Examenvragen
Hoofdstuk 2
1) Geef de algemene structuur van een fosfolipide en bespreek de fysicochemische eigenschappen van
een lipide membraan. Bespreek eveneens hoe verschillende fosfolipiden (inclusief) deze
eigenschappen wijzigen.
In het algemeen hebben fosfolipiden een gelijkaardige opbouw. Ze delen een glycerol backbone,
twee hydroxyl groepen die veresterd zijn met verscheidene vetzuren of een acylgroep. Deze
acylgroepen kunnen een verschillend aantal koolstof atomen hebben en er kunnen dubbele
bindingen aanwezig zijn tussen de koolstof atomen. Voor fosfolipiden met een glycerol basis is de
derde glycerolische hydroxyl groep veresterd tot een fosfaatgroep. En deze fosfaat groep is weer
veresterd aan een kleine molecule.
,De lipide membraan is uitermate geschikt om twee waterige compartimenten van elkaar te scheiden.
De hydrofiele kop van de fosfolipide zal interacties aangaan met de waterige omgeving, zowel met
het cytoplasma als de extracellulaire omgeving, er ontstaat een dubbele laag van fosfolipiden. De
hydrofobe staarten zullen zich oriënteren naar het midden van de membraan en zullen afgezonderd
zijn van de waterige omgeving. Fosfolipiden vormen een sterke barrière tegen bijna alle ionen en
moleculen die goed oplosbaar zijn in water. Dit vanwege de hydrofobe staarten aan de fosfolipide.
Daarom zal de membraan ook niet enkel uit fosfolipiden bestaan, omdat de cel anders niet aan de
ionen en andere stoffen kan komen die ze nodig heeft. De fosfolipide staan toe dat kleine ongeladen
moleculen zoals zuurstof koolstofdioxide door de membraan migreren. Ze zorgen voor de structuur
van de membraan, ze kunnen er voor zorgen dat de membraan meer vloeibaar wordt of dat er een
meer stevige structuur ontstaat, dit beïnvloed natuurlijk de permeabiliteit van de membraan. De
verzadiging van de moleculen heeft ook invloed op de vloeibaarheid van de membraan.
Bewegingen in de fosfolipiden dubbellaag
- Laterale diffusie vrije laterale diffusie in het oppervlak van de fosfolipide leaflet (snelheid
afhankelijk van temperatuur)
- Rotatie
- Flexie
- Flip flop gebeurt zelden en zeer traag door hoge energie barrière (niet spontaan)
(cholesterol is een uitzondering)
Fysico-chemische eigenschappen
- Afhankelijk van transitietemperatuur = temperatuur waarbij fosfolipide dubbellaag wisselt
tussen de vloeibare solfase en de vaste gelfase
o Lange, verzadigde vetzuren sterke interactie hoge transitietemperatuur vast
o Korte, onverzadigde vetzuren zwakke interactie lage transitietemperatuur
vloeibaar
,Cholesterol is een molecule die in grote mate de vloeibaarheid of stijfheid van de membraan kan
beïnvloeden.
, Het polaire deel van de molecule kan stijver worden, zodat de rand van de membraan stolt. Door de
knik in de molecule is interactie in het midden van de membraan moeilijker, zodat deze een meer
vloeibaar karakter krijgt. Cholesterol kan makkelijker van de ene helft van de membraan naar de
andere helft gaan, omdat de concentratie aan cholesterol ongeveer gelijk is.
2) Bespreek de asymmetrie in lipide compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd en
wat zijn de implicaties.
