CEL II – FYSIOLOGIE
H2: functionele organisatie van de cel
De structuur van biologische membranen
Cel: omhuld door plasma/ celmembraan met fosfolipide dubbellaag dat het intracellulaire milieu
scheidt van de buitenwereld; het extracellulair milieu
o Fosfolipiden (PL)
à amfipatisch karakter (hydrofiele kop en hydrofobe staarten)
• Hydrofobe staarten
à apolair
à glycerol
à 2 vetzuurstaarten
-> verzadigde (trans):
-> onverzadigde (cis): knik
Verzadigde <--> onverzadigde
vetzuurstaart:
à beïnvloedt de vloeibaarheid,
structuur en dikte van de lipide
membraan.
à Fosfolipiden van dierlijke cellen
bevatten meestal 1 verzadigde en 1
onverzadigde vetzuurstaart
• Hydrofiele koppen
à polair
à fosfaat
à specifieke groep: choline, ethanolamine, serine
o Cholesterol (=sterolen)
à ringstructuur (stevigheid)
à extra functie: aanmaak hormonen
à cholesterol zal zich in het plasmamembraan wringen
-> polair hoofd zal zich naar water milieu wijzen
-> ringstructuuur zal zich positioneren onder het hoofdje van de
fosfolipide zodat het minder beweegt -> wordt vaster
-> door die korte vetzuurstaarten (en vetzuurstaarten die verder uit elkaar liggen) krijgen
we dat in de kern ruimtes gecreeërd worden met minder goede interacties ->
vloeibaardere kernen
à lage hoeveelheid: membraan wordt stijver thv polaire hoofdje waardoor membraan minder
permeabel is + cholesterol verbreekt de interactie tussen de vetzuurstaarten waardoor de kern
van het membraan vloeibaar blijft (belangrijk voor functie membraanproteïnen)
à hoge hoeveelheid: vloeibaarheid neemt toe en beïnvloedt werking membraanproteïnen
,Temperatuursgevoeligheid
Fosfolipidemembraan is een vloeibare structuur met temperatuursgevoeliheid: gel-sol-state
à bij hoge temperaturen is de thermische energie van een lipidemolecuul groter dan de
interactie-energie die aangrenzende lipidemoleculen bij elkaar houdt. Onder deze
omstandigheden kan de laterale diffusie snel verdergaan en de lipide is zogezegd in de sole state
à bij lagere temperaturen is de interactie-energie hoger dan de thermische energie van de
meeste individuele moleculen. Zo diffunderen fosfolipiden langzaam omdat ze niet de energie
hebben om zich lost te maken uit de omarming van hun buren. Dit gedrag is kenmerkend voor de
gel state
Tm= transitietemperatuur
* gel solid-ordered state = vaste structuur
* fluid liquid-discorded state = vloeibare
toestand -> ruimte tss vetzuurstaarten is groter
à PL- compositie bepaalt de vloeibaarheid & smelttemperatuur- transitietemperatuur ™ tussen
vaste ‘gel-solid’ en vloeibare ‘liquid’ fase
Zuiver lipiden membraan:
• Kort & onverzadigd: lage Tm
à hoe korter de vetzuurstaart -> hoe minder
interactieoppervlak -> hoe minder pakking -> vloeibaar
• Lang & verzadigd: hoge Tm
à kunnen mooi met elkaar interageren
=> gevolg van zwakke pakking is dat de membraan scheuren/ gaten
vertoont en dus meer permeabel is
Vloeibaarheid
Fosfolipiden veranderen steeds van positie:
-> proteïnen die dit mogelijk maken= flippasen
= ATP-consumerende proteïnen
à Flippases behoren tot de familie van ABC-transporters
Er bestaan twee soorten:
o Scramblases: energie-onafhankelijk, werken bidirectioneel, zorgen voor een evenwicht van
fosfolipiden tussen beide membranen.
o ATP-afhankelijke flippases: gebruiken energie van ATP-hydrolyse,
werken unidirectioneel, verplaatsen fosfolipiden in een voorkeursrichting.
