Moleculaire celbiologie en technieken (MET) samenvatting leerdoelen
VL1219, 2025
Hoorcollege 1 celstructuur, celmembranen en membraantransport:
• De bouw en functie van biologische membranen beschrijven.
Biologische membranen bestaan voornamelijk uit een fosfolipide dubbellaag waarin eiwitten en
cholesterol zijn ingebed. Dit vormt het vloeibaar mozaïekmodel, waarbij de
membraancomponenten zich relatief vrij kunnen bewegen.
Fosfolipiden hebben een hydrofiele kop en hydrofobe staarten, waardoor ze een barrière vormen
tussen het inwendige en uitwendige milieu van de cel. Eiwitten in het membraan vervullen
functies zoals transport, enzymactiviteit en signaaloverdracht.
Prokaryote cel (bacteriën en archea) Eukaryote cel (protisten, schimmels, planten, dieren)
• Altijd een celwand • Kan een celwand hebben (planten, schimmels,
• Altijd een plasmamembraan protisten)
• Géén interne membraangebonden • Altijd een plasmamembraan
structuren • Heeft ook organellen: interne membraangebonden
• Dus ook geen celkern structuren met elk een unieke functie
• (pro = voor, karyon = kern) • Eu= waarachtig, karyon = kern
Het belang van de (plasma) membraan
• Fysieke barrière tussen intracellulaire en extracellulaire
milieu
• Scheidt cellen van elkaar en van de omringende
vloeistof
• Fysieke barrière tussen organellen en cytoplasma
in de eukaryote cel
• Selectief doorlaatbaar: bepalend voor transport de cel in
en uit en/of organellen in en uit
• Faciliteert communicatie tussen cellen door bepaalde
membraaneiwitten (receptoren)
• Associatie met eiwitten, waaronder het cytoskelet:
structuur, stevigheid en beweging van de cel
Opbouw van membraan:
- Fluid mosaïc model
- Fosfolipide dubbellaag + cholesterol bij dierlijke cellen
- Membraaneiwitten
De opbouw van de membraan; fosfolipide dubbellaag + cholesterol bij dierlijke cellen
Structuur fosflipide: Glycerol backbone met hydrofiele kop
en met 2 hydrofobe vetzuur staarten
Synthese van fosfolipide ----------------------------------->
, • Uitleggen hoe de vloeibaarheid van membranen kan worden beïnvloed door
temperatuur, fosfolipide samenstelling en cholesterol.
Temperatuur: Hogere temperaturen verhogen de vloeibaarheid, terwijl lagere temperaturen de
membraan verstijven.
Fosfolipide samenstelling: Onverzadigde vetzuren met knikken in hun staarten zorgen voor een
grotere vloeibaarheid doordat ze minder dicht op elkaar pakken. Verzadigde vetzuren maken het
membraan stijver.
Cholesterol: Werkt als een “vloeibaarheidsbuffer” door fosfolipiden te stabiliseren. Bij hoge
temperaturen vermindert cholesterol de vloeibaarheid, terwijl het bij lage temperaturen
voorkomt dat het membraan te stijf wordt
Gedrag van vetten in water:
• Fosfolipiden organiseren zich spontaan tot een vlak
• Hydrofiele (polaire) koppen naar buiten, hydrofobe
(apolaire) vetzuurstaarten naar binnen
• In een waterige omgeving organiseren lipiden zichzelf op
zo’n manier dat water zo veel mogelijk wordt
buitengesloten.
• Losse vetzuren zullen zich organiseren tot micellen (alleen
vetzuren).
• Fosfolipiden organiseren zichzelf tot liposomen of
membranen. De blauwe pijlen wijzen erop dat zo’n biomembraan zich tot een cirkel kan
vormen, waardoor er een binnen- en buitenruimte ontstaat.
De fosfolipide bilaag
• Biomembraan wordt in stand gehouden door hydrofobe
interacties
• Hydrofobe regio met daarbuiten hydrofiele regio’s
• De membraan is zwak én stabiel
• Membraan is vloeibaar, moleculen zitten niet vast!
Door de organisatie van de fosfolipiden in membranen ontstaan twee
hydrofiele regio’s die van elkaar worden gescheiden door een
hydrofobe regio.
