PANDIT HOOFDSTUK 5
Cytoplasma → volledige celinhoud, m.u.v. de celkern.
↳ onderdelen: Cytosol (vooral water + opgeloste zouten, nutriënten, gassen, enzymen en eiwitten),
onderdelen van het cytoskelet (microfibrillen en microfilamenten) en organellen
→ Cytosol heet ook wel, de intracellulaire vloeistof
Tissue/weefsel → groep cellen met gelijkaardige structuren en functies
↳ 4 typen, spier-, zenuw-, epitheel-, en bindweefsel
> multicellulaire weefsel barrières bv. epitheelweefsel heten ook wel functionele membranen
> celmembraan ≙ plasmamembraan (functies: structuur, vormt barrière voor extracellulaire vloeistof, reageert
op omgeving en controleert transport van stoffen in en uit de cel)
Structuur/ componenten van celmembranen Fluid mosaic model video
> Basisstructuur celmembranen is een lipide dubbellaag met ingebedde eiwitten
Structuur fosfolipide .
Glycerol als backbone, twee van de hydroxylgroepen hiervan zijn veresterd met de
carboxylgroepen van twee vetzuren. De andere is via een condensatiereactie
gebonden aan een fosfaatgroep. De R-groep van de fosfaat is gebonden aan een
alcohol (ook via condensatiereactie), meestal een N-bevattende alcohol, bv.
choline.
> Het gebonden alcohol aan fosfaat bepaald de naam (fosfatidylX) bv.
fosfatidylcholine
> De vetzuren bevatten meestal een even aantal C-atomen (d.w.z. 14, 16 of 20
C-atomen, resp. myristinezuur, palmitinezuur, arachidonzuur)
- De fosfaatgroep is negatief geladen, het gebonden alcohol kan positief geladen zijn. Fosfolipiden zijn
dus of negatief geladen of zwitterionisch bij fysiologische pH
- fosfolipiden zijn amfifiele lipiden, waardoor zij zich kunnen organiseren in structuren zoals micellen
(ring van enkele lipide laag, vetdruppels) en lipide dubbellagen als resultaat van hydrofobische binding
→ De lipidendubbellaag wordt bij elkaar gehouden door hydrofobische en van der waals interacties tussen
vetzuren en door H-bruggen en elektrostatische krachten tussen de polaire koppen en watermoleculen
→ Smelttemperatuur van de lipide dubbellaag is lager dan de normale lichaamstemperatuur, waardoor de
lipide dubbellaag en dus celmembranen mobiel zijn.
→ Andere amfifiele of lipofiele moleculen (bv. de steroïde cholesterol), dragen bij aan of een celmembraan
meer vloeibaar/mobiel of juist stijver is.
> Hydrofobe binnenkant maakt dat ionen en polaire moleculen de dubbellaag langzaam of niet kunnen
passeren terwijl lipofiele deeltjes er makkelijker doorheen gaan.
CELLULAIRE EIWITTEN
Oplosbare eiwitten → plasma eiwitten en enzymen, bevinden zich in de lichaamsvloeistoffen.
↳ De eiwitten zijn zo gevouwen dat de binnenkant hydrofoob is en dus water uitsluit terwijl de buitenkant
geladen of H-brug-vormende groepen bevat, waardoor het dus oplosbaar is.
Membraaneiwitten
Extrinsieke/perifere eiwitten → Eiwitten die op het binnen, of buiten oppervlakte van het membraan zitten,
ze zijn zo gevouwen dat de hydrofobe aminozuren dichtbij of verankerd zijn in de membraanlipiden en dat de
hydrofiele aminozuren vooral naar de waterige omgeving van het cytoplasma of de extracellulaire vloeistof zijn
gericht
Intrinsieke/integrale eiwitten → eiwitten, ingebed in de lipide dubbellaag. Deel van aminozuren in de
dubbellaag is hydrofobisch, deel gericht naar waterige omgeving is hydrofiel.
