Fysiologie samenvatting
Hoofdstuk 2: de celmembraan
Celmembraan = permeabel voor O2 , CO2 en NH3
= impermeabel voor grote moleculen, geladen ionen, waterhoudende moleculen, suikers, …
= assymetrisch waardoor de buigbaarheid en vloeibaarheid ervan variëren
= negatiever aan de binnenste zijde, dan aan de buitenste zijde
Bouw:
- Fosfolipiden
● Amfipatisch: hydrofiele kop en hydrofobe vetzuurstaarten
- vormen bilayer waarbij de koppen naar buiten liggen en de vetzuurstaarten naar elkaar toe
- bij te lage concentratie vormen ze een micel waarbij FL in een cirkel liggen met koppen
naar buiten
● Soorten: verschillende soorten koppen/staarten (vb. fosfatidylserine, sphingomyeline, …)
- staart: verzadigd/ onverzadigd -> beïnvloedt vloeibaarheid, dikte en structuur van CM
● Temperatuursgevoelig: gel- en solstate (gel = vaster, sol = vloeibaarder)
- bepaalde transitietemperatuur Tm kan overgang van sol naar gel bepalen (en andersom)
lage Tm = korte onverzadigde vetzuren = sterke interactie = vast (gel)
hoge Tm = lange verzadigde vetzuren = zwakke interactie = vloeibaar (sol)
- zwakke packing = scheuren en gaten in het membraan = meer permeabel (sol)
● Beweging:
1. Laterale diffusie = beweging van FL in eigen monolayer (snel bij hoge T, traag bij lage T)
2. Rotatie = draaibeweging van FL rond hun eigen as
3. Flexie = beweging van de vetzuurstaarten van FL
4. Flip-flop = beweging van FL naar andere monolayer door enzymen flipase en flopase
-> flipase = van buitenste naar binnenste monolayer
-> flopase = van binnenste naar buitenste monolayer
-> scramblase = werken in beide richtingen en hebben geen energie nodig
=> flipase en flopase gebeurt maar zelden, want hoge energiebarrière
(cholesterol kan wel gemakkelijke flippen of floppen)
- Cholesterol
● Ligging: tussen de vetzuurstaarten in
● Hoeveelheid: cholesterol bepaalt mee de vloeibaarheid van het membraan
veel cholesterol = stijver membraan (meer permeabel; afstand tss VZ groter),
weinig cholesterol = vloeibaarder membraan (minder permeabel; afstand tss VZ kleiner)
- Membraanproteïnen
● Integraal: hebben een transmembranair segment (lipide-ankers)
- kunnen meerdere (α-helix) segmenten hebben
- kunnen aan PL gelinkt zijn via suikerketens
● Perifeer: hangen vast aan een integraal eiwit (oplosbaarder)
● Multispanning: veel α-helices is veel multispanning, waardoor de proteines stabieler zijn
- complexen hebben ook meer functies: ze hebben een N-terminus EC en een C-terminus IC
waaraan liganden kunnen binden
● Functies:
Integrale eiwitten:
1. Receptor: ligand-geactiveerd
2. Adhesiemolecule: cel-matrix en cel-cel adhesie (integrines en cadherines)
3. Transport: poriën, kanalen, carriers, pompen
, 4. Enzymen: GPI-linked proteïns
5. Intracellulaire signalering
Perifere eiwitten:
1. Intracellulaire signalering
2. Vorming submembranair cytoskelet
- Lipid rafts/ microdomeinen
● Verdikkingen in het CM die meer cholesterol en sphingolipiden bevatten
● Functie = signaaltransductie : leaflet-leaflet interacties tussen de PL variëren
Hoofdstuk 3: signaaltransductie
1. Juxtraciene communicatie
= directe cel-cel communicatie
= voornamelijk via gap junctions (nexus)
- 1 gapjunction = 2 hemikanalen van verschillende cellen die tegen elkaar komen te zitten
- 1 hemikanaal wordt ook een connexon genoemd en is opgebouwd uit 6 connexines (hexameer)
- gap junction = chemisch en elektrisch contact (permeabel voor moleculen en lage weerstand)
2. Communicatie via chemische signalen
a. Endocriene signalering
= signaaltransductie via de bloedbaan (over lange afstanden; via hormonen)
b. Paracriene signalering
= signaaltransductie via synaptische signalering (vb. Ach/ neurotransmitter) aan naburige cellen
c. Autocriene signalering
= signaaltransductie waarbij de afzender en de ontvanger van het signaal dezelfde cel zijn
⇨ Signaleringsproces:
