v. de capillairen treedt filtratie op van 0,5% van het plasma wanneer Pc  p, terwijl t.h.v. de venulen reabsorptie plaatsvindt wanneer p  Pc

° invloed van vasomotie op hydrostatische druk van bloed en oncotische druk van plasma :



  • bij een open capillair met Pc (35)  p (25) vindt filtratie plaats

  • bij een gecollabeerd capillair met Pc (15)  p (25) vindt absorptie plaats

° ongeveer 0,4 à 0,8 ml per liter gefiltreerde vloeistof wordt niet geresorbeerd vanuit de interstitiële vloeistof en moet via het lymfevatenstelsel terugkeren in de bloedbaan ; ook wordt ongeveer 30% van de totale hoeveelheid plasmaproteïnen, die vnl. ter hoogte van de lever en het intestinum naar het interstitium "gelekt" zijn, via het lymfevatenstelsel gereabsorbeerd


        1. Lymfevatenstelsel.

° lymfevocht :



  • heldere tot licht opale vloeistof die een wisselend aantal leucocyten, hfdz. lymfocyten, en een aantal RBC bevat ; het bevat minder serumalbumine, globuline en fibrinogeen, maar méér water, electrolyten en suikers dan bloed

  • de hoeveelheid plasmaproteïnen is variabel en hangt af van het soort weefsel dat gedraineerd wordt (15% van het plasmaproteïnegehalte t.h.v. spierweefsel, 30% t.h.v. longweefsel, 50% t.h.v. het intestinum en 80% t.h.v. leverweefsel)

  • in de postprandiale periode van de verteringscyclus heeft lymfevocht vanuit het intestinum een hoog vetgehalte (onder vorm van chylomicronen)

  • op z'n weg terug naar de bloedbaan passeert het lymfevocht doorheen minstens één lymfeknoop : hier worden lymfocyten aan de vloeistof toegevoegd en mogelijk aanwezige xenobiotische substanties en vreemde organismen eruit verwijderd

Opm. : lymfeknopen zijn afwezig bij het veulen en de duif : bij deze dieren is het lymfeweefsel verspreid over verschillende organen (beenmerg, bursa Fabricii, milt, thymus)
° lymfevaten :

  • blind eindigende capillairen : hebben een diameter van ongeveer 15 tot 25 m ; hun wanden zijn dunner dan deze van de bloedcapillairen en meer poreus voor proteïnen

  • grotere lymfevaten in het cervicothoracaal gebied : hun wand bevat gladde spiercellen en in de vaten bevinden zich talrijke éénrichtingskleppen ; ze passeren één of meerdere lymfeknopen

  • weefsel caudaal van het diafragma en van de linkerzijde van het lichaam van het dier wordt gedraineerd in de ductus thoracicus, terwijl het weefsel van de rest van het lichaam gedraineerd wordt via de rechter ductus lymfaticus

° vloei van lymfevocht : gebeurt t.g.v. de gecombineerde werking van intrinsieke (essentiële) en extrinsieke (bijkomende) factoren :

  • intrinsiek : éénrichtingskleppen, ritmische myogene activiteit van de gladde spiercellen in de lymfevatwand (opm. : bij geïsoleerde lymfevaten van het rund gaat NOR, een -receptor-agonist, de snelheid van de gladde spiercel-activiteit doen toenemen, maar de kracht ervan doen afnemen, terwijl isoproterenol, een -receptor-agonist, de frequentie van de gladde spiercel-activiteit doet afnemen)

  • extrinsiek : druk op de lymfevaten door omliggende weefsels zoals spieren, arteries, intra-abdominale en intrathoracale drukken vanwege de AHbewegingen (lymfevloei bij fysieke inspanning)

° homeostatische functies van het lymfevatenstelsel :



  • bepaalde substanties zoals proteïnen en macromoleculen die vanuit de bloedcapillairen weggelekt zijn en ter hoogte van de venulen niet gereabsorbeerd werden, kunnen via de lymfevaten gereabsorbeerd worden zodat ze geen osmotisch effect kunnen uitoefenen en de druk in het interstitium niet kan stijgen

  • bepaalde substanties zoals proteïnen en lipiden die t.h.v. lever, intestinum en nieren in het interstitium terechtgekomen zijn, worden via de lymfevaten naar de bloedbaan getransporteerd

  • grote proteïnen zoals enzymen (lipase, histaminase) worden via de lymfevaten vanuit hun oorsprongcellen naar de bloedbaan getransporteerd

° oedeem : is een abnormale toename van het interstitieel vloeistofvolume, die te wijten kan zijn aan



  • Pc t.g.v. arteriolaire dilatatie, venulaire constrictie of gestegen veneuze druk (door hartfalen, klepdeficiëntie, veneuze obstructie, effect van de zwaartekracht, toename van het totale ECV-volume)

  •  t.g.v. gedaald proteïnegehalte (hongeroedeem ; Eng. "starvation edema") of door opstapeling van osmotisch actieve substanties in het interstitium

  • permeabiliteit van de bloedcapillairen door histamine, bradykinine, substance P

  • inadequate vloei (afvoer) van het lymfevocht (bvb. bij drachtige koe kan de foetus drukken op de afferente lymfevaten daar waar ze het inguinaalkanaal verlaten en zo de lymfe-afvoer uit de achterhand verhinderen).


