Biologi
polarisering/depolarisering
Jeg sidder og læser biologi og har et spørgsmål.
Jeg har en figur med tilhørende tekst, der taler om at en polariseret membran har et overskud af negative ladninger i cellens indre og tegningen viser en masse minus-tegn (-) i cellen og en masse plus-tegn (+) udenfor cellen.
Derefter taler de om en depolariseret membran, med en mindre spændingsforskel over membranen. Og på den tegning er der minustegn udenfor cellen og plustegn indeni cellen.
Mit spørgsmål er så: Når cellemembranen bliver depolariseret - og derved får overskud af positive ladninger i cellen istedet for negative... Hvordan mindsker det spændingsforskellen over membranen?
Håber I kan hjælpe..
Mvh Petrine
Svar #1
12. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Læste at en cellemembran bliver depolariseret fordi at Na+ ioner strømmer ind i cellen gennem kanaler... Men hvordan kan det lade sig gøre når de kanaler Na+ skal ind ad, er lukkede indtil depolariseringen?
Mvh Petrine
Svar #2
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Ad 1) Spændingsforskellen over en cellemembran - membranpotentialet - er forholdet mellem ladningerne på begge sider af membranen. I hvilke er membranpotentialet -70mV, og som du skriver er membranindersiden her negativ, mens membranydersiden er positiv. Når indersiden bliver mere og mere positiv, falder spændingsforskellen, idet der nu er en mindre ladningsforskel over membranen. Hvis ladningen er den samme på begge sider af membranen, er spændingsforskellen nul.
Ad 2) Na+-kanalerne er ikke lukkede indtil depolariseringen, men deres refraktærperiode, dvs. den periode efter de har været åbnet, og indtil de igen kan åbnes, sørger for at der ikke umiddelbart kan udløses et AP på det samme sted, efter der lige har været et, men et stykke længere henne (af axonet...). Refraktærperioden er 0,2ms.
Svar #3
12. maj 2004 af Petrine (Slettet)
For at tage det andet spørgsmål først er det bare at jeg ikke kan forstå flg.: Da jeg slog op i mit leksikon stod der at depolarisering af en membran skete når Na+-ioner diffunderede gennem cellemembranen...
Samtidigt læste jeg i min lærebog at når en celle er polariseret, er Na+-kanalen lukket. Hvilket vil sige at for at få Na+-ionerne gennem kanalen skal denne være åben.
Og da denne kanal først åbnes efter at cellemembranen er depolariseret, hvilket der, ifølge mit leksikon, kun skete ved at Na+-ioner diffunderer gennem cellemembranen, forstår jeg ikke hvordan Na+-ionerne der depolariserer cellen, så overhovedet kommer ind i cellen og depolariserer membranen når de ikke kan komme igennem kanalen...
Puh svært at forklare - håber du forstår:-)
Det første spørgsmål er også mest fordi jeg ikke forstår min tegning... For på den tegning var der ved polarisering plus udenfor og minus indenfor, og ved depolarisering er der bare minus udenfor membranen og plus indefor membranen - og det ser derfor ikke ud som om at spændingen formindskes - ser bare ud som om den bliver "vendt om"....
Shit, jeg formulerer mig dårligt :-)
Mvh Petrine
Svar #4
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Ja, det er også korrekt.
"Samtidigt læste jeg i min lærebog at når en celle er polariseret, er Na+-kanalen lukket. "
Dette er også korrekt. Når cellen - eller nok nærmere cellens axon - er polariseret, er den i hvile, dvs. den stimuleres ikke til at udløse et AP. Dette er altså FØR depolariseringen eller EFTER repolarisering!
"Og da denne kanal først åbnes efter at cellemembranen er depolariseret, hvilket der, ifølge mit leksikon, kun skete ved at Na+-ioner diffunderer gennem cellemembranen,"
De kanaler der først åbnes efter at cellemembranen er depolariseret, er kaliumkanalerne (har du ikke læst forkert?). Disse fører til repolariseringen, idet cellen mister positive kaliumioner.
Jeg vil kort skitsere hvorledes et AP udløses:
1) Tærskelværdien (-55mV) overskrides, 2) Na+-kanaler åbnes (i 0,2ms), 3) de positive natriumioner depolariserer membranpotentialet (gør det positivt), 4) mebranpotentialet ændres fra -70mV til +35mV, 5) Na+-kanalerne er nu lukkede, K+-kanalerne åbnes, 6) Kaliumioner strømmer ud af cellen og repolariserer (gør det negativt) derved membranpotentialet, 5) membranpotentialet vender tilbage til hvilemembranpotentialet, og idet begge kanaler nu er lukkede, kan en evt. hyperpolarisering - dvs. en øget spændingsforskel eller "mere negativt" membranpotentiale - finde sted.
Jeg håber det er til at forstå!
Jeg kan ikke tro at hverken dit leksikon eller din lærebog skriver noget forkert, så hvis du efter denne forklaring stadig er i tvivl m.h.t. hvad der er rigtigt, så skriv lige præcis hvad der står i begge kilder (relevante passager)...
