SEMESTER 2 ’25 – ‘26
ALGEMENE FYSIOLOGIE
SAMENVATTING
AMBER DE GEEST
BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
UGent
,2. Functional Organisation of the Cell
Fysiologie = de studie van de homeostatische mechanismen waardoor een organisme
kan blijven bestaan ondanks de steeds veranderende druk die wordt opgelegd door een
vijandige omgeving.
STRUCTUUR VAN BIOLOGISCHE MEMBRANEN
HET OPPERVLAK VAN DE CEL BESTAAT UIT EEN MEMBRAAN
De cel bevat cytoplasma, dat rijk is aan HMGA-eiwitten, nucleïnezuren, nucleotiden en
suikers dat de cel synthetiseert of opstapelt. Hoge metabolische kost (vraagt veel E).
Ionenconcentratie intracellulair stabiel houden kost ook veel energie (E)
Zonder barrière zal alles verloren gaan aan diffusie in slechts enkele seconden
ð Plasmamembraan = vereiste barrière of outer skin (≤ 10nm)
Eigenschappen:
• Impermeabel voor grote moleculen (eiwitten, nucleïnezuren)
• Semipermeabel (selectief) voor kleine moleculen (ionen en metabolieten)
• Geavanceerde functie
Vaak concentratie van een voedingsstof in de extracellulaire vloeistof (ECF) = meerdere
ordes van grootte lager dan in de cel
Cel: voeding nodig → voedingsstoffen moeten ophopen tegen een concentratiegradiënt
ð Porie ≠ geschikt, kan geen stof opslaan
ð Actief transport nodig (hoofdstuk 5)
HET CELMEMBRAAN BESTAAT VOORNAMELIJK UIT FOSFOLIPIDEN
2 hoofdbouwstenen: lipiden en proteïnen
ð Merendeel van deze vetten vallen onder fosfolipiden
ð Fosfolipide = glycerolgroep, fosfaatgroep, alcoholgroep, 2 lange koolstofstaarten,
meestal vetzuurstaarten (fosfolipiden: 5 x 106/mm² of 5 x 109/cel)
Bij fosfolipiden op basis van glycerol is de derde
glycerolhydroxylgroep veresterd met een fosfaatgroep, die op
zijn beurt is veresterd tot een kleine molecule die kopgroep
wordt genoemd.
2
,FOSFOLIPIDEN VORMEN COMPLEXE STRUCTUUR IN WATERIGE OPL.
Vetzuren = apolaire moleculen
• De C-ketens ontbreken de geladen groepen die
de interacties met water mogelijk maken
• Lost niet goed op in water, wel in organische opl
• Staarten = hydrofoob
Hoofdgroepen = geladen en polair
• Interageren makkelijk met water
• Zeer goed oplosbaar in water
• Hoofdjes = hydrofiel
Fosfolipide = amfipatisch, hydrofobe (staart) EN hydrofiele (hoofd) eigenschappen
ð Wasmiddelen kunnen dit soort membranen oplossen
In waterige oplossing: de fosfolipiden gaan zich zodanig organiseren dat de staartjes
niet in contact komen met water en hydrofiele hoofdjes volledig oplossen
ð In te lage concentratie = vormen een monolayer, kost minder E
om staarten naar lucht te richten ipv naar de oplossing
ð In zeer hoge concentratie = vorming micellen, bolvormige complexen waarbij de
hoofdjes de omtrek van de bol vormen en de staartjes naar binnen gericht zijn
Staartjes: volledig afgesloten van water, onderling gunstige interacties
ondergaan (kost E)
ð In hoge concentraties = vorming bilayer, spontaan proces, twee parallelle sheets
of leaflets, hoofdjes buiten en staartjes binnen
Fysieke kenmerken van een bilayer = afhankelijk van chemische aspecten
• Breedte van de bilayer: bepaald door de lengte van de zijketens van de vetzuren,
de aard van de kopgroepen bepaalt hoe dicht fosfolipiden tegen elkaar gedrukt
liggen in de leaflets
• Verzadigde/onverzadigde vetzuurstaart: beïnvloeden de vloeibaarheid, structuur
en dikte van het membraan
3
, DIFFUSIE V/ INDIVIDUELE LIPIDEN I/E LEAFLET V/E BILAYER IS BEPAALD
DOOR DE CHEMISCHE SAMENSTELLING VAN ZIJN ONDERDELEN
Een fosfolipide bilayer = vloeibare structuur, extreem temperatuurgevoelig
Fosfolipiden kunnen in hun leaflet verplaatsen = lateral diffusion (±10-8 cm²/s), zal
