Celbiologie – Hoofdstuk 8
Transmembranair transport
Gefaciliteerde diffusie:
• Passief transport = transport volgens de elektrochemische gradiënt: G < 0
➔ Verloopt spontaan
• Actief transport = transport tegen de elektrochemische gradiënt: G > 0
➔ Vergt energie:
Transport van ion/molecule X met GX > 0 gekoppeld aan proces Y met GY < 0
➔ Gtotaal < 0
Bv:
1. Voor welk molecule is G het meest negatief? 2. Voor welk molecule is de efflux actief transport?
Eenvoudige diffusie = passief
transport zonder gebruik van
membraaneiwit
Gefaciliteerde diffusie = passief
transport met gebruik van
membraaneiwit
Actief transport = actief
transport met gebruik van
membraaneiwit
,❖ Eenvoudige Diffusie
Wet van Fick: J = -P(Ci - Co)
P = permeabiliteitsconstante= D/x
= maat voor de hydrofobie
Hoe hydrofober een stof hoe groter , hoe groter P, hoe groter de flux.
Als = 0 dan J = 0
Ethaanzuur is bv hydrofieler dan ethanol waardoor de richtingscoëfficiënt van de flux van
ethanol groter zal zijn dan die van ethaanzuur.
❖ Gefaciliteerde diffusie
Passief: volgens elektrochemische gradiënt (G < 0) + transmembranair transport via membraaneiwit
• Ionenkanalen:
o Transmembranair eiwit (porie)
o Gesloten/open --> open: stroom van verschillende ionen
o Snelheid 106 tot 108 ionen/s
• Carriers
o Transmembranair eiwit --> gekoppelde transporter
o Reactiecyclus:
▪ Binding aan ene zijde
▪ Confomatieverandering
▪ Dissociatie aan andere zijde
o Snelheid: 10 tot 1000 moleculen/s
Carrier-gemedieerd transport: Uniporters VS gekoppelde transporters:
- Uniporter: Transporteert 1 substraat (altijd maar 1 bepaald type)
- Gekoppelde transporter:
Transporteerd 2 substraten in gekoppelde wijze
➔ Symporters: in dezelfde richting
➔ Antiporters: in tegengestelde richting
Beide moleculen volgens G --> 2x passief
1 molecule volgens G en ander tegen G --> combinatie van actief en passief
Toepassing: cellulaire opname/afgave van glucose via GLUT:
Probleem: Plasmamembraan is niet permeabel genoeg voor gluccose + zeer traag --> kan dus niet via eenvoudige diffusie
Oplossing: glucosetransporter GLUT in PM als uniporter voor glucose (snelle opname en afgave) --> gefaciliteerde
diffusie
Via uniporter: Mechanisme van membraantransport:
Bindingsplaats voor tranportsubstraat S (specifiek)
2 confomaties in functie van oriëntatie van bindingsplaats
(afhankelijk langs welke kant substraat zal binden):
- T1: Bindingsplaats naar buiten
- T2: Bindingsplaats naar binnen
➔ Spontane overgang tussen beide
1. Binding van S aan een zijde van het membraan
2. Conformatieverandering
3. Dissociatie van S aan andere zijde van membraan
4. Conformatieverandering
➔ Reversibel!
Passief transport = transport van hoge naar lage concentratie (G < 0 = spontaan) --> Binding aan zijde met hoogste
concentratie en dissociatie aan zijde met laagste concentratie
,Eigenschappen van gefaciliteerde diffusie:
Uniporter enzyme --> Volgt Michaelis-Menten kinetica = hyperbolisch
verband tussen initiele snelheid en het substraat
v = initiële transportsnelheid (initial velocity)
[S] = substraatconcentratie
Vmax = maximale transportsnelheid --> Saturatie = wanneer alle
transporteiwitten bezig zijn met transport
➔ Bepaald door aantal uniporters in het membraan
kcat = max aantal transportcycli per tijd --> heeft invloed op Vmax
Km = Maat voor affiniteit (= hoe makkelijk het substraat bindt aan de
uniporter) van uniporter voor substraat
1
➔ Km =
𝐴𝑓𝑓𝑖𝑛𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡
➔ [S] waarbij v= Vmax/2
➔ Heeft geen invloed op Vmax
Met gelijke kcat , wat is er veranderd bij B tov A?
