Examenvragen cellulaire fysiologie:
Hoofdstuk 2:
1. Geef de algemene structuur van fosfolipiedes en de opbouw van het plasmamembraan, inclusief
regulatie vloeibaarheid en rol van cholesterol.
Een fosfolipide heeft een polaire kop en een apolaire staart gebonden aan een glycerol backbone. Het
is een amfipathische molecule door de hydrofiele kop en hydrofobe staart.
De polaire kop kan suikers gebonden hebben en de apolaire staart kan verzadigd zijn als het geen
dubbele bindingen bevat of onverzadigd zijn met dubbele bindingen.
In een waterige omgeving gaan de fosfoplipiden zich organiseren in een dubbellaag als er genoeg zijn.
De hydrofobe staarten wijzen naar elkaar toe en worden aan beide kanten afgeschermd door de
hydrofiele koppen. De fosfolipiden kunnen ook in deze dubbellaag bewegen.
De vloeibaarheid staat onder invloed van de transitietemperatuur, de temperatuur tussen de vaste en
vloeibare toestand. Hoe langer de vetzuurketens hoe hoger de transitietemperatuur dus hoe minder
vloeibaar. Hoe meer verzadigde ketens hoe lager de transitietemperatuur en hoe vloeibaarder.
Hoe meer cholesterol hoe vloeibaarder het membraan doordat deze kleine molecule zorgt voor
spreiding van de ketens en zo minder stijfheid door minder interacties tussen de polaire koppen.
Het plasmamembraan bevat ook veel assymmetrie door een verschil in lipidencompositie aan de
binnenste en buitenste zijde en door lipid rafts.
,2. Bespreek de asymmetrie in lipiede compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd
en wat zijn de implicaties.
Het membraan bevat veel lipiden, deze lipiden verschillen onderling al van vetzuurketens en sommige
lipiden zijn verzadigd en anderen zijn onverzadigd.
De lipidecompositie van de binnenste laag en buitenste laag van het membraan verschillen. Dit wordt
al bepaald bij de synthese van de lipiden. Bijvoorbeeld glycolipiden liggen enkel aan de buitenzijde
van het membraan.
De lipiden dat aan de binnenzijde van het membraan zitten worden ook gesynthetiseerd aan de
binnenzijde/ cytosol zijde van het ER.
De lipiden aan de buitenzijde zijn gesynthetiseerd aan de buitenzijde / exoplasmatische zijde van het
GA of aan de cytosolzijde en dan later naar buiten geflipt door floppase.
Het bevat ook verschillende membraanproteïnen dat bv poriën kunnen vormen.
De asymmetrie in het membraan heeft een invloed op de buiging en vloeibaarheid van het
membraan, doordat sommige moleculen interacties aangaan en sommigen meer of minder buigzaam
zijn.
Het heeft ook een rol in signaal transductie door bepaalde membraanproteïnen dat een cascade
binnen de cel kunnen starten.
Het heeft ook een rol op het induceren van apoptose, bijvoorbeeld fosfatidylserine zit normaal enkel
aan de binnenzijde van de cel en bij te weinig ATP aanmaak in de cel gaat deze aan de buitenzijde
zitten en is dit een signaal voor andere cellen.
,Hoofdstuk 3:
3. Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-effect
curve en betekenis/impact KD waarde en het Hill nummer.
Cellen kunnen direct met elkaar communiceren of via chemische signalen. De chemische signalen
kunnen worden doorgegeven via endocriene communicatie of het vrijgeven van stoffen in de
bloedbaan, via paracriene communicatie waarbij de vrijgegeven stoffen gaan binden op een naburige
cel of via autocriene communicatie waarbij de vrijgegeven stoffen aan de receptoren van diezelfde cel
binden.
De bimoleculaire reactie van ligand en receptor is afhankelijk van de affiniteit van de receptor voor
het ligand. Deze affiniteit wordt in volgende reactie voorgesteld door Kd of de dissociatie constante.