1.2. Homeostase - homeorrhese. (fig. 1.9.a-b, 1.10, 1.11 en 1.12.a-b-c)
° homeostase : omhelst het behoud van een constante samenstelling van de ECV waarin de cellen zich bevinden (cfr. Claude Bernard : "la fixeté du milieu interne") en dit dankzij de geïntegreerde werking van de verschillende weefsels en organen in het dierlijk lichaam

° homeorrhese : dynamische toestand van homeostase bij het groeiende jonge dier, waarbij de lichaamsmassa en het relatieve belang van sommige organen gaan toenemen


° de verschillende orgaansystemen oefenen hun functies uit zodat een "steady-state"toestand van homeostase in stand gehouden kan worden :

  • AHstelsel : brengt O2 vanuit de lucht via de alveolen in de bloedbaan en van daaruit naar andere delen van de ECV ; CO2 wordt vanuit de cellen in de ECV opgenomen en teruggevoerd naar de alveoli

  • Bloedvatenstelsel : vervoert bloed (plasma is een deel van de ECV) doorheen het lichaam zodat uitwisseling van water en erin opgeloste stoffen kan plaatsvinden tussen bloed en ECV rondom de cellen (deze ECV is voortdurend in beweging t.t.z. wordt vermengd met andere ECV en ondergaat voortdurende verandering door diffusie en uitwisseling)

  • Spijsverteringsstelsel : zorgt voor de absorptie van nutriënten en ionen die via bloed en lymfe naar andere delen van de ECV worden vervoerd als voedingsstoffen voor de cellen

  • Endocrien systeem : oefent zijn werking uit via hormonen, met een endocrien, paracrien of autocrien effect

  • Urinair stelsel : zorgt voor de eliminatie van residuen uit het bloedplasma

  • Zenuwstelsel : zorgt voor snelle korte-termijn-aanpassingen ter bescherming van het interne milieu ; omvat de werking van de zintuigen en stelt het dier in staat voedsel te zoeken en te reageren op gevaar

Opm. : zenuwstelsel en endocrien stelsel zijn onderling verbonden tot het zgn. neuro-endocrien systeem : het zorgt voor chronobiologische veranderingen in functie en/of gedrag in respons op seizoensafhankelijke wijzigingen in daglengte en temperatuur (bvb. overwinteringsgedrag bij eekhoorns, migratie bij trekvogels)
Homeostatische werkingsmechanismen.
° communicatie tussen cellen : vereist

  1. boodschap

  2. mogelijkheid om boodschap over te brengen

  3. mogelijkheid tot ontvangst van de boodschap

  4. mogelijkheid tot begrijpen van en reageren op boodschap




  1. boodschap is gewoonlijk een chemische substantie (bvb. hormoon, neurotransmittor of -peptide, GF, negatieve GF of chaloon of antihormoon)

  2. boodschapper wordt getransporteerd naar target via vloeibaar medium (bloedbaan, synapse) of via direct fysisch contact

  3. boodschap wordt ontvangen door gespecialiseerde membraanreceptoren, die op hun beurt een intracellulair tweede-boodschapper mechanisme (Eng. "second messenger") activeren

  4. deze tweede-boodschapper zet de celkern aan tot de synthese van specifieke proteïnen

° oorsprong van substanties in de ECV :



  • nutriënten bereiken de ECV via de homeostatische mechanismen van het AHstelsel en het spijsverteringsstelsel

  • O2 bereikt de ECV via uitwisselingen tussen alveolaire lucht en veneus bloed in de peri-alveolaire capillairen van de longcirculatie

° eliminatie van substanties uit de ECV :



  • CO2 wordt door RBC t.h.v. de longen afgegeven in ruil voor O2

  • arterieel bloedplasma dat doorheen de nieren passeert ondergaat glomerulaire filtratie, waarna excretie, secretie en al of niet reabsorptie van de verschillende substanties plaatsvindt (eventueel o.i.v. hormonen)

  • natuurlijke metabolieten en xenobiotische substanties worden geëlimineerd via biliaire excretie (nadien volgt evt. reabsorptie en recirculatie in een biliaire enterohepatische cyclus)

° transfer van ECV (bloedplasma): eerst via het gesloten cardiovasculair stelsel, in een tweede fase via een continu diffusie-filtratie-mechanisme doorheen de wand van de poreuze capillairen : dit proces zorgt voor een continue uitwisseling tussen intra- en extravasculaire ECV, zodat een stabiel milieu rondom de cellen gecreëerd wordt en CO2 geëlimineerd kan worden


1.3. Beweging doorheen celmembranen.
1.3.1. Recapitulatie : opbouw van celmembranen bij dieren (fig. 1.13 en 1.14.a-b).
De plasmamembraan is dun (7,5 tot 10 nm), quasi-vloeibaar en elastisch en bestaat grotendeels uit proteïnen (55%), lipiden (42% : fosfolipiden 26%, cholesterol 13%, andere 3%) en koolhydraten (3%).


