Hoorcollege 1 membranen
Celmembranen zijn cruciaal voor het leven. Het plasmamembraan sluit de cel, maakt grenzen tussen
de verschillen tussen het cytosol en het externe milieu. Of binnen organellen tussen het cytosol en
het interne milieu. Functies:
• pH gradiënt
• Toxische stoffen (antibiotica)
• Intracellulair redox potentiaal
• Doorgeven van signalen via receptoren
Alle biologische membranen zijn allemaal hetzelfde opgebouwd: een dunne laag van vetten en
eiwitten die door noncovalente krachten bijeen wordt gehouden. Membranen zijn dynamisch
(vloeibaar). Een membraan lijkt op een mozaïek van lipiden.
Moleculen in het membraan kunnen vrij bewegen. De vetmoleculen zijn in een bilaag opgebouwd.
Deze laag is relatief impermeabel. De meeste membraaneiwitten overspannen de bilaag en dienen
als kanaal.
Bilagen ontstaan spontaan onder simpele artificiële
omstandigheden. De lipiden zijn allemaal amfilisch. Dit betekent
een hydrofiel en een hydrofoob deel binnen hetzelfde molecuul.
De fosfolipiden zijn het meest voorkomende. Ze hebben een
polaire kop met een fosfaatgroep en twee vetzuurketens waarvan één een cis-dubbele binding heeft.
De fosfoglyceriden komen in dieren het meest voor. Binnen de kop en de vetzuurketens kan het
ontzettend variëren. De lipiden kunnen ook bepaalde eigenschappen hebben die bijdraagt aan de
membraanfunctie. Fosfatidylserine
is bijvoorbeeld geladen (negatief).
De lengte van vetzuurketens kan
bijvoorbeeld veel uit maken.
In het membraan komen ook veel
glycolipiden voor. Lipiden met als
kop een suikerketen.
,In eukaryote celmembranen zitten grote hoeveelheden cholesterol. Deze sterol komt gezellig tussen
de vetzuren zitten met de apolaire staart tussen de apolaire vetzuren en het polaire deel bij de
koppen. Choleseterol maakt het membraan impermeabeler, maar heeft geen invloed op de
vloeibaarheid. Wel heeft het een bufferende invloed op de vloeibaarheid. De vetzuren hebben
minder bewegingsruimte met cholesterol erbij, waardoor vetzuren minder ruimte kunnen maken
voor moleculen die door het membraan willen. Ook voorkomt cholesterol dat fosfolipiden
kristalliseren.
De vorm van fosfolipidemoleculen zorgt ervoor dat ze spontaan bilagen vormen in een waterige
omgeving. De koppen kunnen interactie aan met het water en de apolaire staarten keren naar elkaar
toe waardoor er een bilaire laag ontstaat. Dit zorgt voor een verlaagde hoeveelheid energie en dat is
waar het universum naar streeft, entropie.
De rand van de bilaag komt in contact met water en dat is niet gunstig voor de vetzuurstaarten.
Daarom zal de bilaag zichzelf bolvormig sluiten. Daarnaast zullen scheuren snel uit
zichzelf weer geheeld worden om de vrije energie laag te houden.
• Liposoom = een bolletje amfilische moleculen met een bilaag, hydrofiel
vanbinnen.
• Michelle = een bolletje amfilische moleculen met één laag die hydrofoob
is vanbinnen.
De lipide bilaag is vloeibaar en dat is op verschillende manieren gemeten. Een
lipidemolecuul werd bijvoorbeeld gelabeld met een kleurstof of een gouddeeltje.
Zo kon het molecuul worden gevolgd. Ook kan je met een ongedeeld
elektronenpaar volgen (=N-O eraan zetten).
Je kan ook antilichamen gebruiken om de eiwitten na fusie
van twee cellen te volgen. Telkens wordt het vloeibare
model duidelijk. Verschillende bewegingen:
• Flip-flop (erg zeldzaam en energetisch ongunstig).
• Laterale diffusie, bewegingen binnen de monolaag.
• Flexibele vetzuurketens die T.O.V. elkaar bewegen.
