Samenvatting Cel 2 - fysiololgie - Labro

Hoofdstuk 2 – func onal organiza on of the cell
 Cel is omhuld door plasma- of celmembraan.
o Dubbele fosfolipidelaag (binnenste- en buitenste leaflet)
o Func e: het scheiden van het intracellulair milieu met het extracellulair milieu
(buitenwereld)
 Dit zorgt ervoor dat in onze cel een specifieke omgeving/samenstelling van
moleculen gegenereerd word, dat belangrijk is voor signaal-cascade (cel
respons opwekken)
o Structuur:
 Kern = hydrofoob (hydrofobe VZ-ketens): geladen of grote moleculen kunnen
niet spontaan migreren door ons plasmamembraan.
We hebben hiervoor specifieke integraal proteïnen nodig om deze migra e
vloeiend te laten verlopen.
 Kop = hydrofiel
 Verschillende fosfolipiden
o Verschillende types vetzuurketens:
 Kan verschillen in lengte: lange koolsto eten = heel hydrofoob
 Dubbele bindingen (onverzadigde VZ-ketens = al jd cis-gebonden) of enkele
binding (verzadigde VZ-ketens)
 Dit beïnvloedt de vloeibaarheid, structuur en dikte van de
lipidemembraan.
 Fosfolipiden van dierlijke cellen beva en meestal 1 verzadigde en 1
onverzadigde vetzuurstaart
 Belangrijk dat plasmamembraan vloeibaar blij . Al die membraanproteïnen die in de cel
aanwezig zijn om een cel-respons op te wekken, die moeten kunnen bewegen. Als ons
plasmamembraan vast is kunnen deze proteïnen niet bewegen waardoor er dus ook geen
cel-respons is.
o Lengte en verzadigdheid van de vetzuurketens spelen hier een rol in.
 Twee soorten toestanden:
o Vaste fase (gel-state) = plasmamembraan is soort van bevrozen
o Vloeibare fase = alles kan nog bewegen
o Transi etemperatuur is de temperatuur om van de vaste fase naar de vloeibare fase
te gaan of omgekeerd.

, Cholesterol zal een rol spelen bij het vloeibaar houden van het plasmamembraan.
o 2 func es:
 Buitenzijde s jver maken.
 Centrum vloeibaar houden.
 Biologisch membraan = samenstelling van verschillende verzadigde vetzuren en ook
onverzadigde vetzuren
 De fosfolipide composi e bepaalt de vloeibaarheid en smel emperatuur
(transi etemperatuur) tussen vaste (gel) en vloeibare (sol) fasen:
o Bij een zuivere membraan (membraan-type I-lipiden):
Korte en onverzadigde VZ-ketens = lage smel emperatuur (transi etemperatuur)
Lange en verzadigde VZ-ketens = hoge smel emperatuur (transi etemperatuur)
o Hoe langer dat de VZ-ketens zijn, hoe meer contactoppervlakte je hebt (dus sterke
interac e) hoe denser de pakking waardoor het membraan vaster is en dus een
hogere smel emperatuur hee .
o Korte/onverzadigde VZ-ketens hebben een kleiner contactoppervlakte en dus een
zwakkere interac e waardoor dus een zwakkere pakking en het membraan dus
vloeibaar is en een lage smel emperatuur.
o Proberen dat membraan zo vloeibaar mogelijk is zodat er cel-respons mogelijk is.
 Nadeel als membraan te vloeibaar is: membraan gaat scheuren vertonen en
dus meer permeabel is.
 Cholesterol = belangrijke func e in de integriteit van het plasmamembraan.
o Klein hydrofiel hoofdje (OH-groep) en rela ef lange hydrofobe staart. Dit gaat dus
makkelijk in de plasmamembraan integreren.
 Hydrofiel hoofdje naar waterige omgeving en hydrofobe staart wijst in het
membraan.
o Ringstructuur = niet flexibel, dat is s jf en kan niet makkelijk buigen.
 s j eid genereren.




