Examenvragen Celfysiologie
Hoofdstuk 2
Geef de algemene structuur van een fosfolipide en bespreek de asymmetrie in lipide
compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd en wat zijn de implicaties.
Fosfolipide:
- Hydrofiel/ polair hoofdje
- Hydrofobe/ lipofiele/ apolaire staart
- Het is dus amfipathisch
Het hoofdje van de fosfolipide kan uit verschillende moleculen bestaan zoals glycerol, fosfaatgroep of
een functionele groep zoals serine. Het is vaak een klein molecule. De staart zal dan bestaan uit twee
vetzuur ketens die verzadigd of onverzadigd (met dubbele bindingen) kunnen zijn en verschillende
lengtes kunnen hebben. Het kunnen ook acylgroepen zijn.
De fysische eigenschappen van fosfolipiden worden vooral bepaald door de transitietemperatuur dus
de overgang van gel naar sol. Lange ketens die verzadigd zijn hebben een hoge temperatuur terwijl
korte vertakte zorgen voor een lage transitietemperatuur.
Door het amfipathisch karakter zullen verschillende fosfolipiden zich bevinden in het membraan
terwijl sommige zich dan in de binnenste of buitenste laag bevinden. Ze zullen spontaan in
aanwezigheid van water micellen vormen met dubbele laag. De hydrofobe staarten zijn naar binnen
gericht en de hydrofiele hoofden zijn gericht naar cytoplasma en extracellulair milieu. Dit is een
spontaan proces -> cel ook zelfsluitend.
Membraan van de cel za bestaan uit dubbele fosfolipiden laag.
- Binnenzijde: intracellulair: fosfatidylinositol. Dit heeft een functie in de signaal transductie
- Buitenzijde: extracellulair: glycolipiden.
Asymmetrie heeft een gevolg voor de biosynthese van moleculen in het ER en Golgi Apparaat ->
invloed op de plaats waar de fosfolipide terecht zal komen in het membraan.
Synthese in Golgi -> extracellulair -> glycolipiden. Synthese in ER -> intracellulair. Fosfatidylcholine is
een uitzondering op deze regel aangezien het in het ER wordt gesynthetiseerd maar is wel
buitengericht. Dit kan dus gebeuren door de flopases.
Negatief geladen fosfatidylserine aan de intracellulaire zijde -> negatiever geladen zijn dan
extracellulaire zijde. Receptoren weten dus waar ze gelegen zijn doordat de binnenzijde negatiever
geladen is dan de extracellulaire zijde. Ook heeft de asymmetrie effect op de buiging van het
membraan. De cytosolische zijde is ook meer vloeibaar dus helpt buiging ook. Verder zien we grotere
moleculen naar buiten toe -> helpt buiging.
De fysische eigenschappen van fosfolipiden wordend voor het merendeel bepaald door de
eigenschappen van de fosfolipiden aangezien de transitietemperatuur, temperatuur waarbij men van
gel naar sol gaat, daardoor bepaald wordt. Zo zorgen lange vetzuurketens die verzadigd zijn voor een
dense verpakking dus een hoge transitietemperatuur. Korte, onverzadigde vetzuurketens zorgen dan
weer voor een lage transitietemperatuur. Nog een belangrijke speler in bepalen van
transitietemperatuur is de molecule cholesterol.
,Effect van cholesterol: de concentratie aan cholesterol is extra- en intracellulair gelijk maar het heeft
verschillende effecten op het membraan. In lage concentraties zal het de stijfheid verhogen ->
membraan minder permeabel -> voorkomt kristallisatie van staarten. Bij hoge concentraties zal het
de vloeibaarheid verhogen.
- Rigide ring zal de C atomen in het hoofd stabiliseren want hoofd is rigide dus membraan
wordt minder permeabel
- Cholesterol belet de staart staart interacties -> vloeibaar houden van binnen membraan
want ring zit in de weg.
Flip flop beweging is vrij zeldzaam in tegenstelling tot laterale diffusie wat vaak voorkomt. Voor flip
flop heeft men enzymen nodig want tegen natuur in (hydrofobe even buiten) dus via flipases (naar
binnen) en flopases (naar buiten). Deze verbruiken beiden ATP bij verplaatsing van fosfolipiden van
ene naar andere zijde. We zien ook rotatie.
Dus soorten beweging: flip flop, rotatie/flexie en diffusie.