➔ Toename van affiniteit voor S --> afname van Km
Saturatie VS Eenvoudige diffusie:
Inhibitie:
We kunnen gefaciliteerde diffusie blokkeren
Competitieve inhibitie
De inhibitor bindt op dezelfde plaats als waar het substraat zou binden (moet dus voldoende gelijkend
zijn aan het substraat) waardoor dat er minder transporters beschikbaar zijn voor het substraat -->
rem
Diegene met de hoogste affiniteit en hoogste concentratie wint de competitie. Bij voldoende hoge
concentraties van het substraat tov de inhibitor zal V max behouden worden
Niet-competitieve inhibitie
De inhibitor bindt op een andere plaats dan waar het substraat zou binden. Kan niet gecompenseerd
worden door hogere concentraties van het substraat --> Er zal sowieso afname zijn van de Vmax
Specifiteit van GLUT:
Mannose lijkt op glucose en kan dus ook binden aan uniporter maar minder goed --> kunnen
we ook zien op grafiek: hogere Km dus lagere affiniteit
MAAR als we kijken naar extreem hoge concentraties zal dat ook naar diezelfde V max gaan
+
D-glucose >> L-glucose
, Eigenschappen van GLUT:
Satruratie en Vmax bepaald door:
- Aantal GLUT uniporters in PM
- kcat = 20/s
Affiniteit en Km bepaald door chemische en sterische ‘fit’ van bindingsplaats voor glucose
GLUT Isovormen:
Isovormen= transporters (eiwitten) met een gelijkaardige functie (bv: allemaal voor
gefaciliteerde diffusie van glucose) maar er is wel verschil in structuur (door
verschillende genen) wat maakt dat er wel functionele variaties optreden
De verschillen bevinden zich onder andere op de bindingsplaats voor glucose
–-> waardoor de ene een hoge/lage affiniteit heeft
Curve geeft weer dat GLUT 3 een hoogst affiniteit heeft, GLUT 2 heeft de laagste
affiniteit
Door verschil in genen kunnen we expressie van welbepaalde gene sturen in functie van
celtype/weefsel/deel van lichaam/…
GLUT 1: komt in elk celtype voor
GLUT2: in lever en in -cellen in de pancreas
GLUT3: hersenen: neuronen
GLUT4: in skeletspiervezels en vetweefsel
Wat maakt nu dat bepaalde celtypes in het lichaam werken
met die bepaalde vorm van GLUT?
1. GLUT 1
Glucose wordt intracellulair meteen gefosforileerd en dus omgezet naar
Glucose-6-fosfaat.
Wordt niet herkent door GLUT dus kan niet naar buiten via GLUT
2. GLUT 2
-cel in pancreas dat insuline kan vrijstellen
➔ v is “lineair” stijgend met S
Bij te hoge glucose concentratie is de prikkel om insuline vrij te stellen
➔ -cel heeft een sensor = GLUT 2 om extracellulaire glucose concentratie te
weten
3. GLUT 3
Glucose-concentratie in het bloed is beduidend hoger dan de Km
➔ We zitten du sbijna altijd in laatste deel van de curve = plateau
➔ Altijd werken aan maximaal transport van glucose
Relevant in neuronen want zijn afhankelijk van glucose voor hun
energiemetabolisme
Transmembranair transport
Gefaciliteerde diffusie:
• Passief transport = transport volgens de elektrochemische gradiënt: G < 0
➔ Verloopt spontaan
• Actief transport = transport tegen de elektrochemische gradiënt: G > 0
➔ Vergt energie:
Transport van ion/molecule X met GX > 0 gekoppeld aan proces Y met GY < 0
➔ Gtotaal < 0
Bv:
1. Voor welk molecule is G het meest negatief? 2. Voor welk molecule is de efflux actief transport?
Eenvoudige diffusie = passief
transport zonder gebruik van
membraaneiwit
Gefaciliteerde diffusie = passief
transport met gebruik van
membraaneiwit
Actief transport = actief
transport met gebruik van
membraaneiwit
,❖ Eenvoudige Diffusie
Wet van Fick: J = -P(Ci - Co)
P = permeabiliteitsconstante= D/x
= maat voor de hydrofobie
Hoe hydrofober een stof hoe groter , hoe groter P, hoe groter de flux.
Als = 0 dan J = 0
Ethaanzuur is bv hydrofieler dan ethanol waardoor de richtingscoëfficiënt van de flux van
ethanol groter zal zijn dan die van ethaanzuur.
❖ Gefaciliteerde diffusie
Passief: volgens elektrochemische gradiënt (G < 0) + transmembranair transport via membraaneiwit
• Ionenkanalen:
o Transmembranair eiwit (porie)
o Gesloten/open --> open: stroom van verschillende ionen
o Snelheid 106 tot 108 ionen/s
• Carriers
o Transmembranair eiwit --> gekoppelde transporter
o Reactiecyclus:
▪ Binding aan ene zijde
▪ Confomatieverandering
▪ Dissociatie aan andere zijde
o Snelheid: 10 tot 1000 moleculen/s
Carrier-gemedieerd transport: Uniporters VS gekoppelde transporters:
- Uniporter: Transporteert 1 substraat (altijd maar 1 bepaald type)
- Gekoppelde transporter:
Transporteerd 2 substraten in gekoppelde wijze
➔ Symporters: in dezelfde richting
➔ Antiporters: in tegengestelde richting
Beide moleculen volgens G --> 2x passief
1 molecule volgens G en ander tegen G --> combinatie van actief en passief
Toepassing: cellulaire opname/afgave van glucose via GLUT:
Probleem: Plasmamembraan is niet permeabel genoeg voor gluccose + zeer traag --> kan dus niet via eenvoudige diffusie
Oplossing: glucosetransporter GLUT in PM als uniporter voor glucose (snelle opname en afgave) --> gefaciliteerde
diffusie
Via uniporter: Mechanisme van membraantransport:
Bindingsplaats voor tranportsubstraat S (specifiek)
2 confomaties in functie van oriëntatie van bindingsplaats
(afhankelijk langs welke kant substraat zal binden):
- T1: Bindingsplaats naar buiten
- T2: Bindingsplaats naar binnen
➔ Spontane overgang tussen beide
1. Binding van S aan een zijde van het membraan
2. Conformatieverandering
3. Dissociatie van S aan andere zijde van membraan
4. Conformatieverandering
➔ Reversibel!