[ R ]∗[ X ] l
KD= = : R staat voor de concentratie van receptoren en X voor de concentratie liganden.
[ RX ] k
l is de snelheid van dissociatie en k de snelheid van associatie.
Receptoren met een hoge affiniteit hebben een trage dissociatie snelheid ( l ) en dus een kleine Kd
waarde, en receptoren met een lage affiniteit dus een hoge Kd waarde.
De relatie tussen de concentratie van ligand en het effect kan worden uitgezet in de concentratie-
effectcurve. Deze curve is op lineaire schaal een hyperbool wat ons vertelt dat wanneer alle
receptoren bezet zijn er een maximaal effect is, ongeacht hoeveel ligand er is.
De Kd-waarde is in deze curve de IC50 waarde wat de concentratie van ligand is waarvoor er een
effect van 50% is.
E max
E=
De Hill functie kan gebruikt worden om de concentratie-effect curve te fitten. EC 50 n
1+( )
[L]
De n in deze functie is het Hill-nummer, dit verwijst naar de graad van coöperativiteit tussen de
bindingsplaatsen en is een reflectie van het aantal bindingsplaatsen.
Bij 3 bindingsplaatsen is n = 3 en zal de curve stijler worden, bij n= 1 heb je een zelfstandige binding
en bij een negatieve n heb je negatieve coöperativiteit waardoor de binding van een ligand met 1
bindingsplaats zorgt dat een volgend ligand minder goed kan binden en het effect vermindert.
, 4. Geef de algemene structuur van een G-proteine gekoppelde receptor en bespreek de 3
belangrijkste gα -proteine effector modulatie mechanismen van G-proteine gekoppelde receptors.
Geef eveneens 1 voorbeeld waarbij g βγ -protein bij betrokken is (dit is dus gα -protein
onafhankelijke signalering).
Deze receptor is meestal een monomeer met 7 transmembraansegmenten. Op de plaatsen van de
receptor dicht bij het membraan zullen kleine liganden binden, de delen aan de N-terminus zijn
betrokken bij de binding van grotere liganden en tussen transmembraansegmenten 5 en 6 is de
bindingsplaats voor de G-proteïne.
De G-proteïne bestaat uit een α , een β en een γ subunit. De α subunit is meestal de transmitter dat
het signaal overdraagt maar de βγ subunits kunnen dit ook zijn.
De GSα subunit moduleert adenylcyclase via de β -adrinerge receptor. Deze receptor bindt met
epinefrine waardoor de α S subunit dissocieert en adenylcyclase stimuleert. Door stimulatie van
adenylcyclase verhoogt cAMP en dit opent ionenkanalen.
De Giα subunit moduleert adenylcyclase via de muscarine ACh receptor. Deze receptor bindt met ACh
waardoor de α i subunit dissocieert en adenylcyclase inhibeert. Door de vermindering in
adenylcyclase vermindert cAMP en sluit ionenkanalen waardoor de cel minder geactiveerd wordt.
De G βγ subunits van de muscarine receptor gaan na dissociatie met de Gα met een ander
ionenkanaal binden en op deze manier de activatie van de cel verminderen.
De Gtα subunit activeert phosphodiesterase via de rhodopsine receptor. Deze receptor wordt
geactiveerd door licht, hierdoor gaat de Gtα subunit van de G-proteïne transducine dissociëren en
binden met het enzyme phosphodiesterase. Phosphodiesterase gaat dan cGMP omzetten naar GMP
en door de vermindering in cGMP concentratie gaan de CNG kanalen die afhankelijk zijn van cGMP
sluiten.
De Gqα subunit activeert phospholipase. Door binding van een ligand aan de G-proteïne gekoppelde
receptor gaat de Gqα subunit dissociëren en binden met fosfolipase C. Fosfolipase C gaat het
fosfolipide PIP2 afbreken tot IP3 en DAG.
IP3 gaat in het cytosol direct of via calmoduline de Ca 2+ concentratie verhogen en DAG gaat proteïne
kinase C activeren of omgezet worden naar arachnidonzuur.