, • laterale diffusie: van links -> naar rechts
• flexion: buiging
• rotation: rond hun as
• flip-flop: fosfolipide van onderste laag gaat naar bovenste laag (zelfdzaam bij fosfolipiden)
-> bij cholesterol flip-flop’s makkelijk overheen membraan, grotendeels dezelfde cholesterol
concentratie in buitenste/ binnenste lipide-laag
à reden: functie goed uitvoeren (permeabiliteit + membraaneiwitfunctie)
Asymmetrie
à wordt verzorgd door 2 spelers:
1) aanwezigheid flippasen en floppasen
2) door plaats van biosynthese PL in ER/Golgi
à assymetrie beïnvloedt buiging (curvature) en
vloeibaarheid van membraan (extracellulair strijver dan
intracellulair)
à intracellulaire zijde is negatief geladen tov extracellulaire zijde
à bepaalde fosfolipiden, zoals PIP2 bevinden zich vooral aan de
intracellulaire zijde: belangrijk als second messenger bij
signaaltransductie
-> Receptor activeren -> PLC (eiwit) geactiveert -> Hydroliseert
PIP/SM -> PIP2 geactiveerd -> voert functie uit
à rol bij celdood: indien te weinig ATP -> neg lading buitenkant -
> herkenning door apoptose
à het plasmamembraan blijf niet overal gelijk -> er ontstaan kleine regio’s =lipid rafts
-> rijk aan cholesterol en sphingolipiden
-> hebben daardoor een dikker membraan
-> vormen een soorteiland in de membraanstructuur
à functie lipid rafts:
-> zorgen voor organisatie en stabiliteit
-> verzamelplaats voor membraaneiwitten
-> belangrijk bij signaaltransductie: EW die
samenwerken worden in zo’n raft bij elkaar gebracht
H3: signaaltransductie
1. directe cel-cel communicatie
à Gap junctions= hemiconnexon van naburige cellen assembleren in een connexon of gap
junctiekanaal
-> kan openen en sluiten
, -> wordt geregeld door pH, CA2+, cAMP
-> chemisch contact: moleculen tot 1200 Da zijn permeabel
-> elektrisch contact: inner-cellulaire porie met lage weerstand
à tight junctions: sterkste interactie tussen 2 cellen
-> daarmee zijn die aan elkaar vastgecht en kunnen ze ervoor zorgen dat er geen moleculen
kunnen
passeren tussen die 2 cellen
-> door tight junction kan die cel gepolariseerd zijn (=de ene zijde is verschillend van de andere
zijde)
à cadherins
-> adhering junction hebben geen geordende structuur + Ca afhankelijk
-> desmosoom: geordende structuur, Ca-indepentent
Juxtracriene communicatie: directe cel-cel-communicatie:
à Gap-junction: diporiën: 2 cellen staan rechtstreeks elektrisch, chemisch in contact met elkaar
à Structurele interactie: cellen zijn met elkaar gekoppeld
à Rechtstreeks aanbieden van antigenen
2. cel-cel-communicatie via chemische signalen
à nodig voor coördinatie van cel activiteiten
à 3 types:
• Endocrien
à Signaal = hormoon.
à Wordt afgegeven in de bloedbaan.
à Bereikt doelcellen overal in het lichaam die een specifieke receptor hebben.
à Lang afstands-communicatie.
Voorbeeld: insuline uit de pancreas dat glucose-opname in spieren stimuleert.
H2: functionele organisatie van de cel
De structuur van biologische membranen
Cel: omhuld door plasma/ celmembraan met fosfolipide dubbellaag dat het intracellulaire milieu
scheidt van de buitenwereld; het extracellulair milieu
o Fosfolipiden (PL)
à amfipatisch karakter (hydrofiele kop en hydrofobe staarten)
• Hydrofobe staarten
à apolair
à glycerol
à 2 vetzuurstaarten
-> verzadigde (trans):
-> onverzadigde (cis): knik
Verzadigde <--> onverzadigde
vetzuurstaart:
à beïnvloedt de vloeibaarheid,
structuur en dikte van de lipide
membraan.
à Fosfolipiden van dierlijke cellen
bevatten meestal 1 verzadigde en 1
onverzadigde vetzuurstaart
• Hydrofiele koppen
à polair
à fosfaat
à specifieke groep: choline, ethanolamine, serine
o Cholesterol (=sterolen)
à ringstructuur (stevigheid)
à extra functie: aanmaak hormonen
à cholesterol zal zich in het plasmamembraan wringen
-> polair hoofd zal zich naar water milieu wijzen
-> ringstructuuur zal zich positioneren onder het hoofdje van de
fosfolipide zodat het minder beweegt -> wordt vaster
-> door die korte vetzuurstaarten (en vetzuurstaarten die verder uit elkaar liggen) krijgen
we dat in de kern ruimtes gecreeërd worden met minder goede interacties ->
vloeibaardere kernen
à lage hoeveelheid: membraan wordt stijver thv polaire hoofdje waardoor membraan minder
permeabel is + cholesterol verbreekt de interactie tussen de vetzuurstaarten waardoor de kern
van het membraan vloeibaar blijft (belangrijk voor functie membraanproteïnen)
à hoge hoeveelheid: vloeibaarheid neemt toe en beïnvloedt werking membraanproteïnen
,Temperatuursgevoeligheid
Fosfolipidemembraan is een vloeibare structuur met temperatuursgevoeliheid: gel-sol-state
à bij hoge temperaturen is de thermische energie van een lipidemolecuul groter dan de
interactie-energie die aangrenzende lipidemoleculen bij elkaar houdt. Onder deze
omstandigheden kan de laterale diffusie snel verdergaan en de lipide is zogezegd in de sole state
à bij lagere temperaturen is de interactie-energie hoger dan de thermische energie van de
meeste individuele moleculen. Zo diffunderen fosfolipiden langzaam omdat ze niet de energie
hebben om zich lost te maken uit de omarming van hun buren. Dit gedrag is kenmerkend voor de
gel state
Tm= transitietemperatuur
* gel solid-ordered state = vaste structuur
* fluid liquid-discorded state = vloeibare
toestand -> ruimte tss vetzuurstaarten is groter
à PL- compositie bepaalt de vloeibaarheid & smelttemperatuur- transitietemperatuur ™ tussen
vaste ‘gel-solid’ en vloeibare ‘liquid’ fase
Zuiver lipiden membraan:
• Kort & onverzadigd: lage Tm
à hoe korter de vetzuurstaart -> hoe minder
interactieoppervlak -> hoe minder pakking -> vloeibaar
• Lang & verzadigd: hoge Tm
à kunnen mooi met elkaar interageren
=> gevolg van zwakke pakking is dat de membraan scheuren/ gaten
vertoont en dus meer permeabel is
Vloeibaarheid
Fosfolipiden veranderen steeds van positie:
-> proteïnen die dit mogelijk maken= flippasen
= ATP-consumerende proteïnen
à Flippases behoren tot de familie van ABC-transporters
Er bestaan twee soorten:
o Scramblases: energie-onafhankelijk, werken bidirectioneel, zorgen voor een evenwicht van
fosfolipiden tussen beide membranen.