Passief transport = transport van hoge naar lage concentratie (G < 0 = spontaan) --> Binding aan zijde met hoogste
concentratie en dissociatie aan zijde met laagste concentratie
,Eigenschappen van gefaciliteerde diffusie:
Uniporter enzyme --> Volgt Michaelis-Menten kinetica = hyperbolisch
verband tussen initiele snelheid en het substraat
v = initiële transportsnelheid (initial velocity)
[S] = substraatconcentratie
Vmax = maximale transportsnelheid --> Saturatie = wanneer alle
transporteiwitten bezig zijn met transport
➔ Bepaald door aantal uniporters in het membraan
kcat = max aantal transportcycli per tijd --> heeft invloed op Vmax
Km = Maat voor affiniteit (= hoe makkelijk het substraat bindt aan de
uniporter) van uniporter voor substraat
1
➔ Km =
𝐴𝑓𝑓𝑖𝑛𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡
➔ [S] waarbij v= Vmax/2
➔ Heeft geen invloed op Vmax
Met gelijke kcat , wat is er veranderd bij B tov A?
➔ Toename van affiniteit voor S --> afname van Km
Saturatie VS Eenvoudige diffusie:
Inhibitie:
We kunnen gefaciliteerde diffusie blokkeren
Competitieve inhibitie
De inhibitor bindt op dezelfde plaats als waar het substraat zou binden (moet dus voldoende gelijkend
zijn aan het substraat) waardoor dat er minder transporters beschikbaar zijn voor het substraat -->
rem
Diegene met de hoogste affiniteit en hoogste concentratie wint de competitie. Bij voldoende hoge
concentraties van het substraat tov de inhibitor zal V max behouden worden
Niet-competitieve inhibitie
De inhibitor bindt op een andere plaats dan waar het substraat zou binden. Kan niet gecompenseerd
worden door hogere concentraties van het substraat --> Er zal sowieso afname zijn van de Vmax
Specifiteit van GLUT:
Mannose lijkt op glucose en kan dus ook binden aan uniporter maar minder goed --> kunnen
we ook zien op grafiek: hogere Km dus lagere affiniteit
MAAR als we kijken naar extreem hoge concentraties zal dat ook naar diezelfde V max gaan
+
D-glucose >> L-glucose
, Eigenschappen van GLUT:
Satruratie en Vmax bepaald door:
- Aantal GLUT uniporters in PM
- kcat = 20/s
Affiniteit en Km bepaald door chemische en sterische ‘fit’ van bindingsplaats voor glucose
GLUT Isovormen:
Isovormen= transporters (eiwitten) met een gelijkaardige functie (bv: allemaal voor
gefaciliteerde diffusie van glucose) maar er is wel verschil in structuur (door
verschillende genen) wat maakt dat er wel functionele variaties optreden
De verschillen bevinden zich onder andere op de bindingsplaats voor glucose
–-> waardoor de ene een hoge/lage affiniteit heeft
Curve geeft weer dat GLUT 3 een hoogst affiniteit heeft, GLUT 2 heeft de laagste
affiniteit
Door verschil in genen kunnen we expressie van welbepaalde gene sturen in functie van
celtype/weefsel/deel van lichaam/…
GLUT 1: komt in elk celtype voor
GLUT2: in lever en in -cellen in de pancreas
GLUT3: hersenen: neuronen
GLUT4: in skeletspiervezels en vetweefsel
Wat maakt nu dat bepaalde celtypes in het lichaam werken
met die bepaalde vorm van GLUT?
1. GLUT 1
Glucose wordt intracellulair meteen gefosforileerd en dus omgezet naar
Glucose-6-fosfaat.
Wordt niet herkent door GLUT dus kan niet naar buiten via GLUT
2. GLUT 2
-cel in pancreas dat insuline kan vrijstellen
➔ v is “lineair” stijgend met S
Bij te hoge glucose concentratie is de prikkel om insuline vrij te stellen
➔ -cel heeft een sensor = GLUT 2 om extracellulaire glucose concentratie te
weten
3. GLUT 3
Glucose-concentratie in het bloed is beduidend hoger dan de Km
➔ We zitten du sbijna altijd in laatste deel van de curve = plateau
➔ Altijd werken aan maximaal transport van glucose
Relevant in neuronen want zijn afhankelijk van glucose voor hun
energiemetabolisme