Transmembraan eiwitten → type integrale eiwitten, die zich uitstrekken door de hele lipide dubbellaag, met
delen die uitsteken aan zowel de binnen- als de buitenste oppervlakken van de dubbellaag.
> Eiwitten zijn ook mobiel binnen de dubbellaag maar bewegen/diffunderen veel langzamer als de fosfolipiden
, Marker proteins/eiwitten → identificeren cellen aan elkaar. Immuunsysteem gebruikt deze eiwitten om
lichaamsvreemde stoffen te identificeren
Receptoreiwitten → onderdeel van doorgave van informatie tussen extra- en intracellulaire regio's
Transporteiwitten → reguleren transport, de cel in en uit.
Kanaaleiwitten → Type transporteiwit, meestal transmembraaneiwitten die water gevulde poriën of kanalen
vormen waardoor ionen en sommige kleine hydrofiele moleculen kunnen passeren. Kanalen zijn meestal
specifiek voor een bepaald type stof dat kan passeren. En kanalen zijn gated, ofwel ze kunnen geopend of
gesloten worden naar behoeften van de cel
Carrier eiwitten → type transporteiwit, transmembraaneiwitten die een of meer plekken hebben waar een
ligand kan binden. Waarna de carrier de ligand de cel in of uit vervoert.
Transportmechanismen .
Celmembranen zijn semipermeabel. Transportsnelheid door membranen hangt af van zowel de samenstelling
van een celmembraan als de eigenschappen van de opgeloste stof (lipofiliteit, grootte, lading etc.)
Passieve diffusie → kleine en lichte moleculen (qua MW)
Carrier-mediated transport → kleine maar ook grote moleculen
Endocytose & exocytose → macromoleculen en kleine deeltjes zoals virussen en bacteriën
Diffusie → natuurlijke neiging van moleculen om zich te bewegen van een gebied met een hoge concentratie
naar een gebied met een lagere concentratie (langs de concentratiegradiënt), totdat een evenwicht is bereikt.
> Passieve diffusie is niet afhankelijk van energie. Het vindt plaats zolang er een concentratieverschil is, bij
evenwicht vindt er ook uitwisseling van moleculen plaats, maar in gelijke snelheid in beide richtingen.
↳ Heet ook wel flux, of verandering in concentratie per tijdseenheid van de donor kant
- Donor side: gebied met hoge concentratie (C1 in Fick’s law of diffusion)
- Receiver side: gebied met lage concentratie (C2 in Fick’s law of diffusion)
> Diffusie vindt niet plaats als een membraan niet permeabel is voor een bepaalde opgeloste stof
Fick’s law of diffusion
Diffusiecoëfficiënt (D) → constante, geeft weer hoe snel een molecuul diffundeert
in een bepaald medium. D hangt af van de grootte (ofwel Mw) van het molecuul, de
viscositeit van het medium en de temperatuur.
- ↑ viscositeit van medium, grootte molecuul, of Mw → ↓ D & ↑ Temp. = ↑ D
➢ (C1 - C2), de concentratiegradiënt van de opgeloste stof. (mg/mL)
- Er geldt: C1 > C2
➢ A, opp. van membraan blootgesteld aan de diffusie (cm2)
➢ D, diffusiecoëfficiënt (cm2/s) (Kleinere moleculen hebben grotere diffusiecoëfficiënten)
➢ h, dikte van membraan (cm)
→ NB. wanneer C1 = C2, C1 - C2 = 0. Dus dC/dt = 0. (totale snelheid van diffusie, concentratie/tijd is 0, er is
uiteraard nog wel diffusie, namelijk in gelijke snelheid in beide richtingen)
Passieve diffusie door hydrofiele poriën .
De lipidendubbellaag bevat ‘waterige’ poriën, gecreëerd door hydrofiele centra van membraaneiwitten.
Door deze poriën kunnen kleine moleculen (bv. H2O) en kleine opgeloste stoffen diffunderen als zij kleiner zijn
dan de diameter van de porie (~ 0,5 nm). De meeste stoffen zijn dus te groot voor deze route.