1. Herkenning van het signaal via receptoren.
2. Transductie van het signaal naar IC (al dan niet via 2nd messengers)
3. Transmissie van het signaal naar de juiste effector.
4. Modulatie van de effector.
5. Antwoord van de effector/ van de cel. (effect)
6. Feedback/terugkoppelingsmechanismen.
=> herkenningsproces (stap 1) van een bi-moleculaire reactie
= grootte van het effect is afhankelijk van de dissociatieconstante (Kd) en de dosis ([X])
= hoe hoger het Hill-nummer, hoe steiler de Hill-curve, hoe sneller de concentratie van een
ligand van 0% naar 100% effect gaat (1ste ligand gaat trager, 2de iets beter, 3de nog sneller,
…)
=> Hill functie = verhouding tussen dosis/ effect
=> hoe hoger de Kd, hoe kleiner het effect
=> Hill-nummer = graad in coöperativiteit tussen ligandbindingsplaatsen
⇨ Multi-point effect:
= 1 ligand kan meerdere receptoren binden en dus verschillende effecten initiëren
vb. epinephrine kan het hartritme doen toenemen, maar ook glycogeenafbraak doen toenemen
⇨ Receptoren
1. Ionotrope receptoren = ligand-geactiveerde kanalen (5 subeenheden) met EC bindingsplaats
2. Metabotrope receptoren = activeren via second messenger een ionkanaal (zelf geen kanaal)
, => G-proteine gekoppelde receptoren (GPCR’s)
=> Algemene bouw: 7 transmembraansegmenten,
monomeer, G-proteinebindingsplaats
tussen S5-S6 (IC), N-terminus
betrokken bij ligandbinding (EC)
=> GPCR-proces:
1. Herkenning: ligand bindt aan receptor
2. Transductie: GDP wordt GTP aan G-proteine
3. Transmissie: G-proteine dissocieert van receptor
4. Modulatie: G-proteine dissocieert in α- en βγ-unit
5. Respons: subunits binden op de effectoren
6. Feedback: GTP wordt terug GDP en G-proteine
units komen terug samen
=> soorten van α -subunits in een G-proteine
- Gs: activatie adenylyl cyclase waardoor cAMP-aanmaak gestimuleerd wordt
- Gi: inhibitie adenylyl cyclase waardoor cAMP-aanmaak geïnhibeerd wordt
- Gq: activatie phospholipase waardoor hydrolyse van PIP2 tot DAG/IP3 gestimuleerd wordt
=> modulatie mechanismen
1. Adenylyl cyclase: ATP wordt omgezet naar cAMP
-> cAMP beïnvloedt de werking van enzymen en kanalen (vb. HCN kanaal)
-> cAMP kan enzymen activeren zoals PKA die activiteit van receptoren beïnvloeden
(PKA = fosforylatie van kanalen, receptoren en enzymen)
Regulatie PKA: via regulatoire subeenheden die aan de katalytische delen zitten
2. Phosphodiesterase: afbraak van cGMP tot GMP
-> ligand = licht (cGMP-dependend kanalen in het oog aanwezig)
3. Phospholipase: afbraak van phospholipiden (PIP2 IP3 + DAG)
-> IP3 gaat naar celmembraan en zorgt dat er meer Ca2+ in het cytosol komt
= meer spiercontractie, invloed op doelproteïnen via Ca2+/CAM
-> DAG activeert PKC wat voor fosforylatie zorgt of vormt arachidonzuur (AA)
=> Second messengers
- signalen versterken: meerdere 2nd messengers per geactiveerde receptor
- integratie signalen: meerdere receptoren matchen met meerdere effectoren
- basistypes: hydrofobe moleculen (DAG), hydrofiele moleculen (cAMP), gassen
- eigenschappen:
-> vrijgegeven en gesynthetiseerd in specifieke reacties
-> opgeslagen in speciale organellen
-> lokalisatie van productie, vrijgave en vernietiging kan: cel kan signaalactiviteit regelen
