2.1. DE CELMEMBRAAN OF PLASMALEMMA

inhoud

1 — bouw

2 — functies

1 — BOUW

opbouw — fluid mosaic model

• membraan lipiden

• eiwitten‎

• suikers

membraanlipiden

• 40%

  ‎

• amphiphatische molecules = hydrofiel + hydrofoob

• lipden dubbellaag (bi-layer); spontane formatie

• functies/eigenschappen;

  • bouwsteen membraan

  • selectieve barrière

  • zelf-herstellend (‘kleine’ lekken)

membraanlipiden — types (3)

• glycero-fosfolipiden

  • glycerol + 2 vetzuurstaarten + fosfaat

  • vb. fosfatidylcholine

    ‎

• sphingo-lipiden

  • ceramide = sphingosine + vetzuur

  • (polaire groep)

  • vb. ceramide, sphingomyeline …

    ‎

• sterolen

  • vb. cholesterol

lipiden — rigiditeit vs fluïditeit factoren (3)

	fluïditeit ↗	rigiditeit ↗
lengte vetzuurstaarten	kort	lang
verzadigdheid	onverzadigd dubbele binding knik	verzadigd recht stapel-baar
cholesterol	bij lage temp.	bij hoge temp.

aanmaak membraan

• synthese membraanlipiden;

  • uit glycerol, vetzuren, fosfaatgroepen …

  • door enzymen aan cytosolzijde GER

    ‎

• modificatie;

  • membraanlipiden en membraaneiwitten

  • in Golgi (inwendig)‎

aanmaak membraan

• scramblasen

  • verdelen lipiden willekeurig over beide membraanlagen

  • passief, ATP-onafhankelijk

  • in ER en plasmamembraan

    ‎

• flippasen / floppasen

  • flip; extra → intra

  • flop; intra → extra

  • ATP-afhankelijk

  • in Golgi-apparaat en plasmamembraan

asymmetrisch membraan

• = verschillende lipiden aan binnen- en buitenkant

  • beïnvloedt buiging (curvature) en vloeibaarheid membraan

  • intracellulair; negatief geladen

  • extracellulair; glyco-lipiden/-eiwitten voor herkenning

eiwitten

• 55%

• 2 soorten;

  • integraal

  • perifeer

    
    

eiwitten — types (8)

• kanaal; transport moleculen/ionen

  • aspecifiek

• transport; actief/passief

  • specifiek

• drager; endocytose

• receptor; signalen

• cel herkenning; immuniteit

• enzymen; vb. cAMP

• verankering; CAM & integrines

• celcortex

eiwitten — celcortex

• = submembranair netwerk van fibreuze eiwitten dat membraan verstevigt

  • types filamenten;

    • spectrine (RBC)

    • actine / myosine

  • → vorm & stevigheid cel

  • → ‘vasthouden’ membraan EW

organisatie van membraan-domeinen (4)

• A: koppeling aan de celcortex

• B: koppeling aan extracellulaire eiwitten

• C: koppeling aan de transmembraaneiwitten van een andere cel

• D: gebruik maken van een tight-junction band

• lipid rafts

lipid rafts

• = zones in celmembraan met bijzondere samenstelling

  • veel cholesterol

  • veel verzadigde fosfolipiden

  • → weinig fluïditeit

suikers

• 5%

  ‎

• geen basistructuur; hangen vast aan

  • proteïnen = glycoproteïnes

  • lipiden = glycolipiden

• indien bovenstaande rijkelijk aanwezig; glycocalix

suikers — functies

• celherkenning, celvasthechting, receptor

• bescherming

  ‎

• vb.

