Samenvatting Celbiologie
Hoorcollege 1 De functie en compositie van membranen.
Plasmamembraan: enclosing cell
Internal membrane: enclosing an intracellular compartment
Wat voor functie hebben membranen?
● Afscheiding cel-omgeving
○ kleine moleculen
○ ionen
○ grote moleculen
○ Afscheiding organellen
○ Genereren/controleren van gradiënten
○ genereren/controleren van potentialen
● matrix voor eiwitten
○ transport/ communicatie met andere moleculen/cellen
Membranen blijven aan elkaar door non covalente bindingen.
Benodigde eigenschappen van membranen:
- afsluitend
- selectief permeabel
- functioneren in een waterige omgeving (als cellen in water oplossen heb je er niks
aan).
- rekbaar/vormbaar
dierlijke cellen: plasmamembraan meestal buitenkant van de cel
➔ Planten, schimmels, bacteriën hebben ook nog een celwand.
◆ Celwand is wat moeilijker rekbaar maar het is wel mogelijk.
Plantaardige membranen zijn meer ingewikkeld dan dierlijke membranen.
Een membraan is selectief permeabel
● Grootte en menging met water bepalen hoe efficiënt een molecuul door de
membraan gaat.
○ de polariteit van een molecuul bepaalt zijn oplosbaarheid in water
○ Moleculen die goed in water oplossen komen niet zo makkelijk door de
membraan heen. Hoe meer lading een molecuul heeft hoe slechter het door
de membraan gaat.
Bepaalde activiteiten van de membraan kan tijdelijk ophouden als de vloeibaarheid van de
membraan boven een drempelwaarde ligt.
Wel of niet oplosbaar zijn hangt er van of ‘oplossen’ de vrije energie verlaagt.
Vetzuren= organische carbonzuren met een keten van koolstofatomen en een carboxylgroep
(COOH).
Fosfolipiden vormen membranen
1
, ➔ Fosfolipiden bestaan uit een fosfaatgroep, een glycerol groep, een alcoholgroep en
twee lange vetzuur starten.
➔ Verschillen van triglycerol door een fosfaatgroep aan de kop te hebben.
De fosfolipide structuur bepaalt de structuur van het opgeloste deeltje.
Detergenten kunnen membranen oplossen, hun eigenschappen lijken erg op die van lipiden.
Een membraan is zelfhelend
● Energetisch het meest voordelig is een structuur waar het apolaire deel van de
lipiden helemaal niet in aanraking komt met het water.
Liposomen zijn membraanblaasjes, gebruikt voor o.m. drug-delivery.
De structuur van fosfolipiden:
Kan variëren in de kopgroep en in de vetzuurketens
➔ De kopgroepen verschillen in polariteit en in lading.
Vetzuren verschillen van elkaar in:
● De mate van verzadiging
○ Verzadigde vetzuren zijn meer geordend in de membraan en leiden tot een
minder vloeibare membraan.
○ Als een vetzuurketen dubbele bindingen heeft dan vormt het ‘kinks’ en
kunnen de starten van de fosfolipiden minder goed tegen elkaar plakken.
● De lengte van de ketens
○ Lange vetzuurketens hebben meer interactie met elkaar en leiden ook tot een
minder vloeibare membraan.
○ Korte vetzuurketens hebben minder kans om met elkaar interactie aan te
gaan.
Bacteriën en gisten waarvan hun lichaamstemperatuur afhankelijk is van de
omgevingstemperatuur veranderen de vetzuur compositie van hun membranen om een
constante vloeibaarheid te behouden.
➢ Als de temperatuur daalt wordt er meer vetzuren met dubbele bindingen
gesynthetiseerd.
Vetzuren kunnen in de membraan diffunderen:
- laterale diffusie
- flip-flop
- flexie
- rotatie
Onverzadigde vetzuren hebben meer ‘kinks’, daardoor is er meer laterale diffusie en kunnen
meer kleine (ongeladen) moleculen doordringen in de dubbellaag.
➢ Als je alleen verzadigd vetzuurketens heb dan is de membraan meer compact.
De vetzuurketens bepalen de vloeibaarheid van de lipide dubbellaag.
● De vloeibaarheid van een membraan is de belangrijkste eigenschap.
2
,Cholesterol lost op in membranen en zorgt voor een grotere lokale rigiditeit en een
verminderde permeabiliteit
- Cholesterol is een organische verbinding en een vetachtige stof
- Geen negatieve beïnvloeding van de laterale diffusie
- Bacteriën hebben geen cholesterol. Planten wel.