, 3. Katalytische receptoren = transmembranaire proteinen met enzymatische activiteit aan IC zijde
=> 5 klassen
Guanylyl cyclase
- Liganden = kleine peptides (ANP, BNP, CNP)
- Ligandbinding = dimerisatie = activatie van guanylyl cyclase
- Activatie guanylyl cyclase = hogere concentratie aan cGMP
- cGMP activeert PKG (fosforylatie van proteinen)
Serine/threonine kinase
- Liganden = TGF-β (Transforming Growth Factor β)
- Type 2 bindt met een ligand
- Type 2 receptor interreageert met type 1 receptor
- Type 1 receptor wordt gefosforyleerd aan Ser of Thr
- Fosforylatie van type 1 receptor = kinase activiteit
Tyrosine kinase (RTK)
- Liganden = NGF (Nerve Growth Factor)
- Vorming van receptor-signaal complex
Reactie:
1. Ligandbinding = dimerisatie = activatie RTK
2. Geactiveerd RTK fosforyleert zichzelf
3. GRB2 bindt aan RTK en recruteert SOS
4. SOS activeert Ras (GDP naar GTP omzetten)
5. Ras fosforyleert MAPKKK tot MAPKK tot MAPK
6. MAPK gaat als transcriptiefactor naar de nucleus
Receptor associated tyrosine kinase
- Liganden = cytokines, groeifactoren in cel
- Activeren ‘loosly-non)covalent’ geassocieerde tyrosine
kinases (Src en JAK)
- Ligandbinding = dimerisatie = activatie kinases
- Kinases fosforyleren elkaar en de receptor
- Gefosforyleerde fosfotyrosines zijn bindingsplaatsen voor
proteines
Hoofdstuk 2: de celmembraan
Celmembraan = permeabel voor O2 , CO2 en NH3
= impermeabel voor grote moleculen, geladen ionen, waterhoudende moleculen, suikers, …
= assymetrisch waardoor de buigbaarheid en vloeibaarheid ervan variëren
= negatiever aan de binnenste zijde, dan aan de buitenste zijde
Bouw:
- Fosfolipiden
● Amfipatisch: hydrofiele kop en hydrofobe vetzuurstaarten
- vormen bilayer waarbij de koppen naar buiten liggen en de vetzuurstaarten naar elkaar toe
- bij te lage concentratie vormen ze een micel waarbij FL in een cirkel liggen met koppen
naar buiten
● Soorten: verschillende soorten koppen/staarten (vb. fosfatidylserine, sphingomyeline, …)
- staart: verzadigd/ onverzadigd -> beïnvloedt vloeibaarheid, dikte en structuur van CM
● Temperatuursgevoelig: gel- en solstate (gel = vaster, sol = vloeibaarder)
- bepaalde transitietemperatuur Tm kan overgang van sol naar gel bepalen (en andersom)
lage Tm = korte onverzadigde vetzuren = sterke interactie = vast (gel)
hoge Tm = lange verzadigde vetzuren = zwakke interactie = vloeibaar (sol)
- zwakke packing = scheuren en gaten in het membraan = meer permeabel (sol)
● Beweging:
1. Laterale diffusie = beweging van FL in eigen monolayer (snel bij hoge T, traag bij lage T)
2. Rotatie = draaibeweging van FL rond hun eigen as
3. Flexie = beweging van de vetzuurstaarten van FL
4. Flip-flop = beweging van FL naar andere monolayer door enzymen flipase en flopase
-> flipase = van buitenste naar binnenste monolayer
-> flopase = van binnenste naar buitenste monolayer
-> scramblase = werken in beide richtingen en hebben geen energie nodig
=> flipase en flopase gebeurt maar zelden, want hoge energiebarrière
(cholesterol kan wel gemakkelijke flippen of floppen)
- Cholesterol
● Ligging: tussen de vetzuurstaarten in
● Hoeveelheid: cholesterol bepaalt mee de vloeibaarheid van het membraan
veel cholesterol = stijver membraan (meer permeabel; afstand tss VZ groter),