zich bijna nooit naar de andere leaflet verplaatsen (uitzonderlijk, dit kost veel te veel E)
ð Snelheid van dit proces = extreem temperatuurgevoelig
Hoge temperatuur: Lage temperatuur:
• Thermische E > interactie E • Thermische E < interactie E
• Laterale diffusie gebeurt snel • Laterale diffusie gebeurt traag
• Sol state (vloeibaar) • Gel state (vast)
Transitietemperatuur: temp waarbij de fosfolipiden wisselen tussen gel- en sol state
ð Lange verzadigde vetzuurstaarten = hogere transitietemp, dichte/dense pakking
ð Korte vetzuurstaarten of dubbele bindingen = lagere transitietemp, minder E nodig
om ze aan te zetten tot laterale diffusie (interageren niet goed), zwakke pakking
(nadeel: scheuren/gaten dus meer permeabel)
Andere soorten lipiden in het membraan toevoegen zal de vloeibaarheidseigenschappen
van het membraan aanzienlijk aantasten
• Vloeibaarheid daalt als er veel laterale diffusie en rotatie plaatsvindt
• Alternatieve lipiden veranderen sterkte v/d wisselwerking die diffusie tegengaat
Bijgevolg: andere transitietemperatuur en vloeibaarheidseigenschappen
• Kenmerkend voor cholesterol (stijve struc. met steroïdering: vzketen deels immobiliseren)
Effect van cholesterolconcentratie in het membraan:
• Lage concentraties = verlaagt vloeibaarheid
• Hoge concentraties = verstoort de mogelijkheid tussen fosfolipiden om onderling
te interageren waardoor de vloeibaarheid toeneemt en de transitietemperatuur
om van gel- naar sol state te gaan daalt
Conclusie: de fosfolipiden zullen nooit op
1 bepaalde transitietemperatuur overgaan
van gel naar sol, dit hangt af van de
“samenstelling van de mix” van lipiden in
het membraan
• Lange ketens, verzadigde vetzuren:
relatief sterk aan elkaar hechten,
gebieden met gel-eigenschappen
• Korte ketens, onverzadigde vetzuren:
afstoten, ze migreren uit deze gebieden
naar gebieden met sol-eigenschappen
4
ALGEMENE FYSIOLOGIE
SAMENVATTING
AMBER DE GEEST
BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
UGent
,2. Functional Organisation of the Cell
Fysiologie = de studie van de homeostatische mechanismen waardoor een organisme
kan blijven bestaan ondanks de steeds veranderende druk die wordt opgelegd door een
vijandige omgeving.
STRUCTUUR VAN BIOLOGISCHE MEMBRANEN
HET OPPERVLAK VAN DE CEL BESTAAT UIT EEN MEMBRAAN
De cel bevat cytoplasma, dat rijk is aan HMGA-eiwitten, nucleïnezuren, nucleotiden en
suikers dat de cel synthetiseert of opstapelt. Hoge metabolische kost (vraagt veel E).
Ionenconcentratie intracellulair stabiel houden kost ook veel energie (E)
Zonder barrière zal alles verloren gaan aan diffusie in slechts enkele seconden
ð Plasmamembraan = vereiste barrière of outer skin (≤ 10nm)
Eigenschappen:
• Impermeabel voor grote moleculen (eiwitten, nucleïnezuren)
• Semipermeabel (selectief) voor kleine moleculen (ionen en metabolieten)
• Geavanceerde functie
Vaak concentratie van een voedingsstof in de extracellulaire vloeistof (ECF) = meerdere
ordes van grootte lager dan in de cel
Cel: voeding nodig → voedingsstoffen moeten ophopen tegen een concentratiegradiënt
ð Porie ≠ geschikt, kan geen stof opslaan
ð Actief transport nodig (hoofdstuk 5)
HET CELMEMBRAAN BESTAAT VOORNAMELIJK UIT FOSFOLIPIDEN
2 hoofdbouwstenen: lipiden en proteïnen
ð Merendeel van deze vetten vallen onder fosfolipiden
ð Fosfolipide = glycerolgroep, fosfaatgroep, alcoholgroep, 2 lange koolstofstaarten,
meestal vetzuurstaarten (fosfolipiden: 5 x 106/mm² of 5 x 109/cel)
Bij fosfolipiden op basis van glycerol is de derde
glycerolhydroxylgroep veresterd met een fosfaatgroep, die op
zijn beurt is veresterd tot een kleine molecule die kopgroep
wordt genoemd.
