LSB: smågruppe uke 11

  1. Forklar hvorfor cellemembraner utgjør en diffusjonsbarriere for enkelte typer molekyler men ikke andre.
    Fordi cellemembranen består av et dobbelt lipidlag og er lite gjennomtrengelig for b.la. polare molekyler. Det er derfor membranen trenger porer og kanaler for ioner, vann, store makromolekyler usw. 
  2. Gi eksempler på hvilke transportmekanismer som kan regulere cellens pH. Til kasuistikken:
    – Na+/H+ antiportør
    – Na+HCO3-/Cl- antiportør
    – Cl-/HCO3- antiportør
    Antiporters.jpg
  3. Hvilke konsekvenser ville det ha dersom de tilførte væskene hadde annen osmolalitet enn den fysiologiske?
    Væsken hadde forstyrret det osmotiske trykket (høyere osmolalitet: lekke ut, lavere osmolalitet: lekke inn).
  4. Hva er hensikten med å gi albumin?
    Albumin gjør at væsken holdes inne i blodårene. Det er viktig å opprettholde kroppens osmotiske trykk sånn at plasma ikke diffunderer inn i kroppen. Hvorfor vente til dag to? På dag en er porene i blodåremembranene så store at alt som renner inn i kroppen kommer til å renne ut igjen. Da er det først og fremst viktig å erstatte tapt natrium og holde pasienten hydrert. Det osmotiske trykket består ikke bare av ioner, men også proteiner usw. 

Oppbygning av cellens membraner

  • Dobbelt fosfolipidlag (e.g. glycolipider, sfingolipider)
  • Proteiner
  • Porer
    E.g. akvaporiner
  • Kanaler
  • Kolesterol
    Kolesterol gjør at lipidmembranen blir mer rigid og dermed elastisk; elastiske materialer er et stadie mellom de flytende og faste
  • Lipid drafts
    Områder med mye kolesterol og er viktig for å bl.a. regulere bevegelsen av membranproteiner
  • Glykolipidlag
    Utenpå cellemembranen. Beskytter mot farlige endringer i pH. Viktig også for cellesignalisering

Transportprosesser for ulike molekyler over cellemembranen
Passive mekanismer

  • Diffusjon
  • Fasilitert diffusjon (ved bærermolekyler)
    Med konsentrasjonsgradient

Aktive mekanismer

  • Primærtransport
    Virker mot konsentrasjonsgradienten
  • Sekundærtransport
    Symport: molekyler utnytter en åpning som allerede eksisterer (mindre resistanse)
    Antiport: et molekyl beveger seg med konsentrasjonsgradienten (passivt), mens et annet bruker åpningen til å bevege seg mot den

Endo(inn)cytose og ekso(ut)cytose

Årsakene til at det er en skjevfordeling av ioner over cellemembranen
Ujevn fordeling av lekkende ionekanaler. Lipidmembranen er en god isolator. Ioner trenger derfor kanaler eller transportører for å komme seg gjennom.

Osmotiske krefter og cellens volumkontroll
Akvaporiner er med på å regulere vanninnholdet i en celle. Eksperiment: et froskeegg som er genmanipulert til å ha flere akvaporiner i cellemembranen vil svelle unormalt mye i vann.

Cellers pH-regulering og bufferkapasitet
To måter (Avhengig / Uavhengig av Na+)

  • H+ ut
    Na+/H+-antiportør. Na+ pumpes inn og H+ ut.
  • Bikarbonat (base) inn
    Cl- ut. NaHCO3 inn. Na+ frigjøres. HCO3- binder seg til H+ i lumen og danner H2CO3 (karbonsyre) som igjen kan reagere videre til H2O og CO2.

Uavhengig av Na+
Antiport: Cl- inn og HCO3- ut (for å utjevne alkalinitet).
H+ produseres i cellen hele tiden. HCO3 tar opp H+. Når bikarbonatkonsentrasjonen faller, begynner H+ å binde seg hyppigere med OH-.

Lysosomer
H+ kan pumpes inn i lysosomer ved primærtransport (energikrevende, ATP). pH i et lysosom er ~5. I cytosol er pH ~7.2.

Faktorer som bestemmer transporthastigheten av molekyler over korte avstander, samt de vanligste transportveier gjennom membranen

  • Avstand
  • Brownske bevegelser
  • Affinitet
  • Størrelse
  • Stoffkonsentrasjoner
  • Membranens overflate

Usw.

Syre/base, buffere og eksempler på pH-forstyrrelser (acidose)
Ved nyresvikt vil syreholdig urea usw. bli værende i kroppen. Laktat, H+-nivået går opp o glikevekten forskyves. pH i blodet øker. Den naturlige reaksjonen er å hyperventilere, men det er ikke nok i seg selv.


