CELFYSIOLOGIE
H1: HOMEOSTASE & CELFYSIOLOGIE
HOMEOSTASE STELT HET LICHAAM IN STAAT OM TE KUNNEN OVERLEVEN IN
VERSCHILLENDE OMGEVINGEN
mensen kunnen overleven in zeer uiteenlopende omstandigheden, toch vergt de overleving vd cel zeer
gecontroleerde omstandigheden op fysisch & chemisch niveau (temp, [O₂], osmolariteit, pH)
het menselijk lichaam moet een zeer constant intern omgeving hebben à overleving & functie vd
celcompartimenten waarborgen
HOMEOSTASE = proces waarbij het lichaam een constante probeert te behouden
↳ wanneer homeostase verstoord is: ziekte
↳ wanneer homeostase zo verstoord is dat geen normale homeostase meer bereikt kan worden: in leven
gehouden door artificiële ondersteunende mechanismen
noodzaak aan:
① musculoskeletaal systeem àmobiliteit
② gastrointestinaal systeem (GI) à juiste nutriënten extraheren uit voeding
③ respiratoir systeem à O₂ absorberen & inzetten om voedsel en nutriënten te kunnen verbranden
(energie produceren)
④ circulatoir systeem à nutriënten & O₂ transporteren naar de cellen
⑤ nieren & respiratoir systeem à verwijdering van metabole afvalstoffen
gecoördineerd & gereguleerd door:
・ biochemische signalen (vrijgezet door het endocriene systeem: hormonale systeem)
・ elektrische signalen (gegenereerd door het zenuwstelsel)
HET LICHAAM IS EEN VERZAMELING VAN FUNCTIONEEL & RUIMTELIJK
GESCHEIDEN COMPARTIMENTEN
het leven is een vorm van compartimentalisatie (zowel macroscopisch als microscopisch)
leven kan maar ontstaan door het feit dat we in staat zijn om cellen & bepaalde omgevingen goed te
isoleren à de omgeving waarin de processen plaatsvinden blijven zo goed mogelijk constant
vb. prokaryote cellen: plasmamembraan à interne omgeving afgezonderd van externe omgeving
vb. eukaryote cellen: toenemende compartimentalisatie: plasmamembraan + compartimenten
opgebouwd uit membranen (ER, mitochondriën, lysosomen)
,biologische membranen à compartimentalisatie van cellen / celorganellen
↳ lipiden dubbellagen à 2 hydrofiele omgevingen (interne & externe milieu vd cel) van elkaar afscheiden
↳ transmembraan eiwitten à communiceren & reageren op veranderende omgeving
(signaaltransductiecascades, elektrische signalen) op gecontroleerde manier (via ionen)
・ transporteiwitten: ionenkanalen, ionenpompen, exchangers, carriers
・ signaaleiwitten: receptors voor peptide hormonen (vb. GPCR), groeifactors
ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM)
= techniek om de structuur van biologische membranen te visualiseren
・bestaat uit een handle met een tip die interageert met het opp. (obv hydrofobe / hydrofiele interacties,
Van der Waals krachten, ionische interacties…)
・door over het opp. te scannen kunnen we zien hoe de tip beweegt in de z-richting (↕)
・laserstraal opsturen: reflectie is afhv de positie van de tip (in z-richting) à gedetecteerd door fotodiode
⟹ grote bulten: transporteiwitten (ionenkanalen) of receptoren in plasmamembraan (heterogeen patroon)
FLUORESCENCE RECOVERY AFTER PHOTOBLEACHING (FRAP)
= herstel vd fluorescentie vh gebleached fluorescent gekoppeld eiwit ß overmatig belichten
↳ gebleached à eiwit kan geen fluorescentie meer teweegbrengen à intensiteit verkleint