Cholesterol komt met zijn hydroxylgroep dichtbij de polaire groepen van de fosfolipiden
zitten zodat de ringfiguur interactie aangaat met de eerste CH2 groepen van de vetzuren en
het hierdoor immobiel maakt.
LDL protein particle
➔ Neemt cholesterol weg van bloedbaan.
➔ LDL maakt HDL. HDL gaat naar lysosomen en worden afgebroken.
◆ HDL= High Density Protein
● Een HDL blaasjes neemt cholesterol op uit het bloed
● HDLs worden in de lever opgenomen en de cholesterol gedegradeerd.
Eiwitten in de membraan:
Integrale versus perifere membraaneiwitten:
Integrale membraaneiwitten zijn niet los te maken zonder de lipid bilayer van de membraan
zelf aan te tasten.
Perifeer eiwitten liggen buiten de membraan.
Verschillende manieren van membraan associatie:
- Transmembrane: 𝛂-helix; 𝛃-barrel
- Perifeer: eiwit-eiwit interactie; zwavelbruggen
- Perifeer membraaneiwitten zijn gekoppeld aan een membraan maar niet er
doorheen steken
- Extracellulair lipide anker: GPI (glycophosphatidylinositol) anker
- Intracellulair lipide anker: prenylering
De lading van zure en basische aminozuren is afhankelijk van de pH van de omgeving
- Zuur: Aspartaat; Glutamaat
- Basisch: Lysine; Arginine en Histidine.
𝛂-helices rijk aan apolaire aminozuren kunnen transmembraan helices zijn.
Transmembraandomeinen hebben een interactie met de membraan maar ook met elkaar.
De omgeving waar een eiwit zich bevindt bepaald hoe het vormt (polair binnen of buiten).
Bacteriorhodopsin genereert een proton-gradient door H+ van binnen naar buiten te pompen
m.b.v. lichtenergie. De gradiënt wordt vervolgens gebruikt om ATP te genereren.
De gaten die door de 𝛃-barrel in de membraan worden gemaakt vormen porines en zijn
hydrofiel en kunnen hierdoor water door de membraan passeren.
3
, ➔ Eventuele selectiviteit wordt veroorzaakt door polypeptide lussen die de ingang
afsluiten.
De organisatie van hydrofobe en hydrofiele aminozuren verschilt tussen 𝛂-helix en 𝛃-barrel
transmembraaneiwitten.
Posttranslationeel aangehechte lipide ankers:
- Intracellulair
- In het cytosol
- Vetzuurketen of prenyl groep
- Extracellulair
- Het GPI-anker
Ankers zijn moleculen die aan de ene of andere uiteinde van de membraan gebonden zijn.
Van rode bloedcellen (zonder organellen) kunnen heel gemakkelijk membranen of vesicles
worden gemaakt.
Belangrijke eiwitten in rode bloedcellen:
1. Spectrin
a. Een peripheer membraan eiwit
2. Glycophorin
a. Glycophorin heeft aan de buitenzijde suikerketens die vermijden dat de rode
bloedcel aan de bloedvaten blijft kleven.
b. Glycophorin overspant de membraan met 1 enkele transmembraan 𝛂-helix.
Mensen die een defecte spectrine gen hebben zijn vaak anemie. Hun rode bloedcellen zijn
vak bolvormig en fragiel, aangezien de eiwit spectrine een belangrijk component is van de
cytoskelet van de rode bloedcel.
De cortical cytoskeleton voordelen:
- Vermijd diffusie van membraaneiwitten die direct aan de cytoskelet zijn verbonden.
- Vermijdt diffusie van moleculen door de celmembraan heen.
Integrale membraaneiwitten zijn membraaneiwitten die door de membraan heen steken.
Serine residuen in de N-terminale helft van het eiwit worden met o-glycosyl ketens
gedecoreerd.
Laterale diffusie kan worden beperkt door tight junctions.
➢ In epitheliumcellen zijn veel eiwitten beperkt tot de basale en andere tot de apicale
kant van het epitheel.
Manieren van eiwit beperking:
- Zelforganisatie
- Eiwitten gaan samenklonteren waardoor ze een grotere geheel vormen en
het moeilijker wordt om te bewegen.