Lipid rafts zorgen voor asymmetrie in het celmembraan. Dit zijn lokale concentraties aan specifieke
lipiden, proteïnen, cholesterol en sfingomyeline. Ze hebben invloed op lokale vloeibaarheid en
concentraties van bepaalde membraanproteïnen met specifieke functies zoals signaaltransductie. Op
deze plaatsen is het membraan dikker.
Asymmetrie in fosfolipiden is betrokken bij second messenger signaal cascades zoals PIP3 aan
intracellulaire zijde. Stel apoptose -> verlies asymmetrie!
,Hoofdstuk 3: Signaaltransductie
Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-
effect curve en betekenis/impact KD waarde en Hill nummer.
Bij de ligand receptor binding zien we drie types van niet covalente interacties:
- Ion verbinding met hoge affiniteit
- Van der Waals verbindingen met lage affiniteit
- Waterstof bruggen met gemiddelde affiniteit
Receptoren R met hoge affiniteit hebben een lage ligand X dissociatie.
RX is het actief complex en zal de cascade starten.
Concentratie effect curve:
Dit geeft de relatie weer tussen ligand concentratie op de x-as en het beoogde effect dat we op de
y—as zien. De curve is sigmoïdaal. Het effect is te beschrijven als het aantal receptoren dat een
complex vormt met het ligand.
L is de pijl naar links en K naar rechts dus vorming.
KD is de dissociatie constante in molair wat representatief is voor de affiniteit van een receptor voor
het ligand-> hoe snel het complex zal dissociëren. Het is ook de IC50 waarde dus de concentratie met
50 procent effect dus 50 procent van totaal aantal ligand is gebonden aan een receptor.
EC50 is ook de IC50 waarde!
Het Hill nummer (n) verwijst naar de graad van coöperativiteit tussen bindingsplaatsen. Stel dat het
Hill nummer 3 is dan zijn er 3 bindingsplaatsen en deze moeten alle drie gebonden zijn om een effect
te bekomen. De bindingsplaatsen beïnvloeden elkaar dus.
Het voordeel van een hoger Hill nummer is dat de concentratie effect curve steiler is -> veel
efficiënter aangezien we minder ligand moeten toevoegen om een effect te bekomen -> kleinere
fysiologische range.
,
Hoofdstuk 2
Geef de algemene structuur van een fosfolipide en bespreek de asymmetrie in lipide
compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd en wat zijn de implicaties.
Fosfolipide:
- Hydrofiel/ polair hoofdje
- Hydrofobe/ lipofiele/ apolaire staart
- Het is dus amfipathisch
Het hoofdje van de fosfolipide kan uit verschillende moleculen bestaan zoals glycerol, fosfaatgroep of
een functionele groep zoals serine. Het is vaak een klein molecule. De staart zal dan bestaan uit twee
vetzuur ketens die verzadigd of onverzadigd (met dubbele bindingen) kunnen zijn en verschillende
lengtes kunnen hebben. Het kunnen ook acylgroepen zijn.
De fysische eigenschappen van fosfolipiden worden vooral bepaald door de transitietemperatuur dus
de overgang van gel naar sol. Lange ketens die verzadigd zijn hebben een hoge temperatuur terwijl
korte vertakte zorgen voor een lage transitietemperatuur.
Door het amfipathisch karakter zullen verschillende fosfolipiden zich bevinden in het membraan
terwijl sommige zich dan in de binnenste of buitenste laag bevinden. Ze zullen spontaan in
aanwezigheid van water micellen vormen met dubbele laag. De hydrofobe staarten zijn naar binnen
gericht en de hydrofiele hoofden zijn gericht naar cytoplasma en extracellulair milieu. Dit is een
spontaan proces -> cel ook zelfsluitend.
Membraan van de cel za bestaan uit dubbele fosfolipiden laag.
- Binnenzijde: intracellulair: fosfatidylinositol. Dit heeft een functie in de signaal transductie
- Buitenzijde: extracellulair: glycolipiden.
Asymmetrie heeft een gevolg voor de biosynthese van moleculen in het ER en Golgi Apparaat ->
invloed op de plaats waar de fosfolipide terecht zal komen in het membraan.
Synthese in Golgi -> extracellulair -> glycolipiden. Synthese in ER -> intracellulair. Fosfatidylcholine is
een uitzondering op deze regel aangezien het in het ER wordt gesynthetiseerd maar is wel
buitengericht. Dit kan dus gebeuren door de flopases.