Asymmetrie in de membraan ontstaat door fosfolipiden die verschillen in vetzuurstaart, maar ook
door een plaatselijke hoge concentratie van bepaalde fosfolipiden die elders op de membraan in
mindere mate voorkomen. Door verschil in de verzadigde onverzadigde staat en het verschil in lengte
worden eigenschappen anders of komen ze in mindere mate tot uiting. Verder bestaat de membraan
uit integrale eiwitten en eiwitten die meer aan de periferie liggen. De fosfolipiden kunnen roteren en
ontstaan andere interacties met de buurmolecule laterale diffusie zorgt voor plaatselijke verandering
in samenstelling van de membraan. Migratie van de extracellulaire kant naar de cytosol kant van de
membraan gebeurd zelden en veranderd de samenstelling van de membraan. Lange koolstof ketens
zorgen voor veel interacties en zullen de membraan doen stollen. Onverzadigde ketens belemmeren
de interacties en zullen zorgen voor een meer vloeibare membraan. Deze veranderingen kunnen ook
de permeabiliteit van de membraan voor moleculen verminderen of verhogen, zo kunnen er plaatsen
op de membraan ontstaan waar het makkelijker wordt voor ionen om door de membraan heen te
komen, terwijl elders een sterke barrière ontstaat die ondoordringbaar is. Deze asymmetrie is zeer
belangrijk om toch te kunnen zorgen voor de import en export van ionen en moleculen die goed
oplosbaar zijn in water en het ontvangen van signalen die afkomstig zijn van buiten de cel. Integrale
membraan eiwitten en verschillende soorten kanalen en poriën spelen hier bij een rol en zijn
geplaats tussen de fosfolipiden. De asymmetrie ontstaat tijdens de biosynthese waar de buiging en
vloeibaarheid van het membraan ontstaat. De intracellulaire leaflet is vloeibaarder dan de
extracellulaire leaflet. Een van de elementen in het membraan die voor asymmetrie zorgt zijn de lipid
rafts. Dit zijn lokale concentraties van specifieke lipiden, sfingomyeline, cholesterol en proteïnen en
beïnvloedt de lokale vloeibaarheid, membraaneigenschappen (stijfheid en rek) en concentraties van
second messengers.
Hoofdstuk 3
3) Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-effect
curve en betekenis/impact Kp-waarde en Hill-nummer.
Type niet-covalente interacties tussen ligand en receptor
- Ionbinding
- Van der Waals binding
Hoofdstuk 2
1) Geef de algemene structuur van een fosfolipide en bespreek de fysicochemische eigenschappen van
een lipide membraan. Bespreek eveneens hoe verschillende fosfolipiden (inclusief) deze
eigenschappen wijzigen.
In het algemeen hebben fosfolipiden een gelijkaardige opbouw. Ze delen een glycerol backbone,
twee hydroxyl groepen die veresterd zijn met verscheidene vetzuren of een acylgroep. Deze
acylgroepen kunnen een verschillend aantal koolstof atomen hebben en er kunnen dubbele
bindingen aanwezig zijn tussen de koolstof atomen. Voor fosfolipiden met een glycerol basis is de
derde glycerolische hydroxyl groep veresterd tot een fosfaatgroep. En deze fosfaat groep is weer
veresterd aan een kleine molecule.
,De lipide membraan is uitermate geschikt om twee waterige compartimenten van elkaar te scheiden.
De hydrofiele kop van de fosfolipide zal interacties aangaan met de waterige omgeving, zowel met
het cytoplasma als de extracellulaire omgeving, er ontstaat een dubbele laag van fosfolipiden. De
hydrofobe staarten zullen zich oriënteren naar het midden van de membraan en zullen afgezonderd
zijn van de waterige omgeving. Fosfolipiden vormen een sterke barrière tegen bijna alle ionen en
moleculen die goed oplosbaar zijn in water. Dit vanwege de hydrofobe staarten aan de fosfolipide.
Daarom zal de membraan ook niet enkel uit fosfolipiden bestaan, omdat de cel anders niet aan de
ionen en andere stoffen kan komen die ze nodig heeft. De fosfolipide staan toe dat kleine ongeladen
moleculen zoals zuurstof koolstofdioxide door de membraan migreren. Ze zorgen voor de structuur
van de membraan, ze kunnen er voor zorgen dat de membraan meer vloeibaar wordt of dat er een
meer stevige structuur ontstaat, dit beïnvloed natuurlijk de permeabiliteit van de membraan. De
verzadiging van de moleculen heeft ook invloed op de vloeibaarheid van de membraan.