à detectie van mobiliteit van eiwitten: eiwitten zijn niet vastgeankerd in biologische membranen
,① fluorescent reagent (GFP) covalent gekoppeld aan eiwit (dat we willen bestuderen bv. ionenkanaal)
② bepaald regio vd cel overmatig beschijnen à fluorescentie in deze regio wordt irreversibel vernietigd
③ gedeeltelijk herstel van fluorescentie: eiwitten die niet in gebleached regio zaten migreren naar
gebleached regio
⟹ herstel van fluorescentie in gebleached regio tgv laterale mobiliteit van eiwitten
FOSFOLIPIDEN
↳ amfipathisch: gedeeltelijk hydrofoob, gedeeltelijk hydrofiel
・hydrofobe gedeelte: vetzuurketens + glycerol
・hydrofiele gedeelte: fosfaatgroep + (variabele) polaire groep
⟹ in dubbele lipidenmembraan: staartjes naar elkaar gericht, hoofdjes weg van elkaar
↳ 1 laag = leaflet
↳ fluid mosaic model: vrije beweging in bilayer
fosfoglycerides in membranen:
・fosfatidylcholine: 2 vetzuurketens + glycerol + fosfaatgroep + choline
・fosfatidylethanolamine
・fosfatidylserine: komt enkel voor in binnenste leaflet van gezonde cellen & wordt geflipt naar
buitenkant bij apoptotische cellen
・fosfatidylinositol: basis van fosfatidylinositolbifosfaat (PIP2)
PIP2 wordt gesplitst door fosfolipase C in diacylglycerol (DAG) + inositoltrifosfaat (IP3)
IP3 kan binden op IP3-receptorkanaal in ER-membraan à Ca²⁺ dat opgestapeld zit in
ER-membraan wordt vrijgezet
CHOLESTEROL & SPHINGOLIPIDEN
↳ zitten ook in biologische membranen
・sphingolipide: afgeleid van sphingosine (keten)
↳ soorten sphingolipiden met ≠ polaire kopgroepen: sphingomyeline, glucosphingolipiden
・cholesterol: steroid molecule; in buitenste membraan à controleert de fluïditeit van membranen
, BIOMEMBRANEN ZIJN GEEN UNIFORME STRUCTUREN
① verschillende membranen hebben verschillende samenstellingen
cholesterol cardiolipin
plasmamembraan hoog zeer laag
mitochondriaal membraan zeer laag hoog
・cholesterol zorgt ervoor dat plasmamembraan impermeabel is voor H₂O (transportkanalen nodig voor H₂O)
・cardiolipin: belangrijk voor integriteit voor mitochondriaal membraan (elektron-transportketen)
② er kan lipidenuitwisseling zijn tussen binnenste & buitenste membraan: samenstelling van membraan
van binnenste & buitenste leaflet is niet constant: asymmetrische samenstelling
fosfatidylcholine (PC) fosfatidylserine (PS)
outer leaflet hoog zeer laag
inner leaflet laag hoog
aanwezigheid van PS aan outer leaflet = signaal voor het identificeren & verwijderen van cellen die
geprogrammeerd afsterven (apoptotische cellen)
☞ scramblases: verantwoordelijk voor het uitwisselen van lipiden tussen inner & outer leaflet
lipidenuitwisseling wordt beïnvloed door gezondheid van de cel:
・in gezonde cel: activiteit van scramblase voor het uitwisselen van PS is zeer inactief
・in apoptotische cel: proteases caspase-3 en -7 worden geactiveerd à knippen scramblases à
scramblase hyperactief à PS verschijnt aan outer leaflet: signaal voor macrofagen om cel op te ruimen
VERSCHILLENDE MEMBRANEN BEVATTEN VERSCHILLENDE FOSFOINOSITIDES, DIE
DYNAMISCH GEREGELD KUNNEN WORDEN
・fosfatidylinositolbifosfaat / PIP2 (heeft 2 vrije fosfaatgroepen): bevindt zich vnl aan plasmamembraan
・andere vormen (op andere posities gefosforyleerd): komen voor in endosomen, golgi-apparaat, ER