        1. Lipiden.

° de biologische membraan bestaat uit een dubbele laag (Eng. "bilayer") lipiden : deze laatste hebben een hydrofoob (= onoplosbaar in water of lipofiel) uiteinde (bvb. koolwaterstofketen van vetzuren) en een hydrofiel (= wateroplosbaar of lipofoob) uiteinde (bvb. fosfaatradicaal van fosfolipiden, hydroxylradicaal van cholesterol)

° de lipofiele uiteinden ("staarten": niet-polaire groep) trekken elkaar aan en vormen zo twee aan twee de middenlaag van de lipide-dubbellaag, terwijl de hydrofiele uiteinden ("koppen": polaire groep) gericht zijn naar de binnen-(cytoplasmatische) of buiten-(extracytoplasmatische)zijde van de plasmamembraan

° vloeibaarheid en transportmogelijkheden van de membraan zijn grotendeels afhankelijk van de structuur van de membraan, bepaald door de proportionele aanwezigheid van verzadigde t.o.v. onverzadigde vetzuren. Bij verzadigde vetzuren zijn de staarten in rigiede rijen gerangschikt, wat vloeibaarheid van en transportsnelheid over de plasmamembraan beperkt, terwijl onverzadigde vetzuurstaarten de vloeibaarheid van en de transportsnelheid over de membraan verhogen : plasmamembranen die veel onverzadigde vetzuurketens bevatten hebben zo een transportsnelheid die tot 20 keer hoger kan liggen dan bij een membraan met slechts weinig onverzadigde vetzuren ; het predominant voorkomen van onverzadigde vetzuurketens in sommige plasmamembranen is een noodzakelijke aanpassing bij cellen van organen die normaal bij lage temperatuur moeten functioneren



  • vb.1.: poten van rendier waarbij een temperatuurgradiënt bestaat over de lengte van de poot nl. hoogste temp. ter hoogte van het lichaam en laagste temp. ter hoogte van de hoeven - de cellen ter hoogte van de hoeven bevatten veel onverzadigde vetzuurketens

  • vb.2.: bij vissen in de koude arctische wateren komt een speciaal plasmalipoproteïne voor dat rijk is aan onverzadigde vetzuren en dat de nodige kinetische energie levert om het vriespunt van bloed bij deze vissen te verlagen

° fosfolipiden met onverzadigde vetzuurketens komen in groter aantal voor aan de cytoplasmatische zijde van de celmembraan en zijn zo verantwoordelijk voor de asymmetrie van de lipide dubbellaag

° bij dit "vloeibaar" model van een plasmamembraan komen frequent laterale plaatsverwisselingen van fosfolipiden voor. Polaire fosfolipiden aan de cytoplasmatische zijde en de extracytoplasmatische zijde van de membraan kunnen een zeldzame keer onderling van plaats verwisselen (Eng. "flip-flop")

° de lipidebarrière is ondoorlaatbaar voor water en wateroplosbare substanties, terwijl vetoplosbare substanties (O2, CO2, alcoholen) in het centrale deel van de celmembraan kunnen binnendringen


        1. Proteïnen.

° maken 40 tot 70% uit van de droge stof van de celmembraan

° op basis van hun relatie tot de lipiden kunnen de proteïnen ingedeeld worden in twee groepen :


  • integrale of globulaire of intrinsieke proteïnen : penetreren beide lipidelagen en verschijnen dus zowel aan de cytoplasmatische als aan de extracytoplasmatische zijde van de celmembraan

  • perifere of extrinsieke proteïnen : meestal wateroplosbare enzymen, vastgehecht aan de globulaire proteïnen (t.h.v. de cytoplasmatische zijde van de celmembraan) of aan de polaire groep van de lipiden (t.h.v. de cytoplasmatische of de extracytoplasmatische zijde van de membraan)

° het niet-polaire vetoplosbare deel van de proteïnen ligt ingebed in het middendeel van de membraan nl. dat deel waar zich de niet-polaire vetzuur"staarten" van de fosfolipiden bevinden ; het polaire deel van de proteïnen bevindt zich ofwel aan de cytoplasmatische zijde ofwel aan de extracytoplasmatische zijde : de "proteïne-asymmetrie" (d.i. het verschillend zijn van de proteïnen aan de cytoplasmatische zijde en aan de extracytoplasmatische zijde van de membraan) is van essentieel belang voor het goed functioneren van de membraan ! Laterale verplaatsingen van proteïnen in de lipidematrix van de membraan veranderen niets aan die membraanfunctie, maar "flip-flop"bewegingen wijzigen de proteïne-asymmetrie en dus tevens de functie(s) van de membraan.

° de diversiteit aan samenstelling en ligging van de membraanproteïnen ligt aan de basis van de grote verscheidenheid aan plasmamembraantypes en de verscheidenheid aan juncties tussen membranen onderling (zie verder : tight junction, hemidesmosoom enz)

° functie van de intrinsieke proteïnen :


  • functioneren als membraanreceptoren die hormonen (polypeptiden, aminen) kunnen herkennen, activeren en stevig binden aan het celmembraanoppervlak

  • in de aanwezigheid van ionen kunnen integrale proteïnen bepaalde membraanenzymen zoals het adenylaatcyclase activeren (dit laatste katalyseert dan de omzetting van ATP naar cAMP)

  • globulaire proteïnen vormen membraanporiën of kanaaltjes ( tot 0,8 nm) ; aan de binnenzijde van de cel zijn deze poriën elektrisch geladen : water, ureum, natrium en kalium kunnen er gemakkelijk doorheen passeren




        1. Koolhydraten.

° zijn gebonden aan de lipiden (glycolipiden) of aan de proteïnen (glycoproteïnen) t.h.v. de extracellulaire zijde van de membraan : tesamen vormen de glycoproteïnen en enkele glycolipiden een vezelige laag, de glycocalyx (Eng. ook : "fuzz coat, cell coat": zie fig. 1.15), die 5 tot 20 nm dik is (t.h.v. de intestinale microvilli zelfs tot 200 nm dik) en een bescherming biedt tegen proteolytische enzymen, de absorptie van bepaalde substanties (bvb. proteïnen, nucleïnezuren, virussen) vergemakkelijkt en bijdraagt tot de onderlinge aggregatie van plasmamembranen ter vorming van een weefsel


