SAMENVATTING CELBIOLOGIE
H1 BIOMEMBRANEN
1.1 INLEIDING
Verschil prokaryoten en eukaryoten
o Geen biomembranen in prokaryoten
o Wel bij eukaryoten -> verdelen cel in celorganellen
Membranen om en in een cel
Onderverdeling dierlijke cel
o Cytoplasma: alles binnen plasmamembraan,
behalve nucleus
o Cytosol: waterige gedeelte plasmamembraan
buiten de organellen
o Lumen: waterige gedeelte binnen de organellen
1.2 STRUCTUUR BIOMEMBRANEN
Verschillende manieren structuur bestuderen
AFM
= Atomic Force Microscopy
Met dunne naald over opp. -> laser weerkaatst en komt op detector
Hele hoge resolutie
Geel en rood: de naald moest verder omhoog, hier is plasmamembraan dikker
Plasmamembraan = zee met eilandjes -> geen egaal oppervlak
Elektronenmicroscopie
Preparaten aankleuren met zwaar metaal: OsO4
Fosfolipide bubbellagen
o Osmium houdt e- tegen -> donkerdere kleur
o Osmium kan niet in hydrofobe streek -> binnenin membraan is witter dan binnenkant en buitenkant
o Lipide is amfipatisch -> hydrofobe kop, hydrofobe staart
,Amfipatische moleculen in waterige oplossing
Met amfipatische structuren variabiliteit aan structuren
Soms glad, soms harige/ ruwere structuur
Axon -> soms myelineschede -> op foto: donkere band: ‘treinspoor’
Exoplasmatische en cytosolische zijden
Plasmamembraan:
o Binnenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
o Buitenste zijde -> exoplasmatische zijde
Organel:
o Binnenste zijde -> exoplasmatische zijde
o Buitenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
Exoplasmatische zijde blijft exoplasmatische zijde
Cytosolische zijde blijft cytosolische zijde
Ondanks eender welk proces!!!!
1.3 CHEMIE BIOMEMBRANEN
1.3.1 LIPIDEN
Fosfoglyceriden & plasmalogenen
Fosfoglyceriden
Tiacylglycerol = glycerol met 3 acylgroepen (= vetzuur)
In membranen: diacylgrycerol-3-fosfaat (= fosfatidyl)
o Op positie 1 en 2 acylgroepen
o Op positie 3 fosfaatgroep
o Amfipatisch
o Basis veel fosfolipiden
Andere dingen aan fosfatidyl verbonden -> PE, PC, PS en PI
o Verschillende grootte hoofdgroep
, Plasmalogenen
o Ether binding ipv ester binding
o Minder gevoelig voor splitsen door bepaalde enzymen
Sfingolipiden
Lange alifatische staart, veel CH groepen
2 alcohol groepen en aminegroep
Aminegroep met vetzuur = amide -> ceramide
Fosfaat koppelen en choline (aan OH) -> sfingomyeline
Suikers koppelen -> glucosyl cerebroside
Verschil fosfolipide:
o Fosfolipide: opgebouwd rond glycerol
o Sfingolipide: opgebouwd rond sfingosine
Sterolen
Cholesterol
Grootste gedeelte C en H -> apolair
Klein deel met OH -> polair
= steroïde: meerdere functies in lichaam
o Basismolecule/ bouwsteen van membranen
o Precursor/ voorlopermolecule van veel
stoffen
▪ Bv. Glazuur, hormonen
▪ Bepaalde reacties vinden plaats
onder invloed van licht -> licht maakt
botten sterker
Als precursor van Vitamine D
o Vitamine D3 -> splitst wanneer er UV op
cholesterol komt
o Essentieel voor calcium opname -> gebrek
aan zon -> rachitis (gestoorde botopbouw)
,1.3.2 BEWEEGELIJKHEID LIPIDEN IN BIOMEMBRAAN
Axiale rotatie
= rond as draaien
Zeer veel, moeilijk te meten
Laterale diffusie
Moleculen bewegen in het vlak van het membraan
Meting laterale diffusie met FRAP
o Fluorescence Recovery After Photobleaching
o Herverdeling/ verplaatsing in stof meten
o Cel met fluorescente stof -> kleurstoffen aan veel licht blootgesteld (met laserbundel) verbleken -> geen
fluorescentie meer in gebleachte gebied -> kijken hoe alles verschoven is