Cytoplasma → volledige celinhoud, m.u.v. de celkern.
↳ onderdelen: Cytosol (vooral water + opgeloste zouten, nutriënten, gassen, enzymen en eiwitten),
onderdelen van het cytoskelet (microfibrillen en microfilamenten) en organellen
→ Cytosol heet ook wel, de intracellulaire vloeistof
Tissue/weefsel → groep cellen met gelijkaardige structuren en functies
↳ 4 typen, spier-, zenuw-, epitheel-, en bindweefsel
> multicellulaire weefsel barrières bv. epitheelweefsel heten ook wel functionele membranen
> celmembraan ≙ plasmamembraan (functies: structuur, vormt barrière voor extracellulaire vloeistof, reageert
op omgeving en controleert transport van stoffen in en uit de cel)
Structuur/ componenten van celmembranen Fluid mosaic model video
> Basisstructuur celmembranen is een lipide dubbellaag met ingebedde eiwitten
Structuur fosfolipide .
Glycerol als backbone, twee van de hydroxylgroepen hiervan zijn veresterd met de
carboxylgroepen van twee vetzuren. De andere is via een condensatiereactie
gebonden aan een fosfaatgroep. De R-groep van de fosfaat is gebonden aan een
alcohol (ook via condensatiereactie), meestal een N-bevattende alcohol, bv.
choline.
> Het gebonden alcohol aan fosfaat bepaald de naam (fosfatidylX) bv.
fosfatidylcholine
> De vetzuren bevatten meestal een even aantal C-atomen (d.w.z. 14, 16 of 20
C-atomen, resp. myristinezuur, palmitinezuur, arachidonzuur)
- De fosfaatgroep is negatief geladen, het gebonden alcohol kan positief geladen zijn. Fosfolipiden zijn
dus of negatief geladen of zwitterionisch bij fysiologische pH
- fosfolipiden zijn amfifiele lipiden, waardoor zij zich kunnen organiseren in structuren zoals micellen
(ring van enkele lipide laag, vetdruppels) en lipide dubbellagen als resultaat van hydrofobische binding
→ De lipidendubbellaag wordt bij elkaar gehouden door hydrofobische en van der waals interacties tussen
vetzuren en door H-bruggen en elektrostatische krachten tussen de polaire koppen en watermoleculen
→ Smelttemperatuur van de lipide dubbellaag is lager dan de normale lichaamstemperatuur, waardoor de
lipide dubbellaag en dus celmembranen mobiel zijn.
→ Andere amfifiele of lipofiele moleculen (bv. de steroïde cholesterol), dragen bij aan of een celmembraan
meer vloeibaar/mobiel of juist stijver is.
> Hydrofobe binnenkant maakt dat ionen en polaire moleculen de dubbellaag langzaam of niet kunnen
passeren terwijl lipofiele deeltjes er makkelijker doorheen gaan.
CELLULAIRE EIWITTEN
Oplosbare eiwitten → plasma eiwitten en enzymen, bevinden zich in de lichaamsvloeistoffen.
↳ De eiwitten zijn zo gevouwen dat de binnenkant hydrofoob is en dus water uitsluit terwijl de buitenkant
geladen of H-brug-vormende groepen bevat, waardoor het dus oplosbaar is.
Membraaneiwitten
Extrinsieke/perifere eiwitten → Eiwitten die op het binnen, of buiten oppervlakte van het membraan zitten,
ze zijn zo gevouwen dat de hydrofobe aminozuren dichtbij of verankerd zijn in de membraanlipiden en dat de
hydrofiele aminozuren vooral naar de waterige omgeving van het cytoplasma of de extracellulaire vloeistof zijn
gericht
Intrinsieke/integrale eiwitten → eiwitten, ingebed in de lipide dubbellaag. Deel van aminozuren in de
dubbellaag is hydrofobisch, deel gericht naar waterige omgeving is hydrofiel.