  • suikers op RBC; bepaling bloedgroep

  • suikers op WBC; herkenning van ontstekingshaard door lectine (= eiwit op oppervlaktecellen bloedvlaten)

2 — FUNCTIES

functies (3)

• stevigheid & vasthechting / barrière

• transport / passage / uitwisseling

• signalisatie in/out → “effect”

stevigheid & vasthechting / barrière

• celmembraan an sich; weinig invloed

• cytoskelet

• cel-celverbindingen

  • molecules; CAM’s

  • gespecialiseerde

CAM’s = cel-adhesie moleculen — types

• “lijmen” cellen aan;

  • elkaar; cel-cel transmembranair

    • vb. cadherines

  • ECM; cel-interstitiële matrix

    • vb. integrines

  • basale membraan; cel-basale membraan

    • vb. integrines

CAM’s = cel-adhesie moleculen — types

• structuur;

  • 1 intracellulair domein, 1 transmembranaire α-helix en 1 extracellulair domein

    ‎

• onderverdeling;

  • Ca-dependent; cadherines + selectines

  • Ca-independent; Ig-Superfamily-CAMs + integrines

gespecialiseerde cel-celverbindingen

• tight junction = zonula occludens

• adhering junction = zonula adherens

• gap junction

• desmosomen = macula adherens

tight junction = zonula occludens

• wat? membranen v. twee cellen komen samen → vormen barrière tegen vloeibare stoffen

• doel? barrrière + selectieve “poorten” + grenslaag tss apicaal en basolateraal domein

• proteïne? claudines + occludines

adhering junction = zonula adherens

• wat? eiwitcomplex dat hechte verbinding tussen verschillende cellen in een weefsel vormt

• doel? stevigheid in weefsels die onder mechanische belasting staan, zoals epitheel- en hartspierweefsel

• proteïne? cadherines

gap junction

• wat? kanaalvormige verbindingen tussen naburige cellen

• doel? uitwisseling van ionen en kleine moleculen; communicatie tss cellen, vooral in hartspiercellen en neuronen; elektrische en chemische signalen

• proteïne? connexonen

desmosomen = macula adherens

• wat? sterke, puntvormige cel-celverbindingen die zorgen voor mechanische stevigheid in weefsels die veel rek en druk ondergaan

• doel? voorkomt dat cellen uit elkaar getrokken worden bij mechanische stress, zoals in de huid en het hart

• proteïne?

  • schijfdesmosomen; cadherines

    hemi-desmosomen; integrines

gespecialiseerde cel-celverbindingen — samengevat

gespecialiseerde cel-celverbindingen — schema

transport / passage / uitwisseling

• passief

• actief

passief transport

• diffusie

• gefaciliteerde diffusie

• osmose

• filtratie

passief transport — diffusie

• hoge → lage conc

• slechts enkele, kleine en ongeladen moleculen;

  • gassen; O₂, CO₂ …

  • hydrofobe moleculen

  • polaire moleculen

passief transport — gefaciliteerde diffusie

• gebruikmakend van transmembranair eiwit

• hoge → lage conc

  ‎

• 2 manieren;

  • transporter eiwitten; specifiek

  • kanalen; aspecifiek

    • leakage channels

    • controlled channels

gefaciliteerde diffusie — beïnvloedende factoren

• concentratie gradiënt

• elektrochemische gradiënt

• aantal transporteiwitten/kanalen

• activatie status; on-off

  • afhankelijk chemische, elektrische en/of mechanische signalen

gefaciliteerde diffusie — types kanalen (3)

• voltage-gated

• ligand-gated

• mechanically-gated

passief transport — osmose

• vorm van diffusie

  • transport H₂O

  • door semi-permeabel membraan

  • doel; concentratie aan opgeloste stoffen gelijk krijgen aan beide zijden

‎

• opm; water kan ook via specifieke kanaaltjes (=aquaporines) doorheen celmembraan bewegen

passief transport — filtratie

• water en opgelosten stoffen worden door (hydrostatiche) druk doorheen membraan geperst