• Rotatie, het draaien om de eigen as per molecuul.
,Een speciale klasse membraaneiwitten (fosfolipide translocators) zorgt voor de katalyse van de flip-
flop. Als dit niet werd gekatalyseerd dan kan je moeilijk de tweede laag lipiden synthetiseren
aangezien in de cel de bilaag alleen van het cytosol kant wordt gemaakt.
Liposomen fuseren niet spontaan met elkaar in water, alle fusies van membranen worden
gekatalyseerd door kleine fusie regulator eiwitten die het water weg haalt. Het water scheidt
namelijk de twee liposomen.
De vloeibaarheid van het membraan moet precies worden gereguleerd. De vloeibaarheid is
afhankelijk van de compositie en temperatuur. Hoe lager de temperatuur hoe stroperiger/vaster het
membraan wordt. De overgang naar deze fase heet fase transitie. Het punt dat het membraan rigide
wordt heet het membraan vriespunt. Membraan vriespunt verlagen:
− Kortere ketens
− Meer dubbele bindingen
Algen, bacteriën en gisten passen de membraansamenstelling aan op de omgevingstemperatuur.
In archaea overspannen vetzuren het hele membraan om tegen hoge temperaturen bestand te zijn.
De membranen van eukaryoten zijn zeer complex, complexer dan gedacht,
want ze bestaan uit 500-2000 verschillende vetsoorten.
Om eiwitten bij elkaar te brengen en zo de effectiviteit van processen te
verhogen zijn er domeinen in het membraan aanwezig, lipide rafts. Hier
hoopt een bepaalde fosfolipide op, vaak sphingolipide die voor verstijving
zorgt. Daarnaast is er ook veel cholesterol waardoor de permeabiliteit
afneemt. Hierdoor kunnen bepaalde eiwitten zich ophopen. Op deze
plekken zijn de vetzuren langer. De lange vetzuren willen het liefst bij
elkaar zitten, want bij de korte vetzuren wordt het energetisch ongunstig.
Lipide rafts helpen ook bij transport, signalen door geven en vesicle vorming. Lipide rafts lijken
overigens van tijdelijke aard.
Door de verschillen in lengte van vetzuren kan je bepaalde eiwitten in de raft “vangen”.
Veel cellen hebben een voorraad vet in de vorm van druppels voor het vormen van membranen of
energie. Vet kan worden vervoerd via het bloed. In de vetdruppels zitten vaak ongeladen
vetmoleculen die dus geen bilaag vormen. De druppels worden omgeven door een enkele
fosfolipidelaag.
, De bilaag lijkt totaal niet op elkaar. De externe en interne laag zijn erg asymmetrisch. De binnenkant
is vaak negatief geladen. De buitenkant is vaak geglycolyseerd. Deze asymmetrie is belangrijk voor
het omzetten van externe signalen naar interne signalen.
Er zijn twee typen membraaneiwitten:
1. Transmembraan (integraal) die het membraan overbruggen.
2. Perifere eiwitten die gaan vooral interactie aan met hydrofiele kopgroepen,
vaak aan de cytosolkant.
Fosfatidylinositol (PI) is een lipide dat eerst gemodificeerd wordt alvorens een eiwit
er aan kan binden. Een lipide kinase kan deze PI fosforyleren waardoor specifieke
eiwitten eraan kunnen binden. Een PI-kinase kan worden geactiveerd door een
receptoreiwit waardoor een conformatieverandering ontstaat.
Er zijn twee typen, bij de één blijft het gefosoryleerde inositol in het membraan en bij
de ander wordt het door een enzym losgehaald.
Andere signaaltransductie: een fosfatidyl inositol difosfaat kan worden geactiveerd door een
receptor en met fosfolipase C kan het inositol trifosfaat worden losgemaakt van het membraan. Dit
IP3 zorgt ervoor dat een kanaal opengaat in het ER waardoor het Ca2+ vrijkomt. Dit bindt aan protein
kinase C. Dit eiwit bindt aan DAG waardoor het door het DAG en het calcium actief wordt.