o ATP-afhankelijke flippases: gebruiken energie van ATP-hydrolyse,
werken unidirectioneel, verplaatsen fosfolipiden in een voorkeursrichting.
, • laterale diffusie: van links -> naar rechts
• flexion: buiging
• rotation: rond hun as
• flip-flop: fosfolipide van onderste laag gaat naar bovenste laag (zelfdzaam bij fosfolipiden)
-> bij cholesterol flip-flop’s makkelijk overheen membraan, grotendeels dezelfde cholesterol
concentratie in buitenste/ binnenste lipide-laag
à reden: functie goed uitvoeren (permeabiliteit + membraaneiwitfunctie)
Asymmetrie
à wordt verzorgd door 2 spelers:
1) aanwezigheid flippasen en floppasen
2) door plaats van biosynthese PL in ER/Golgi
à assymetrie beïnvloedt buiging (curvature) en
vloeibaarheid van membraan (extracellulair strijver dan
intracellulair)
à intracellulaire zijde is negatief geladen tov extracellulaire zijde
à bepaalde fosfolipiden, zoals PIP2 bevinden zich vooral aan de
intracellulaire zijde: belangrijk als second messenger bij
signaaltransductie
-> Receptor activeren -> PLC (eiwit) geactiveert -> Hydroliseert
PIP/SM -> PIP2 geactiveerd -> voert functie uit
à rol bij celdood: indien te weinig ATP -> neg lading buitenkant -
> herkenning door apoptose
à het plasmamembraan blijf niet overal gelijk -> er ontstaan kleine regio’s =lipid rafts
-> rijk aan cholesterol en sphingolipiden
-> hebben daardoor een dikker membraan
-> vormen een soorteiland in de membraanstructuur
à functie lipid rafts:
-> zorgen voor organisatie en stabiliteit
-> verzamelplaats voor membraaneiwitten
-> belangrijk bij signaaltransductie: EW die
samenwerken worden in zo’n raft bij elkaar gebracht
H3: signaaltransductie
1. directe cel-cel communicatie
à Gap junctions= hemiconnexon van naburige cellen assembleren in een connexon of gap
junctiekanaal
-> kan openen en sluiten
, -> wordt geregeld door pH, CA2+, cAMP
-> chemisch contact: moleculen tot 1200 Da zijn permeabel
-> elektrisch contact: inner-cellulaire porie met lage weerstand
à tight junctions: sterkste interactie tussen 2 cellen
-> daarmee zijn die aan elkaar vastgecht en kunnen ze ervoor zorgen dat er geen moleculen
kunnen
passeren tussen die 2 cellen
-> door tight junction kan die cel gepolariseerd zijn (=de ene zijde is verschillend van de andere
zijde)
à cadherins
-> adhering junction hebben geen geordende structuur + Ca afhankelijk
-> desmosoom: geordende structuur, Ca-indepentent
Juxtracriene communicatie: directe cel-cel-communicatie:
à Gap-junction: diporiën: 2 cellen staan rechtstreeks elektrisch, chemisch in contact met elkaar
à Structurele interactie: cellen zijn met elkaar gekoppeld
à Rechtstreeks aanbieden van antigenen
2. cel-cel-communicatie via chemische signalen
à nodig voor coördinatie van cel activiteiten
à 3 types:
• Endocrien
à Signaal = hormoon.
à Wordt afgegeven in de bloedbaan.
à Bereikt doelcellen overal in het lichaam die een specifieke receptor hebben.
à Lang afstands-communicatie.
Voorbeeld: insuline uit de pancreas dat glucose-opname in spieren stimuleert.