o Cholesterol zet zich dus tussen 2 VZ-ketens waardoor er dus een grotere afstand
komt tussen de VZ-ketens, wat er voor zorgt dat er minder interac e komt met als
gevolg dat plasmamembraan vloeibaarder wordt.
Buitenste zijde wordt s jver door hydrofiel hoofdje

, o Dubbele func e:
 Hydrofiele hoofdjes minder flexibel (door ringstructuur)  contactoppervlak
tussen membraan en waterig milieu s jver maken.
 Binnenste van ons membraan gaat flexibeler worden of vloeibaarder blijven
doordat cholesterol tussen de VZ-ketens komt te zi en waardoor interac e
naar omlaag gaat tussen de VZ-ketens.
o Kern van ons membraan is vloeibaar en buitenzijde s jver. Dit is ideaal. Omdat onze
buitenzijde s jver zijn, is ons plasmamembraan niet lek en doordat het centrum
vloeibaar blij kunnen de membraanproteïnen van conforma e veranderen en dus
een cel-respons opwekken.
o Lage hoeveelheid cholesterol treedt de werking van de dubbele func e op
(buitenzijde s jver, binnenste van membraan vloeibaar)
o Hoge hoeveelheid cholesterol zorgt ervoor dat vloeibaarheid toe neemt en
beïnvloedt dus de werking van membraanproteïnen.
 Membranen zijn dus vloeibaar voor de cel-respons en die vloeibaarheid zorgt er ook vaan
dat de fosfolipiden kunnen bewegen in de membraan zelf.
3 Soorten bewegingen:
o Laterale diffusie
o Fosfolipiden ronddraaien
o Flip-flop (niet vaak want is energe sch onguns g)
 Vergemakkelijken met energe sche barrière (hydrofobe kernen van ons
plasmamembraan). Er zijn membraanproteïnen (flippase en floppase) die
ATP gaan consumeren. Deze membraanproteïnen gaan fosfolipiden van de
ene leaflet naar de andere leaflet brengen.
 Flippase brengt van de buitenste leaflet naar de binnenste leaflet
 PS = fosfa dielserine
 Floppase brengt van de binnenste leaflet naar de buitenste leaflet
 PC = fosfa dielcholine
 Scramblase = energieona ankelijk en gaan leaflets wisselen.




o Flip- en Floppase zijn belangrijkste om asymmetrie te creëren (verschil in binnenste
en buitenste leaflet).
o Cholesterol kan wel makkelijk flip-flop bewegingen maken zonder dat hier extra
proteïnen voor nodig zijn, omdat het hydrofiel hoofdje kleiner is.
 De concentra e aan cholesterol is in binnenste en buitenste leaflet
hetzelfde.

, Asymmetrie in lipidesamenstelling tussen extracellulair en intracellulaire leaflet van
membraan.
o Waar worden fosfolipiden aangemaakt?
 Cytoplasma sche (intracellulaire) zijde van het endoplasma sch re culum
 Gaat naar intracellulair milieu
 Exoplasma sche zijde van het Golgi
 Gaat naar de buitenwereld (extracellulair milieu)




o Fosfa dielcholine wordt gemaakt in de cytoplasma sche zijde van het ER, maar
wordt gebruikt als lipide voor de leaflet aan de extracellulaire kant van het
membraan. Dit gebeurt door specifieke floppase die het van de binnenste leaflet
naar de buitenste leaflet brengt.
o Asymmetrie hebben: samenstelling van fosfolipiden aan de binnenste en buitenste
leaflet zijn verschillend.
 Door de plaats van de synthese van de lipiden
 Door de aanwezigheid van flip- en floppasen
o Effect van deze asymmetrie:
 Hydrofiele hoofdjes verschillen: hoofdje van fosfo dielcholine is groter als
het hoofdje van fosfa dielethanolamine waardoor we een soort van buiging
gaan hebben en ook dat het binnenste leaflet vloeibaarder blij dan het
buitenste leaflet
o Intracellulaire zijde (binnenste leaflet) is nega ef geladen door het lipide
fosfa dielserine (2 nega eve en 1 posi eve lading) waardoor binnenste zijde dus
nega ever geladen zal zijn dan de buitenste zijde.
 enkel gebaseerd op de fosfolipidensamenstelling.
 Rol spelen in transla on/transloca on: wanneer we RNA gaan overschrijven
naar eiwi en  cel moet weten wat binnen en buitenzijde is en dit is dus
duidelijk door die nega eve zijde aan de binnenkant van het membraan.

