biologie van de cel (celmembraan)

Waarom is het een semipermeabel membraan ? CELMEMBRAAN                                      

Semipermeabel staat voor half doorlaatbaar. Enkel kleine neutrale hydrofobe moleculen kunnen er doorheen. Grotere moleculen, hydrofiele of ionen moeten via geleide diffusie, aquaporines of ionenpompen. Zo kan het celmembraan reguleren wat er wel of niet in mag.

Hoe komt het dat het membraan flexibel/dynamisch is ?  CELMEMBRAAN                                                      

Het membraan bestaat uit een fosfolipiden dubbellaag, waarbij de apolaire staarten via hydrofobe interacties verbonden zijn. Deze bindingen zijn niet zo sterk waardoor ze snel afgebroken, en opnieuw gevormd kunnen worden dit maakt het plasmamembraan vrij flexibel. De fosfolipiden kunnen ook onderling omwisselen. Lateraal zal vlot gaan en ook vaak gebeuren, hierbij gaan twee horizontaal aaneenliggende fosfolipiden wisselen. Flip-Flopping komt minder vaak voor en zal iets trager verlopen, hierbij zullen twee overeen staande (verticaal) omwisselen.

Wat houd ons membraan vloeibaar ? CELMEMBRAAN                                                         

Koudbloedige dieren, hebben onverzadigde vetten, en ook onverzadigde fosfolipiden. Hierdoor blijft hun membraan vrij vloeibaar. Warmbloedige dieren hebben verzadigde fosfolipiden, met als gevolg dat ons membraan sneller viskeus wordt. Daarvoor dient cholesterol, die heeft een vlakke structuur en past dus goed tussen de fosfolipiden. En houd ons membraan vloeibaarder.

Wat zijn de 6 functies van membraanproteïnen ? CELMEMBRAAN                                             

Integrale proteïnen die kanaaltjes kunnen vormen, die zullen zorgen voor transport. andere kunnen enzymen zijn. Ook receptorproteïnen zitten in het membraan voor signalen van buiten naar binnen te brengen. Glycoproteïnen binden met oligosachariden, samen zorgen ze voor cel herkenning. Proteïnen zorgen ook voor cel hechting zoals gap junctions … . en als laatste is stevigheid een belangrijke functie door het ECM met het cytoskelet te verbinden.

Hoe kunnen sommige dieren h membraan aanpassen aan T ? CELMEMBRAAN

Bepaalde organismen kunnen bij koude temperaturen onverzadigde fosfolipiden maken om hun membraan vloeibaarder te houden. En bij warmere temperaturen verzadigde fosfolipiden om hun membraan ietsje viskeuzer te krijgen.

Wat is een electrogenische pomp ?  ACTIEF TRANSPORT                                                                    

Dat is een ionenpomp die een elektrochemische gradiënt opbouwt. Dat wil zeggen een concentratiegradiënt en een elektrische kracht door het membraan potentiaal dat gemaakt wordt door het transporteren van ionen. Voorbeelden van een electrogenic pomp is de natrium-kalium pomp in een dierlijke cel en de protonenpomp in een planten cel.

Hoe werkt co transport ? ACTIEF TRANSPORT                                                                               

Bij co transport zal er via geleide diffusie een andere stof mee getransporteerd worden tegen de concentratie gradiënt in. Dat is mogelijk doordat er eerst een elektrochemische gradiënt wordt opgebouwd door een protonenpomp. Daarna kan een andere molecule met een proton mee gaan, via geleide diffusie.

Welke 3 soorten endocytose zijn er ? BULK TRANSPORT                                             

Endocytose is een vorm van bulk transport waarbij grote hoeveelheden, op een snelle manier getransporteerd worden. Het transporteren van harde, grote moleculen noemt fagocytose, hierbij wordt vanuit een pseudopodium een voedsel vacuole gevormd. Het transporteren van vloeistoffen of opgeloste moleculen noemt pinocytose, dit gebeurt door het vormen van een vesicel. Als laatste is er ook receptor-mediaire endocytose, deze vorm is heel specifiek door de receptoren die in het vesicel zitten.

