Samenvatting Celbiologie
HOOFDSTUK 1: BIOMEMBRANEN
1) Structuur biomembranen
Oppervlakten in cel:
- Plasmamembraan = 700 µm²
- Intracellulaire membranen = 7000 µm²
- Cytoskelet = 94000 µm²
Definities:
- Cytoplasma = alles binnen plasmamembraan behalve nucleus
- Cytosol = waterige gedeelte buiten celorganellen
- Lumen = waterige gedeelte in celorganellen
AFM (Atomic Force Microscopy): 3D-structuur plasmamembraan scannen door zeer gevoelige
combinatie van naald en laser.
o Fosfolipide dubbellaag
- Twee rijen amfipatische fosfolipiden (hydrofiel naar buiten, hydrofoob naar binnen)
- Ongeveer 3-4 nm dik (10^9 factor kleiner dan een cel)
o Amfipatische fosfolipiden in waterige oplossing
Bestaat uit twee delen:
- Hydrofiele hoofdgroep: polaire groep, fosfaat, glycerol
- Hydrofobe vetzuurstaarten
Bestaat in drie verschillende vormen:
- Micelle (gesloten bol, één rij)
- Liposoom (open bol, twee rijen)
- Fosfolipiden-dubbellaag
o Exoplasmatische en cytosolische zijden
- Exoplasmatische zijde blijft exoplasmatisch zijde
- Cytosolische zijde blijft cytosolische zijde
= bv. Bij exocytose en endocytose zullen compartimenten altijd aan dezelfde zijde blijven
-cytosolisch: kant aan het cytosool
-exoplasmatisch: buiten plasmamembraan
Voorbeeld:
Lysosoom heeft buitenkant cytosolisch, ad kant lumen exoplasmatisch
Mitochondria: buitenkant cytosolisch, dan exoplasmatisch, dan cytosolisch
1
,o De soorten lipiden in biomembranen
- Fosfoglyceriden: van de triacylglycerol verandert één staart in een fosfaat met kopgroep.
(diacylglycerol + fosfaat = fosfatidyl)
- Plasmalogenen: fosfoglyceriden maar dan zonder de dubbel gebonden O op de eerste staart.
Ether ipv estherverbinding
- Sfingolipiden: stoffen met sfingosine als basis, niet opgebouwd uit glycerol
Glycosfingolipiden: sfingolipiden met als derde staart een suikergroep/suikergroepen.
o Gangliosiden: glycosfingolipiden met zeer complexe
suikergroepen/suikerbomen/oligosachariden.
Komen enkel exoplasmatisch voor (buitenste laag plasmamembraan).
Zijn een aanhechtingsplaats voor antilichamen, toxines, eiwitten,
glycolipiden, …
De oligosachariden bepalen ook welke bloedgroep men heeft ->
bloedgroeptransfusieregels.
- Sterolen: zijn afgeleid van steroïden.
Cholesterol: een amfipatisch sterool.
o Dient als precursor (kan omgezet worden) voor stoffen zoals cortisone, estradiol,
vitamine D (, testosteron, deoxycholisch zuur, …).
o Hydrofoob + Hydrofiele OH (amfipatisch molecule)
o Moeilijke fosfolipiden-dubbellaag vorming
o Vitamine D: wordt o.i.v. Uv-licht uit cholesterol gemaakt.
-> essentieel voor de calciumopname.
-> Bij gebrek aan zon -> rachitis (verstoorde botopbouw).
2
,2) Beweeglijkheid van lipiden in een biomembraan
- Axiale rotatie: rotatie rond eigen as.
- Laterale diffusie: opschuiven in rij van membraan.
-> Meting door FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
-> plasmamebraan cel + chemische stof die bindt aan fosfolipide hoofdjes
-> deel van een cel bleachen (fluorescentie kapotmaken)
-> terug fluorescentie in dat gebied door LATERALE DIFFUSIE
-> na een tijd is fluorescentie maar 50%
-> helft blijft statisch bij diffusie, helft komt fluorescentie bij (bv T stijgt, meer beweging
dus meer laterale diffusie)
- Flip-flop: omspringen van rij in membraan.