, Asymmetrie in fosfolipiden die betrokken zijn bij ‘second messenger’ signaal cascades zoals
PiP2 aan de intracellulaire zijde.
o PiP2 wordt afgebroken en zal een cel-respons signaal cascade opwekken.
o Signaal van buitenaf gaan doorgeven aan andere compar menten/proteïnen om
respons op te wekken.
o In binnenste leaflet zi en dus de fosfolipiden die belangrijk zijn voor de signaal
cascade en dus voor celsignalisa e op te wekken.
 Celdood (apoptose) = gevolg van te weinig ATP. Weten door verbruik van flippase en floppase
(hebben ATP nodig).
o Te weinig energie (ATP) zorgt ervoor dat flippase en floppase niet goed meer werken,
waardoor we die asymmetrie in ons plasmamembraan verliezen. Hierdoor zal
fosfa dielserine ook aan de buitenzijde voorkomen. Fosfa dielserine zal herkenning
zijn voor macrofagen (fagocytosen) om te zeggen dat die cel in nefaste condi e is en
dus moet afgebroken worden.
 Fosfolipide laag (plasmamembraan) zal ook niet overal hetzelfde zijn overeen onze hele cel.
We gaan plaatsen hebben waar we een verschil gaan hebben in proteïnen of in specifieke
fosfolipiden.
o Dit noemen we ‘lipid ra s’ = soort van eilandjes. Hier vinden we vooral meer
cholesterol in het membraan dan ergens anders in het membraan. Dit zal ook een
effect hebben op de dikte van het membraan. En ook een andere soort fosfolipiden.
Doordat er andere soorten fosfolipiden aanwezig zijn in dat stukje membraan (lipid
ra s), zal daar dikwijls ook een herkenningsplek zijn om membraanproteïnen daar
aan te rijken.
o Hoe ontstaan de lipid ra s:
 Nog niet zeker hoe? En voornamelijk wat eerst is. Zijn het die andere
fosfolipiden die eerst zijn die er voor zorgen dat de membraanproteïnen zich
daar gaan ves gen of zijn het de membraanproteïnen die zich ergens
ves gen en hun omgeving gaan veranderen (andere fosfolipiden)
o Die verschillende samenstelling van fosfolipiden op een bepaalde loca e zal dus ook
de werking van de membraanproteïnen beïnvloeden.
o Func e van membraanproteïnen kan verschillen a ankelijk van hun loca e in het
plasmamembraan.

,  Membraanproteïnen kunnen integraal of perifeer geassocieerd zijn met het
plasmamembraan.
o Die verschillen in de binnenste en buitenste leaflet en in het plasmamembraan zelf
hee effect op func e van membraanproteïnen en op func e van het opwekken van
singaalcascades.
o Func e van de cel: hoe kan de cel reageren op s muli?
 Membraanproteïnen die onze sensors zijn en die het signaal gaan doorgeven
aan de cel
o Integrale membraanproteïnen = effec ef geïncorporeerd in ons plasmamembraan en
overspannen het plasmamembraan
o Membraanproteïnen die par eel in het plasmamembraan zi en maar niet
plasmamembraan overspannen
o Membraanproteïnen die gelokaliseerd blijven in het plasmamembraan door een
lipideverankering
o Perifere membraanproteïnen die gaan interageren met onze integraal
membraanproteïnen.




 Onze proteïnen bepalen tussen de 25% en 75% (grote range) van onze totale
membraanmassa  50 fosfolipiden/proteïne.
 Zie slide 24-26!!!!