Wat is toniciteit en wat zijn de gevolgen hiervan ? PASSIEF TRANSPORT

Toniciteit is het concentratie verschil tussen de omgevingen en de cel zelf. Bij een gelijke concentratie kunnen we zeggen dat de omgeving isotoon is, en dan zal er geen osmose plaats vinden. Bij een hypertone omgeving zal de concentratie hoger liggen buiten de cel, waardoor het water via osmose uit de cel zal gaan wat kan leiden tot uitdroging en zelfs plasmolyse bij plantencellen. Als de concentratie van de omgeving lager is spreken we van een hypotone omgeving, dan zal al het water in de cel gaan, dit kan zorgen voor het barste van de cel. Bij planten cellen is dit positief, zij hebben een celwand die de cel stevig houd, een hypotone omgeving zorgt dan voor turgor druk.

Noem een paar aanpassingen tegen toniciteit bij dieren PASSIEF TRANSPORT

Zeedieren, en wij ook zijn aangepast aan het zoute water van de zee. Onze cellen bevatten namelijk zout waardoor we isotoon zijn met het zeewater. Hierdoor zullen we minder uitdrogen. Natrium-kalium pomp                                 Een pantoffeldiertje leeft in een hypotone omgeving dit zorgt niet voor uitdroging maar voor het barsten van de cellen. Daarom heeft deze een contractiele vacuole die zorgt voor osmoregualtie. Bij een te veel aan water zal deze vacuole het water eruit pompen.

Wanneer zal er osmose plaatsvinden ? PASSIEF TRANSPORT                              

Osmose is het verplaatsen van het oplosmiddel, dit zal enkel gebeuren als de opgeloste stof te groot is om door het semipermeabel membraan te gaan. En bij een hyper of hypotone omgeving.

Hoe zijn aquaporines opgebouwd ? PASSIEF TRANSPORT                                

Aquaporines zijn kanalen die aan geleide diffusie doen, ze transporteren water. Het  kanaal wordt gevorm door een alfa-helix met polaire restgroepen naar binnen gericht omdat water een polair molecule is.

xtra afbeelding extracellulaire laag / cytoplasmatische laag

het membraan is een mozaïek van eiwitmoleculen die op en neer dobberen in een vloeibare dubbele laag fosfolipiden

▪ Eiwitten zijn niet willekeurig verdeeld in het membraan! net zoals een mozaïek

wat is er speciaal aan de membraan proteïnen?

De proteïnen op het membraan staan niet gefixeerd, Dit is een klassiek experiment wat aantoont dat er bij 2 vrij ver van elkaar staande zoogdieren kunnen fuseren waardoor de membraanproteïnen plaats moeten maken voor elkaar.

Conclusie => de membraanproteïnen schikken zich naar omstandigheden

wanneer de temperatuur daalt switcht de temperatuur van vloeibaar naar vaste staat, op welke temperatuur ze dit doen hangt af van het soort lipiden hangt af van specifiek omgevingsomstandigheden

HET IS BELANGRIJK DAT HET MEMBRAAN VLOEIBAAR IS VOOR OPTIMALE WERKING

wat is het effect van cholesterol op het membraan bij verschillende temperaturen

37°C => cholesterol de beweging van de fosfolipiden af

lage temperaturen => cholesterol zorgt ervoor dat de fosfolipiden vloeibaar blijven door te voorkomen dat de moleculen te dicht op elkaar gaan zitten

planten gebruiken verwante steroïde lipiden om de vloeibaarheid van het membraan te reguleren !!

