Celfysiologie - Samenvatting

HOOFDSTUK 1: HOMEOSTASE EN CELLULAIRE FYSIOLOGIE


HOMEOSTASE ZORGT ERVOOR DAT HET LICHAAM KAN OVERLEVEN IN VERSCHILLENDE
OMGEVINGEN

• Mensen leven onder verschillende omgevingen® inwendige milieu moet constant gehouden worden
= Homeostase.

• Homeostase is belangrijk voor een goede biologische werking van het lichaam. De verschillende
systemen van het lichaam werken samen om het proces van homeostase te laten werken:
– Musculoskeletaal stelsel: Beweging naar water en voedsel
– Gastro-intestinaal stelsel: Haalt nutriënten uit de voeding
– Respiratoir stelsel: absorptie van O2 (nodig voor oxidatieve processen is het metabolisme)
– Circulatoir stelsel: Transport van nutriënten naar de cellen
– Respiratoir en renaal stelsel: Afgeven van CO2 en uitscheiden van afvalstoffen

• Alle complexe processen worden geregeld met behulp van:
– Biochemische signalen die vrijgezet worden door het endocriene systeem en vervoerd worden
naar de cellen door het cirulatoir stelsel.
– Door elektrische signalen via het zenuwstelsel.




HET LICHAAM IS EEN SAMENHANG VAN FUNCTIONELE EN SPATIALE
COMPARTIMENTEN

• Het lichaam is opgedeeld in verschillende compartimenten die elk een eigen omgeving hebben dat
optimaal gehouden wordt door homeostase.

• Compartimentalisatie= niet enkel op macroscopisch niveau, maar ook op het niveau van de cel dat
afgescheiden is van de buitenwereld door een membraan.

• De intracellulaire ruimte is verder opgedeeld in subcellulaire compartimentjes, die op zich ook
afgescheiden zijn door een membraan zodanig dat ze hun eigen functie kunnen uitoefenen.




1

,• Hoe maken we biomembranen zichtbaar?
– Via atomic force microscopy (AFM)
1) Celmembranen afzonderen en op
sample aanbrengen.
2) Met laser op tip schijnen.
3) Licht wordt weerkaatst onder een
bepaalde hoek.
4) Licht wordt opgevangen door een
diode.

De hoek is afhankelijk van wat er in
de membranen zit.
Op het beeld zijn er gele piekjes, dit
zijn de proteïnen




– Via fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)
Dit experiment bewijst:
1)Biologische membranen
bevatten eiwitten.
2)De eiwitten zijn mobiel.

Experiment:
1) Proteïnen labelen met
fluorescente moleculen.
2) Complex belichten.
3) Er wordt een gebied gebleekt.
4) Na een tijdje komt de
fluorescentie terug en er wordt
een steady state bereikt met.




DE BIOLOGISCHE MEMBRANEN DIE DE CELLEN OMGEVEN ZIJN LIPIDEDUBBELLAGEN

• Biologische membranen= lipide dubbellaag + transmembranaire eiwitten.

• Transmembranaire eiwitten: - Tranporteiwitten: Ionkanalen, ionpompen, carriers…
- Signaaleiwitten: Neurotransmitters, peptide hormonen groeifactoren…




2

,BIOMEMBRANEN BESTAAN VOORNAMELIJK UIT FOSFOLIPIDEN, MAAR BEVATTEN OOK
CHOLESTEROL EN SFINGOLIPIDEN

• De meeste lipiden van de biomembranen zijn fosfolipiden. Deze amfifatische fosfolipiden hebben een
hydrofiele kop en een hydrofobe staart.

• Daarnaast bevat de lipidendubbellaag bij dieren nog andere lipiden zoals cholesterol en sfingolipiden.
(steroïden en sfingosinen). Steroïden bevatten cholesterol.

• Vaak zitten er op het membraan nog fosfoglyceriden:


Fosfoglyceriden Hoofdgroep


Fosfatidylcholine




Fosfatidylethanolamine




fosfatidylserine




Fosfatidylinositol:
één van de belangrijke moleculen van
Fosfatidylinositol is Fosfatidylinositol
bifosfaat 2. Deze stof kan gesplitst
worden in diacylglycerol en IP
(=belangrijk signaalmolecule)



Sphingomyeline

(Een sfingosine!)




3

, BIOMEMBRANEN ZIJN GEEN UNIFORME STRUCTUREN

• Biomembranen verschillen onderling is hun samenstelling.
Bv: het plasmamembraan is rijk aan cholesterol, maar bevat amper cardiolipiden. Bij het
mitochondriale membraan is het dan juist omgekeerd.


• De lagen verschillen onderling in hun samenstelling.
Bv: - Buitenste laag veel fosfatidylcholine.
- Binnenste laag veel fosfatidylserine.
- Wanneer een cel besluit de apoptosis te initiëren dan zullen de caspasen het scramblasen
(proteine verantwoordelijk voor de uitwisseling van fosfolipiden tussen beide lagen) knippen.
® PS kan migreren naar het buitenste membraan. ® Dit is signaal voor de macrofagen om op te
ruimen.
- Fosfolipiden hebben dus ook communicatieve functie.




• De ongelijke verdeling van moleculen binnnen cellagen kan in stand gehouden worden doordat er van
nature al weinig moleculen van de ene naar de andere laag verspringen.
Sommige cytoskeletproteïnen binden aan de membraanproteïnen. Dit zorgt ervoor dat er een
structurele integriteit gecreëerd wordt. `
Daarnaast zorgt dit proces ervoor dat er microdomeinen ontstaan op het membraan. Deze zijn
anders qua samenstelling en functie.


• Hoe kunnen we dit bestuderen?
Green fluorescent proteine (GFP) is een eiwit die op zichzelf fluorescente eigenschappen heeft:
1) Je stuurt er licht op in.
2) Excitatie,
3) Terugval naar grondtoestand.
4) Terugzenden van licht met een andere golflengte.

Door recombinante DNA techniek kunnen we dit koppelen aan het proteinedomeinen.
Eén van de belangrijke proteinedomeinen is het pleckstrine homology domeinen: deze hebben lipide
bindende eigenschappen.
Men heeft GFP gebonden aan een Pleckstrine homology domein die op zijn beurt bindt aan fosfo-
inositol lipide (PIL) ® we kunnen PIL monitoren in levende cel.

Fosfolipase C-delta bindt aan fosfatidylinositolbisfosfaat (PIP2) ® PH bindt aan PIP2 ® als we het PH
domein koppelen aan het GFP koppelen dan kunnen we PIP2 aantonen.




4