weinig cholesterol = vloeibaarder membraan (minder permeabel; afstand tss VZ kleiner)
- Membraanproteïnen
● Integraal: hebben een transmembranair segment (lipide-ankers)
- kunnen meerdere (α-helix) segmenten hebben
- kunnen aan PL gelinkt zijn via suikerketens
● Perifeer: hangen vast aan een integraal eiwit (oplosbaarder)
● Multispanning: veel α-helices is veel multispanning, waardoor de proteines stabieler zijn
- complexen hebben ook meer functies: ze hebben een N-terminus EC en een C-terminus IC
waaraan liganden kunnen binden
● Functies:
Integrale eiwitten:
1. Receptor: ligand-geactiveerd
2. Adhesiemolecule: cel-matrix en cel-cel adhesie (integrines en cadherines)
3. Transport: poriën, kanalen, carriers, pompen
, 4. Enzymen: GPI-linked proteïns
5. Intracellulaire signalering
Perifere eiwitten:
1. Intracellulaire signalering
2. Vorming submembranair cytoskelet
- Lipid rafts/ microdomeinen
● Verdikkingen in het CM die meer cholesterol en sphingolipiden bevatten
● Functie = signaaltransductie : leaflet-leaflet interacties tussen de PL variëren
Hoofdstuk 3: signaaltransductie
1. Juxtraciene communicatie
= directe cel-cel communicatie
= voornamelijk via gap junctions (nexus)
- 1 gapjunction = 2 hemikanalen van verschillende cellen die tegen elkaar komen te zitten
- 1 hemikanaal wordt ook een connexon genoemd en is opgebouwd uit 6 connexines (hexameer)
- gap junction = chemisch en elektrisch contact (permeabel voor moleculen en lage weerstand)
2. Communicatie via chemische signalen
a. Endocriene signalering
= signaaltransductie via de bloedbaan (over lange afstanden; via hormonen)
b. Paracriene signalering
= signaaltransductie via synaptische signalering (vb. Ach/ neurotransmitter) aan naburige cellen
c. Autocriene signalering
= signaaltransductie waarbij de afzender en de ontvanger van het signaal dezelfde cel zijn
⇨ Signaleringsproces:
1. Herkenning van het signaal via receptoren.
2. Transductie van het signaal naar IC (al dan niet via 2nd messengers)
3. Transmissie van het signaal naar de juiste effector.
4. Modulatie van de effector.
5. Antwoord van de effector/ van de cel. (effect)
6. Feedback/terugkoppelingsmechanismen.
=> herkenningsproces (stap 1) van een bi-moleculaire reactie
= grootte van het effect is afhankelijk van de dissociatieconstante (Kd) en de dosis ([X])
= hoe hoger het Hill-nummer, hoe steiler de Hill-curve, hoe sneller de concentratie van een
ligand van 0% naar 100% effect gaat (1ste ligand gaat trager, 2de iets beter, 3de nog sneller,
…)
=> Hill functie = verhouding tussen dosis/ effect
=> hoe hoger de Kd, hoe kleiner het effect
=> Hill-nummer = graad in coöperativiteit tussen ligandbindingsplaatsen
⇨ Multi-point effect:
= 1 ligand kan meerdere receptoren binden en dus verschillende effecten initiëren
vb. epinephrine kan het hartritme doen toenemen, maar ook glycogeenafbraak doen toenemen
⇨ Receptoren
1. Ionotrope receptoren = ligand-geactiveerde kanalen (5 subeenheden) met EC bindingsplaats
2. Metabotrope receptoren = activeren via second messenger een ionkanaal (zelf geen kanaal)
, => G-proteine gekoppelde receptoren (GPCR’s)
=> Algemene bouw: 7 transmembraansegmenten,
monomeer, G-proteinebindingsplaats
