VOLLEDIGE samenvatting Celbiologie!! (T.Voets, 1e jaar bmw)

SAMENVATTING CELBIOLOGIE
H1 BIOMEMBRANEN

1.1 INLEIDING

 Verschil prokaryoten en eukaryoten
o Geen biomembranen in prokaryoten
o Wel bij eukaryoten -> verdelen cel in celorganellen
 Membranen om en in een cel




 Onderverdeling dierlijke cel
o Cytoplasma: alles binnen plasmamembraan,
behalve nucleus
o Cytosol: waterige gedeelte plasmamembraan
buiten de organellen
o Lumen: waterige gedeelte binnen de organellen



1.2 STRUCTUUR BIOMEMBRANEN

Verschillende manieren structuur bestuderen

AFM

= Atomic Force Microscopy

 Met dunne naald over opp. -> laser weerkaatst en komt op detector
 Hele hoge resolutie
 Geel en rood: de naald moest verder omhoog, hier is plasmamembraan dikker
 Plasmamembraan = zee met eilandjes -> geen egaal oppervlak

Elektronenmicroscopie

 Preparaten aankleuren met zwaar metaal: OsO4
 Fosfolipide bubbellagen
o Osmium houdt e- tegen -> donkerdere kleur
o Osmium kan niet in hydrofobe streek -> binnenin membraan is witter dan binnenkant en buitenkant
o Lipide is amfipatisch -> hydrofobe kop, hydrofobe staart

,Amfipatische moleculen in waterige oplossing




Met amfipatische structuren variabiliteit aan structuren

 Soms glad, soms harige/ ruwere structuur
 Axon -> soms myelineschede -> op foto: donkere band: ‘treinspoor’

Exoplasmatische en cytosolische zijden

 Plasmamembraan:
o Binnenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
o Buitenste zijde -> exoplasmatische zijde
 Organel:
o Binnenste zijde -> exoplasmatische zijde
o Buitenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
 Exoplasmatische zijde blijft exoplasmatische zijde
 Cytosolische zijde blijft cytosolische zijde
 Ondanks eender welk proces!!!!




1.3 CHEMIE BIOMEMBRANEN


1.3.1 LIPIDEN
Fosfoglyceriden & plasmalogenen

 Fosfoglyceriden
 Tiacylglycerol = glycerol met 3 acylgroepen (= vetzuur)
 In membranen: diacylgrycerol-3-fosfaat (= fosfatidyl)
o Op positie 1 en 2 acylgroepen
o Op positie 3 fosfaatgroep
o Amfipatisch
o Basis veel fosfolipiden
 Andere dingen aan fosfatidyl verbonden -> PE, PC, PS en PI
o Verschillende grootte hoofdgroep

,  Plasmalogenen
o Ether binding ipv ester binding
o Minder gevoelig voor splitsen door bepaalde enzymen




Sfingolipiden

 Lange alifatische staart, veel CH groepen
 2 alcohol groepen en aminegroep
 Aminegroep met vetzuur = amide -> ceramide
 Fosfaat koppelen en choline (aan OH) -> sfingomyeline
 Suikers koppelen -> glucosyl cerebroside
 Verschil fosfolipide:
o Fosfolipide: opgebouwd rond glycerol
o Sfingolipide: opgebouwd rond sfingosine




Sterolen

Cholesterol

 Grootste gedeelte C en H -> apolair
 Klein deel met OH -> polair
 = steroïde: meerdere functies in lichaam
o Basismolecule/ bouwsteen van membranen
o Precursor/ voorlopermolecule van veel
stoffen
▪ Bv. Glazuur, hormonen
▪ Bepaalde reacties vinden plaats
onder invloed van licht -> licht maakt
botten sterker
 Als precursor van Vitamine D
o Vitamine D3 -> splitst wanneer er UV op
cholesterol komt
o Essentieel voor calcium opname -> gebrek
aan zon -> rachitis (gestoorde botopbouw)

,1.3.2 BEWEEGELIJKHEID LIPIDEN IN BIOMEMBRAAN
Axiale rotatie

= rond as draaien

 Zeer veel, moeilijk te meten

Laterale diffusie

 Moleculen bewegen in het vlak van het membraan
 Meting laterale diffusie met FRAP
o Fluorescence Recovery After Photobleaching
o Herverdeling/ verplaatsing in stof meten
o Cel met fluorescente stof -> kleurstoffen aan veel licht blootgesteld (met laserbundel) verbleken -> geen
fluorescentie meer in gebleachte gebied -> kijken hoe alles verschoven is
o Opm. laterale diffusie in celmembraan = 10x trager dan in artificieel membraan




Flip-flop

 Van één blad naar een ander blad (in fosfolipide dubbellaag)
 Energetisch zeer onwaarschijnlijk-> enkel met enzym flippase (ook wel flopase) en ATP
 Meting flip-flop

o Vesikels met ABCB4 (= flippase) toevoegen
langs buitenkant -> fluorescente fosfolipiden
vooral in buitenste blad
o Aan medium ATP toevoegen (energie voor
lippase)
o Deel fosfolipiden van buitenste blad naar
binnenste
o Quencher toevoegen -> soort bleekmiddel ->
onderdrukt fluorescentie in fluorescente stoffen
o Quencher in contact met hoofdjes -> verliezen
fluorescentie -> maar kan niet door membraan
o Met ATP -> meer fluorescentie na quencher
(moleculen in binnenste blad zijn beschermt)
o Zonder ATP -> minder fluorescentie want
moleculen blijven aan buitenkant blad

, Asymmetrische verdeling fosfolipiden

 2 bladen membraan =
verschillende samenstelling
 Bv. Sfingomyeline vooral in
buitenste blad
 Stel flipflop -> energetisch
gunstig -> dit zou niet kunnen ->
zouden constant wisselen en
bladen zouden zelfde
samenstelling hebben




Beweging van vetzuurstaarten

Bepaald door:

 Temperatuur
o Bepaalde temperatuur -> membraan van geleiachtig naar vloeistofachtig -> fase-transitie (in nauwe
temperatuur range) (nier voor elk molecule hetzelfde)
o Vetzuurstaarten -> lage temperatuur -> bewegen naar alle kanten -> geleiachtig




 Aard en lengte vetzuurketens
 Cholesterol


1.3.3 INVLOED SAMENSTELLING OP VLOEIBAARHEID
Vetzuurstaarten samengehouden door

 Hydrofoob effect
o In waterige omgeving -> niet-waterige stoffen neiging
om bij elkaar te komen = energetisch gunstiger
▪ Niet-waterige stoffen in watermantel -> vast -> lage
entropie -> samenkomen = hogere entropie (paar
watermoleculen komen vrij ) = gunstiger