Svar #5
12. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Og det andet:
Faktisk nævner min lærebog slet ikke K+-kanalen - kun til slut hvor den kort skriver at modellen for K+-kanalen vil være magen til modellen for Na+-kanalen, bortset fra at K+-kanalen ikke kan blive inaktiv, men kun kan være lukket og åben.
Helt bestemt skriver bogen :
"Når cellemembranen er polariseret, dvs. at der er et overskud af negative ladninger i cellens indre, er Na+-kanalen lukket. Hvis membranen depolariseres, dvs. at spændingsforskellen over membranen bliver mindre, påvirkes membranproteinerne, der selv er ladede, således at kanalen åbnes."
Det er derfor jeg ikke forstår hvordan cellen kan blive depolariseret af Na+-ioner, når disse ikke kan komme ind i cellen via kanalen.... Bogen beskriver det som to vidt forskellige processer hvorimod at du beskriver det som to afhængige processer.
Mvh Petrine
Svar #6
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Ja, men det er også præcis det der er tilfældet!
Når ydersiden er positiv i forhold til indersiden, og indersiden er negativ i forhold til ydersiden, er membranen polariseret.
Det omvendte er tilfældet når ydersiden er negativ i forhold til indersiden, og indersiden er positiv i forhold til ydersiden.
Dvs. inderside er positiv, mebranpotentiale er positivt, inderside negativt, membranpotentiale negativt.
Svar #7
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Du skriver:
"Når cellemembranen er polariseret, dvs. at der er et overskud af negative ladninger i cellens indre, er Na+-kanalen lukket..."
Dette skal ikke direkte forbindes med selve aktionspotentialet. Når cellen er polariseret, er den i hvile.
"Hvis membranen depolariseres, dvs. at spændingsforskellen over membranen bliver mindre, påvirkes membranproteinerne, der selv er ladede, således at kanalen åbnes."
Nu er cellen ikke længere i hvile, og idet at indersiden gøres mere positiv (dvs. tærskelværdien overskrides), stimuleres Na+-kanalerne til at åbnes.
Dette er ganske som din bog skriver - hvilket i øvrigt stemmer fint overens med min forståelse.
Det der er nødvendigt for at tærskelværdien overskrides, er at nok positive ioner strømmer ind i cellen.
Svar #8
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Indenfor fysiologien - og særligt nervesystemet - er der mange detaljer, og jeg tror blot at du skal sætte dig ned og analysere informationerne, dvs. gør det helt klart for dig selv hvad forskellige processer betyder for cellen. Det hænder da også at jeg selv blander nogle ting sammen, og jeg kan se at du blander to ting sammen:
1) Når cellen er i hvile, og membranen derved er lukket
2) Når cellen depolariseres.
Svar #9
12. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Du skriver:
"idet at indersiden gøres mere positiv (dvs. tærskelværdien overskrides), stimuleres Na+-kanalerne til at åbnes."
"Det der er nødvendigt for at tærskelværdien overskrides, er at nok positive ioner strømmer ind i cellen."
Dvs. at for at Na+-kanalerne kan åbnes og Na+-ioner kan strømme ind skal tærskelværdien først overskrides.
Og tærskelværdien overskrides når positive ioner strømmer ind i cellen.
Hvor kommer disse positive ioner så fra - når det ikke er Na+-ioner?
Mvh Petrine
Svar #10
12. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Hvis du først er ved at lære om aktionspotentialer, ville jeg nok bare affinde mig med at det "bare" er noget som kommer ind i cellen...
Forklarer det lige kort og enkelt:
Udløsning af et AP er rent faktisk et sammenspil mellem bl.a. kalium- og natriumkanaler. Der findes flere slags kanaler, bl.a. dem hvis virke er bestemt af potentialet (dem vi snakker om) og dem der er receptorstyrede (dvs. de åbnes ved at et transmitterstof fra en anden celle binder sig til dem, dette kan fx godt være natrium-/kaliumkanaler).
Et forløb kunne være:
1) Transmitterstof ankommer til receptorer der åbner receptorstyrede natrium-/kaliumkanaler -> tærskelværdi overskrides...
2)Da tærskelværdien overskrides, åbnes nu en ANDEN type natrium-/kaliumkanaler og en depolarisering finder sted...
Ja, det er sikkert nonsens for dig, men du skal nok lære det - man bygger jo hele tiden oven på ens eksisterende viden!!
Det er én synapse
Svar #11
13. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Troede bare ikke at Na+-ioner kunne komme ind andre steder end den der Na+-kanal, derfor jeg ikke forstod det.... Men den kan også komme ind via en receptorstyret kanal, så... Okay... Er der en logisk forklaring til hvorfor der er - hvad skal man sige - behov for - at der både kommer Na+-ioner ind af den receptorstyrede kanal og af Na+-kanalen - kunne de ikke bare nøjes med at strømme ind af den receptorstyrede?