1.3.2. Transport doorheen celmembranen.
Dit gebeurt via twee mechanismen :

  • passief transport of diffusie : de voortdurende vrije beweging van ionen en moleculen in een gas of een vloeibare oplossing; vindt plaats zonder energieverbruik (Eng. "downhill movement"); gebeurt vanuit een meer geconcentreerd milieu in de richting van een meer verdund milieu

  • actief transport : de verplaatsing van een partikel, gebonden aan een carriër, doorheen de plasmamembraan en dit mits verbruik van energie (Eng. "uphill movement") ; gebeurt vanuit een meer verdund naar een meer geconcentreerd milieu




        1. Diffusie (fig. 1.16, 1.17 en 1.18).

° kan gebeuren op drie manieren :


- door vetoplosbaarheid :* kleine gasmoleculen (bvb. O2, CO2) bewegen zich vlot doorheen de lipidenlaag en doorheen het wateroplosbare deel van de plasmamembraan ; de beweging is "at random" (Fi inwaartse beweging en Fe uitgaande beweging) maar de netto-flow (Fn = algebraïsche som van Fi en Fe) gebeurt van het meer geconcentreerde naar het meer verdunde milieu

* andere substanties (bvb. alcolholen, steroïden, vetzuren) lossen op in de lipidenlaag en passeren dan traag en "at random" doorheen de meer visceuze proteïnen-lipidenlaag


- gebonden aan een vetoplosbare carriër = gefaciliteerde diffusie :

lipofobe substanties (bvb. glucose, aminozuren) kunnen de lipidenlaag passeren door te binden aan specifieke vetoplosbare carriërs : dit transport gebeurt vanuit een milieu met een hogere concentratie aan het te transporteren partikel in de richting van een gebied met een lagere concentratie aan datzelfde partikel en vraagt geen energie ; bij een overmaat aan partikels kunnen alle carriërs bezet geraken, zodat het transport gelimiteerd is ; daarnaast kunnen de carriërs geblokkeerd worden door het binden van chemisch gelijkaardige partikels (bvb. diffusie van D-glucose raakt geblokkeerd wanneer D-galactosemoleculen op de glucose-carriërs binden) ; gefaciliteerde diffusie kan toenemen o.i.v. bepaalde hormonen (bvb. insuline versnelt de gefaciliteerde diffusie van glucose in de spiercellen) ; gekoppelde gefaciliteerde diffusie houdt in dat twee substanties gekoppeld worden aan de lipofiele carriër om doorheen de membraan getransporteerd te worden (bvb. L-alanine kan, gekoppeld aan een natriumion, gebonden worden aan een carriër t.h.v. de apicale zijde van een enterocyt (= cel van de intestinale mucosa) : de intracellulaire concentratie aan L-alanine kan zo tot zes maal hoger worden dan extracellulair - nadien vindt actief transport (extrusie) plaats van het natriumion aan de basolaterale zijde van de cel) ; uitwisselingsdiffusie (Eng. : "exchange diffusion") vindt plaats bij RBC en houdt in dat het binnenbrengen van een molecule galactose in de cel de extrusie van een glucosemolecule vereist


- passage doorheen plasmamembraanporiën :

watergebonden partikels (bvb. natriumion met vier watermoleculen, kaliumion met twee watermoleculen) passeren doorheen specifieke kanalen vanuit een zone met een hogere concentratie naar een zone met een lagere concentratie ; kation-kanalen laten natrium en kalium (doorheen zgn. "fast channels") en calcium (doorheen zgn. "slow channels") passeren, terwijl anion-kanalen de chloorionen doorlaten (meer bepaald t.h.v. hartspiercellen en gladde spiercellen van de bloedvaten)


° zoals reeds eerder vermeld gebeurt diffusie onder invloed van een verschil aan hoeveelheid partikels tussen het intra- en het extracellulaire milieu : de begrippen "osmose", "osmotische druk" en "elektrische potentiaal" moeten hier dus ook aangehaald worden :

  • osmose : behelst de netto-flow van water doorheen een semipermeabele membraan (nl. enkel permeabel voor water) dewelke de scheiding vormt tussen twee gelijke volumes oplossingen met een verschillende concentratie ; de netto-flow gebeurt in de richting van de hoogste concentratie en dit totdat een evenwicht is bereikt d.w.z. een even grote hoeveelheid partikels/volume-eenheid (iso-osmolaal) aan beide zijden van de membraan (maar nu wel een verschillend volume aan beide zijden van de membraan !)

  • osmolariteit - osmolaliteit : indices van kwantiteit van partikels in een biologische vloeistof : de hoeveelheid aan partikels (ionen, moleculen) in een oplossing wordt uitgedrukt in osmoles per liter oplossing (= osmolariteit) of in osmoles per kilogram oplosmiddel (= osmolaliteit)

opm. : wanneer water het oplosmiddel is, dan is massa van 1 liter = 1 kilogram en is dus osmolariteit = osmolaliteit ; wanneer plasma het oplosmiddel is, dan is de massa van 1 liter iets méér dan 1 kilogram, doch dit kleine verschil tussen osmolariteit en osmolaliteit wordt gewoonlijk verwaarloosd : de osmolaliteit of osmolariteit van de ECV en de ICV is ongeveer 300 mOsm/liter of 0,3 Osm/liter