H1: HOMEOSTASE & CELFYSIOLOGIE
HOMEOSTASE STELT HET LICHAAM IN STAAT OM TE KUNNEN OVERLEVEN IN
VERSCHILLENDE OMGEVINGEN
mensen kunnen overleven in zeer uiteenlopende omstandigheden, toch vergt de overleving vd cel zeer
gecontroleerde omstandigheden op fysisch & chemisch niveau (temp, [O₂], osmolariteit, pH)
het menselijk lichaam moet een zeer constant intern omgeving hebben à overleving & functie vd
celcompartimenten waarborgen
HOMEOSTASE = proces waarbij het lichaam een constante probeert te behouden
↳ wanneer homeostase verstoord is: ziekte
↳ wanneer homeostase zo verstoord is dat geen normale homeostase meer bereikt kan worden: in leven
gehouden door artificiële ondersteunende mechanismen
noodzaak aan:
① musculoskeletaal systeem àmobiliteit
② gastrointestinaal systeem (GI) à juiste nutriënten extraheren uit voeding
③ respiratoir systeem à O₂ absorberen & inzetten om voedsel en nutriënten te kunnen verbranden
(energie produceren)
④ circulatoir systeem à nutriënten & O₂ transporteren naar de cellen
⑤ nieren & respiratoir systeem à verwijdering van metabole afvalstoffen
gecoördineerd & gereguleerd door:
・ biochemische signalen (vrijgezet door het endocriene systeem: hormonale systeem)
・ elektrische signalen (gegenereerd door het zenuwstelsel)
HET LICHAAM IS EEN VERZAMELING VAN FUNCTIONEEL & RUIMTELIJK
GESCHEIDEN COMPARTIMENTEN
het leven is een vorm van compartimentalisatie (zowel macroscopisch als microscopisch)
leven kan maar ontstaan door het feit dat we in staat zijn om cellen & bepaalde omgevingen goed te
isoleren à de omgeving waarin de processen plaatsvinden blijven zo goed mogelijk constant
vb. prokaryote cellen: plasmamembraan à interne omgeving afgezonderd van externe omgeving
vb. eukaryote cellen: toenemende compartimentalisatie: plasmamembraan + compartimenten
opgebouwd uit membranen (ER, mitochondriën, lysosomen)
,biologische membranen à compartimentalisatie van cellen / celorganellen
↳ lipiden dubbellagen à 2 hydrofiele omgevingen (interne & externe milieu vd cel) van elkaar afscheiden
↳ transmembraan eiwitten à communiceren & reageren op veranderende omgeving
(signaaltransductiecascades, elektrische signalen) op gecontroleerde manier (via ionen)
・ transporteiwitten: ionenkanalen, ionenpompen, exchangers, carriers
・ signaaleiwitten: receptors voor peptide hormonen (vb. GPCR), groeifactors
ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM)
= techniek om de structuur van biologische membranen te visualiseren
・bestaat uit een handle met een tip die interageert met het opp. (obv hydrofobe / hydrofiele interacties,
Van der Waals krachten, ionische interacties…)
・door over het opp. te scannen kunnen we zien hoe de tip beweegt in de z-richting (↕)
・laserstraal opsturen: reflectie is afhv de positie van de tip (in z-richting) à gedetecteerd door fotodiode
⟹ grote bulten: transporteiwitten (ionenkanalen) of receptoren in plasmamembraan (heterogeen patroon)
FLUORESCENCE RECOVERY AFTER PHOTOBLEACHING (FRAP)
= herstel vd fluorescentie vh gebleached fluorescent gekoppeld eiwit ß overmatig belichten
↳ gebleached à eiwit kan geen fluorescentie meer teweegbrengen à intensiteit verkleint