Har indstrømningen af Na+-ioner andre funktioner end at depolarisere cellen?
Tusind tak fordi du er så tålmodig :-)
Mvh Petrine
Svar #12
13. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Det var vist det sidste spørgsmål herfra :-)
Mvh Petrine
Svar #13
13. maj 2004 af Samuel (Slettet)
#11: Jeg ved ikke om jeg kan sige at der er en logisk forklaring. De receptorstyrede kanaler holdes kun åbne så længe der er transmitterstof.
En receptorstyret kanal kunne fx også være en chlorid-kanal. Den vil så stabilisere membranpotentialet -> AP vil altså IKKE kunne udløses...
Det er bare lidt svært fra min side at give dig en dækkende forklaring, da det nok kræver at jeg skriver en mindre afhandling :)
#12: Altså, en nerveimpuls kan løbe gennem én nervecelles axon, gennem endegrenen og ud i endeknoppen. Her kan de stimulere cellemembranen til i sidste ende at tømme transmitterstof ud i synapsekløften, disse vil binde sig til forskellige proteiner på synapsen på den næste nervecelles dendrit. Nogle kanaler vil da åbnes, og et evt. AP vil udløses....
Svar #14
13. maj 2004 af Peter B (Slettet)
Som Samuel fik frem, så findes der flere typer natriumkanaler. Snakken her lader til at gå på nerveceller, men gælder for så vidt også for andre celler. Hvis vi holder os til neuronerne, så kan du, ganske som Samuel siger, godt tillade dig at holde dig til de to typer af natriumkanaler og den ene kaliumkanal.
I den postsynaptiske membran (altså det lille stykke cellemembran, der sidder meget tæt på den celle, som den skal modtage et signal fra i form af transmitterstof) sidder der ligandgatede ionkanaler, som det så fint hedder. Dette er natriumkanaler, der åbner når de binder et transmitterstof. Dette vil forårsage en indstrømning af natriumioner i neuronet, og membranpotentialet falder. Idet det når tærskelværdien, som Samuel omtaler på -55 mV åbnes de potentialeafhængige natriumkanaler, og potentialet falder yderligere. I takt med at cellens indre bliver mere positivt (ender omkring +30 mV kaldet overshoot) åbnes kaliumkanaler, og kalium vil strømme ud af cellen, og potentialet vil trækkes negativt igen. De potentialeafhængige natriumkanaler er kun åbne kort tid, hvorefter de inaktiveres i ca 1 mS (refraktær periode), hvorefter de deinaktiveres (aktiveres om du vil).
Jeg linker til to figurer du kan se på hvis du vil. Den første viser cellens permeabilitet (konduktans) for natrium og kaliumioner i løbet af et aktionspotentiale, dvs om kanalerne er åbne eller lukkede (angivet ved gK og gNa). Desuden membranpotentialet Em.
http://www.cortex.dyndns.dk/images/g.jpg
Den anden figur lavede jeg i forbindelse med en øvelse, og skal illustrere aktionspotentialets udbredelse, som en slags strømsløjfer. Jeg ved ikke om du kan bruge den til noget. Du kan se bort fra de apparater, der er tilsluttet.
http://www.cortex.dyndns.dk/docs/aktionspotentiale.pdf
Svar #15
22. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Men (der er altid et men :o) og det er i dette tilfælde et temmelig dumt men, men jeg vil bare være på den sikre side) - alt det med diffusion, natrium/kalium-pumpen/passiv transport mv... Skal dette bruges til at forklare hvordan Na+ strømmer ind i axonet eller hvordan membranpotentialet opretholdes eller hvordan transmitterstoffet går videre til den næste celle noget helt fjerde?
Mange hilsener
Petrine
Svar #16
22. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Men jeg vil mene at svaret er ja til alle dine spørgsmål. Du bliver nød til at have fuldstændigt overblik over alt i dit pensum - dvs. for dit vedkommende det basale nervesystem - for at kunne indgå i en fyldestgørende samtale med lærer censor udover at kunne svare flot på spørgsmål og opstille egne hypoteser osv.
Formlen - lær alt udenad - virker hver gang for mig med et behageligt resultat :)
Håber det var svar nok på dit spørgsmål - ellers må du jo skrive igen :-)
Svar #17
22. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Svar #18
22. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Men tak for hjælpen
Petrine
Svar #19
22. maj 2004 af Petrine (Slettet)
Kan du fortælle mig hvilke processer der går forud de andre og hvilket begreb (med begreb mener jeg fx. natrium/kalium pumpen) der hører til For kan ikke finde ud af sammenhængen - hvad sker først og hvad sker til sidst lige før musklen "aktiveres" ?
Mvh Petrine :-)
Ps. Den skriftlige gik nu fint selvom jeg ikke havde helt styr på det - men det var heldigt at du forklarede mig det der i begyndelsen af denne tråd for det havde jeg brug for :-)
Svar #20
22. maj 2004 af Samuel (Slettet)
Jeg tror ikke helt jeg forstår hvad du spørger om i #19 :/