  • osmotische druk (d.i. de kracht om osmose tegen te gaan) : wordt uitgedrukt in mm Hg ; osm. druk van de intravasculaire ECV (d.i. plasma) is 5.790 mm Hg

  • diffusiepotentiaal bij plasmamembraan in rust : bij levende cellen in rust is een elektrische spanning (of potentiaalverschil) meetbaar over de celmembraan en dit t.g.v. het verschil in ionenconcentraties aan beide zijden van de membraan bvb. de ECV bevat 140 mmol natrium/liter en 4 mmol kalium/liter, terwijl de ICV ongeveer 14 mmol natrium/liter en 140 mmol kalium/liter bevat ; de rustmembraanpotentiaal bedraagt, afhankelijk van het celtype, zo'n -60 tot -100 mV (celinwendige negatief = anionzijde ; celbuitenoppervlak positief = kationzijde) ; de volgende verschijnselen dragen bij tot het instandhouden van deze potentiaal : (1) door actief transport wordt voortdurend natrium uit de cel en kalium in de cel gepompt (met behulp van Na+-K+-ATPase) ; (2) in rust is de celmembraan slechts weinig doorlaatbaar voor natrium, zodat de bestaande concentratiegradiënt voor natrium niet door passieve (terug)diffusie wordt opgeheven ; (3) de anionen in de cel bestaan voor het grootste deel uit negatief geladen proteïnen ; (4) de celmembraan is goed permeabel voor kalium zodat, wegens de hoge concentratiegradiënt voor dit ion, K+-ionen van de ICV naar de ECV diffunderen : daar de proteïne-anionen niet en de chloorionen slechts moeilijk kunnen volgen leidt de positieve lading van de kaliumionen tot een ladingsverandering aan het celbuitenoppervlak - de diffusiepotentiaal stijgt net zo lang tot de verdere uitstroom van kalium door de stijgende potentiaal verhinderd wordt (deze potentiaal is de zgn. K+-evenwichtspotentiaal)

Opm. : met de formule van Nernst en bij gekende inwendige en uitwendige concentraties van een bepaald ion kan de bijhorende evenwichtspotentiaal berekend worden :
En = - 60 x 1/z x log (ioni/ione)
waarbij : En = evenwichtspotentiaal van ion n (in milliVolt)

z = waardigheid van het betrokken ion (bvb. kalium : z = +1)

ioni = inwendige concentratie

ione = uitwendige concentratie

Is er een verschil tussen de berekende evenwichtspotentiaal en de rustmembraanpotentiaal, dan is dit het gevolg van een actief transport van het betrokken ion tegen een concentratiegradiënt in !


        1. Actief transport (fig. 1.19 en 1.20.a).

Energieverbruikend proces om ionen (bvb. natrium, kalium) of zeer kleine hoeveelheden vloeistof tegen een concentratiegradiënt in doorheen de celmembraan te transporteren :


° actief transport van natrium en kalium : om de continue diffusie ("lekkage") van natrium- en kaliumionen tegen te gaan is voortdurend een natrium-kalium-pomp in werking : bij elke cyclus worden hierdoor drie Na+-ionen vanuit de ICV naar de ECV gebracht en twee K+-ionen vanuit de ECV naar de ICV ; de energie voor deze pomp wordt geleverd door de enzymatische hydrolyse van intracellulair ATP door een magnesium-afhankelijk ATPase ; daarnaast is tevens een bidirectionele carriër bij het transport betrokken ; deze pompwerking staat in voor een klein deel van de heersende rustmembraanpotentiaal
° actief transport van zeer kleine hoeveelheden vloeistof of vaste stof :

  • endocytose : een deel van de plasmamembraan kan zeer kleine granules (bvb. proteïnen, peptiden) of zeer kleine hoeveelheden vloeistof van de ECV incorporeren ; er bestaan in hoofdzaak twee types van endocytose :

  • pinocytose : opname van een micro-deel van de extracellulaire vloeistof door de cel, waarbij de op te nemen partikels aan het celbuitenoppervlak worden geadsorbeerd : op deze plaats treedt een invaginatie op van de membraan, totdat een afgesloten vesikel (pinocytotische vacuole) gevormd is die zich losmaakt van de plasmamembraan ; binnenin de cel kan deze vesikel een fusie aangaan met een lysosoom, waarna de lysosoominhoud (hydroxylasen) vermengd wordt met de vesikelinhoud (proteïnen, nucleïnezuren, glycogeen) ; t.h.v. bepaalde membraanstructuren, de zgn. "clathrin-coated pits" (fig. 1.21), vindt een receptor-gemedieerde endocytose plaats met de vorming van gecoate vesikels ("receptosomen") in het celcytoplasma : deze vesikels fuseren niet met lysosomen maar brengen hun inhoud (m.n. lipoproteïnen, insuline, virussen, NGF = nerve growth factor, EGF = epidermal growth factor) over naar het Golgicomplex of naar het endoplasmatisch reticulum

  • fagocytose : (fig. 1.20.b) verdedigingsmechanisme waarbij grote partikels (bvb. micro-organismen, celpartikels) die zich aan het extracytoplasmatisch oppervlak van de cel bevinden door gespecialiseerde cellen, zoals granulocyten en macrofagen, opgenomen worden : dit gebeurt door het uitstulpen van cytoplasmatische uitlopers of pseudopodiën rondom het te fagocyteren partikel ; het is een proces dat energie en calciumionen vereist