Celmembranen zijn cruciaal voor het leven. Het plasmamembraan sluit de cel, maakt grenzen tussen
de verschillen tussen het cytosol en het externe milieu. Of binnen organellen tussen het cytosol en
het interne milieu. Functies:
• pH gradiënt
• Toxische stoffen (antibiotica)
• Intracellulair redox potentiaal
• Doorgeven van signalen via receptoren
Alle biologische membranen zijn allemaal hetzelfde opgebouwd: een dunne laag van vetten en
eiwitten die door noncovalente krachten bijeen wordt gehouden. Membranen zijn dynamisch
(vloeibaar). Een membraan lijkt op een mozaïek van lipiden.
Moleculen in het membraan kunnen vrij bewegen. De vetmoleculen zijn in een bilaag opgebouwd.
Deze laag is relatief impermeabel. De meeste membraaneiwitten overspannen de bilaag en dienen
als kanaal.
Bilagen ontstaan spontaan onder simpele artificiële
omstandigheden. De lipiden zijn allemaal amfilisch. Dit betekent
een hydrofiel en een hydrofoob deel binnen hetzelfde molecuul.
De fosfolipiden zijn het meest voorkomende. Ze hebben een
polaire kop met een fosfaatgroep en twee vetzuurketens waarvan één een cis-dubbele binding heeft.
De fosfoglyceriden komen in dieren het meest voor. Binnen de kop en de vetzuurketens kan het
ontzettend variëren. De lipiden kunnen ook bepaalde eigenschappen hebben die bijdraagt aan de
membraanfunctie. Fosfatidylserine
is bijvoorbeeld geladen (negatief).
De lengte van vetzuurketens kan
bijvoorbeeld veel uit maken.
In het membraan komen ook veel
glycolipiden voor. Lipiden met als
kop een suikerketen.
,In eukaryote celmembranen zitten grote hoeveelheden cholesterol. Deze sterol komt gezellig tussen
de vetzuren zitten met de apolaire staart tussen de apolaire vetzuren en het polaire deel bij de
koppen. Choleseterol maakt het membraan impermeabeler, maar heeft geen invloed op de
vloeibaarheid. Wel heeft het een bufferende invloed op de vloeibaarheid. De vetzuren hebben
minder bewegingsruimte met cholesterol erbij, waardoor vetzuren minder ruimte kunnen maken
voor moleculen die door het membraan willen. Ook voorkomt cholesterol dat fosfolipiden
kristalliseren.
De vorm van fosfolipidemoleculen zorgt ervoor dat ze spontaan bilagen vormen in een waterige
omgeving. De koppen kunnen interactie aan met het water en de apolaire staarten keren naar elkaar
toe waardoor er een bilaire laag ontstaat. Dit zorgt voor een verlaagde hoeveelheid energie en dat is
waar het universum naar streeft, entropie.
De rand van de bilaag komt in contact met water en dat is niet gunstig voor de vetzuurstaarten.
Daarom zal de bilaag zichzelf bolvormig sluiten. Daarnaast zullen scheuren snel uit
zichzelf weer geheeld worden om de vrije energie laag te houden.
• Liposoom = een bolletje amfilische moleculen met een bilaag, hydrofiel
vanbinnen.
• Michelle = een bolletje amfilische moleculen met één laag die hydrofoob
is vanbinnen.
De lipide bilaag is vloeibaar en dat is op verschillende manieren gemeten. Een
lipidemolecuul werd bijvoorbeeld gelabeld met een kleurstof of een gouddeeltje.
Zo kon het molecuul worden gevolgd. Ook kan je met een ongedeeld
elektronenpaar volgen (=N-O eraan zetten).
Je kan ook antilichamen gebruiken om de eiwitten na fusie
van twee cellen te volgen. Telkens wordt het vloeibare
model duidelijk. Verschillende bewegingen:
• Flip-flop (erg zeldzaam en energetisch ongunstig).
• Laterale diffusie, bewegingen binnen de monolaag.
• Flexibele vetzuurketens die T.O.V. elkaar bewegen.
