Celfysiologie

Vakinformatie

Het vak wordt gedoceerd door Geert Bultynck. Biochemie (minor verbreding) volgt dit samen met farmacie en tandheelkunde op gasthuisberg. Het vak telt drie studiepunten maar wordt als zeer zwaar ervaren (een buisvak). De prof vindt grafieken, berekeningen en formules belangrijk. In zijn les durft hij wel eens examenvragen te behandelen uit de vorige jaren. Het examen is schriftelijk.

Examenvragen

28 juni 2017

1. Cardiotone steroïden worden in lage concentratie therapeutisch gebruikt en in hoge conconcentratie zijn ze toxisch, verklaar. (5pt)
2. Hierboven staat een verloop van Inet bij een voltage clamp experiment in de “giant” axon van de pijlinktvis (simulatie gebaseerd op Hodgkin-Huxley vergelijkingen). (zoals de grafiek in de cursus van Inet bij da van 0 en 50 mV)
   • Verklaar verloop van Inet door I-V grafieken van 0mV --> -68,8mV en -68,8mV --> 0mV te geven met Ina, Ik, gK, gNa en de activatie poorten ('gating' mogelijkheid).
   • Teken nu I-V grafiek van -68mV --> +68mV. Wat is er verschillend met voorgaande situatie?
3. Vergelijk de rol van Ca2+ in de excitatie-contractiekoppeling van de gestreepte skeletspier en hartspier. Geef eveneens 3 types van “experimentele” evidentie die uw antwoord staven.
4. Teken niet-selectief Na+/K+ permeabel ionkanaal in een I-V grafiek (conductiantie Na = 10 pS en conductantie K = 10 pS).
   • Verklaar snijpunt met Xas
   • Duid in- en uitstroom aan, verklaar dit m.b.v. de flux.
5. Geef voorbeeld van een ligand gemedieerd niet-selectief Na+/K+ permeabel ionkanaal en verklaar grondig zijn fysiologische functie. Verklaar wat er gebeurt bij Vm -80.
6. Bij diabetes vertonen de bèta cellen van de pancreas een gain-of-function / loss-of-function (schrap wat niet past) bij de Katp gevoelige kanalen. Leg dit kort uit (tekening).
7. Meerkeuze (giscorrectie)
   • Van welk ion verandert de concentratie significant (in mV) tijdens de actiepotentiaal? a)Na+ b)K+ c)Ca2+ d)Cl-
   • Na onderzoek van grondstalen uit een ruimtereis naar Mars werd een nieuw organisme ontdekt “Marsanius rubensis”. Na analyse (bij 37°C) kwam men tot volgende waarde’s: (tabel gegeven met []ex en []in --> [Al]ex = 0,1 mM en [Al]in = 100mM). De cel is permeabel voor Al3+, niet voor SO42-. Wat is de rustmembraanpotentiaal? a) iets inde 300 mV b)-123 mV b) – 61,5 mV c) + 61,5 mV d) 123 mV e) iets inde -300 mV
   • Als de permeabiliteit voor Calcium wordt verandert dan verhoogt/verlaagt/gebeurt er niets met de excitatie van spieren
   • Drie tekeningen gegeven: twee transmembr domeinen, vier transmembr domeinen, 6 transmembr domeinen met positieve ladingen in segment vier. Welke tekening is van spanningsafhankelijke K+ kanalen?
   • Osmose oefening berekenen van een concentratie

Januari 2017

1. Tonische, efficiënte, contractie bij gladde spiercellen
2. Monotone contractie bij kleine arterie
3. Multiple sclerose
4. Arbeidscyclus ('duty cycle') bij gladde en skeletspiercellen
5. Er is een voltage clamp experiment uitgevoerd in de “giant” axon van de pijlinktvis. De simulatie gebaseerd op Hodgkin-Huxley vergelijkingen. Teken het verloop van zo'n voltage-clamp experiment die gaat van -68mV naar 61 mV. Maak hiervoor een duidelijke tekening met ENa, EK, INa, IK, gNa, gK. Gebruik vergelijkingen waar nodig.
6. Gegeven is een I(mV)-grafiek.
   • Duid het omkeerpotentiaal aan. Wat zegt dit over de selectiviteit?
   • Duid de instroom en uitstroom van het ion(en) aan.
   • Geef ook de conductantie weer. Teken de conductantie met factor 2 (dus 2x groter). Bereken deze ook.
7. Lichaamssecretiecellen en de invloed van parasympatisch zenuwstelsel.
8. Meerkeuze: deel met giscorrectie en deel zonder giscorrectie. (giscorrectie afhankelijk van vraag)
   • De cel in rust is permeabel voor: a) Na b) Cl- c) Mg2+ d) K+
   • Na onderzoek van grondstalen uit een ruimtereis naar Mars werd een nieuw organisme ontdekt “Marsanius rubensis”. Na analyse van de ionische concentraties kwam men tot volgende waarde’s: (tabel gegeven met []ex en []in). De cel is permeabel voor Al3+ en SO42-, niet voor Mg2+. Wat is de rustmembraanpotentiaal? a)-123 mV b) – 61,5 mV c) -31 mV d) 0 mV e) + 31,5 mV f) + 61,5 mV g) 123 mV
   • iets over BKcellen
   • iets over blokkeren van thermofiele cellen
   • Diffusie van O2 duurt 0,5s over een afstand van 1micrometer, hoelang duurt het over 4micrometer?
   • Tot welke concentratie kan een 2Na/1Glucose exancher een concentratie van 10mM glucose doen dalen?
   • Waarmee wordt onderzoek naar myosine en actine interactie gedaan: optogentics, FRAP, optical trapping?

