Hoofdstuk 12: Principes van
membraantransport
1 PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT
1.1 DE IONENCONCENTRATIE VERSCHILT STERK BINNEN EN BUITEN DE CEL
Concentratiegradiënten voor de meest voorkomende ionen zijn te kennen voor het examen!
Dankzij concentratieverschillen kunnen cellen spelen met de stroom van de ionen van binnen naar buiten en
omgekeerd → elektrische stroom (prikkel)
1.2 LIPIDEN DUBBELLAAG IS NIET PERMEABEL VOOR IONEN EN OPGELOSTE STOFFEN
Permeabiliteit ~ snelheid van diffusie
De permeabiliteit van synthetische lipiden dubbellagen voor opgeloste moleculen hangt af van hun grootte, lading
en polariteit.
Grote ongeladen polaire moleculen en ionen kunnen niet via diffusie door het membraan, maar hebben
membraantransport eiwitten nodig
1.3 TWEE SOORTEN MEMBRAANTRANSPORT EIWITTEN: CARRIERS/TRANSPORTERS EN KANALEN
Een kanaal opent en sluit: Snelle diffusie van anorganische ionen. Selectie op lading en grootte.
→ elektrisch geladen: elektrische stroom, elektrische eigenschappen
Een transporter is beweeglijk en verandert van vorm: (langzaam) transport van ene naar andere kant van organische
en anorganische stoffen die passen in de bindingsplaats.
1
,2 CARRIERPROTEÏNEN EN HUN FUNCTIE
2.1 DE ELEKTROCHEMISCHE GRADIËNT
Een elektrochemische gradiënt heeft 2 componenten: een chemische en een elektrische
Concentratiegradiënt en elektrische gradiënt zijn tegengesteld aan
elkaar
Transport van elk molecule wordt beïnvloed door de
concentratiegradiënt
Transport van elk geladen molecule wordt beïnvloed door de
concentratie- én de elektrische gradiënt
Netto drijvende kracht hangt af van de elektrochemische gradiënt
bepaalt de richting van het passief transport
Na gaat makkelijker in de cel dan dat K uit de cel treedt
2.2 PASSIEF EN ACTIEF TRANSPORT
Carriers: passief (gefaciliteerd transport) of actief transport (secundair transport)
Pompen: alleen actief transport (primair transport)
Kanalen: alleen passief transport
Er zijn 3 verschillende wijzen om actief transport aan te drijven.
Elk membraan bezit zijn eigen set van verschillende carriers
Elk type membraan bevat een eigen set membraantransport proteïnen: leidt tot membraan compartimenten
met unieke chemische samenstelling
Set van transportsystemen is celtype specifiek ~ cel specifieke functies
2.2.1 TYPE 1: carriers in gefaciliteerde diffusie = passief transport
Een conformatieverandering kan het passief transport van een opgeloste stof katalyseren
Glucose transporter GluT1-4
• 12 TM-helices, heel selectief transport van D-glucose
• Bindingsaffiniteit is dezelfde aan beide zijden van het membraan (hoe hoger Km, hoe hoger de affiniteit voor
glucose)
• Drijvende kracht: concentratieverschil aan glucose binnen en buiten de cel, er zit meet glucose in het bloed
dan in de cellen (elektrochemische gradiënt)
• Transport kan in 2 richtingen afhankelijk van de (elektro)chemische gradiënt (glucose is niet geladen)
Levercellen: glucose opname of vrijzetting is afhankelijk van de concentratie gradiënt
Andere celtypes: glucose is intracellulair altijd laag → glucose opname gebeurt spontaan
Gefaciliteerd transport gaat veel sneller, vooral bij lage substraatconcentratie dan spontane diffusie
2
, 2.2.2 TYPE 2: carriers in primair actief transport = pompen
Er zijn 3 verschillende ATP-gedreven pompen: ionen, protonen en kleine moleculen
Na+/K+ (IN PLASMA MEMBRAAN)
Na+/K+-ATPase: uitwaarts pompen van Na+ gekoppeld aan ATP-hydrolyse
• Na+/K+ pomp
• 3 NA+ uit en 2K+ in: elektrogeen
• Kenmerkend en essentieel voor dierlijke
cellen
• 30% van de totale energie wordt gebruikt
om dit proces te sturen
• Er is een verandering van affiniteit in de
cyclus
• Tegen de elektrochemische gradiënt in
Na+/K+-ATPase: behoud van de osmotische balans in
een cel
