Physiologie I (Fach) / Grundlagen zellulärer Erregbarkeit (Lektion)

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• Erste Grundlage der zellulären Erregbarkeit Semipermeable Lipiddoppelschicht
• Wie werden GRUNDSÄTZLICH Potentiale an der Membran aufgebaut? Durch asymmetrische Ionenkonzentrationen intra- und extrazellulär.
• Arten des Transports (kurzer Überblick) Aktiver und passiver Transport. Aktiv: primär und sekundär. Primär: Pumpen, Carrier; sekundär: Carrier -> Symporter und Antiporter ---> primär immer entgegen elektrochemischen Gradienten unter ATP-Verbrauch. Sekundär verwendet durch primäre aufgebauten Konzentrationsgradienten. passiv:  Ionenkanäle Aquaporine Uniporter junktionale Kanäle
• Grundlagen des Transports durch Na/K-ATPase (Prinzip). innen: K+ c hoch. außen: Na+ c hoch. Transport durch Na/K-ATPase von 3 Na+ nach außen und 2 K+ nach innen ---> Transport entgegen des Konzentrations- und Ladungsgradienten erhält dadurch gewünschten Ionengradienten, da sonst K+ ständig von innen nach außen durch Ionenkanäle diffundieren würde
• Physikalische Eigenschaft biologischer Membranen in Bezug auf Membranpotential Was ergibt sich daraus für die Spannung? Ladungstrenner (Kapazität) ΔU=ΔQ/ΔC
• Prinzipien der Ladungstrennung => Entstehung des Ruhemembranpotentials; Erklärung zweier Prozesse Grundsätzlich: K+ strebt nach außen (i: 150 mmol/l ----> a: 5mmol/l) -> Konzentrationsgradient K+ strebt nach innen (a: 0mV -----> i: -90mV) Spannungsdifferenz (elektrochemischer Gradient)
• Wann kein messbarer Netto-Ionenfluss zu verzeichnen? Welche Formel ergibt sich daraus? Wenn Konzentrations- und Spannungstriebkraft  im Gleichgewicht.  Nernst-Gleichung (Kombination Triebkraft Diffusion und elektrischer Drift)
• Über was gibt Goldmann-Hodgkin-Katz Gleichung Aufschluss? Über mehrere parallel betrachtete, elektrochemische Gleichgewichte mit Anwendung der relativen Permeabilitäten der Ionenarten.
• Was kann vereinfacht über die GHK-Gleichung in Ruhe ausgesagt werden? In Ruhe entspricht das Ruhemembranpotential in etwa dem Gleichgewichtspotential für Kalium, da gilt: P(K+) >>> P(Na+); zudem wird Cl- aufgrund geringer Permeabilität aus Gleichung gelassen.
• 3 Hauptgleichungen Physiologie erregbarer Zellen. Ohmsches Gesetz (U=R*I) => g=1/R Nernst-Gleichung ( E = (R*T / z*F)*log[Xo]/[Xi] oder E= (61mV/z)*log[Xo]/[Xi] ) Goldmann-Hodgkin-Katz Gleichung (=> Nernst mit ln statt log und Permeabilitäten der einzelnen Ionen)
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• Wie ist Amplitude und Richtung eines Ionenstroms definiert? Über das Produkt der Leitfähigkeit (gx) und der treibenden Kraft (Vm-Ex) => Ix=gx*(Vm-Ex)
• Zu was führt Membran Potential Veränderung primär? Zu veränderten Permeabilitäten von K+ und Na+ Ionenkanälen.
• Passiver Transport; Schaltung, Selektivität, Effizienz Schaltung: erfolgt durch chem., elektr. oder mech. Stimuli --> Konformationsveränderungen der Transmembranhelices. Selektiviätsfilter wie freie Aminosäuren ermöglichen energetisch günstigere Passform für permeables Molekül Effizienz oder Transportrate: über Patch-Clamp Technik messbar
• Typen von Ionenkanälen Generell: 2TM, 4TM (2x2TM), 6TM und 8TM (6TM und 2TM) 2TM = Kaliumkanäle 6TM= Kalium-, Kationenkanäle oder 4x6TM = Natrium-, Calciumkanäle 6TM x4 = TRP (Sinnesphysiologie) Kanäle
• Rel. Ionenkonzentrationen innen und außen Na+ : außen >> innen (150mM/l >> 10mM/l) Cl- : außen >> innen (150mM/l >> 10mM/l) Ca2+ : außen >>>>>>>>> innen (2mM/l >>>>>>> 100nM/l) K+ : innen >> außen (150mM/l >> ca. 4mM/l) und Anionen im Intrazellulärraum.

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