Energetisch onwaarschijnlijk.
Vereist het enzyme flippase (gebruikt ATP).
Meting:
-> Flippase identificeren
-> Quencher: zorgt voor verliezing van fluorescentie
-> Flippase (ABCB4)
-> Vesikels met fluorescente fosfolipiden (buitenste blad)
Groep 1: geen ATP : quencher -> verliezing fluores fosfolipiden
Groep 2: ATP : stoffen naar binnenkant door activatie flippase -> quencher -> meer fluorescentie
binnenkant door FLIPFLOP
- Beweging van vetzuurstaarten/vloeibaarheid
wordt bepaald door:
Temperatuur: hoe warmer, hoe meer chaotische bewegingen.
Aard/lengte van vetzuurketens
o Hydrofoob effect: apolaire stoffen (dit geval vetzuurstaarten) gaan aggregeren
= ordening van water dan energetisch beter uitkomt (entropie stijgt)
o Van der Waals-krachten: atomen komen zeer dicht bij elkaar en hun partiële ladingen
trekken elkaar aan
Cholesterol
-> Cholesterol vult de gaatjes tussen de fosfolipiden dubbellaag en ordent/rekt hen
o Meer interactie tussen staartjes
o Membraan wordt hier dikker (staartjes meer gestrekt)
o Meer sfingolipiden zorgt voor nog meer dikte
o Vloeibaarheid bij meer cholestrol/sfingolipiden DAALT
à vorming van Lipid Rafts, drijven ih membraan
3
, Intermezzo: soorten vetzuren:
o Essentieel <-> niet essentieel: nodig om te overleven (omega-3, omega-6) <-> niet
nodig om te overleven (omega-9).
Het cijfer na de omega wijst op de eerste dubbel binding geteld vanaf het einde
van de vetzuurstaart.
o Verzadigd = korte vetzuren zonder dubbele binding (meer VdW-krachten)
o Onverzadigd (cis dubbele binding)= lange vetzuren met dubbele binding(en)
(minder VdW-krachten -> verhoogde vloeibaarheid bij lage temperatuur)
-> vloeibaarheid beïnvloed door VDW-krachten/grotere lengte
Effect lipidensamenstelling op kromming van de membraan
Hoe kleiner de hoofdgroep, hoe meer de membraan verkromt zal zijn.
-> buitenkant: vierkantig
-> binnenkant: konisch
* Bij sommige processen moeten membranen gekromd zijn
-> afhankelijk van de fosfolipiden-vorm
-> afhankelijk chemische samenstelling
- Meer Sfinglopiden/Cholestrol: dikker, minder vloeibaar, rafts
- Verhouding staartjes en hoofdjes: zorgt voor de kromming of niet
3) Functies van de plasmamembraan
- Barrière
o Regeling permeabiliteit van proteinen voor de doorlating van bepaalde stoffen door
geregelde permeatie
(CO2, N2, O2 en ethanol kunnen er sowieso door, H2O deels.)
à Permeabel doorheen membraan: zonder proteinen
Gassen/Ethanol (alcohol)/ Ureum en water -> (verhinderde) diffussie ( denk aan water
doorheen doek)
à Niet permeabel doorheen membraan (barrière)
Grotere moleculen / Ionen/ Polaire moleculen
-> Via proteïnen toch naar binnen kunnen gaan door geregelde permeatie
Intermezzo: osmotische druk: water vloeit naar de zone met de meest opgeloste stof
(A->B).
o Nodig bij planten zoals bomen om water tot boven te krijgen.
o Formule: π = RT(CB – CA) in Pa.
o Hypotonisch(cel zwelt op), isotonisch, hypertonisch (krimpt).