à detectie van mobiliteit van eiwitten: eiwitten zijn niet vastgeankerd in biologische membranen
,① fluorescent reagent (GFP) covalent gekoppeld aan eiwit (dat we willen bestuderen bv. ionenkanaal)
② bepaald regio vd cel overmatig beschijnen à fluorescentie in deze regio wordt irreversibel vernietigd
③ gedeeltelijk herstel van fluorescentie: eiwitten die niet in gebleached regio zaten migreren naar
gebleached regio
⟹ herstel van fluorescentie in gebleached regio tgv laterale mobiliteit van eiwitten
FOSFOLIPIDEN
↳ amfipathisch: gedeeltelijk hydrofoob, gedeeltelijk hydrofiel
・hydrofobe gedeelte: vetzuurketens + glycerol
・hydrofiele gedeelte: fosfaatgroep + (variabele) polaire groep
⟹ in dubbele lipidenmembraan: staartjes naar elkaar gericht, hoofdjes weg van elkaar
↳ 1 laag = leaflet
↳ fluid mosaic model: vrije beweging in bilayer
fosfoglycerides in membranen:
・fosfatidylcholine: 2 vetzuurketens + glycerol + fosfaatgroep + choline
・fosfatidylethanolamine
・fosfatidylserine: komt enkel voor in binnenste leaflet van gezonde cellen & wordt geflipt naar
buitenkant bij apoptotische cellen
・fosfatidylinositol: basis van fosfatidylinositolbifosfaat (PIP2)
PIP2 wordt gesplitst door fosfolipase C in diacylglycerol (DAG) + inositoltrifosfaat (IP3)
IP3 kan binden op IP3-receptorkanaal in ER-membraan à Ca²⁺ dat opgestapeld zit in
ER-membraan wordt vrijgezet
CHOLESTEROL & SPHINGOLIPIDEN
↳ zitten ook in biologische membranen
・sphingolipide: afgeleid van sphingosine (keten)
↳ soorten sphingolipiden met ≠ polaire kopgroepen: sphingomyeline, glucosphingolipiden
・cholesterol: steroid molecule; in buitenste membraan à controleert de fluïditeit van membranen
, BIOMEMBRANEN ZIJN GEEN UNIFORME STRUCTUREN
① verschillende membranen hebben verschillende samenstellingen
cholesterol cardiolipin
plasmamembraan hoog zeer laag
mitochondriaal membraan zeer laag hoog
・cholesterol zorgt ervoor dat plasmamembraan impermeabel is voor H₂O (transportkanalen nodig voor H₂O)
・cardiolipin: belangrijk voor integriteit voor mitochondriaal membraan (elektron-transportketen)
② er kan lipidenuitwisseling zijn tussen binnenste & buitenste membraan: samenstelling van membraan
van binnenste & buitenste leaflet is niet constant: asymmetrische samenstelling
fosfatidylcholine (PC) fosfatidylserine (PS)
outer leaflet hoog zeer laag
inner leaflet laag hoog
aanwezigheid van PS aan outer leaflet = signaal voor het identificeren & verwijderen van cellen die
geprogrammeerd afsterven (apoptotische cellen)
☞ scramblases: verantwoordelijk voor het uitwisselen van lipiden tussen inner & outer leaflet
lipidenuitwisseling wordt beïnvloed door gezondheid van de cel:
・in gezonde cel: activiteit van scramblase voor het uitwisselen van PS is zeer inactief
・in apoptotische cel: proteases caspase-3 en -7 worden geactiveerd à knippen scramblases à
scramblase hyperactief à PS verschijnt aan outer leaflet: signaal voor macrofagen om cel op te ruimen
VERSCHILLENDE MEMBRANEN BEVATTEN VERSCHILLENDE FOSFOINOSITIDES, DIE
DYNAMISCH GEREGELD KUNNEN WORDEN
・fosfatidylinositolbifosfaat / PIP2 (heeft 2 vrije fosfaatgroepen): bevindt zich vnl aan plasmamembraan
・andere vormen (op andere posities gefosforyleerd): komen voor in endosomen, golgi-apparaat, ER