Membraan is vloeibaar; beweging van fosfolipiden. De moleculen zitten niet
vast. De fosfolipiden zijn zeer beweeglijk in het horizontale vlak. De membraan
is dus zeer beweeglijk in het horizontale vlak en minder beweeglijk in het
verticale vlak.
Door inbouw van fosfolipiden met lange vetzuurstaarten wordt de membraan
minder beweeglijk. -> Lange vetzuurstaarten zorgen voor sterkere van der Waals-interacties
tussen de lipiden, waardoor de membraan stijver wordt en minder beweeglijk.
Door inbouw van fosfolipiden met onverzadigde vetzuurstaarten wordt de membraan meer
beweeglijk. -> Onverzadigde vetzuren bevatten dubbele bindingen die knikken in de staarten
veroorzaken, waardoor de lipiden minder dicht op elkaar kunnen stapelen en de membraan
vloeibaarder wordt.
Wat te doen als de membraan een te vaste structuur heeft -> vetzuren met meer dubbele
bindingen en/of kortere ketens inbouwen
, Verzadigd vetzuur: Onverzadigd vetzuur:
• Geen dubbele bindingen Enkelvoudig onverzadigd vetzuur:
• ‘Verzadigd’ met H-atomen • Eén (1) dubbele binding
• Vaak een knik in de structuur
• Zitten deze vetzuren in je membraan, dan
meer afstand tussen de fosfolipiden!
De namen komen van de mate van verzadiging Meervoudig onverzadigde vetzuren:
van de C-atomen met H-atomen. Is er een • Meerdere dubbele bindingen
dubbele binding dan is er minder ruimte voor H- • Meerdere kniks in de structuur
atomen.
Hoog smeltpunt (vast bij kamertemperatuur) Laag smeltpunt (vloeibaar bij kamertemperatuur)
Lange vetzuren en/of verzadigde vetzuren Korte vetzuren en/of onverzadigde vetzuren
Vast (dierlijk) vet: Vloeibaar (plantaardig) vet
Palmitinezuur 16:0 Oliezuur 18:1
Stearinezuur 18:0 Linolzuur 18:2
Verhouding is het C:D ratio, aantal C atomen Minder contact, minder Van der Waalskrachten en
vergeleken met aantal dubbele bindingen minder hydrofobe interacties
Samenstelling membraan beïnvloed vloeibaarheid/beweeglijkheid:
Cholesterol
• Molecuul uit de categorie sterolen → steraanskelet: vier koolstofringen, star en vlak
• Opname via voedsel en aanmaak in het lichaam, voornamelijk door levercellen
• Essentieel in dierlijke membraan
• In membraan slechts één oriëntatie mogelijk
→ Cholesterol hoort bij de sterolen, een subcategorie van de steroïden. De sterolen
kenmerken zich door het steraanskelet, dat de moleculen star maakt (weinig beweging in
het molecuul mogelijk).
→ Cholesterol heeft in het lichaam verschillende belangrijke functies. Zo worden er onder
andere galzouten en steroïd hormonen gemaakt op basis van cholesterol.
→ En speelt het dus een belangrijke rol in biologische membraan van dierlijke cellen
Cholesterol: een buffer in een dierlijke membraan
Bij hogere T remt cholesterol de thermische beweging van de
vetzuurstaarten ➔ membraan niet té vloeibaar
Bij lagere T remt cholesterol de kristallisatie van de vetzuurstaarten ➔
membraan niet té vast
Cholesterol werkt als een buffer voor de vloeibaarheid bij hogere EN
lagere temperatuur MAAR komt alleen voor bij dieren
, • Beschrijven hoe eiwitten in een membraan verankerd kunnen zitten en kanalen
kunnen vormen.
Er zijn twee soorten membraaneiwitten:
• Integrale eiwitten, die diep in de lipide dubbellaag zitten, vaak als
transmembraaneiwitten. Deze kunnen kanalen vormen die transport van specifieke
moleculen mogelijk maken.
