Forelesning 1 og_2_torsdag
-
Upload
hilde-galtung -
Category
Health & Medicine
-
view
571 -
download
5
Transcript of Forelesning 1 og_2_torsdag
![Page 1: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/1.jpg)
Oppsummering
• Homøostase• Diffusion• Ficks lov• Osmose• Osmolaritet/osmolalitet• Osmotisk trykk
![Page 2: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/2.jpg)
Diffusjon gjennom membranens lipidlag
Diffusjon gjennomvannfylte porer og kanaler
Transport med bærer-proteiner i membranen
cytoplasma
1
2
3
![Page 3: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/3.jpg)
Diffusjon gjennom cellens lipidlag uten transportprotein:
• Ikke ladete, fettløselige• Gasser (eks. CO2, O2)
• Noen endogene stoffer (eks. steroide hormoner)
• Mange medisiner (eks. anestesimidler)• Fra høy til lav konsentrasjon (MED
gradient)
1
![Page 4: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/4.jpg)
Diffusjon gjennom kanaler:2
![Page 5: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/6.jpg)
Kjennetegn på diffusjon gjennom kanaler:
• Høy til lav konsentrasjon• Kanalen foretrekker noen ioner fremfor
andre (f.eks. Na-kanaler, Cl, K, Ca)• Diskriminerer på størrelse og polaritet• Rask (transportkapasitet/konduktans)• Åpen hele tiden (lekkasjekanal) eller….
![Page 7: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/7.jpg)
• En elektrisk impuls• Binding av signalmolekyl (eks. Ca2+)• Strekk i cellemembranen (svelling,
cellebevegelse)
• Aktiveringen er forbigående (åpningstid, åpningssannsynlighet)
- eller åpnes av:
![Page 8: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/8.jpg)
Transmittorstoff
Na+
Na+-kanal
Illustrasjon av nerveende inneholdende vesikler med transmittorstoff. Transmittorstoff diffunderer fra nerveende og binder seg til kanaler på nabocelle. Kanalene åpnes. (Copyrightet illustrasjon)
![Page 9: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/9.jpg)
Acetycholin-reseptor
![Page 10: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/10.jpg)
Kanaler - repetisjon
• Transporthastighet• Selektivitet• Åpningstid• Åpningssannsynlighet
Gap junctions
![Page 11: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/11.jpg)
Porer
• Alltid åpne• Poriner i mitokondriemembran• Perforin frisatt fra lymfocytter (cytotoksiske
pore-formende proteiner)• Nukleært porekompleks• Vannkanaler
![Page 12: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/12.jpg)
Hvordan går vann gjennom cellemembranen?
• Vannkanaler (aquaporiner)
• Vannfylte kanaler for ioner
• Hydrasjonsskall rundt ioner
• Noe vann diffunderer mellom fosfolipidene
![Page 13: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/13.jpg)
13 aquaporiner hos pattedyr
• Hver og en viser unik fordeling mellom celletyper (eks. AQP5 i spyttkjertler)
• AQP0, 1, 2, 3 …, 12
aquaporin-monomer
![Page 14: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/14.jpg)
Vannkanalen er en tetramer
Utsiden hydrofob - innsiden hydrofil
3 X 109 H20-molekyler/monomer/sek!!!
-3Å trang(vann er 2.8 Å)
![Page 15: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/16.jpg)
Tajkhorshid, E., Nollert, P., Jensen, M.O., Miercke, L.J., O'Connell, J., Stroud, R.M., and Schulten, K. (2002). Science 296, 525-530
![Page 17: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/17.jpg)
Siste kategori av membrantransport….
![Page 18: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/18.jpg)
*fasilitert diffusjon (ett stoff, ned konsentrasjonsgradient)
-eks: glukosetransportør (GLUT)
*koplet transport (pumper, kotransportører, utvekslere)
Transport via bærerproteiner3
![Page 19: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/19.jpg)
• Selektiv• Sjelden/aldri åpen i begge ender• Kan frakte stoffer NED (passiv) eller MOT
konsentrasjonsgradient (aktiv)• Transport kan mettes• Transportproteinet forandrer form• Aktiv (bruker ATP som energikilde)• Passiv (drives av elektrokjemisk potensial)
Transport via bærerproteiner3
![Page 20: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/21.jpg)
Na+/K+-ATPasen
Pumpe, utveksler, aktiv
![Page 22: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/22.jpg)
Hvorfor er Na+/K+-ATPasen så viktig?
