6. 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….
7. - eller åpnes av:
• En elektrisk impuls
• Binding av signalmolekyl (eks. Ca2+)
• Strekk i cellemembranen (svelling,
cellebevegelse)
• Aktiveringen er forbigående (åpningstid,
åpningssannsynlighet)
8. Transmittorstoff
Na+
Illustrasjon av nerveende
inneholdende vesikler
med transmittorstoff.
Transmittorstoff
diffunderer fra nerveende
og binder seg til kanaler
på nabocelle. Kanalene
åpnes. (Copyrightet Na+-kanal
illustrasjon)
11. Porer
• Alltid åpne
• Poriner i mitokondriemembran
• Perforin frisatt fra lymfocytter (cytotoksiske
pore-formende proteiner)
• Nukleært porekompleks
• Vannkanaler
12. Hvordan går vann gjennom
cellemembranen?
• Vannkanaler
(aquaporiner)
• Vannfylte kanaler for
ioner
• Hydrasjonsskall rundt
ioner
• Noe vann diffunderer
mellom fosfolipidene
13. 13 aquaporiner hos pattedyr
aquaporin-monomer
• Hver og en viser unik
fordeling mellom
celletyper (eks. AQP5
i spyttkjertler)
• AQP0, 1, 2, 3 …, 12
14. Vannkanalen er en tetramer
3 X 109 H20-molekyler/ -3Å trang
monomer/sek!!! (vann er 2.8 Å)
Utsiden hydrofob - innsiden hydrofil
15.
16. Tajkhorshid, E., Nollert, P., Jensen, M.O., Miercke, L.J., O'Connell, J., Stroud, R.M., and Schulten, K.
(2002). Science 296, 525-530
18. 3 Transport via bærerproteiner
*fasilitert diffusjon (ett stoff, ned
konsentrasjonsgradient)
-eks: glukosetransportør (GLUT)
*koplet transport (pumper, kotransportører,
utvekslere)
19. 3 Transport via bærerproteiner
• 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)
22. 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
27. Oppsummering transport så langt:
• Diffusion uten kanal
• Diffusjon med kanal/pore
• Transport med bærerprotein (med/mot
gradient,aktiv/passiv/kotransportør/utveksler)
28. Endocytose
Fagocytose Pinocytose Reseptormediert
(celledebris, endocytose
bakterier, (eks. kolesterol-
m.m.) opptak)
……… mer i uke 9
31. • I cellen:
mest K+ og organiske
anioner
• Utenfor cellen:
mest Na+, Cl- og Ca2+
• elektronøytralt på
begge sider
(like mange pluss- som
minusladninger)
32. • 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
33. • Hva om membranen bare
var permeabel for K+?
Diffusjon til vi har
elektrokjemisk likevekt
= likevektspotensial for K+
35. 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
37. Elektrokjemisk potensial
Δμ(X+)=μi(X+)-μo(X+)=
RTln[X+]i + zF(Ei-Eo)
[X+]o
Δμ = elektrokjemisk potensialforskjell
R = ideelle gasskonstant
T = absolutt temperatur
[X+]i = konsentrasjon av X+ på innsiden av cellen
[X+]o = konsentrasjon av X+ på utsiden
z = ionets ladning
F = Faradays konstant
Ei-Eo = elektrisk potensialforskjell over membranen
38. 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
[X+]o
Ei-Eo = -RT ln[X+]i
zF [X+]o
Nernst-likningen
Walther Nernst (1864-1941)
39. Et eksempel der vi bruker Nernst-
likningen:
[K+]o=10 mM [K+]i=100 mM
Ei - Eo = -60 mV log [K+]i = -60 mV log 100 = -60 mV
z [K+]o +1 10
Ved likevekt må innsiden være -60 mV i forhold til utsiden.
Dette er likevektspotensialet for K+ (i dette eksempelet).
40. 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
41. 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
43. 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
44. Joshia Gibbs Frederick Donnan
1839-1903 1870-1956
45. Gibbs-Donnan likevekt
Membran A B
gjennom-
trengelig for [K+]=0,1 M [K+]=0,1 M
K+, Cl- og [Y-]=0,1 M [Cl-]=0,1 M
vann; ikke Y-
A B
[Y-]=0,1 M
[K+]=0,133.. M [K+]=[Cl-]=
[Cl-]=0,033.. M 0,0666.. M
Likevekt er nådd…..
Fig. basert på illustrasjon i Berne og Levy, Physiology.
46. 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?
48. Begrep omkring osmotisk trykk:
(vi sammenlikner to løsninger)
• iso-osmotisk:
osmotisk trykk likt
• hypo-osmotisk:
osmotisk trykk mindre
• hyper-osmotisk:
osmotisk trykk større
49. Hva motvirker akutte
forandringer i cellevolum?
Na+ -
K+ 2Cl
3Na+
2K+
aminosyrer
3Na+
skrumpet celle
svellet celle 3Na+
K+ K+
amino-
syrer
K+ Cl-
Cl- Cl-
50. Kronisk cellevolumregulering
• Na/K ATPasen viktig (hemming med
ouabain = cellesvelling)
• Akkumulering av nøytrale aminosyrer
• Oppregulering/nedregulering av
vannkanaler
51. 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