Bewegingen in de fosfolipiden dubbellaag
- Laterale diffusie vrije laterale diffusie in het oppervlak van de fosfolipide leaflet (snelheid
afhankelijk van temperatuur)
- Rotatie
- Flexie
- Flip flop gebeurt zelden en zeer traag door hoge energie barrière (niet spontaan)
(cholesterol is een uitzondering)
Fysico-chemische eigenschappen
- Afhankelijk van transitietemperatuur = temperatuur waarbij fosfolipide dubbellaag wisselt
tussen de vloeibare solfase en de vaste gelfase
o Lange, verzadigde vetzuren sterke interactie hoge transitietemperatuur vast
o Korte, onverzadigde vetzuren zwakke interactie lage transitietemperatuur
vloeibaar
,Cholesterol is een molecule die in grote mate de vloeibaarheid of stijfheid van de membraan kan
beïnvloeden.
, Het polaire deel van de molecule kan stijver worden, zodat de rand van de membraan stolt. Door de
knik in de molecule is interactie in het midden van de membraan moeilijker, zodat deze een meer
vloeibaar karakter krijgt. Cholesterol kan makkelijker van de ene helft van de membraan naar de
andere helft gaan, omdat de concentratie aan cholesterol ongeveer gelijk is.
2) Bespreek de asymmetrie in lipide compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd en
wat zijn de implicaties.
Asymmetrie in de membraan ontstaat door fosfolipiden die verschillen in vetzuurstaart, maar ook
door een plaatselijke hoge concentratie van bepaalde fosfolipiden die elders op de membraan in
mindere mate voorkomen. Door verschil in de verzadigde onverzadigde staat en het verschil in lengte
worden eigenschappen anders of komen ze in mindere mate tot uiting. Verder bestaat de membraan
uit integrale eiwitten en eiwitten die meer aan de periferie liggen. De fosfolipiden kunnen roteren en
ontstaan andere interacties met de buurmolecule laterale diffusie zorgt voor plaatselijke verandering
in samenstelling van de membraan. Migratie van de extracellulaire kant naar de cytosol kant van de
membraan gebeurd zelden en veranderd de samenstelling van de membraan. Lange koolstof ketens
zorgen voor veel interacties en zullen de membraan doen stollen. Onverzadigde ketens belemmeren
de interacties en zullen zorgen voor een meer vloeibare membraan. Deze veranderingen kunnen ook
de permeabiliteit van de membraan voor moleculen verminderen of verhogen, zo kunnen er plaatsen
op de membraan ontstaan waar het makkelijker wordt voor ionen om door de membraan heen te
komen, terwijl elders een sterke barrière ontstaat die ondoordringbaar is. Deze asymmetrie is zeer
belangrijk om toch te kunnen zorgen voor de import en export van ionen en moleculen die goed
oplosbaar zijn in water en het ontvangen van signalen die afkomstig zijn van buiten de cel. Integrale
membraan eiwitten en verschillende soorten kanalen en poriën spelen hier bij een rol en zijn
geplaats tussen de fosfolipiden. De asymmetrie ontstaat tijdens de biosynthese waar de buiging en
vloeibaarheid van het membraan ontstaat. De intracellulaire leaflet is vloeibaarder dan de
extracellulaire leaflet. Een van de elementen in het membraan die voor asymmetrie zorgt zijn de lipid
rafts. Dit zijn lokale concentraties van specifieke lipiden, sfingomyeline, cholesterol en proteïnen en
beïnvloedt de lokale vloeibaarheid, membraaneigenschappen (stijfheid en rek) en concentraties van
second messengers.
Hoofdstuk 3
3) Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-effect
curve en betekenis/impact Kp-waarde en Hill-nummer.
Type niet-covalente interacties tussen ligand en receptor
- Ionbinding
- Van der Waals binding