2015

1. Niet selectief kationenkanaal
2. Tekening van insulinesecreterende cel maken met ATP-afhankelijke K-kanalen
3. Grafiek van Inet gegeven en gna, gk, Ina en Ik aanvullen en bespreken
4. Vergelijk Ca-instroom, AP en contractie (grafiekjes) in hartspiercel en skeletspiercel
5. Meerkeuzevragen: Epot berekenen,…
6. Geef/Bespreek van gefaciliteerde diffusie, primair en secundair actief transport:
   1. de algemene naam voor de eiwitten die hiervoor verantwoordelijk zijn
   2. schematisch de algemene werking
   3. de naam van een specifiek voorbeeld deze eiwitten
   4. een verwante pathologie/ziektebeeld aan dit specifieke eiwit
7. Voltage clamp van 0mV naar -68 mV, teken de Ina, Ik, gna, gk, en de gatingsmechanismes die hierbij gebeuren.
8. Teken hetzelfde maar dan van +68mV naar -68mV. Waar komen de verschillen door?
9. Wat is het effect van myelinisatie op de conductie snelheid van een axon?
10. Wat zijn de effecten van demyelinisatie en bij welke ziekte komt dit voor?
11. Hoe dragen het calcium niveau en het ATP gebruik van gladde spiercellen bij tot hun vermogen tot tonische contractie?
12. 3 ionen, 2 permeabel, van beiden EC concentratie: IC concentratie = 100:1, +2 en -2 ladingen. Wat is het Vm?
13. Verlengde plateaufase van een cardiaal AP met grafiekjes met kalium stromen eronder. Welke kanaalmutatie kan hiervoor de oorzaak zijn?
14. Stroomgrafiekjes bij verschillende voltages van een niet selectief cation kanaal
15. Herkennen van stroomgrafiek van inward/outward/normale rectifier
16. Waarmee wordt onderzoek naar kinesines gedaan: optogentics, FRAP, optical trapping?

2014

1. bespreek de contractiesnelheid in functie van de kracht voor de verschillende soorten spiercellen(grafiek),rest van de vraag vergeten
2. bespreek de excitatie contractie van hartspiercel en skeletspier
3. geef drie experimentele evidenties van ca2+ bij hart en skeletspier
4. grafiek over I net van zenuwcel wanneer men dit van -68->0mv doet via voltage clamp en erna terug tot -68mv,maak grafiek van INa,IK,gNa,gK en bespreek het proces gating; wat als we nu van -68->60mv doen.Geef grafiek +beschrijf de verschillen met vorige vraag
5. Bespreek de inhibitie met steroïden op het Na/k atpase->volledige of lichte
6. wat gebeurt er als de permeabiliteit van cl- stijgt gedurende rustpotentiaal/ depolarisatie
7. waarvoor dient myelinisatie en wat zijn de gevolgen van demyelinisatie
8. iets over de glucose uptake in niertubuli
9. wanneer kan aspirine best worden opgenomen bij een ph van 2 of 8 en verklaar.
10. Geef een grafiek met concentratie en verduidelijk de permeabiliteit ;k;t van de grafiek van de 2 ph waarden