• Gjør cytosol fattig på Na+ og rik på K+
• Holder innsiden av cellen negativt ladet i forhold til utsiden (fjerner plussladninger fra cytosol)
• Lettere for Na+ å strømme inn i cellen via andre tranportproteiner (f.eks. Na+/glukose kotransport)
• Og lettere for +-ladninger å strømme inn i cellen
![Page 23: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/23.jpg)
Aktiv og sekundær aktiv transport:
![Page 24: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/24.jpg)
Transport kan bli mettet
Hva skjer her?
Hva betyr funn av glukose i urin?
![Page 25: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/26.jpg)
Kotransportører/utvekslere
- Kotransport: Na+/glukose
kotransportør
- Utveksler:
Na+/K+-ATPasen
- Elektronøytral
(Na+,K+,2Cl- kotransportør, Na+/H+ utveksler) eller elektrogen
GlukoseNa+
utside
innsideNa+
K+
utside
innside
![Page 27: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/27.jpg)
Oppsummering transport så langt:
• Diffusion uten kanal• Diffusjon med kanal/pore• Transport med bærerprotein (med/mot
gradient,aktiv/passiv/kotransportør/utveksler)
![Page 28: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/28.jpg)
Endocytose
Fagocytose
(celledebris,
bakterier,
m.m.)
Pinocytose Reseptormediert
endocytose
(eks. kolesterol-
opptak)
……… mer i uke 9
![Page 29: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/29.jpg)
Eksocytose
Eks: fordøyelsesenzymer fra bukspyttkjertel, slim fra spyttkjertler, nervetransmittor
![Page 30: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/30.jpg)
Men hva er drivkraften???
![Page 31: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/31.jpg)
• I cellen: mest K+ og organiske anioner
• Utenfor cellen: mest Na+, Cl- og Ca2+
• elektronøytralt på begge sider (like mange pluss- som minusladninger)
![Page 32: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/32.jpg)
• K+ lekker stadig ut• + -ladninger forsvinner fra
innsiden• Innside av membran minus i
forhold til utside• Bygger opp spenningsforskjell
over membranen• = membranpotensial Spenningsforskjell = -60 mV
![Page 33: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/33.jpg)
• Hva om membranen bare var permeabel for K+?
Diffusjon til vi har
elektrokjemisk likevekt
= likevektspotensial for K+
![Page 34: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/34.jpg)
• http://lessons.harveyproject.org/development/nervous_system/cell_neuro/memb_potl/K_electrode/Nernst.html
![Page 35: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/35.jpg)
I virkeligheten:
• Er cellen noe permeabel for andre uorganiske ioner (eks. Na+, Ca2+)
• Og siden – mer Na+ og Ca2+ på utsiden enn på innsiden– innsiden negativ i forhold til utsiden
• Så vil Na+ og Ca2+ diffundere inn i cytoplasma• Balanse opprettholdes av transportmekanismer i
cellemembranen
![Page 36: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/36.jpg)
Så drivkraften er:
• Konsentrasjonsforskjeller• Elektriske spenningsforskjeller
• ELEKTROKJEMISK POTENSIAL (ioner)
![Page 37: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/37.jpg)
Elektrokjemisk potensialΔμ(X+)=μi(X+)-μo(X+)=RTln[X+]i + zF(Ei-Eo)
Δμ = elektrokjemisk potensialforskjell R = ideelle gasskonstantT = absolutt temperatur[X+]i = konsentrasjon av X+ på innsiden av cellen[X+]o = konsentrasjon av X+ på utsidenz = ionets ladningF = Faradays konstantEi-Eo = elektrisk potensialforskjell over membranen
[X+]o
![Page 38: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/38.jpg)
Ved elektrokjemisk likevekt:• skjer det ingen netto forflytning av ionet over
cellemembranen• konsentrasjonsforskjellen og den elektriske
potensialforskjellen for ionet er balansert
RTln[X+]i + zF(Ei-Eo) = 0
Ei-Eo = -RT ln[X+]i
zF [X+]o
Nernst-likningen
[X+]o
Walther Nernst (1864-1941)
![Page 39: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/39.jpg)
Et eksempel der vi bruker Nernst-likningen:
Ei - Eo = -60 mV log [K+]i = -60 mV log 100 = -60 mV [K+]o 10z
\Ved likevekt må innsiden være -60 mV i forhold til utsiden. Dette er likevektspotensialet for K+ (i dette eksempelet).