Hoofdstuk 2:
1. Geef de algemene structuur van fosfolipiedes en de opbouw van het plasmamembraan, inclusief
regulatie vloeibaarheid en rol van cholesterol.
Een fosfolipide heeft een polaire kop en een apolaire staart gebonden aan een glycerol backbone. Het
is een amfipathische molecule door de hydrofiele kop en hydrofobe staart.
De polaire kop kan suikers gebonden hebben en de apolaire staart kan verzadigd zijn als het geen
dubbele bindingen bevat of onverzadigd zijn met dubbele bindingen.
In een waterige omgeving gaan de fosfoplipiden zich organiseren in een dubbellaag als er genoeg zijn.
De hydrofobe staarten wijzen naar elkaar toe en worden aan beide kanten afgeschermd door de
hydrofiele koppen. De fosfolipiden kunnen ook in deze dubbellaag bewegen.
De vloeibaarheid staat onder invloed van de transitietemperatuur, de temperatuur tussen de vaste en
vloeibare toestand. Hoe langer de vetzuurketens hoe hoger de transitietemperatuur dus hoe minder
vloeibaar. Hoe meer verzadigde ketens hoe lager de transitietemperatuur en hoe vloeibaarder.
Hoe meer cholesterol hoe vloeibaarder het membraan doordat deze kleine molecule zorgt voor
spreiding van de ketens en zo minder stijfheid door minder interacties tussen de polaire koppen.
Het plasmamembraan bevat ook veel assymmetrie door een verschil in lipidencompositie aan de
binnenste en buitenste zijde en door lipid rafts.
,2. Bespreek de asymmetrie in lipiede compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd
en wat zijn de implicaties.
Het membraan bevat veel lipiden, deze lipiden verschillen onderling al van vetzuurketens en sommige
lipiden zijn verzadigd en anderen zijn onverzadigd.
De lipidecompositie van de binnenste laag en buitenste laag van het membraan verschillen. Dit wordt
al bepaald bij de synthese van de lipiden. Bijvoorbeeld glycolipiden liggen enkel aan de buitenzijde
van het membraan.
De lipiden dat aan de binnenzijde van het membraan zitten worden ook gesynthetiseerd aan de
binnenzijde/ cytosol zijde van het ER.
De lipiden aan de buitenzijde zijn gesynthetiseerd aan de buitenzijde / exoplasmatische zijde van het
GA of aan de cytosolzijde en dan later naar buiten geflipt door floppase.
Het bevat ook verschillende membraanproteïnen dat bv poriën kunnen vormen.
De asymmetrie in het membraan heeft een invloed op de buiging en vloeibaarheid van het
membraan, doordat sommige moleculen interacties aangaan en sommigen meer of minder buigzaam
zijn.
Het heeft ook een rol in signaal transductie door bepaalde membraanproteïnen dat een cascade
binnen de cel kunnen starten.
Het heeft ook een rol op het induceren van apoptose, bijvoorbeeld fosfatidylserine zit normaal enkel
aan de binnenzijde van de cel en bij te weinig ATP aanmaak in de cel gaat deze aan de buitenzijde
zitten en is dit een signaal voor andere cellen.
,Hoofdstuk 3:
3. Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-effect
curve en betekenis/impact KD waarde en het Hill nummer.
Cellen kunnen direct met elkaar communiceren of via chemische signalen. De chemische signalen
kunnen worden doorgegeven via endocriene communicatie of het vrijgeven van stoffen in de
bloedbaan, via paracriene communicatie waarbij de vrijgegeven stoffen gaan binden op een naburige
cel of via autocriene communicatie waarbij de vrijgegeven stoffen aan de receptoren van diezelfde cel
binden.
De bimoleculaire reactie van ligand en receptor is afhankelijk van de affiniteit van de receptor voor
het ligand. Deze affiniteit wordt in volgende reactie voorgesteld door Kd of de dissociatie constante.
[ R ]∗[ X ] l
KD= = : R staat voor de concentratie van receptoren en X voor de concentratie liganden.