2013

1. Leg uit: E-C koppeling in skeletspieren, van actiepotentiaal in motorneuron tot contractiemechanisme in spier. Leg ook kort het verschil uit in Ca activering tussen hartspieren en skeletspieren. Geef 3 experimentele evidenties. (7 punten)
2. Inet grafiek gegeven. Geef de grafieken van gna, gk, Ina, Ik en leg ze uit, m.b.h. van gating, bij -70mV naar 0mV en bij 0mV naar -70mV. Vergelijk die met de situatie naar +68mV (3 punten)
3. Insulinesecretie bij hoge glucose uitleggen en waardoor ontstaat hyperinsuline (welke kanalen zijn hiervoor verantwoordelijk)? (1,25 punt)
4. Hoe kunnen gladde spiercellen langer hun contractie aanhouden met een laag ATP verbruik? (1,25 punt)
5. Wat gebeurt er als je Na/K-ATPase inhibeert? (1,25 punt)
6. Grafiek over druk in capillair tussen venule en artiole. Duidt aan in welk gebied er filtratie is en in welk gebied absorptie optreedt. Leg uit hoe oedeem veroorzaakt wordt. (1,25 punt)
7. Meerkeuzevragen (zonder giscorrectie) (op 5 punten in totaal)
   1. Er is een nieuw organisme ontdekt, de ionenconc zijn voor X2+ en Y2-, beide 100mM extracellulair, 1mM intracellulair. Membraan enkel doorlaatbaar voor Y2-, wat is de nieuwe rustpotentiaal?
   2. Diffusie van O2 duurt 1s over een afstand van 1micrometer, hoelang duurt het over 4micrometer?
   3. Je verhoogt de extracellulaire concentratie van K+ van 5 naar 40mM, wat gaat het hart doen, versnellen of gelijk blijven (of vertragen?), met verschillende mogelijkheden gegeven.
   4. Je hebt extracellulair 5mM K+ en 100mM Na+, intracellulair 100mM K+ en 10mM Na+, membraan is niet specifiek en dus permeabel voor beide ionen, hoe ligt de I/Vm curve?
   5. Wat zorgt ervoor dat de burst in insulineproductie stopt?
   6. Tot welke concentratie kan een 2Na/1Glucose exancher een concentratie van 100mM glucose doen dalen?

2008

1. Bespreek de contractie van de gladde spiercel en de invloed van Calcium
2. Bespreek de volgende grafieken ( grafiekjes van de potentiaalklemming)
3. nog kleine vraagjes: teken de invloed van EPSP en nog 2 maar die ben ik even vergeten
4. Bespreek het actief Ca transport over het membraan
5. bespreek kort deze vragen:
   1. Iets van intensiteits-duur curve van dieje kikkerzenuw
   2. waarom 2 systemen van inhibitie
      1. post: reactie
      2. pre: invloed
   3. Teken de intracellulaire Ca concentratie bij een isotonische contractie van de skeletspier in bij een spiertonus
   4. teken een inhibitorische feedback-systeem
6. Bespreek aan de hand van de _afbeeldingen de Na+ en K+ stroom bij hodgkin-huxly

vorige jaren

1. hodgkin-huxley, potentiaal afhankelijke kanalen, en dan geeft hij de grafiek van de steady state… niet de bedoeling het proces van de poorten de beschrijven maar wel hoe dat het komt dat die grafiek zo een verloop heeft en hoe deze kan worden geconstrueerd vanuit het stroom diagram… hij had daar een onmogelijke constructie gemaakt die hij blijkbaar op simulatie had gezet. (eerste vraag dus grafiek die je moet interpreteren, geen ‘verhaaltje’ vertellen zoals hij zei…)
2. bespreek lengte spanning van skeletspier en bespreek hieruit snelheid spanning (geen grafiek gegeven, dus alles zelf doen)
3. activatie van het hart en de autonome regeling
4. hoe wordt intensiteit duurcurve afgeleid uit de zenuw van dieje kikker… bespreek de methode
   1. actief Ca-transport
   2. actief Na/K-transport
   3. Voortgeleiding actiepotentiaal. Invloed membraan weerstand, celdiameter, myelineschede
   4. Bespreek autonoom zenuwstelsel, organisatie, transmitters, receptoren, transductie, invloed cardiovasculair systeem
   5. Effect verhoogde extra cell K concentratie op kikkerhart
   6. Summatie en tetanos in skeletspier (waarom geen tetanos in hartspier?)
   7. vergelijk Na/K transport
5. Volgende figuren uit de cursus illustreren belangrijke eigenschappen van de excitatie-contractie koppeling in de hartspier en de skeletspier. Vergelijk aan de hand van deze figuren het mechanisme van excitatie-contractie koppeling in hart en spier. figuren 6 (hoofdstuk MM) volledig voor de skeletspier, figuren 23 (hoofdstuk MM) volledig voor hart, en figuren 24 midden links en links onder.
6. Transport doorheen het oppervlaktemembraan
7. Bespreek mechanismen van synaptische inhibitie.
8. Bespreek het effect van adrenaline op het kikkerhart.