• Helpt te voorkomen dat de dierlijke cellen door osmotische opname van water zouden barsten
• In biologische systemen beweegt water passief onder invloed van osmotische krachten
• Osmose:
o Vloeistof met opgeloste stoffen
o Semipermeabele wand laat alleen vloeistof door, niet de opgeloste stof
o Diffusie, passief transport van water
o Water gaat van een hoge concentratie water naar een lage concentratie gaan waardoor er een
hoogteverschil kan ontstaan
o Hoogteverschil wordt uitgedrukt in osmotische druk (in atm of mmHg)
o Het proces gaat door tot de concentratie links en rechts gelijk is, er is evenwicht
o Osmose ontstaat spontaan wanneer er é compartimenten met een verschillende concentratie
verbonden zijn door een semipermeabel membraan
o Na/K-pomp gaat ervoor zorgen dat de concentratie binnen en buiten de cel gelijk is zodat deze niet
gaat barsten door een te grote hoeveelheid water in de cel
o Hypo-osmotisch medium: grote concentratie opgeloste stof in de cel → cel zwellen
o Hyper-osmotisch medium: grote concentratie opgeloste stof buiten de cel → cel krimpt
o Isotoon medium: de concentratie en dus ook de druk langs beide kanten van het membraan zijn
gelijk, er is geen netto watertransport
▪ Enkel functioneel, niet penetrerende opgeloste stoffen in tekening brengen
▪ Functioneel: osmotisch actieve partikels: het opgeloste partikel kan accumuleren aan beide
zijden van de semipermeabele membraan
▪ Penetrerend: de stof kan de cel op een passieve manier binnenkomen (ionen zijn niet-
penetrerend)
• De drijvende kracht van water is de osmotische druk
• Osmotische zwelling voorkomen door: water verwijderende wand, celwand of Na/K-pomp
Na+/K+-pomp is essentieel voor dierlijk leven
• Na en K: lossen het osmotisch probleem op en basis voor prikkelbaarheid
• Na: gebruikt voor secundair transport
3
membraantransport
1 PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT
1.1 DE IONENCONCENTRATIE VERSCHILT STERK BINNEN EN BUITEN DE CEL
Concentratiegradiënten voor de meest voorkomende ionen zijn te kennen voor het examen!
Dankzij concentratieverschillen kunnen cellen spelen met de stroom van de ionen van binnen naar buiten en
omgekeerd → elektrische stroom (prikkel)
1.2 LIPIDEN DUBBELLAAG IS NIET PERMEABEL VOOR IONEN EN OPGELOSTE STOFFEN
Permeabiliteit ~ snelheid van diffusie
De permeabiliteit van synthetische lipiden dubbellagen voor opgeloste moleculen hangt af van hun grootte, lading
en polariteit.
Grote ongeladen polaire moleculen en ionen kunnen niet via diffusie door het membraan, maar hebben
membraantransport eiwitten nodig
1.3 TWEE SOORTEN MEMBRAANTRANSPORT EIWITTEN: CARRIERS/TRANSPORTERS EN KANALEN
Een kanaal opent en sluit: Snelle diffusie van anorganische ionen. Selectie op lading en grootte.
→ elektrisch geladen: elektrische stroom, elektrische eigenschappen
Een transporter is beweeglijk en verandert van vorm: (langzaam) transport van ene naar andere kant van organische
en anorganische stoffen die passen in de bindingsplaats.
1
,2 CARRIERPROTEÏNEN EN HUN FUNCTIE
2.1 DE ELEKTROCHEMISCHE GRADIËNT
Een elektrochemische gradiënt heeft 2 componenten: een chemische en een elektrische
Concentratiegradiënt en elektrische gradiënt zijn tegengesteld aan
elkaar
Transport van elk molecule wordt beïnvloed door de
concentratiegradiënt
Transport van elk geladen molecule wordt beïnvloed door de
concentratie- én de elektrische gradiënt
Netto drijvende kracht hangt af van de elektrochemische gradiënt
bepaalt de richting van het passief transport
Na gaat makkelijker in de cel dan dat K uit de cel treedt
2.2 PASSIEF EN ACTIEF TRANSPORT
Carriers: passief (gefaciliteerd transport) of actief transport (secundair transport)
Pompen: alleen actief transport (primair transport)
Kanalen: alleen passief transport
Er zijn 3 verschillende wijzen om actief transport aan te drijven.
