Celbiologie – Hoofdstuk 7
Membranen: structuur, functie en
samenstelling:
Functies van membranen:
1. Afbakening en permeabiliteitsbarrière
Afbakening:
Grens tussen intra- en extracellulair en
Grens tussen intracellulaire organellen
Permeabiliteitsbarrière:
Moleculen die voldoende hydrofoob zijn kunnen
gemakkelijk door lipidendubbellaag
Ionen, Hydrofiele en grote moleculen kunnen niet door
de lipidendubbellaag (bv. glucose, aminozuren,
eiwitten, DNA, RNA, CaCl2--> Ca2++ 2Cl-)
Er ontstaan compartimenten met verschillende samenstellen en dus functie --> bv. lysosomen hebben
in hun lumen een heel lage ph (zuur)
2. Subcellulaire localisering van specifieke functies
Membranen bevatten specifieke set van eiwitten waardoor ze hun functie kunnen uitvoeren in de
organellen
- ER: synthese fosfolipiden
- Golgi: synthese sfingolipiden
- Plasmamembraan: adhesie-eiwitten receptoren
- Binnenste mitochondriale membraan: ademhalingsketen
3. Transmembranair transport van moleculen
Transportsystelen in membraan voor
o Ionen
o Organische moleculen: glucosen, AZ, …
o Macromoleculen= eiwitten, DNA, RNA
4. Cellulaire communicatie
= Ontvangen en doorgeven van signalen
Chemisch: signaalmoleculen (bv hormonen)
Elektrisch: zenuwimpuls (actiepotentiaal)
Signaaltransductie:
= omzetten van extracellulair signaal in cellulaire respons
- Extracellulair: binding van signaalmolecule aan membraanreceptor
- Intracellulair: activering van processen
- Resultaat: cellulaire respons
5. Celadhesie
- Cel – matrix interactie: vasthechting aan extracellulaire matrix
- Cel – cel interactie: adhesie en communicatie
, Fluid mosaic model van biomembranen:
Eigenschappen:
- Centrale lipidendubbellaag
o Zelfassociatie (vormt zich spontaan)
o Er ontstaat een hydrofobe barrière
- Membraaneiwitten associëren met de lipidendubbellaag
- Fluïditeit: laterale beweging van lipiden en eiwitten
- Vorming van microdomeinen (lipid rafts)
Domeinen in membraan met concentratie van specifieke lipiden
en eiwit --> en dus ook welbepaalde functie
Achtergrond:
H2O = polair molecule
- Ionen/neutrale/polaire moleculen --> elektrostatische interactie met polair H 2O -->
oplosbaar
- Apolaire moleculen --> geen netto/partiële lading --> geen elektrostatische
interactie met H2O --> niet oplosbaar
Amfipatische molecule --> polair kop, apolaire staart
Amfipatisch karakter van membraanlipiden zorgt voor spontane vorming
van lipidendubbellaag in waterige oplossing
Spontane vorming van lipidendubbellaag (vergt geen
energie)
Niet-covalente zelf-associatie van lipiden in waterig midden
Watermoleculen gaat interageren met polaire kop, hydrofobe staarten
gaan naar elkaar om contact met water te vermijden
Visualisatie van lipidendubbellaag in elektronenmicroscopie
Lichtmicroscoop heeft een onvoldoende resolutie om de fijne structuur van Extracellulaire
ruimte
een membraan te bekijken --> elektronenmicroscoop
Tramspoorpatroon!!