Foreleser: Laura Trachsel Moncho

Oppgaver
Ressurser

Vanntransport, osmose, cellevolum

Cellemembranen består av porer og kanaler (glidende overgang)

  • Porer
    Noen er alltid åpne
    Brede nok til å slippe inn makromolekyler (f.eks. akvaporin, mitokondrisk pore usw.)
  • Kanaler
    Kan reguleres ved stimulus eller åpen hele tiden (lekkasjekanal)
    Brede nok bare for ioner (smale)

Kanaler hver som seg er selektive for f.eks. Na+, Cl-, K+, Ca2+, dvs. deltaker kun i sine egne prosesser. De diskriminerer på størrelse og polaritet. Vann klinger seg til ioners overflate og øker totalstørrelsen (fører også vann inn gjennom ionekanaler).

Hva menes med stimulus?

  1. Elektrisk spenning
  2. Signalmolekyl
  3. Strekk i cellemembran

Aktiveringen er binær, altså ikke gradert (enten aktiv eller ikke), og forbigående, dvs. selvavsluttende.

Eksempel:
Slangegift lammer ofrene sine ved å regulere acetylkolinreseptorer (Na+ og K+ | viktig for nervesystemets funksjon).

Gap junctions: åpne celleforbindelser  (direkte kobling). Permeable for organiske molekyler. Viktig for b.la. at molekyler og ioner skal kunne passere direkte til neste celle uten å gå via ekstracellulærmediet. 

Vi har 13 typer akvaporiner som er forskjellige fra celle til celle (isoformer). De kan slippe gjennom opp til ~ 3*10^9 (3 milliarder) H2O-molekyler i sekundet. Utsiden av poren er hydrofob og innsiden hydrofil.

Vann har tre måter å slippe gjennom plasmamembranen:

  • Akvaporiner
  • Vannfylte ionekanaler (ved hydrasjonsskall, taxi / Uber)
  • Mellom fosfolipidene
    Meget langsomt

Transport ved bærerproteiner

  • Fasilitert diffusjon
    En passiv prosess
  • Primær og sekundær aktiv transport
    Primær: bruker ATP (f.eks. Na+-K+-ATPase)
    Sekundær: bruker elektrokjemisk gradient, kotransportører, utvekslere (f.eks. Na+-Ca2+-utveksler)

Glukosetransportører følger konsentrasjonsgradienten. I andre organer finnes det andre transportører enn for bare glukose siden hjerne og hjerte prioriteres ved f.eks. faste (mangel). Da må de andre organene kunne sustinere seg på andre energikilder.

Aktiv transport går mot konsentrasjonsgradienten (eller elektrokjemisk gradient) og er derfor en energikrevende prosess.

Høyere affinitet => lettere binding => raskere diffundering. Transportører kan mettes.

Kotransportører (symport): to stoffer i samme retning
Utvekslere (antiport): to stoffer i motsatt retning

Hvordan klarer cellen å øke overflaten ved volumøkning?

  • Folde ut overflatestrukturer
  • Endre fasong (mer som kule)
  • Spleise endomembraner (ved eksocytose)
  • Strekking av lipidlaget (~3%)

ForeleserLinda Hildegard Bergersen

Ressurser
Presentasjon

Diffusjon over membraner

Diffusjon er en mekanisme med netto bevegelse fra områder med høy konsentrasjon (væske eller gassform) til lav konsentrasjon. Diffusjon skjer raskere ved høyere temperatur pg.a. brownske bevegelser. Tiden for diffusjon øker med distanse.

Når vi puster inn oksygen går det til alveolene og diffunderer inn i blodet. Derfra går det fra kapillærer til vevsvæske til celle.

Ficks matematiske diffusjonslover:

  • J = -D(deltac/deltax): proporsjonal
    J = diffusjonsstrøm
  • t = -x^2 / 2D: eksponentiell
    Minustegnet reflekterer at strømmen går mot lavere konsentrasjoner

D er et mål for molekylers bevegelighet (som avhenger av molekylstørrelse, struktur, temperatur usw.).

Konsentrasjonsgradient: forskjell i konsentrasjon per avstand (deltac / deltax).
Diffusjonsstrøm gjennom en membran:
J = -DA*(deltac / deltax).
Lungeødem: avstand mellom kapillærer og alveole øker (dvs. diffusjon går tregere).

Hypertonic (mye solute)
Hypotonic (lite solute)
(Hypotonic to hypertonic flow)

Begreper

  • Osmose
    Diffusjon av vann
    En passiv prosess som følger entropien
    Vann vil diffundere fra høy konsentrasjon til lav konsentrasjon
  • Osmotisk trykk
    Minimum trykk nødvendig for at vann ikke skal diffundere inn (i hyperton side)
    Vi får et osmotisk trykk dersom det er forskjellig osmolaritet på hver side av en semipermiabel membran
  • Osmolaritet
    Osmol/liter
    Mengden oppløst stoff i en løsning (høy osmolaritet = lav f.eks. vannkonsentrasjon)
  • Isoton
    Likt saltinnhold som cellene
  • Hyperton
    Høyere saltinnhold enn cellene
  • Hypoton
    Lavere saltinnhold enn cellene

Fysiologisk saltvann: 0.9% NaCl, samme osmolaritet som plasma. Osmolaritet og tonisitet brukes om hverandre, men betyr ikke helt det samme. 