  • exocytose (emiocytose, omgekeerde pinocytose ; fig. 1.20.c) : het uitstoten van materiaal (secretorische granules die bvb. acetylcholine, chylomicronen, insuline,… bevatten) door de cel in de ECV : secretorische granules migreren van hun syntheseplaats naar het Golgicomplex, waar zij "verpakt" worden in microvesikels - deze verplaatsen zich naar de cytoplasmatische zijde van de celmembraan - door een proces van evaginatie worden de secretiegranules in de ECV vrijgesteld (dit proces vereist energie en calciumionen)

  • cytopemphis : vesiculair transportmechanisme waarbij proteïnen in gecoate vesikels doorheen de endotheelcellen van de bloedvatwand worden vervoerd : hierbij vindt eerst endocytose plaats van de proteïnen vanuit het vaatlumen naar het cytoplasma van de endotheelcel - daarna gebeurt exocytose t.h.v. de basale of interstitiële zijde van de plasmamembraan

1.3.3. Juncties tussen celmembranen (fig. 1.22.a-b).


° bloedcellen : RBC bewegen onafhankelijk van elkaar - hoogstens kunnen ze losjes aggregeren tot zgn. "rouleaux" (vnl. bij paard : snelle sedimentatie) ; WBC hebben een membraan dat gemakkelijk pseudopodiën vormt zodat partikels gefagocyteerd kunnen worden - opm : dankzij hun beweeglijke membraan kunnen WBC ook diapederen (d.i. infiltreren doorheen poriën of spleetjes tussen endotheelcellen) vanuit het vaatlumen naar de ECV

° neuronen : zowel t.h.v. de dendrieten ("input"plaats) als t.h.v. de axonen ("output"plaats) hebben de neuronen synapsen (zie verder 5.1.1.); de neuromusculaire juncties of eindplaten zijn gespecialiseerde synapsen

° weefselcellen : hier vindt men in hoofdzaak drie types celjuncties :


  • tight junction of zona occludens : omgeven de apicale rand van epitheelcellen (bvb. t.h.v. intestinum of niertubuli) ; deze uitstulpende lipide-richels verbinden aanpalende cellen en vernauwen zo de intercellulaire ruimte ; daarnaast verhinderen ze ook in meer of mindere mate de beweging van partikels van de apicale naar de basolaterale zijde van de cellen of omgekeerd ("backflow")

  • desmosoom of macula adherens : verdikkingen van de plasmamembraan, met de aanwezigheid van cytoplasmatische fibrillen : een vezelig materiaal bevindt zich in de intercellulaire ruimte tussen de verdikkingen van twee aanpalende cellen ; "belt"desmosoom of zonula adherens : vormt bandvormige verbinding tussen aanpalende cellen en dit net onder en parallel aan de tight junctions tussen deze cellen - de cytoplasmatische fibrillen bevatten actine en kunnen contraheren ; "spot"desmosoom : kleine knopvormige verbindingspuntjes (cfr. laspunt) tussen aanpalende cellen - de cytoplasmatische fibrillen hier zijn niet contractiel ; hemidesmosoom : verbinden de basale plasmamembraan van epitheelcellen aan het onderliggend bindweefsel

  • gap junction : verbinden delen van de laterale plasmamembraan van aanpalende cellen - t.h.v. elke verbinding bevindt zich een kanaaltje ( 2 nm) waarlangs ionen of neurotransmittors met een laag moleculair gewicht ( 800 dalton) zich van de ene naar de andere cel kunnen bewegen - deze kanaaltjes vernauwen of sluiten zelfs bij toename van het intracellulair calcium - tevens vormen gap junctions een elektrische synapse of verbinding tussen aanpalende cellen, zodat een snelle voortzetting van een elektrisch signaal (actiepotentiaal) mogelijk is (bvb. t.h.v. gladde spiercellen of hartspiercellen)


1.4. Bio-elektrische fenomenen.


      1. Elektrische polarisatie van de celmembraan.

Dit is het gevolg van de ongelijke verdeling van ionen (vnl. natrium en kalium : zie hoger) tussen de binnen- en de buitenzijde van de cel. De rustmembraanpotentiaal wordt vnl. in stand gehouden door (1) de voortdurende passieve diffusie van kaliumionen naar de ECV (dit gaat 50 tot 100 maal gemakkelijker dan bij het natriumion !) en door (2) de werking van de natrium-kaliumpomp die de kaliumionen opnieuw in de cel brengt. De overmaat aan extracellulaire kaliumionen stapelt zich op langsheen het buitenoppervlak van de cel (kationzijde = positief), terwijl de intracellulaire anionen die niet kunnen diffunderen (organische fosfaten en sulfaten, proteïnen) zich schikken langsheen het binnenoppervlak van de cel (anionzijde = negatief). Dankzij het feit dat kaliumionen vlot doorheen natrium- en kaliumkanaaltjes diffunderen en door de negatieve lading van de binnenzijde van de celmembraan wordt een deel van de kaliumionen terug binnen in de cel gebracht : dit versterkt de werking van de natrium-kalium-pomp.




      1. Rustpotentiaal - actiepotentiaal - depolarisatie - repolarisatie - voortbeweging van de AP (fig. 1.23, 1.24, 1.25 en 1.26).