• Rotatie, het draaien om de eigen as per molecuul.
,Een speciale klasse membraaneiwitten (fosfolipide translocators) zorgt voor de katalyse van de flip-
flop. Als dit niet werd gekatalyseerd dan kan je moeilijk de tweede laag lipiden synthetiseren
aangezien in de cel de bilaag alleen van het cytosol kant wordt gemaakt.
Liposomen fuseren niet spontaan met elkaar in water, alle fusies van membranen worden
gekatalyseerd door kleine fusie regulator eiwitten die het water weg haalt. Het water scheidt
namelijk de twee liposomen.
De vloeibaarheid van het membraan moet precies worden gereguleerd. De vloeibaarheid is
afhankelijk van de compositie en temperatuur. Hoe lager de temperatuur hoe stroperiger/vaster het
membraan wordt. De overgang naar deze fase heet fase transitie. Het punt dat het membraan rigide
wordt heet het membraan vriespunt. Membraan vriespunt verlagen:
− Kortere ketens
− Meer dubbele bindingen
Algen, bacteriën en gisten passen de membraansamenstelling aan op de omgevingstemperatuur.
In archaea overspannen vetzuren het hele membraan om tegen hoge temperaturen bestand te zijn.
De membranen van eukaryoten zijn zeer complex, complexer dan gedacht,
want ze bestaan uit 500-2000 verschillende vetsoorten.
Om eiwitten bij elkaar te brengen en zo de effectiviteit van processen te
verhogen zijn er domeinen in het membraan aanwezig, lipide rafts. Hier
hoopt een bepaalde fosfolipide op, vaak sphingolipide die voor verstijving
zorgt. Daarnaast is er ook veel cholesterol waardoor de permeabiliteit
afneemt. Hierdoor kunnen bepaalde eiwitten zich ophopen. Op deze
plekken zijn de vetzuren langer. De lange vetzuren willen het liefst bij
elkaar zitten, want bij de korte vetzuren wordt het energetisch ongunstig.
Lipide rafts helpen ook bij transport, signalen door geven en vesicle vorming. Lipide rafts lijken
overigens van tijdelijke aard.
Door de verschillen in lengte van vetzuren kan je bepaalde eiwitten in de raft “vangen”.
Veel cellen hebben een voorraad vet in de vorm van druppels voor het vormen van membranen of
energie. Vet kan worden vervoerd via het bloed. In de vetdruppels zitten vaak ongeladen
vetmoleculen die dus geen bilaag vormen. De druppels worden omgeven door een enkele
fosfolipidelaag.
, De bilaag lijkt totaal niet op elkaar. De externe en interne laag zijn erg asymmetrisch. De binnenkant
is vaak negatief geladen. De buitenkant is vaak geglycolyseerd. Deze asymmetrie is belangrijk voor
het omzetten van externe signalen naar interne signalen.
Er zijn twee typen membraaneiwitten:
1. Transmembraan (integraal) die het membraan overbruggen.
2. Perifere eiwitten die gaan vooral interactie aan met hydrofiele kopgroepen,
vaak aan de cytosolkant.
Fosfatidylinositol (PI) is een lipide dat eerst gemodificeerd wordt alvorens een eiwit
er aan kan binden. Een lipide kinase kan deze PI fosforyleren waardoor specifieke
eiwitten eraan kunnen binden. Een PI-kinase kan worden geactiveerd door een
receptoreiwit waardoor een conformatieverandering ontstaat.
Er zijn twee typen, bij de één blijft het gefosoryleerde inositol in het membraan en bij
de ander wordt het door een enzym losgehaald.
Andere signaaltransductie: een fosfatidyl inositol difosfaat kan worden geactiveerd door een
receptor en met fosfolipase C kan het inositol trifosfaat worden losgemaakt van het membraan. Dit
IP3 zorgt ervoor dat een kanaal opengaat in het ER waardoor het Ca2+ vrijkomt. Dit bindt aan protein
kinase C. Dit eiwit bindt aan DAG waardoor het door het DAG en het calcium actief wordt.