Forskjell mellom osmolaritet, tonisitet, osmolalitet.

Osmose i praksis (ved vann i lunger)
Vi gir intravenøs hyperosmolar væske som kan passere gjennom bowmans kapsel (i nyrene) og videre i tubulisystemet uten å bli reabsorbert (f.eks. manitol, sukkermolekyl). Da vil nyrene trekke væske fra kapillærene og ut med blodet. Blodet blir mer hypertont og vil trekke væske fra lungene.

Rehydreringsvæske (isoton: saltvann, glukose, vann) er bedre enn bare vann.


ForeleserLinda Hildegard Bergersen

Ressurser
Presentasjon

Respirasjon

Luft (gass) går alltid fra høyt til lavt trykk. Det er (delvis) derfor vi bruker energi når vi puster inn, men ikke når vi puster ut (i hvile). I tekstbøkene tegnes alveolene i lungene som adskilte alveoleklaser som henger fritt, men i praksis er de jo overalt. Kapillærer omgir alveolene på alle kanter. Den generelle utformingen består av en luftvei som går ned til alveolen som er omsluttet av kapillærer. Oksygenfattig blod går inn rundt alveolen (i kappillærene) og forlater beriket med oksygen (og avgitt CO2).

Ficks lov beskriver diffusjon: Q = DA (C1 – C2) / L
Q = transporthastighet
D = Diffusjonskonstant
C = Konsentrasjonsforskjeller
L = Lengden til barrieren mellom konsentrasjonsforskjellene
(A = Areal)

Ventilasjonsregulering:
To viktige områder som registrerer og regulerer:

  • Sentrale kjemosensorer
    Vi vet de befinner seg i den forlengede margen (og mulig andre steder), men ikke eksakt hvor. Under vanlige omstendigheter står de sentrale sensorene for ~70% av ventilasjonsreguleringen i kroppen. Karbondioksidnivået er den største regulerende faktoren. Høyere karbondioksidinnhold, og dermed partialtrykk, stimulerer spesifikke nerver som videre aktiverer respirasjonsmusklene. Når ventilasjonen stimuleres, resulterer det i et større ekshalert karbondioksidvolum.
  • Perifere kjemosensorer
    De perifere kjemosensorene fungerer mest som nødbrytere som slår inn om det blir store endringer i oksygennivået. Vi finner dem bl.a. i aortabuen og karotidene. Det er naturligvis lettere å undersøke karotidene (halsen) så det er den sensoren vi vet mest om. Karotidelegemene har en stor gjennomstrømning av blod ift. størrelse og en høy metabolsk rate. Dette gjør at partialtrykket for CO2 og O2 der er så og si likt som i blodet hele tiden (arterielt blod). For de perifere kjemosensorene er O2-nivået den viktigste regulerende faktoren (særlig under 8 kPa). 

Regulasjonsmekanismene vi har snakket om er det vi kaller “feed-back-mekanismer” Kroppen har også “feed-forward-mekanismer”, f.eks. at ventilasjonen faktisk øker i forkant av en joggetur (nevrologisk forventning) “til tross” for uendrede gasskonsentrasjoner.

CO2 transporteres 70% som bikarbonat (HCO3-), 10% i plasma, 20% bundet til aminogrupper på hemoglobinet. Når et O2-molekyl først bindes til hemoglobin, endres strukturen. Denne endringen gjør at neste oksygenmolekyl (opp til fire) binder seg lettere til. En graf over blodets oksygenmetning er derfor sigmoid (eksponensiell vekst som flater ut).


ForeleserKåre-Olav Stensløkken

Ressurser
Opptak
Presentasjon

Histologikurs – Cellen

Vi lærte å bruke mikroskop og tegnet celler / vev.

41527345_2172087853057944_7248560818776702976_n-e1536614889446.jpg

Vi bruker som regel maks 40x forstørrelse, da 100x kan være vanskelig å innstille riktig / forberede (må renses ordentlig i forkant usw.).

Cellene / vevet i prøvene var fargede med:

  • Eosin
    En negativ syreforbindelse som tiltrekkes de acidofile molekylene i cytoplasmaet (baser) og gir en rosa farge.
  • Haematoxylin
    En positiv baseforbindelse som tiltrekkes de basofile molekylene i cellekjernen (syrer, bl.a. DNA) og gir en lilla farge.

Hvordan dannes kapillærer?
En celle blir flat og knytter seg sammen ved endene til en sirkel. Cellekjernen blir flattrykt i prosessen.

Hvor mange doble cellemembraner må oksygenet diffundere gjennom for å nå de røde blodlegemenenene?
Svar: (4 + cellemembranen til blodcellene).


ForeleserAnne Spurkland