2 donkere, perifere lijnen --> hydrofiele koppen
Centrale heldere zone --> hydrofobe staarten
Membranen associëren met de lipidendubbellaag
Samenstelling van membraan --> Lipiden en eiwitten (+suikers)
Afhankelijk van celtype, en dus ook van functie en structuur, zal er van membraan tot membraan een
verschillende verhouding zijn tussen lipiden en eiwitten
Fluïditeit: Laterale beweging van lipiden en eiwitten
Elk molecule zal in functie met de temperatuur een trillingsenergie hebben --> vrij random
Lipiden < eiwitten DUS Fluïditeit lipiden > fluïditeit eiwitten
Experiment FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
1. Plasmamembraan labelen met
fluorescente moleculen (aan lipiden of
eiwitten)
2. Laser naar bepaalde plaats richten --
> fluorescente merkers gaan kapot
3. Door diffusie zullen er terug
fluorescente moleculen op die plaats
gaan --> terug helemaal hersteld
Membranen: structuur, functie en
samenstelling:
Functies van membranen:
1. Afbakening en permeabiliteitsbarrière
Afbakening:
Grens tussen intra- en extracellulair en
Grens tussen intracellulaire organellen
Permeabiliteitsbarrière:
Moleculen die voldoende hydrofoob zijn kunnen
gemakkelijk door lipidendubbellaag
Ionen, Hydrofiele en grote moleculen kunnen niet door
de lipidendubbellaag (bv. glucose, aminozuren,
eiwitten, DNA, RNA, CaCl2--> Ca2++ 2Cl-)
Er ontstaan compartimenten met verschillende samenstellen en dus functie --> bv. lysosomen hebben
in hun lumen een heel lage ph (zuur)
2. Subcellulaire localisering van specifieke functies
Membranen bevatten specifieke set van eiwitten waardoor ze hun functie kunnen uitvoeren in de
organellen
- ER: synthese fosfolipiden
- Golgi: synthese sfingolipiden
- Plasmamembraan: adhesie-eiwitten receptoren
- Binnenste mitochondriale membraan: ademhalingsketen
3. Transmembranair transport van moleculen
Transportsystelen in membraan voor
o Ionen
o Organische moleculen: glucosen, AZ, …
o Macromoleculen= eiwitten, DNA, RNA
4. Cellulaire communicatie
= Ontvangen en doorgeven van signalen
Chemisch: signaalmoleculen (bv hormonen)
Elektrisch: zenuwimpuls (actiepotentiaal)
Signaaltransductie:
= omzetten van extracellulair signaal in cellulaire respons
- Extracellulair: binding van signaalmolecule aan membraanreceptor
- Intracellulair: activering van processen
- Resultaat: cellulaire respons
5. Celadhesie
- Cel – matrix interactie: vasthechting aan extracellulaire matrix
- Cel – cel interactie: adhesie en communicatie
, Fluid mosaic model van biomembranen:
Eigenschappen:
- Centrale lipidendubbellaag
o Zelfassociatie (vormt zich spontaan)
o Er ontstaat een hydrofobe barrière
- Membraaneiwitten associëren met de lipidendubbellaag
- Fluïditeit: laterale beweging van lipiden en eiwitten
- Vorming van microdomeinen (lipid rafts)
Domeinen in membraan met concentratie van specifieke lipiden
en eiwit --> en dus ook welbepaalde functie
Achtergrond:
H2O = polair molecule
- Ionen/neutrale/polaire moleculen --> elektrostatische interactie met polair H 2O -->
oplosbaar
- Apolaire moleculen --> geen netto/partiële lading --> geen elektrostatische
interactie met H2O --> niet oplosbaar
Amfipatische molecule --> polair kop, apolaire staart
Amfipatisch karakter van membraanlipiden zorgt voor spontane vorming
van lipidendubbellaag in waterige oplossing
Spontane vorming van lipidendubbellaag (vergt geen
energie)
Niet-covalente zelf-associatie van lipiden in waterig midden
Watermoleculen gaat interageren met polaire kop, hydrofobe staarten
gaan naar elkaar om contact met water te vermijden
Visualisatie van lipidendubbellaag in elektronenmicroscopie
Lichtmicroscoop heeft een onvoldoende resolutie om de fijne structuur van Extracellulaire
ruimte
een membraan te bekijken --> elektronenmicroscoop
Tramspoorpatroon!!
2 donkere, perifere lijnen --> hydrofiele koppen
Centrale heldere zone --> hydrofobe staarten
Membranen associëren met de lipidendubbellaag
Samenstelling van membraan --> Lipiden en eiwitten (+suikers)
Afhankelijk van celtype, en dus ook van functie en structuur, zal er van membraan tot membraan een
verschillende verhouding zijn tussen lipiden en eiwitten
Fluïditeit: Laterale beweging van lipiden en eiwitten
Elk molecule zal in functie met de temperatuur een trillingsenergie hebben --> vrij random
Lipiden < eiwitten DUS Fluïditeit lipiden > fluïditeit eiwitten
Experiment FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
1. Plasmamembraan labelen met
fluorescente moleculen (aan lipiden of
eiwitten)
2. Laser naar bepaalde plaats richten --
> fluorescente merkers gaan kapot
3. Door diffusie zullen er terug
fluorescente moleculen op die plaats
gaan --> terug helemaal hersteld