o Opm. laterale diffusie in celmembraan = 10x trager dan in artificieel membraan
Flip-flop
Van één blad naar een ander blad (in fosfolipide dubbellaag)
Energetisch zeer onwaarschijnlijk-> enkel met enzym flippase (ook wel flopase) en ATP
Meting flip-flop
o Vesikels met ABCB4 (= flippase) toevoegen
langs buitenkant -> fluorescente fosfolipiden
vooral in buitenste blad
o Aan medium ATP toevoegen (energie voor
lippase)
o Deel fosfolipiden van buitenste blad naar
binnenste
o Quencher toevoegen -> soort bleekmiddel ->
onderdrukt fluorescentie in fluorescente stoffen
o Quencher in contact met hoofdjes -> verliezen
fluorescentie -> maar kan niet door membraan
o Met ATP -> meer fluorescentie na quencher
(moleculen in binnenste blad zijn beschermt)
o Zonder ATP -> minder fluorescentie want
moleculen blijven aan buitenkant blad
, Asymmetrische verdeling fosfolipiden
2 bladen membraan =
verschillende samenstelling
Bv. Sfingomyeline vooral in
buitenste blad
Stel flipflop -> energetisch
gunstig -> dit zou niet kunnen ->
zouden constant wisselen en
bladen zouden zelfde
samenstelling hebben
Beweging van vetzuurstaarten
Bepaald door:
Temperatuur
o Bepaalde temperatuur -> membraan van geleiachtig naar vloeistofachtig -> fase-transitie (in nauwe
temperatuur range) (nier voor elk molecule hetzelfde)
o Vetzuurstaarten -> lage temperatuur -> bewegen naar alle kanten -> geleiachtig
Aard en lengte vetzuurketens
Cholesterol
1.3.3 INVLOED SAMENSTELLING OP VLOEIBAARHEID
Vetzuurstaarten samengehouden door
Hydrofoob effect
o In waterige omgeving -> niet-waterige stoffen neiging
om bij elkaar te komen = energetisch gunstiger
▪ Niet-waterige stoffen in watermantel -> vast -> lage
entropie -> samenkomen = hogere entropie (paar
watermoleculen komen vrij ) = gunstiger
H1 BIOMEMBRANEN
1.1 INLEIDING
Verschil prokaryoten en eukaryoten
o Geen biomembranen in prokaryoten
o Wel bij eukaryoten -> verdelen cel in celorganellen
Membranen om en in een cel
Onderverdeling dierlijke cel
o Cytoplasma: alles binnen plasmamembraan,
behalve nucleus
o Cytosol: waterige gedeelte plasmamembraan
buiten de organellen
o Lumen: waterige gedeelte binnen de organellen
1.2 STRUCTUUR BIOMEMBRANEN
Verschillende manieren structuur bestuderen
AFM
= Atomic Force Microscopy
Met dunne naald over opp. -> laser weerkaatst en komt op detector
Hele hoge resolutie
Geel en rood: de naald moest verder omhoog, hier is plasmamembraan dikker
Plasmamembraan = zee met eilandjes -> geen egaal oppervlak
Elektronenmicroscopie
Preparaten aankleuren met zwaar metaal: OsO4
Fosfolipide bubbellagen
o Osmium houdt e- tegen -> donkerdere kleur
o Osmium kan niet in hydrofobe streek -> binnenin membraan is witter dan binnenkant en buitenkant
o Lipide is amfipatisch -> hydrofobe kop, hydrofobe staart
,Amfipatische moleculen in waterige oplossing
Met amfipatische structuren variabiliteit aan structuren
Soms glad, soms harige/ ruwere structuur
Axon -> soms myelineschede -> op foto: donkere band: ‘treinspoor’
Exoplasmatische en cytosolische zijden
Plasmamembraan:
o Binnenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
o Buitenste zijde -> exoplasmatische zijde
Organel:
o Binnenste zijde -> exoplasmatische zijde
o Buitenste zijde -> contact met cytosol -> cytosolische zijde
Exoplasmatische zijde blijft exoplasmatische zijde
Cytosolische zijde blijft cytosolische zijde
Ondanks eender welk proces!!!!