  • al dan niet via carrier / kanaal

actief transport

• primair

  • enkelvoudige pompen

  • uitwisselingspompen

• secundair

  • gekoppelde pompen

    • symport = zelfde richting

    • antiport = tegengestelde richting

• endo-, exo-, pino- en fagocytose

soorten pompen

• P-klasse

  • pompen ionen

    ‎

• F- en V-klasse

  • pompen protonen

    ‎

• ABC-klasse

  • pompen macromoleculen

(receptor gemedieerde) endocytose

• liganden binden aan membraanreceptoren

  • “drijven” samen naar membraanoppervlak

  • instulpingen worden afgesnoerd

  • vorming vesikels in cytosol = endosomen

‎

(receptor gemedieerde) endocytose — clathrine gemedieerde endocytose

• afhankelijk van een heleboel eiwitten waaronder;

  • adaptine (eiwit) verbindt clathrine met de membraanreceptoren

  • dynamine (eiwit) essentieel voor afsnoeren vesikel

    ‎

• afgesnoerde vesikel is aanvankelijk nog ‘gecoat’ met eiwitten (o.a. clathrine)

  • komen los + gerecycleerd

  • cargo komt los receptor

  • we spreken over “early” endosoom

‎

• “early” endosoom splitst in;

  • “late” endosoom (met enkel cargo)

  • “recycling'“ endosoom = leeg vesikel

(receptor gemedieerde) endocytose — clathrine gemedieerde endocytose

“late” endosoom

• moeten op juiste plaats terechtkomen;

  • “docking”

  • membraanfusie

‎

• gebeurt adhv eiwitten;

  • Rab = “adreskaartjes”

    • herkend door Rab-receptoren

  • SNARE

    • v-SNARE = vesikel

    • t-SNARE = target

(receptor gemedieerde) endocytose — types samengevat

• clathrin-mediated endocytosis (CME)

• lipid raft dependent endocytosis

  • caveolin-mediated

  • clathrin- and caveolin-independent

endocytose — pinocytose

• opname opgeloste stoffen via vesikels

  ‎‎

• 2 opties;

  • fuseren met lysosoom

  • “reizen” naar andere kant om via exocytose inhoud vrij te zetten in extracellulair milieu

    = transcytose

endocytose — fagocytose

• receptor gemedieerd endocytose

  ‎‎

• opname stoffen via vesikels (fagosomen)

  • gereguleerd door antistoffen (Y)

  • worden herkend door vb. neutrofielen, macrofagen …

• fuseren met lysosoom → fagolysosoom

  
  

exocytose

• vesikels zijn intracellulair gemaakt, maar geven inhoud aan extracellulaire milieu

  ‎

• 2 types;

  • constitutief = automatisch

  • gemedieerd (door signalen)

    • vb. hormonen, neurotransmitters …

signalisatie in/out

• werking via signaal-molecules en receptor eiwitten

• soorten;

  • endocrien, hormonen

  • paracrien, lokale mediatoren

  • autocrien

  • synaptisch, neurotransmitter

  • juxatacrien = contact dependent

signaal ≠ effect

• één signaalmolecule kan meerdere effecten hebben, afhankelijk van celtype

• cel reageert maar op bepaalde signaalmoleculen; afhankelijk van aan- of afwezigheid signaal-receptor

  ‎

• vb. ACh

  • hart → vertraagde hartslag

  • speekselklier → speekselvorming

  • …

signaalreceptoren

• signaalmoleculen die doorheen membraan kunnen;

  • intracellulaire receptor

    ‎

• signaalmoleculen die niet doorheen membraan kunnen;

  • membraanreceptor — 3 types;

    • ion-channel linked

    • G-protein linked

    • enzyme-linked

ion-channel linked receptor

• signaalmolecule → openen ion-kanaal

• gefaciliteerde diffusie

  • → verschil in membraan potentiaal

  • → spiercontractie

  • → …

    ‎

• zenuwcellen; signalen = neurotransmitters

G-protein linked receptor

• = GPLR

• = “seven pass transmembrane receptors”

  ‎‎

• activatie G-proteine → activatie enzym / kanaal

  • vb. geursignalen, lichtsignalen, ontstekings-signalen …

enzyme-linked receptor — voorbeeld

• insuline bindt op de insuline receptor;

  • activatie receptor

  • cascade-activatie

  • expressie GLUT-4

  • gefaciliteerde diffusie glucose