- Vastzitten aan macromoleculen buiten de cel
4
Hoorcollege 1 De functie en compositie van membranen.
Plasmamembraan: enclosing cell
Internal membrane: enclosing an intracellular compartment
Wat voor functie hebben membranen?
● Afscheiding cel-omgeving
○ kleine moleculen
○ ionen
○ grote moleculen
○ Afscheiding organellen
○ Genereren/controleren van gradiënten
○ genereren/controleren van potentialen
● matrix voor eiwitten
○ transport/ communicatie met andere moleculen/cellen
Membranen blijven aan elkaar door non covalente bindingen.
Benodigde eigenschappen van membranen:
- afsluitend
- selectief permeabel
- functioneren in een waterige omgeving (als cellen in water oplossen heb je er niks
aan).
- rekbaar/vormbaar
dierlijke cellen: plasmamembraan meestal buitenkant van de cel
➔ Planten, schimmels, bacteriën hebben ook nog een celwand.
◆ Celwand is wat moeilijker rekbaar maar het is wel mogelijk.
Plantaardige membranen zijn meer ingewikkeld dan dierlijke membranen.
Een membraan is selectief permeabel
● Grootte en menging met water bepalen hoe efficiënt een molecuul door de
membraan gaat.
○ de polariteit van een molecuul bepaalt zijn oplosbaarheid in water
○ Moleculen die goed in water oplossen komen niet zo makkelijk door de
membraan heen. Hoe meer lading een molecuul heeft hoe slechter het door
de membraan gaat.
Bepaalde activiteiten van de membraan kan tijdelijk ophouden als de vloeibaarheid van de
membraan boven een drempelwaarde ligt.
Wel of niet oplosbaar zijn hangt er van of ‘oplossen’ de vrije energie verlaagt.
Vetzuren= organische carbonzuren met een keten van koolstofatomen en een carboxylgroep
(COOH).
Fosfolipiden vormen membranen
1
, ➔ Fosfolipiden bestaan uit een fosfaatgroep, een glycerol groep, een alcoholgroep en
twee lange vetzuur starten.
➔ Verschillen van triglycerol door een fosfaatgroep aan de kop te hebben.
De fosfolipide structuur bepaalt de structuur van het opgeloste deeltje.
Detergenten kunnen membranen oplossen, hun eigenschappen lijken erg op die van lipiden.
Een membraan is zelfhelend
● Energetisch het meest voordelig is een structuur waar het apolaire deel van de
lipiden helemaal niet in aanraking komt met het water.
Liposomen zijn membraanblaasjes, gebruikt voor o.m. drug-delivery.
De structuur van fosfolipiden:
Kan variëren in de kopgroep en in de vetzuurketens
➔ De kopgroepen verschillen in polariteit en in lading.
Vetzuren verschillen van elkaar in:
● De mate van verzadiging
○ Verzadigde vetzuren zijn meer geordend in de membraan en leiden tot een
minder vloeibare membraan.
○ Als een vetzuurketen dubbele bindingen heeft dan vormt het ‘kinks’ en
kunnen de starten van de fosfolipiden minder goed tegen elkaar plakken.
● De lengte van de ketens
○ Lange vetzuurketens hebben meer interactie met elkaar en leiden ook tot een
minder vloeibare membraan.
○ Korte vetzuurketens hebben minder kans om met elkaar interactie aan te
gaan.
Bacteriën en gisten waarvan hun lichaamstemperatuur afhankelijk is van de
omgevingstemperatuur veranderen de vetzuur compositie van hun membranen om een
constante vloeibaarheid te behouden.
➢ Als de temperatuur daalt wordt er meer vetzuren met dubbele bindingen
gesynthetiseerd.
Vetzuren kunnen in de membraan diffunderen:
- laterale diffusie
- flip-flop
- flexie
- rotatie
Onverzadigde vetzuren hebben meer ‘kinks’, daardoor is er meer laterale diffusie en kunnen
meer kleine (ongeladen) moleculen doordringen in de dubbellaag.
➢ Als je alleen verzadigd vetzuurketens heb dan is de membraan meer compact.
De vetzuurketens bepalen de vloeibaarheid van de lipide dubbellaag.
● De vloeibaarheid van een membraan is de belangrijkste eigenschap.
2
,Cholesterol lost op in membranen en zorgt voor een grotere lokale rigiditeit en een
verminderde permeabiliteit
- Cholesterol is een organische verbinding en een vetachtige stof
- Geen negatieve beïnvloeding van de laterale diffusie
- Bacteriën hebben geen cholesterol. Planten wel.