tussen S5-S6 (IC), N-terminus
betrokken bij ligandbinding (EC)
=> GPCR-proces:
1. Herkenning: ligand bindt aan receptor
2. Transductie: GDP wordt GTP aan G-proteine
3. Transmissie: G-proteine dissocieert van receptor
4. Modulatie: G-proteine dissocieert in α- en βγ-unit
5. Respons: subunits binden op de effectoren
6. Feedback: GTP wordt terug GDP en G-proteine
units komen terug samen
=> soorten van α -subunits in een G-proteine
- Gs: activatie adenylyl cyclase waardoor cAMP-aanmaak gestimuleerd wordt
- Gi: inhibitie adenylyl cyclase waardoor cAMP-aanmaak geïnhibeerd wordt
- Gq: activatie phospholipase waardoor hydrolyse van PIP2 tot DAG/IP3 gestimuleerd wordt
=> modulatie mechanismen
1. Adenylyl cyclase: ATP wordt omgezet naar cAMP
-> cAMP beïnvloedt de werking van enzymen en kanalen (vb. HCN kanaal)
-> cAMP kan enzymen activeren zoals PKA die activiteit van receptoren beïnvloeden
(PKA = fosforylatie van kanalen, receptoren en enzymen)
Regulatie PKA: via regulatoire subeenheden die aan de katalytische delen zitten
2. Phosphodiesterase: afbraak van cGMP tot GMP
-> ligand = licht (cGMP-dependend kanalen in het oog aanwezig)
3. Phospholipase: afbraak van phospholipiden (PIP2 IP3 + DAG)
-> IP3 gaat naar celmembraan en zorgt dat er meer Ca2+ in het cytosol komt
= meer spiercontractie, invloed op doelproteïnen via Ca2+/CAM
-> DAG activeert PKC wat voor fosforylatie zorgt of vormt arachidonzuur (AA)
=> Second messengers
- signalen versterken: meerdere 2nd messengers per geactiveerde receptor
- integratie signalen: meerdere receptoren matchen met meerdere effectoren
- basistypes: hydrofobe moleculen (DAG), hydrofiele moleculen (cAMP), gassen
- eigenschappen:
-> vrijgegeven en gesynthetiseerd in specifieke reacties
-> opgeslagen in speciale organellen
-> lokalisatie van productie, vrijgave en vernietiging kan: cel kan signaalactiviteit regelen
, 3. Katalytische receptoren = transmembranaire proteinen met enzymatische activiteit aan IC zijde
=> 5 klassen
Guanylyl cyclase
- Liganden = kleine peptides (ANP, BNP, CNP)
- Ligandbinding = dimerisatie = activatie van guanylyl cyclase
- Activatie guanylyl cyclase = hogere concentratie aan cGMP
- cGMP activeert PKG (fosforylatie van proteinen)
Serine/threonine kinase
- Liganden = TGF-β (Transforming Growth Factor β)
- Type 2 bindt met een ligand
- Type 2 receptor interreageert met type 1 receptor
- Type 1 receptor wordt gefosforyleerd aan Ser of Thr
- Fosforylatie van type 1 receptor = kinase activiteit
Tyrosine kinase (RTK)
- Liganden = NGF (Nerve Growth Factor)
- Vorming van receptor-signaal complex
Reactie:
1. Ligandbinding = dimerisatie = activatie RTK
2. Geactiveerd RTK fosforyleert zichzelf
3. GRB2 bindt aan RTK en recruteert SOS
4. SOS activeert Ras (GDP naar GTP omzetten)
5. Ras fosforyleert MAPKKK tot MAPKK tot MAPK
6. MAPK gaat als transcriptiefactor naar de nucleus
Receptor associated tyrosine kinase
- Liganden = cytokines, groeifactoren in cel
- Activeren ‘loosly-non)covalent’ geassocieerde tyrosine
kinases (Src en JAK)
- Ligandbinding = dimerisatie = activatie kinases
- Kinases fosforyleren elkaar en de receptor
- Gefosforyleerde fosfotyrosines zijn bindingsplaatsen voor
proteines