Transmembraan eiwitten → type integrale eiwitten, die zich uitstrekken door de hele lipide dubbellaag, met
delen die uitsteken aan zowel de binnen- als de buitenste oppervlakken van de dubbellaag.
> Eiwitten zijn ook mobiel binnen de dubbellaag maar bewegen/diffunderen veel langzamer als de fosfolipiden
, Marker proteins/eiwitten → identificeren cellen aan elkaar. Immuunsysteem gebruikt deze eiwitten om
lichaamsvreemde stoffen te identificeren
Receptoreiwitten → onderdeel van doorgave van informatie tussen extra- en intracellulaire regio's
Transporteiwitten → reguleren transport, de cel in en uit.
Kanaaleiwitten → Type transporteiwit, meestal transmembraaneiwitten die water gevulde poriën of kanalen
vormen waardoor ionen en sommige kleine hydrofiele moleculen kunnen passeren. Kanalen zijn meestal
specifiek voor een bepaald type stof dat kan passeren. En kanalen zijn gated, ofwel ze kunnen geopend of
gesloten worden naar behoeften van de cel
Carrier eiwitten → type transporteiwit, transmembraaneiwitten die een of meer plekken hebben waar een
ligand kan binden. Waarna de carrier de ligand de cel in of uit vervoert.
Transportmechanismen .
Celmembranen zijn semipermeabel. Transportsnelheid door membranen hangt af van zowel de samenstelling
van een celmembraan als de eigenschappen van de opgeloste stof (lipofiliteit, grootte, lading etc.)
Passieve diffusie → kleine en lichte moleculen (qua MW)
Carrier-mediated transport → kleine maar ook grote moleculen
Endocytose & exocytose → macromoleculen en kleine deeltjes zoals virussen en bacteriën
Diffusie → natuurlijke neiging van moleculen om zich te bewegen van een gebied met een hoge concentratie
naar een gebied met een lagere concentratie (langs de concentratiegradiënt), totdat een evenwicht is bereikt.
> Passieve diffusie is niet afhankelijk van energie. Het vindt plaats zolang er een concentratieverschil is, bij
evenwicht vindt er ook uitwisseling van moleculen plaats, maar in gelijke snelheid in beide richtingen.
↳ Heet ook wel flux, of verandering in concentratie per tijdseenheid van de donor kant
- Donor side: gebied met hoge concentratie (C1 in Fick’s law of diffusion)
- Receiver side: gebied met lage concentratie (C2 in Fick’s law of diffusion)
> Diffusie vindt niet plaats als een membraan niet permeabel is voor een bepaalde opgeloste stof
Fick’s law of diffusion
Diffusiecoëfficiënt (D) → constante, geeft weer hoe snel een molecuul diffundeert
in een bepaald medium. D hangt af van de grootte (ofwel Mw) van het molecuul, de
viscositeit van het medium en de temperatuur.
- ↑ viscositeit van medium, grootte molecuul, of Mw → ↓ D & ↑ Temp. = ↑ D
➢ (C1 - C2), de concentratiegradiënt van de opgeloste stof. (mg/mL)
- Er geldt: C1 > C2
➢ A, opp. van membraan blootgesteld aan de diffusie (cm2)
➢ D, diffusiecoëfficiënt (cm2/s) (Kleinere moleculen hebben grotere diffusiecoëfficiënten)
➢ h, dikte van membraan (cm)
→ NB. wanneer C1 = C2, C1 - C2 = 0. Dus dC/dt = 0. (totale snelheid van diffusie, concentratie/tijd is 0, er is
uiteraard nog wel diffusie, namelijk in gelijke snelheid in beide richtingen)
Passieve diffusie door hydrofiele poriën .
De lipidendubbellaag bevat ‘waterige’ poriën, gecreëerd door hydrofiele centra van membraaneiwitten.
Door deze poriën kunnen kleine moleculen (bv. H2O) en kleine opgeloste stoffen diffunderen als zij kleiner zijn
dan de diameter van de porie (~ 0,5 nm). De meeste stoffen zijn dus te groot voor deze route.