• Perifere eiwitten, die aan de binnen- of buitenkant van het membraan vastzitten, vaak
gekoppeld aan het cytoskelet of de extracellulaire matrix
Opbouw van de membraan; membraaneiwitten
Membraan = combinatie van lipiden en eiwitten
Membraanewitten hebben verschillende
functies:
- Transport
- Enzymactiviteit
- Signaal-transductie
- Cel-cel herkenning
- Cel-cel binding
- Verbinding van cytoskelet met ECM
(extracellulaire matrix)
Integraal membraaneiwit = eiwit dat geheel door de membraan heen steekt.
Perifeer membraaneiwit = eiwit dat geassocieerd is met de membraan, maar er niet in steekt
(kan binden aan lipiden of aan integrale membraaneiwitten)
Glycoproteine: Eiwitten met daaraan gekoppelde suikergroepen (koolhydraatketens).
Glycolipide: Lipiden met daaraan gekoppelde suikergroepen.
• Aan de extracellulaire zijde zit een netwerk van eiwitten en koolhydraatketens. Er is
interactie tussen de eiwitten aan de buitenkant van de cel en de eiwitten in de PM
(plasmamembraan). Dit zorgt voor stevigheid en structuur.
• Aan de binnenzijde van de membraan zit nog een netwerk van eiwitten, namelijk het
cytoskelet. Daar is ook uitgebreide interactie mee. De membraan is dus gesandwiched
tussen 2 netwerken van (glyco)proteinen waardoor deze stevigheid en vorm krijgt. De
membraan zou op zichzelf zwak zijn.
De extracellulaire matrix (ECM)
• Bevat voornamelijk:
• Glycoproteïnen (bv. collageen)
• Proteoglycanen (grote complexen van suiker met
eiwit), bv. fibronectine
• Membraan zit als het ware in een sandwich tussen
cytoskelet en ECM
• Verlenen samen stevigheid en vorm aan een dierlijke
eukaryote cel
De extracellulaire matrix verleent samen met het cytoskelet
vorm en stevigheid aan de dierlijke cel. De ECM bestaat o.a. uit
glycoproteïnen en heeft dus structurele overeenkomsten met de peptidoglycaanlaag van
bacteriën. Daar zitten namelijk ook glycoproteïnen in. De ECM houdt ook goed water vast, wat
zorgt voor een beschermend laagje om elke cel heen.
VL1219, 2025
Hoorcollege 1 celstructuur, celmembranen en membraantransport:
• De bouw en functie van biologische membranen beschrijven.
Biologische membranen bestaan voornamelijk uit een fosfolipide dubbellaag waarin eiwitten en
cholesterol zijn ingebed. Dit vormt het vloeibaar mozaïekmodel, waarbij de
membraancomponenten zich relatief vrij kunnen bewegen.
Fosfolipiden hebben een hydrofiele kop en hydrofobe staarten, waardoor ze een barrière vormen
tussen het inwendige en uitwendige milieu van de cel. Eiwitten in het membraan vervullen
functies zoals transport, enzymactiviteit en signaaloverdracht.
Prokaryote cel (bacteriën en archea) Eukaryote cel (protisten, schimmels, planten, dieren)
• Altijd een celwand • Kan een celwand hebben (planten, schimmels,
• Altijd een plasmamembraan protisten)
• Géén interne membraangebonden • Altijd een plasmamembraan
structuren • Heeft ook organellen: interne membraangebonden
• Dus ook geen celkern structuren met elk een unieke functie
• (pro = voor, karyon = kern) • Eu= waarachtig, karyon = kern
Het belang van de (plasma) membraan
• Fysieke barrière tussen intracellulaire en extracellulaire
milieu
• Scheidt cellen van elkaar en van de omringende
vloeistof
• Fysieke barrière tussen organellen en cytoplasma
in de eukaryote cel
• Selectief doorlaatbaar: bepalend voor transport de cel in
en uit en/of organellen in en uit
• Faciliteert communicatie tussen cellen door bepaalde
membraaneiwitten (receptoren)
• Associatie met eiwitten, waaronder het cytoskelet:
structuur, stevigheid en beweging van de cel
Opbouw van membraan:
- Fluid mosaïc model
- Fosfolipide dubbellaag + cholesterol bij dierlijke cellen
- Membraaneiwitten
De opbouw van de membraan; fosfolipide dubbellaag + cholesterol bij dierlijke cellen
Structuur fosflipide: Glycerol backbone met hydrofiele kop
en met 2 hydrofobe vetzuur staarten
Synthese van fosfolipide ----------------------------------->
, • Uitleggen hoe de vloeibaarheid van membranen kan worden beïnvloed door
temperatuur, fosfolipide samenstelling en cholesterol.