4
HOOFDSTUK 1: BIOMEMBRANEN
1) Structuur biomembranen
Oppervlakten in cel:
- Plasmamembraan = 700 µm²
- Intracellulaire membranen = 7000 µm²
- Cytoskelet = 94000 µm²
Definities:
- Cytoplasma = alles binnen plasmamembraan behalve nucleus
- Cytosol = waterige gedeelte buiten celorganellen
- Lumen = waterige gedeelte in celorganellen
AFM (Atomic Force Microscopy): 3D-structuur plasmamembraan scannen door zeer gevoelige
combinatie van naald en laser.
o Fosfolipide dubbellaag
- Twee rijen amfipatische fosfolipiden (hydrofiel naar buiten, hydrofoob naar binnen)
- Ongeveer 3-4 nm dik (10^9 factor kleiner dan een cel)
o Amfipatische fosfolipiden in waterige oplossing
Bestaat uit twee delen:
- Hydrofiele hoofdgroep: polaire groep, fosfaat, glycerol
- Hydrofobe vetzuurstaarten
Bestaat in drie verschillende vormen:
- Micelle (gesloten bol, één rij)
- Liposoom (open bol, twee rijen)
- Fosfolipiden-dubbellaag
o Exoplasmatische en cytosolische zijden
- Exoplasmatische zijde blijft exoplasmatisch zijde
- Cytosolische zijde blijft cytosolische zijde
= bv. Bij exocytose en endocytose zullen compartimenten altijd aan dezelfde zijde blijven
-cytosolisch: kant aan het cytosool
-exoplasmatisch: buiten plasmamembraan
Voorbeeld:
Lysosoom heeft buitenkant cytosolisch, ad kant lumen exoplasmatisch
Mitochondria: buitenkant cytosolisch, dan exoplasmatisch, dan cytosolisch
1
,o De soorten lipiden in biomembranen
- Fosfoglyceriden: van de triacylglycerol verandert één staart in een fosfaat met kopgroep.
(diacylglycerol + fosfaat = fosfatidyl)
- Plasmalogenen: fosfoglyceriden maar dan zonder de dubbel gebonden O op de eerste staart.
Ether ipv estherverbinding
- Sfingolipiden: stoffen met sfingosine als basis, niet opgebouwd uit glycerol
Glycosfingolipiden: sfingolipiden met als derde staart een suikergroep/suikergroepen.
o Gangliosiden: glycosfingolipiden met zeer complexe
suikergroepen/suikerbomen/oligosachariden.
Komen enkel exoplasmatisch voor (buitenste laag plasmamembraan).
Zijn een aanhechtingsplaats voor antilichamen, toxines, eiwitten,
glycolipiden, …
De oligosachariden bepalen ook welke bloedgroep men heeft ->
bloedgroeptransfusieregels.
- Sterolen: zijn afgeleid van steroïden.
Cholesterol: een amfipatisch sterool.
o Dient als precursor (kan omgezet worden) voor stoffen zoals cortisone, estradiol,
vitamine D (, testosteron, deoxycholisch zuur, …).
o Hydrofoob + Hydrofiele OH (amfipatisch molecule)
o Moeilijke fosfolipiden-dubbellaag vorming
o Vitamine D: wordt o.i.v. Uv-licht uit cholesterol gemaakt.
-> essentieel voor de calciumopname.
-> Bij gebrek aan zon -> rachitis (verstoorde botopbouw).
2
,2) Beweeglijkheid van lipiden in een biomembraan
- Axiale rotatie: rotatie rond eigen as.
- Laterale diffusie: opschuiven in rij van membraan.
-> Meting door FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching)
-> plasmamebraan cel + chemische stof die bindt aan fosfolipide hoofdjes
-> deel van een cel bleachen (fluorescentie kapotmaken)
-> terug fluorescentie in dat gebied door LATERALE DIFFUSIE
-> na een tijd is fluorescentie maar 50%
-> helft blijft statisch bij diffusie, helft komt fluorescentie bij (bv T stijgt, meer beweging
dus meer laterale diffusie)
- Flip-flop: omspringen van rij in membraan.