2
,FOSFOLIPIDEN VORMEN COMPLEXE STRUCTUUR IN WATERIGE OPL.
Vetzuren = apolaire moleculen
• De C-ketens ontbreken de geladen groepen die
de interacties met water mogelijk maken
• Lost niet goed op in water, wel in organische opl
• Staarten = hydrofoob
Hoofdgroepen = geladen en polair
• Interageren makkelijk met water
• Zeer goed oplosbaar in water
• Hoofdjes = hydrofiel
Fosfolipide = amfipatisch, hydrofobe (staart) EN hydrofiele (hoofd) eigenschappen
ð Wasmiddelen kunnen dit soort membranen oplossen
In waterige oplossing: de fosfolipiden gaan zich zodanig organiseren dat de staartjes
niet in contact komen met water en hydrofiele hoofdjes volledig oplossen
ð In te lage concentratie = vormen een monolayer, kost minder E
om staarten naar lucht te richten ipv naar de oplossing
ð In zeer hoge concentratie = vorming micellen, bolvormige complexen waarbij de
hoofdjes de omtrek van de bol vormen en de staartjes naar binnen gericht zijn
Staartjes: volledig afgesloten van water, onderling gunstige interacties
ondergaan (kost E)
ð In hoge concentraties = vorming bilayer, spontaan proces, twee parallelle sheets
of leaflets, hoofdjes buiten en staartjes binnen
Fysieke kenmerken van een bilayer = afhankelijk van chemische aspecten
• Breedte van de bilayer: bepaald door de lengte van de zijketens van de vetzuren,
de aard van de kopgroepen bepaalt hoe dicht fosfolipiden tegen elkaar gedrukt
liggen in de leaflets
• Verzadigde/onverzadigde vetzuurstaart: beïnvloeden de vloeibaarheid, structuur
en dikte van het membraan
3
, DIFFUSIE V/ INDIVIDUELE LIPIDEN I/E LEAFLET V/E BILAYER IS BEPAALD
DOOR DE CHEMISCHE SAMENSTELLING VAN ZIJN ONDERDELEN
Een fosfolipide bilayer = vloeibare structuur, extreem temperatuurgevoelig
Fosfolipiden kunnen in hun leaflet verplaatsen = lateral diffusion (±10-8 cm²/s), zal
zich bijna nooit naar de andere leaflet verplaatsen (uitzonderlijk, dit kost veel te veel E)
ð Snelheid van dit proces = extreem temperatuurgevoelig
Hoge temperatuur: Lage temperatuur:
• Thermische E > interactie E • Thermische E < interactie E
• Laterale diffusie gebeurt snel • Laterale diffusie gebeurt traag
• Sol state (vloeibaar) • Gel state (vast)
Transitietemperatuur: temp waarbij de fosfolipiden wisselen tussen gel- en sol state
ð Lange verzadigde vetzuurstaarten = hogere transitietemp, dichte/dense pakking
ð Korte vetzuurstaarten of dubbele bindingen = lagere transitietemp, minder E nodig
om ze aan te zetten tot laterale diffusie (interageren niet goed), zwakke pakking
(nadeel: scheuren/gaten dus meer permeabel)
Andere soorten lipiden in het membraan toevoegen zal de vloeibaarheidseigenschappen
van het membraan aanzienlijk aantasten
• Vloeibaarheid daalt als er veel laterale diffusie en rotatie plaatsvindt
• Alternatieve lipiden veranderen sterkte v/d wisselwerking die diffusie tegengaat
Bijgevolg: andere transitietemperatuur en vloeibaarheidseigenschappen
• Kenmerkend voor cholesterol (stijve struc. met steroïdering: vzketen deels immobiliseren)
Effect van cholesterolconcentratie in het membraan:
• Lage concentraties = verlaagt vloeibaarheid
• Hoge concentraties = verstoort de mogelijkheid tussen fosfolipiden om onderling
te interageren waardoor de vloeibaarheid toeneemt en de transitietemperatuur
om van gel- naar sol state te gaan daalt
Conclusie: de fosfolipiden zullen nooit op
1 bepaalde transitietemperatuur overgaan
van gel naar sol, dit hangt af van de
“samenstelling van de mix” van lipiden in
het membraan
• Lange ketens, verzadigde vetzuren:
relatief sterk aan elkaar hechten,
gebieden met gel-eigenschappen
• Korte ketens, onverzadigde vetzuren:
afstoten, ze migreren uit deze gebieden
naar gebieden met sol-eigenschappen
4