Cholesterol komt met zijn hydroxylgroep dichtbij de polaire groepen van de fosfolipiden
zitten zodat de ringfiguur interactie aangaat met de eerste CH2 groepen van de vetzuren en
het hierdoor immobiel maakt.
LDL protein particle
➔ Neemt cholesterol weg van bloedbaan.
➔ LDL maakt HDL. HDL gaat naar lysosomen en worden afgebroken.
◆ HDL= High Density Protein
● Een HDL blaasjes neemt cholesterol op uit het bloed
● HDLs worden in de lever opgenomen en de cholesterol gedegradeerd.
Eiwitten in de membraan:
Integrale versus perifere membraaneiwitten:
Integrale membraaneiwitten zijn niet los te maken zonder de lipid bilayer van de membraan
zelf aan te tasten.
Perifeer eiwitten liggen buiten de membraan.
Verschillende manieren van membraan associatie:
- Transmembrane: 𝛂-helix; 𝛃-barrel
- Perifeer: eiwit-eiwit interactie; zwavelbruggen
- Perifeer membraaneiwitten zijn gekoppeld aan een membraan maar niet er
doorheen steken
- Extracellulair lipide anker: GPI (glycophosphatidylinositol) anker
- Intracellulair lipide anker: prenylering
De lading van zure en basische aminozuren is afhankelijk van de pH van de omgeving
- Zuur: Aspartaat; Glutamaat
- Basisch: Lysine; Arginine en Histidine.
𝛂-helices rijk aan apolaire aminozuren kunnen transmembraan helices zijn.
Transmembraandomeinen hebben een interactie met de membraan maar ook met elkaar.
De omgeving waar een eiwit zich bevindt bepaald hoe het vormt (polair binnen of buiten).
Bacteriorhodopsin genereert een proton-gradient door H+ van binnen naar buiten te pompen
m.b.v. lichtenergie. De gradiënt wordt vervolgens gebruikt om ATP te genereren.
De gaten die door de 𝛃-barrel in de membraan worden gemaakt vormen porines en zijn
hydrofiel en kunnen hierdoor water door de membraan passeren.
3
, ➔ Eventuele selectiviteit wordt veroorzaakt door polypeptide lussen die de ingang
afsluiten.
De organisatie van hydrofobe en hydrofiele aminozuren verschilt tussen 𝛂-helix en 𝛃-barrel
transmembraaneiwitten.
Posttranslationeel aangehechte lipide ankers:
- Intracellulair
- In het cytosol
- Vetzuurketen of prenyl groep
- Extracellulair
- Het GPI-anker
Ankers zijn moleculen die aan de ene of andere uiteinde van de membraan gebonden zijn.
Van rode bloedcellen (zonder organellen) kunnen heel gemakkelijk membranen of vesicles
worden gemaakt.
Belangrijke eiwitten in rode bloedcellen:
1. Spectrin
a. Een peripheer membraan eiwit
2. Glycophorin
a. Glycophorin heeft aan de buitenzijde suikerketens die vermijden dat de rode
bloedcel aan de bloedvaten blijft kleven.
b. Glycophorin overspant de membraan met 1 enkele transmembraan 𝛂-helix.
Mensen die een defecte spectrine gen hebben zijn vaak anemie. Hun rode bloedcellen zijn
vak bolvormig en fragiel, aangezien de eiwit spectrine een belangrijk component is van de
cytoskelet van de rode bloedcel.
De cortical cytoskeleton voordelen:
- Vermijd diffusie van membraaneiwitten die direct aan de cytoskelet zijn verbonden.
- Vermijdt diffusie van moleculen door de celmembraan heen.
Integrale membraaneiwitten zijn membraaneiwitten die door de membraan heen steken.
Serine residuen in de N-terminale helft van het eiwit worden met o-glycosyl ketens
gedecoreerd.
Laterale diffusie kan worden beperkt door tight junctions.
➢ In epitheliumcellen zijn veel eiwitten beperkt tot de basale en andere tot de apicale
kant van het epitheel.
Manieren van eiwit beperking:
- Zelforganisatie
- Eiwitten gaan samenklonteren waardoor ze een grotere geheel vormen en
het moeilijker wordt om te bewegen.
- Vastzitten aan macromoleculen buiten de cel
4