+1
[K+]i=100 mM[K+]o=10 mM
![Page 40: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/40.jpg)
Men hva kan vi bruke Nernst- likningen til?
• Til å forutsi hvilken retning ioner vil gå: inn eller ut av cellen
• Vi sammenlikner målt membranpotensial med det vi får fra Nernst-likningen
![Page 41: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/41.jpg)
Hvert ion…
-vil prøve å nå elektrokjemisk likevekt
-summen av bevegelsene til disse ladete partiklene = membranpotensialet
-de ionene som membranen er mest permeabel for, vil ha størst effekt på membranpotensialet
![Page 42: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/42.jpg)
• http://faculty.washington.edu/chudler/ap.html
![Page 43: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/43.jpg)
Gibbs-Donnan likevekt: skjevfordeling av minusladninger• Negativt ladete partikler i cytoplasma som
ikke kan trenge gjennom cellemembranen• Bla. proteiner• Gjør innsiden av cellen litt mer negativt
ladet enn den ellers ville ha vært• Legger ca. -10 mV til membranpotensialet
![Page 44: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/44.jpg)
Joshia Gibbs
1839-1903Frederick Donnan
1870-1956
![Page 45: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/45.jpg)
Gibbs-Donnan likevekt
Membran gjennom-trengelig for K+, Cl- og vann; ikke Y-
Likevekt er nådd…..
A B
A B
[K+]=0,1 M[Y-]=0,1 M
[K+]=0,1 M[Cl-]=0,1 M
[Y-]=0,1 M[K+]=0,133.. M[Cl-]=0,033.. M
[K+]=[Cl-]=0,0666.. M
Fig. basert på illustrasjon i Berne og Levy, Physiology.
![Page 46: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/46.jpg)
Gibbs-Donnan fortsatt: et osmotisk trykk utvikles….
*pga. skjevfordeling av ioner vil vann strømme til kammer A (osmose)
*hva vil dette si for en celle?
![Page 47: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/47.jpg)
Hvordan motvirker cellene akutte volumforandringer?
Tid
Vol
um
celle
![Page 48: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/48.jpg)
Begrep omkring osmotisk trykk:(vi sammenlikner to løsninger)
• iso-osmotisk: osmotisk trykk likt
• hypo-osmotisk: osmotisk trykk mindre
• hyper-osmotisk: osmotisk trykk større
![Page 49: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/49.jpg)
Hva motvirker akutte forandringer i cellevolum?
3Na+
3Na+
3Na+
2K+
K+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-
K+ 2Cl-Na+
aminosyrer
amino-syrer
svellet celleskrumpet celle
![Page 50: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/50.jpg)
Kronisk cellevolumregulering
• Na/K ATPasen viktig (hemming med ouabain = cellesvelling)
• Akkumulering av nøytrale aminosyrer
• Oppregulering/nedregulering av vannkanaler
![Page 51: Forelesning 1 og_2_torsdag](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062308/55c255afbb61ebec2a8b4647/html5/thumbnails/51.jpg)
Følger av defekt volumregulering:
• nedsatt cellefunksjon
(eks. i nyrer og tarmtraktus der det foregår en stor transport av ioner og molekyler gjennom cellene)
• ødemdannelse (følger i hjerne?)• celleruptur