Negatief geladen fosfatidylserine aan de intracellulaire zijde -> negatiever geladen zijn dan
extracellulaire zijde. Receptoren weten dus waar ze gelegen zijn doordat de binnenzijde negatiever
geladen is dan de extracellulaire zijde. Ook heeft de asymmetrie effect op de buiging van het
membraan. De cytosolische zijde is ook meer vloeibaar dus helpt buiging ook. Verder zien we grotere
moleculen naar buiten toe -> helpt buiging.
De fysische eigenschappen van fosfolipiden wordend voor het merendeel bepaald door de
eigenschappen van de fosfolipiden aangezien de transitietemperatuur, temperatuur waarbij men van
gel naar sol gaat, daardoor bepaald wordt. Zo zorgen lange vetzuurketens die verzadigd zijn voor een
dense verpakking dus een hoge transitietemperatuur. Korte, onverzadigde vetzuurketens zorgen dan
weer voor een lage transitietemperatuur. Nog een belangrijke speler in bepalen van
transitietemperatuur is de molecule cholesterol.
,Effect van cholesterol: de concentratie aan cholesterol is extra- en intracellulair gelijk maar het heeft
verschillende effecten op het membraan. In lage concentraties zal het de stijfheid verhogen ->
membraan minder permeabel -> voorkomt kristallisatie van staarten. Bij hoge concentraties zal het
de vloeibaarheid verhogen.
- Rigide ring zal de C atomen in het hoofd stabiliseren want hoofd is rigide dus membraan
wordt minder permeabel
- Cholesterol belet de staart staart interacties -> vloeibaar houden van binnen membraan
want ring zit in de weg.
Flip flop beweging is vrij zeldzaam in tegenstelling tot laterale diffusie wat vaak voorkomt. Voor flip
flop heeft men enzymen nodig want tegen natuur in (hydrofobe even buiten) dus via flipases (naar
binnen) en flopases (naar buiten). Deze verbruiken beiden ATP bij verplaatsing van fosfolipiden van
ene naar andere zijde. We zien ook rotatie.
Dus soorten beweging: flip flop, rotatie/flexie en diffusie.
Lipid rafts zorgen voor asymmetrie in het celmembraan. Dit zijn lokale concentraties aan specifieke
lipiden, proteïnen, cholesterol en sfingomyeline. Ze hebben invloed op lokale vloeibaarheid en
concentraties van bepaalde membraanproteïnen met specifieke functies zoals signaaltransductie. Op
deze plaatsen is het membraan dikker.
Asymmetrie in fosfolipiden is betrokken bij second messenger signaal cascades zoals PIP3 aan
intracellulaire zijde. Stel apoptose -> verlies asymmetrie!
,Hoofdstuk 3: Signaaltransductie
Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-
effect curve en betekenis/impact KD waarde en Hill nummer.
Bij de ligand receptor binding zien we drie types van niet covalente interacties:
- Ion verbinding met hoge affiniteit
- Van der Waals verbindingen met lage affiniteit
- Waterstof bruggen met gemiddelde affiniteit
Receptoren R met hoge affiniteit hebben een lage ligand X dissociatie.
RX is het actief complex en zal de cascade starten.
Concentratie effect curve:
Dit geeft de relatie weer tussen ligand concentratie op de x-as en het beoogde effect dat we op de
y—as zien. De curve is sigmoïdaal. Het effect is te beschrijven als het aantal receptoren dat een
complex vormt met het ligand.
L is de pijl naar links en K naar rechts dus vorming.
KD is de dissociatie constante in molair wat representatief is voor de affiniteit van een receptor voor
het ligand-> hoe snel het complex zal dissociëren. Het is ook de IC50 waarde dus de concentratie met
50 procent effect dus 50 procent van totaal aantal ligand is gebonden aan een receptor.
EC50 is ook de IC50 waarde!
Het Hill nummer (n) verwijst naar de graad van coöperativiteit tussen bindingsplaatsen. Stel dat het
Hill nummer 3 is dan zijn er 3 bindingsplaatsen en deze moeten alle drie gebonden zijn om een effect
te bekomen. De bindingsplaatsen beïnvloeden elkaar dus.
Het voordeel van een hoger Hill nummer is dat de concentratie effect curve steiler is -> veel
efficiënter aangezien we minder ligand moeten toevoegen om een effect te bekomen -> kleinere
fysiologische range.
,