Bij conventie wordt de potentiaal aan de positief geladen buitenzijde van de cel beschouwd als zijnde gelijk aan nul, terwijl de potentiaal aan de negatief geladen binnenzijde van de membraan uitgedrukt wordt d.m.v. een negatieve waarde (in milliVolt) : zo bedraagt de RMP (rustmembraanpotentiaal) bij spier- en zenuwcellen ongeveer - 60 tot - 100 mV. Terwijl alle levende cellen een RMP bezitten, hebben prikkelbare cellen (bvb. zenuwcel, spiercel) de eigenschap om de ionenpermeabiliteit van hun membraan te veranderen en dit als gevolg van een prikkel. Hierbij treden belangrijke potentiaalveranderingen op. Is de prikkel sterk genoeg dan ontstaat een actiepotentiaal (AP):



  • door de prikkel wordt de (negatieve) RMP "verlaagd" in de richting van 0 mV (ontlading of depolarisatie)

  • de potentiaal bereikt een kritische waarde d.i. de drempelpotentiaal (gewoonlijk - 50 mV)

  • bij het overschrijden van deze drempelwaarde ontstaat een plotse toename van de diffusie-permeabiliteit voor Na+ : deze ionen kunnen nu duizenden malen vlotter in het celcytoplasma diffunderen. Hierdoor wordt het inwendige van de cel minder negatief en wordt dus ook de membraanpotentiaal zeer snel minder negatief = depolarisatiefase van de AP.

  • de membraanpotentiaal kan zelfs tijdelijk een positieve waarde bereiken = "overshoot": er is een tijdelijke omkering van de ladingen (polariteit) t.h.v. de plasmamembraan

  • binnen de tijdsspanne van enkele duizendsten van een seconde stopt de massale instroom van natriumionen weer en stijgt nu geleidelijk aan het geleidingsvermogen voor K+ : dit leidt tot de wederopbouw van de RMP = repolarisatiefase van de AP.

  • bij een wat langer aanhoudende verhoging van het kaliumgeleidingsvermogen zal de membraanpotentiaal tijdelijk méér negatief worden dan zijn RMP-waarde = hyperpolarisatiefase van de AP.

  • de Na+-K+-pomp zorgt tenslotte voor de wederopbouw van de oorspronkelijke ionenconcentraties.


Alles-of-niets antwoord van de prikkelbare cel : is de drempelwaarde eenmaal bereikt, dan volgt een verdere depolarisatie totdat een maximale waarde (Eng. : "spike potential") is bereikt : dit initieert de activiteit van de cel (bvb. secretie) of de voortzetting van een signaal over de celmembraan (bvb. bij een neuron). Het cel-antwoord verloopt dus op een voor de celsoort typische wijze, zonder er rekening mee te houden hoe groot de uitlokkende prikkel was !

Diffusie-permeabiliteit van de celmembraan : in rusttoestand werken de natrium- en kaliumkanaaltjes in de celmembraan slechts gedeeltelijk. Ter hoogte van de binnenzijde van de membraan-lipide-barrière zijn de kanaaltjes afgesloten door kleine polypeptide"poortjes". De natriumkanalen hebben activatie-poortjes die open gaan wanneer de membraanpotentiaal minder negatief wordt en de drempelwaarde bereikt, en inactivatie-poortjes die sluiten wanneer de membraanpotentiaal verder stijgt (gelijkaardige poortjes bestaan t.h.v. de kalium- en de calciumkanaaltjes). Partiële depolarisatie treedt op wanneer de activatiepoortjes van de natriumkanalen geleidelijk opengaan. Dit proces wordt versterkt door een positieve feedback t.t.z. gedeeltelijk opengaan van de poortjes leidt tot volledig opengaan : de permeabiliteit voor natrium is nu tot 5000 maal hoger dan bij rusttoestand en 20 tot 30 maal hoger dan de permeabiliteit voor kalium. De potentiaal bereikt waarden tot + 40 à + 50 mV. Repolarisatie treedt op wanneer natriumionen niet langer de cel binnenstromen en dit omdat de inwendige positieve polariteit de natriumionen afstoot, terwijl ook de inactivatie-poortjes van de natriumkanalen gaan sluiten. Op dat ogenblik gaan de poorten van de kaliumkanalen snel open en worden de kaliumionen door de inwendige positieve polariteit uit de cel geduwd. Het opstapelen van kaliumionen aan de buitenzijde van de celmembraan herstelt de RMP nl. positieve waarden aan de buitenzijde en negatieve waarden aan de binnenzijde van de celmembraan. Opm.: de poortjes van de natriumkanalen werken minder efficiënt wanneer er een calciumgebrek is : "lekkage" van natriumionen leidt tot continue depolarisatie.

Refractaire periode : kort na de depolarisatiefase van een AP volgt een korte periode waarin de cel zelfs voor sterke prikkels niet meer vatbaar is = absolute refractaire periode. Aan het einde van de repolarisatiefase volgt een periode waarin een prikkel slechts een AP van geringe hoogte en stijgsnelheid kan opwekken = relatief refractaire periode. De natrium-instroom is nl. afhankelijk van de potentiaal vóór de prikkel : de instroom is maximaal bij een uitgangspotentiaal van - 100 mV, terwijl bij de RMP de instroom van natriumionen reeds 40% minder is.