Temperatuur: Hogere temperaturen verhogen de vloeibaarheid, terwijl lagere temperaturen de
membraan verstijven.
Fosfolipide samenstelling: Onverzadigde vetzuren met knikken in hun staarten zorgen voor een
grotere vloeibaarheid doordat ze minder dicht op elkaar pakken. Verzadigde vetzuren maken het
membraan stijver.
Cholesterol: Werkt als een “vloeibaarheidsbuffer” door fosfolipiden te stabiliseren. Bij hoge
temperaturen vermindert cholesterol de vloeibaarheid, terwijl het bij lage temperaturen
voorkomt dat het membraan te stijf wordt
Gedrag van vetten in water:
• Fosfolipiden organiseren zich spontaan tot een vlak
• Hydrofiele (polaire) koppen naar buiten, hydrofobe
(apolaire) vetzuurstaarten naar binnen
• In een waterige omgeving organiseren lipiden zichzelf op
zo’n manier dat water zo veel mogelijk wordt
buitengesloten.
• Losse vetzuren zullen zich organiseren tot micellen (alleen
vetzuren).
• Fosfolipiden organiseren zichzelf tot liposomen of
membranen. De blauwe pijlen wijzen erop dat zo’n biomembraan zich tot een cirkel kan
vormen, waardoor er een binnen- en buitenruimte ontstaat.
De fosfolipide bilaag
• Biomembraan wordt in stand gehouden door hydrofobe
interacties
• Hydrofobe regio met daarbuiten hydrofiele regio’s
• De membraan is zwak én stabiel
• Membraan is vloeibaar, moleculen zitten niet vast!
Door de organisatie van de fosfolipiden in membranen ontstaan twee
hydrofiele regio’s die van elkaar worden gescheiden door een
hydrofobe regio.
Membraan is vloeibaar; beweging van fosfolipiden. De moleculen zitten niet
vast. De fosfolipiden zijn zeer beweeglijk in het horizontale vlak. De membraan
is dus zeer beweeglijk in het horizontale vlak en minder beweeglijk in het
verticale vlak.
Door inbouw van fosfolipiden met lange vetzuurstaarten wordt de membraan
minder beweeglijk. -> Lange vetzuurstaarten zorgen voor sterkere van der Waals-interacties
tussen de lipiden, waardoor de membraan stijver wordt en minder beweeglijk.
Door inbouw van fosfolipiden met onverzadigde vetzuurstaarten wordt de membraan meer
beweeglijk. -> Onverzadigde vetzuren bevatten dubbele bindingen die knikken in de staarten
veroorzaken, waardoor de lipiden minder dicht op elkaar kunnen stapelen en de membraan
vloeibaarder wordt.
Wat te doen als de membraan een te vaste structuur heeft -> vetzuren met meer dubbele
bindingen en/of kortere ketens inbouwen
, Verzadigd vetzuur: Onverzadigd vetzuur:
• Geen dubbele bindingen Enkelvoudig onverzadigd vetzuur:
• ‘Verzadigd’ met H-atomen • Eén (1) dubbele binding
• Vaak een knik in de structuur
• Zitten deze vetzuren in je membraan, dan
meer afstand tussen de fosfolipiden!
De namen komen van de mate van verzadiging Meervoudig onverzadigde vetzuren:
van de C-atomen met H-atomen. Is er een • Meerdere dubbele bindingen
dubbele binding dan is er minder ruimte voor H- • Meerdere kniks in de structuur
atomen.