Elk membraan bezit zijn eigen set van verschillende carriers
Elk type membraan bevat een eigen set membraantransport proteïnen: leidt tot membraan compartimenten
met unieke chemische samenstelling
Set van transportsystemen is celtype specifiek ~ cel specifieke functies
2.2.1 TYPE 1: carriers in gefaciliteerde diffusie = passief transport
Een conformatieverandering kan het passief transport van een opgeloste stof katalyseren
Glucose transporter GluT1-4
• 12 TM-helices, heel selectief transport van D-glucose
• Bindingsaffiniteit is dezelfde aan beide zijden van het membraan (hoe hoger Km, hoe hoger de affiniteit voor
glucose)
• Drijvende kracht: concentratieverschil aan glucose binnen en buiten de cel, er zit meet glucose in het bloed
dan in de cellen (elektrochemische gradiënt)
• Transport kan in 2 richtingen afhankelijk van de (elektro)chemische gradiënt (glucose is niet geladen)
Levercellen: glucose opname of vrijzetting is afhankelijk van de concentratie gradiënt
Andere celtypes: glucose is intracellulair altijd laag → glucose opname gebeurt spontaan
Gefaciliteerd transport gaat veel sneller, vooral bij lage substraatconcentratie dan spontane diffusie
2
, 2.2.2 TYPE 2: carriers in primair actief transport = pompen
Er zijn 3 verschillende ATP-gedreven pompen: ionen, protonen en kleine moleculen
Na+/K+ (IN PLASMA MEMBRAAN)
Na+/K+-ATPase: uitwaarts pompen van Na+ gekoppeld aan ATP-hydrolyse
• Na+/K+ pomp
• 3 NA+ uit en 2K+ in: elektrogeen
• Kenmerkend en essentieel voor dierlijke
cellen
• 30% van de totale energie wordt gebruikt
om dit proces te sturen
• Er is een verandering van affiniteit in de
cyclus
• Tegen de elektrochemische gradiënt in
Na+/K+-ATPase: behoud van de osmotische balans in
een cel
• Helpt te voorkomen dat de dierlijke cellen door osmotische opname van water zouden barsten
• In biologische systemen beweegt water passief onder invloed van osmotische krachten
• Osmose:
o Vloeistof met opgeloste stoffen
o Semipermeabele wand laat alleen vloeistof door, niet de opgeloste stof
o Diffusie, passief transport van water
o Water gaat van een hoge concentratie water naar een lage concentratie gaan waardoor er een
hoogteverschil kan ontstaan
o Hoogteverschil wordt uitgedrukt in osmotische druk (in atm of mmHg)
o Het proces gaat door tot de concentratie links en rechts gelijk is, er is evenwicht
o Osmose ontstaat spontaan wanneer er é compartimenten met een verschillende concentratie
verbonden zijn door een semipermeabel membraan
o Na/K-pomp gaat ervoor zorgen dat de concentratie binnen en buiten de cel gelijk is zodat deze niet
gaat barsten door een te grote hoeveelheid water in de cel
o Hypo-osmotisch medium: grote concentratie opgeloste stof in de cel → cel zwellen
o Hyper-osmotisch medium: grote concentratie opgeloste stof buiten de cel → cel krimpt
o Isotoon medium: de concentratie en dus ook de druk langs beide kanten van het membraan zijn
gelijk, er is geen netto watertransport
▪ Enkel functioneel, niet penetrerende opgeloste stoffen in tekening brengen
▪ Functioneel: osmotisch actieve partikels: het opgeloste partikel kan accumuleren aan beide
zijden van de semipermeabele membraan
▪ Penetrerend: de stof kan de cel op een passieve manier binnenkomen (ionen zijn niet-
penetrerend)
• De drijvende kracht van water is de osmotische druk
• Osmotische zwelling voorkomen door: water verwijderende wand, celwand of Na/K-pomp
Na+/K+-pomp is essentieel voor dierlijk leven
• Na en K: lossen het osmotisch probleem op en basis voor prikkelbaarheid
• Na: gebruikt voor secundair transport
3