Energetisch onwaarschijnlijk.
Vereist het enzyme flippase (gebruikt ATP).
Meting:
-> Flippase identificeren
-> Quencher: zorgt voor verliezing van fluorescentie
-> Flippase (ABCB4)
-> Vesikels met fluorescente fosfolipiden (buitenste blad)
Groep 1: geen ATP : quencher -> verliezing fluores fosfolipiden
Groep 2: ATP : stoffen naar binnenkant door activatie flippase -> quencher -> meer fluorescentie
binnenkant door FLIPFLOP
- Beweging van vetzuurstaarten/vloeibaarheid
wordt bepaald door:
Temperatuur: hoe warmer, hoe meer chaotische bewegingen.
Aard/lengte van vetzuurketens
o Hydrofoob effect: apolaire stoffen (dit geval vetzuurstaarten) gaan aggregeren
= ordening van water dan energetisch beter uitkomt (entropie stijgt)
o Van der Waals-krachten: atomen komen zeer dicht bij elkaar en hun partiële ladingen
trekken elkaar aan
Cholesterol
-> Cholesterol vult de gaatjes tussen de fosfolipiden dubbellaag en ordent/rekt hen
o Meer interactie tussen staartjes
o Membraan wordt hier dikker (staartjes meer gestrekt)
o Meer sfingolipiden zorgt voor nog meer dikte
o Vloeibaarheid bij meer cholestrol/sfingolipiden DAALT
à vorming van Lipid Rafts, drijven ih membraan
3
, Intermezzo: soorten vetzuren:
o Essentieel <-> niet essentieel: nodig om te overleven (omega-3, omega-6) <-> niet
nodig om te overleven (omega-9).
Het cijfer na de omega wijst op de eerste dubbel binding geteld vanaf het einde
van de vetzuurstaart.
o Verzadigd = korte vetzuren zonder dubbele binding (meer VdW-krachten)
o Onverzadigd (cis dubbele binding)= lange vetzuren met dubbele binding(en)
(minder VdW-krachten -> verhoogde vloeibaarheid bij lage temperatuur)
-> vloeibaarheid beïnvloed door VDW-krachten/grotere lengte
Effect lipidensamenstelling op kromming van de membraan
Hoe kleiner de hoofdgroep, hoe meer de membraan verkromt zal zijn.
-> buitenkant: vierkantig
-> binnenkant: konisch
* Bij sommige processen moeten membranen gekromd zijn
-> afhankelijk van de fosfolipiden-vorm
-> afhankelijk chemische samenstelling
- Meer Sfinglopiden/Cholestrol: dikker, minder vloeibaar, rafts
- Verhouding staartjes en hoofdjes: zorgt voor de kromming of niet
3) Functies van de plasmamembraan
- Barrière
o Regeling permeabiliteit van proteinen voor de doorlating van bepaalde stoffen door
geregelde permeatie
(CO2, N2, O2 en ethanol kunnen er sowieso door, H2O deels.)
à Permeabel doorheen membraan: zonder proteinen
Gassen/Ethanol (alcohol)/ Ureum en water -> (verhinderde) diffussie ( denk aan water
doorheen doek)
à Niet permeabel doorheen membraan (barrière)
Grotere moleculen / Ionen/ Polaire moleculen
-> Via proteïnen toch naar binnen kunnen gaan door geregelde permeatie
Intermezzo: osmotische druk: water vloeit naar de zone met de meest opgeloste stof
(A->B).
o Nodig bij planten zoals bomen om water tot boven te krijgen.
o Formule: π = RT(CB – CA) in Pa.
o Hypotonisch(cel zwelt op), isotonisch, hypertonisch (krimpt).
4