Voortbeweging van de AP over de membraan (fig. 1.27) : de depolarisatiegolf opgewekt t.h.v. een zenuwvezel loopt in beide richtingen over de celmembraan, zonder vermindering in amplitude. Repolarisatie begint vanop hetzelfde punt als de depolarisatie en verspreidt zich op gelijke wijze. In detail gebeurt deze voortbeweging als volgt : bij de depolarisatie wordt de celmembraan ontladen en zelfs tijdelijk omgeladen (buitenzijde negatief). Dit ladingsverschil t.o.v. de aanpalende membraandelen leidt tot een ladingsverschuiving langsheen de vezel (zowel aan binnen- als buitenzijde) met als gevolg kleine elektrotonische stroompjes die zich over het axon verplaatsen. Het onttrekken van lading (nl. natriumionen) uit de omgeving leidt daar tot depolarisatie, de zgn. regeneratieve depolarisatie. Wordt hierbij de drempelwaarde overschreden dan ontstaat op deze plaats een nieuwe AP (terwijl de vorige al aan het afnemen is t.g.v. de grote weerstand in de zenuwvezel): het oorspronkelijk signaal wordt op die manier telkens "opgefrist" en dit zorgt voor een blijvende voortzetting van de AP over de zenuwvezel. De voortplantingssnelheid van de "spike potential" neemt toe met toenemende diameter en myelinisatiegraad van de zenuwvezel (bvb. 60 m/sec bij een 10 m vezel en 120 m/sec bij een 20 m vezel). De myelineschede rond de neuronen heeft een isolerende werking en is op geregelde afstanden onderbroken door de zgn. knopen van Ranvier : op deze plaatsen is de plasmamembraan 500 maal méér permeabel dan op andere plaatsen. De "spike potentials" kunnen van de ene knoop op de andere "overspringen" (m.a.w. de hoger genoemde ladingsverschuiving kan sprongsgewijze optreden, over de geïsoleerde axondelen heen): dit proces noemt men saltatorische geleiding (Eng.: saltatory conduction).


      1. Generator- en receptorpotentialen.

Een basiseenheid in het zenuwstelsel moet uit ten minste twee neuronen bestaan : het eerste neuron bezit receptoren om fysische of chemische energie te ontvangen (neuron1 = receptor of transducer) en om te zetten in een spike potentiaal. De veranderingen in elektrische potentiaal worden via het axon naar het tweede neuron overgebracht. Dit tweede neuron is van het eerste gescheiden door een synaptische spleet en staat ook via een synaps in verbinding met een effectororgaan (bvb. spier, klier).

Een generatorpotentiaal is een plaatselijk elektrisch fenomeen van variabele intensiteit dat ontstaat na (effectieve) prikkeling van een receptor : wanneer deze potentiaal de drempelwaarde bereikt, verwekt hij één enkele receptorpotentiaal (d.i. een depolarisatie) = zenuwimpuls. Het aantal receptorpotentialen dat opgewekt wordt, staat in evenredigheid met de intensiteit van de stimulus.
Tabel : Receptoren aan de basis van generator- en receptorpotentialen bij neuronen :


Chemische prikkel

chemoreceptoren t.h.v. glomus caroticum en aorticum ; smaakchemoreceptoren ; olfactorische receptoren ; osmoreceptoren

Mechanische prikkel

haarcellen t.h.v. huid en cochleaire kanalen ; mechanoreceptoren van de diepe weefsels ; strek-en spanningsreceptoren van spieren en pezen ; viscerale drukreceptoren

Lichtprikkel

staafjes en kegeltjes in de retina

Thermische prikkel

koude- en warmtereceptoren




      1. Modulatie van postsynaptische membraanpotentialen (fig. 1.28 en 1.29).

Een synaps is een verbindingspunt tussen neuronen dat prikkeloverdracht slechts toelaat in één richting nl. van een presynaptisch neuron naar een postsynaptisch neuron. Het presynaptisch neuron beschikt hiervoor over een terminaal "knopje"(eindknop), dat microvesikels bevat met ofwel een excitatorische transmittor (bvb. acetylcholine, noradrenaline, substance P, glutamaat) ofwel een inhibitorische transmittor (bvb. glycine, dopamine, encephaline, serotonine, GABA = gamma-amino-boterzuur). Elke AP die het eindknopje bereikt, zet een aantal microvesikels ertoe aan hun inhoud vrij te geven in de synaptische spleet (breedte : 20 nm). Het binden van deze transmittors op specifieke receptoren op de postsynaptische membraan zorgt voor een verandering van de permeabiliteit van deze membraan voor bepaalde ionen :



  • excitatorische transmittors verhogen de permeabiliteit van de postsynaptische membraan voor natrium en kalium en genereren zo een excitatorische postsynaptische potentiaal (EPSP).Eén enkele EPSP kan geen postsynaptische AP opwekken, maar door de lokale depolarisatie wordt de prikkelbaarheid van het neuron verhoogd (hypopolarisatie van de membraan) zodat meerdere gelijktijdige EPSP wel in staat zijn de cel tot aan de drempelwaarde te depolariseren. Bij overschrijden van de drempelwaarde kan dan een voortgezette AP ontstaan.

  • inhibitorische transmittors verhogen de permeabiliteit van de postsynaptische membraan voor kalium en voor chloor maar niet voor natrium : hierdoor ontstaat een inhibitorische postsynaptische potentiaal (IPSP) en vermindert de prikkelbaarheid van de cel (hyperpolarisatie van de membraan).

Opm. :


  • EPSP en IPSP kunnen gelijktijdig optreden bij dezelfde cel : de som van alle EPSP en alle IPSP samen bepaalt dan of postsynaptisch een AP zal worden voortgeleid of niet.

  • De EPSP is geen alles-of-niets antwoord zoals de AP, maar de grootte ervan is afhankelijk van de prikkelsterkte.








De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2019
stuur bericht

    Hoofdpagina