[ RX ] k
l is de snelheid van dissociatie en k de snelheid van associatie.
Receptoren met een hoge affiniteit hebben een trage dissociatie snelheid ( l ) en dus een kleine Kd
waarde, en receptoren met een lage affiniteit dus een hoge Kd waarde.
De relatie tussen de concentratie van ligand en het effect kan worden uitgezet in de concentratie-
effectcurve. Deze curve is op lineaire schaal een hyperbool wat ons vertelt dat wanneer alle
receptoren bezet zijn er een maximaal effect is, ongeacht hoeveel ligand er is.
De Kd-waarde is in deze curve de IC50 waarde wat de concentratie van ligand is waarvoor er een
effect van 50% is.
E max
E=
De Hill functie kan gebruikt worden om de concentratie-effect curve te fitten. EC 50 n
1+( )
[L]
De n in deze functie is het Hill-nummer, dit verwijst naar de graad van coöperativiteit tussen de
bindingsplaatsen en is een reflectie van het aantal bindingsplaatsen.
Bij 3 bindingsplaatsen is n = 3 en zal de curve stijler worden, bij n= 1 heb je een zelfstandige binding
en bij een negatieve n heb je negatieve coöperativiteit waardoor de binding van een ligand met 1
bindingsplaats zorgt dat een volgend ligand minder goed kan binden en het effect vermindert.
, 4. Geef de algemene structuur van een G-proteine gekoppelde receptor en bespreek de 3
belangrijkste gα -proteine effector modulatie mechanismen van G-proteine gekoppelde receptors.
Geef eveneens 1 voorbeeld waarbij g βγ -protein bij betrokken is (dit is dus gα -protein
onafhankelijke signalering).
Deze receptor is meestal een monomeer met 7 transmembraansegmenten. Op de plaatsen van de
receptor dicht bij het membraan zullen kleine liganden binden, de delen aan de N-terminus zijn
betrokken bij de binding van grotere liganden en tussen transmembraansegmenten 5 en 6 is de
bindingsplaats voor de G-proteïne.
De G-proteïne bestaat uit een α , een β en een γ subunit. De α subunit is meestal de transmitter dat
het signaal overdraagt maar de βγ subunits kunnen dit ook zijn.
De GSα subunit moduleert adenylcyclase via de β -adrinerge receptor. Deze receptor bindt met
epinefrine waardoor de α S subunit dissocieert en adenylcyclase stimuleert. Door stimulatie van
adenylcyclase verhoogt cAMP en dit opent ionenkanalen.
De Giα subunit moduleert adenylcyclase via de muscarine ACh receptor. Deze receptor bindt met ACh
waardoor de α i subunit dissocieert en adenylcyclase inhibeert. Door de vermindering in
adenylcyclase vermindert cAMP en sluit ionenkanalen waardoor de cel minder geactiveerd wordt.
De G βγ subunits van de muscarine receptor gaan na dissociatie met de Gα met een ander
ionenkanaal binden en op deze manier de activatie van de cel verminderen.
De Gtα subunit activeert phosphodiesterase via de rhodopsine receptor. Deze receptor wordt
geactiveerd door licht, hierdoor gaat de Gtα subunit van de G-proteïne transducine dissociëren en
binden met het enzyme phosphodiesterase. Phosphodiesterase gaat dan cGMP omzetten naar GMP
en door de vermindering in cGMP concentratie gaan de CNG kanalen die afhankelijk zijn van cGMP
sluiten.
De Gqα subunit activeert phospholipase. Door binding van een ligand aan de G-proteïne gekoppelde
receptor gaat de Gqα subunit dissociëren en binden met fosfolipase C. Fosfolipase C gaat het
fosfolipide PIP2 afbreken tot IP3 en DAG.
IP3 gaat in het cytosol direct of via calmoduline de Ca 2+ concentratie verhogen en DAG gaat proteïne
kinase C activeren of omgezet worden naar arachnidonzuur.