Hoog smeltpunt (vast bij kamertemperatuur) Laag smeltpunt (vloeibaar bij kamertemperatuur)
Lange vetzuren en/of verzadigde vetzuren Korte vetzuren en/of onverzadigde vetzuren
Vast (dierlijk) vet: Vloeibaar (plantaardig) vet
Palmitinezuur 16:0 Oliezuur 18:1
Stearinezuur 18:0 Linolzuur 18:2
Verhouding is het C:D ratio, aantal C atomen Minder contact, minder Van der Waalskrachten en
vergeleken met aantal dubbele bindingen minder hydrofobe interacties
Samenstelling membraan beïnvloed vloeibaarheid/beweeglijkheid:
Cholesterol
• Molecuul uit de categorie sterolen → steraanskelet: vier koolstofringen, star en vlak
• Opname via voedsel en aanmaak in het lichaam, voornamelijk door levercellen
• Essentieel in dierlijke membraan
• In membraan slechts één oriëntatie mogelijk
→ Cholesterol hoort bij de sterolen, een subcategorie van de steroïden. De sterolen
kenmerken zich door het steraanskelet, dat de moleculen star maakt (weinig beweging in
het molecuul mogelijk).
→ Cholesterol heeft in het lichaam verschillende belangrijke functies. Zo worden er onder
andere galzouten en steroïd hormonen gemaakt op basis van cholesterol.
→ En speelt het dus een belangrijke rol in biologische membraan van dierlijke cellen
Cholesterol: een buffer in een dierlijke membraan
Bij hogere T remt cholesterol de thermische beweging van de
vetzuurstaarten ➔ membraan niet té vloeibaar
Bij lagere T remt cholesterol de kristallisatie van de vetzuurstaarten ➔
membraan niet té vast
Cholesterol werkt als een buffer voor de vloeibaarheid bij hogere EN
lagere temperatuur MAAR komt alleen voor bij dieren
, • Beschrijven hoe eiwitten in een membraan verankerd kunnen zitten en kanalen
kunnen vormen.
Er zijn twee soorten membraaneiwitten:
• Integrale eiwitten, die diep in de lipide dubbellaag zitten, vaak als
transmembraaneiwitten. Deze kunnen kanalen vormen die transport van specifieke
moleculen mogelijk maken.
• Perifere eiwitten, die aan de binnen- of buitenkant van het membraan vastzitten, vaak
gekoppeld aan het cytoskelet of de extracellulaire matrix
Opbouw van de membraan; membraaneiwitten
Membraan = combinatie van lipiden en eiwitten
Membraanewitten hebben verschillende
functies:
- Transport
- Enzymactiviteit
- Signaal-transductie
- Cel-cel herkenning
- Cel-cel binding
- Verbinding van cytoskelet met ECM
(extracellulaire matrix)
Integraal membraaneiwit = eiwit dat geheel door de membraan heen steekt.
Perifeer membraaneiwit = eiwit dat geassocieerd is met de membraan, maar er niet in steekt
(kan binden aan lipiden of aan integrale membraaneiwitten)
Glycoproteine: Eiwitten met daaraan gekoppelde suikergroepen (koolhydraatketens).
Glycolipide: Lipiden met daaraan gekoppelde suikergroepen.
• Aan de extracellulaire zijde zit een netwerk van eiwitten en koolhydraatketens. Er is
interactie tussen de eiwitten aan de buitenkant van de cel en de eiwitten in de PM
(plasmamembraan). Dit zorgt voor stevigheid en structuur.
• Aan de binnenzijde van de membraan zit nog een netwerk van eiwitten, namelijk het
cytoskelet. Daar is ook uitgebreide interactie mee. De membraan is dus gesandwiched
tussen 2 netwerken van (glyco)proteinen waardoor deze stevigheid en vorm krijgt. De
membraan zou op zichzelf zwak zijn.
De extracellulaire matrix (ECM)
• Bevat voornamelijk:
• Glycoproteïnen (bv. collageen)
• Proteoglycanen (grote complexen van suiker met
eiwit), bv. fibronectine
• Membraan zit als het ware in een sandwich tussen
cytoskelet en ECM
• Verlenen samen stevigheid en vorm aan een dierlijke
eukaryote cel
De extracellulaire matrix verleent samen met het cytoskelet
vorm en stevigheid aan de dierlijke cel. De ECM bestaat o.a. uit
glycoproteïnen en heeft dus structurele overeenkomsten met de peptidoglycaanlaag van
bacteriën. Daar zitten namelijk ook glycoproteïnen in. De ECM houdt ook goed water vast, wat
zorgt voor een beschermend laagje om elke cel heen.