1.3 CHEMIE BIOMEMBRANEN
1.3.1 LIPIDEN
Fosfoglyceriden & plasmalogenen
Fosfoglyceriden
Tiacylglycerol = glycerol met 3 acylgroepen (= vetzuur)
In membranen: diacylgrycerol-3-fosfaat (= fosfatidyl)
o Op positie 1 en 2 acylgroepen
o Op positie 3 fosfaatgroep
o Amfipatisch
o Basis veel fosfolipiden
Andere dingen aan fosfatidyl verbonden -> PE, PC, PS en PI
o Verschillende grootte hoofdgroep
, Plasmalogenen
o Ether binding ipv ester binding
o Minder gevoelig voor splitsen door bepaalde enzymen
Sfingolipiden
Lange alifatische staart, veel CH groepen
2 alcohol groepen en aminegroep
Aminegroep met vetzuur = amide -> ceramide
Fosfaat koppelen en choline (aan OH) -> sfingomyeline
Suikers koppelen -> glucosyl cerebroside
Verschil fosfolipide:
o Fosfolipide: opgebouwd rond glycerol
o Sfingolipide: opgebouwd rond sfingosine
Sterolen
Cholesterol
Grootste gedeelte C en H -> apolair
Klein deel met OH -> polair
= steroïde: meerdere functies in lichaam
o Basismolecule/ bouwsteen van membranen
o Precursor/ voorlopermolecule van veel
stoffen
▪ Bv. Glazuur, hormonen
▪ Bepaalde reacties vinden plaats
onder invloed van licht -> licht maakt
botten sterker
Als precursor van Vitamine D
o Vitamine D3 -> splitst wanneer er UV op
cholesterol komt
o Essentieel voor calcium opname -> gebrek
aan zon -> rachitis (gestoorde botopbouw)
,1.3.2 BEWEEGELIJKHEID LIPIDEN IN BIOMEMBRAAN
Axiale rotatie
= rond as draaien
Zeer veel, moeilijk te meten
Laterale diffusie
Moleculen bewegen in het vlak van het membraan
Meting laterale diffusie met FRAP
o Fluorescence Recovery After Photobleaching
o Herverdeling/ verplaatsing in stof meten
o Cel met fluorescente stof -> kleurstoffen aan veel licht blootgesteld (met laserbundel) verbleken -> geen
fluorescentie meer in gebleachte gebied -> kijken hoe alles verschoven is
o Opm. laterale diffusie in celmembraan = 10x trager dan in artificieel membraan
Flip-flop
Van één blad naar een ander blad (in fosfolipide dubbellaag)
Energetisch zeer onwaarschijnlijk-> enkel met enzym flippase (ook wel flopase) en ATP
Meting flip-flop
o Vesikels met ABCB4 (= flippase) toevoegen
langs buitenkant -> fluorescente fosfolipiden
vooral in buitenste blad
o Aan medium ATP toevoegen (energie voor
lippase)
o Deel fosfolipiden van buitenste blad naar
binnenste
o Quencher toevoegen -> soort bleekmiddel ->
onderdrukt fluorescentie in fluorescente stoffen
o Quencher in contact met hoofdjes -> verliezen
fluorescentie -> maar kan niet door membraan
o Met ATP -> meer fluorescentie na quencher
(moleculen in binnenste blad zijn beschermt)
o Zonder ATP -> minder fluorescentie want
moleculen blijven aan buitenkant blad
, Asymmetrische verdeling fosfolipiden
2 bladen membraan =
verschillende samenstelling
Bv. Sfingomyeline vooral in
buitenste blad
Stel flipflop -> energetisch
gunstig -> dit zou niet kunnen ->
zouden constant wisselen en
bladen zouden zelfde
samenstelling hebben
Beweging van vetzuurstaarten
Bepaald door:
Temperatuur
o Bepaalde temperatuur -> membraan van geleiachtig naar vloeistofachtig -> fase-transitie (in nauwe
temperatuur range) (nier voor elk molecule hetzelfde)
o Vetzuurstaarten -> lage temperatuur -> bewegen naar alle kanten -> geleiachtig
Aard en lengte vetzuurketens
Cholesterol
1.3.3 INVLOED SAMENSTELLING OP VLOEIBAARHEID
Vetzuurstaarten samengehouden door
Hydrofoob effect
o In waterige omgeving -> niet-waterige stoffen neiging
om bij elkaar te komen = energetisch gunstiger
▪ Niet-waterige stoffen in watermantel -> vast -> lage
entropie -> samenkomen = hogere entropie (paar
watermoleculen komen vrij ) = gunstiger