wat voor soorten proteïnen zijn er

Perifere eiwitten zijn gebonden aan het oppervlak van het

membraan

▪ Integrale eiwitten dringen door in de hydrofobe kern

▪ Integrale eiwitten die het membraan doorkruisen, worden

transmembraaneiwitten genoemd

▪ De hydrofobe delen van een integraal eiwit

bestaan uit een of meer reeksen niet-polaire aminozuren,

die vaak zijn opgerold tot α-helixen

proteïnen aan het celopp zijn belangrijk voor de geneeskunde hier kan BV. HIV op binden en de cel zo infecteren

De asymmetrische verdeling van eiwitten, lipiden en

daaraan gekoppelde koolhydraten in het plasmamembraan

wordt bepaald wanneer het membraan wordt opgebouwd door het ER

en het Golgi-apparaat

welke functies kunnen verschillende celoppervlaktemembranen vervullen

▪ Transport

▪ Enzymatische activiteit

▪ Signaaltransductie

▪ Herkenning tussen cellen

▪ Intercellulaire verbindingen

▪ Bevestiging aan het cytoskelet en de extracellulaire

matrix (ECM)

wat is de rol van membraankoolhydraten bij celherkenning

▪ Cellen herkennen elkaar door zich te binden aan moleculen,

die vaak koolhydraten bevatten, op het extracellulaire

oppervlak van het plasmamembraan

▪ Membraankoolhydraten kunnen covalent gebonden zijn

aan lipiden (waardoor glycolipiden ontstaan) of, wat vaker voorkomt, aan

eiwitten (waardoor glycoproteïnen ontstaan)

▪ Koolhydraten aan de extracellulaire zijde van het

plasmamembraan variëren tussen soorten, individuen

en zelfs celtypen binnen een individu

afbeelding het maken van membraan door het ER en Golgi apparaat

Plasmamembranen zijn selectief doorlaatbaar en

reguleren het moleculaire verkeer in de cel

stofuitwisseling tussen cel en extracellulaire omgeving gebeurd door het plasmamembraan

▪ Receptoreiwitten, receptoren en andere moleculen uit de extracellulaire vloeistof worden in de vesikels getransporteerd

▪ Leeggelopen receptoren worden teruggevoerd naar het plasmamembraan

wat is er speciaal aan kanaalproteïnen + wat is een carrier eiwit

Sommige transportproteïnen, zogenaamde kanaalproteïnen,

hebben een hydrofiel kanaal dat bepaalde moleculen of

ionen als een tunnel kunnen gebruiken

▪ Kanaalproteïnen, aquaporines genaamd, vergemakkelijken in hoge mate

de doorgang van watermoleculen

drager-eiwitten binden zich aan moleculen en veranderen van vorm om deze

door het membraan te vervoeren

▪ Een transporteiwit is specifiek voor de stof die het vervoert

wat is passief transport en wat is diffusie

▪ Diffusie is de neiging van moleculen om zich

gelijkmatig over de beschikbare ruimte te verspreiden

▪ Hoewel elk molecuul willekeurig beweegt, kan de diffusie

van een groep moleculen een bepaalde richting hebben

▪ Bij dynamisch evenwicht passeren er evenveel moleculen

het membraan in de ene richting als in de andere

er vindt diffusie plaats naargelang de concentratiegradiënt, Dit proces heeft geen ATP nodig om te werken

wat is osmose

de diffusie van water door een selectief doorlaatbaar membraan

▪ Water diffundeert door een membraan vanuit het gebied met een lagere concentratie aan opgeloste stof naar het gebied met een hogere concentratie aan opgeloste stof, totdat de concentratie aan opgeloste stof aan beide zijden gelijk is

wat is toniciteit

het vermogen van een omringende oplossing om ervoor te zorgen dat een cel water opneemt of afgeeft

▪ De toniciteit van een oplossing hangt af van de concentratie van opgeloste stoffen die het membraan niet kunnen passeren, in verhouding tot die in de cel

leg de kernbegrippen: isotoon, hypertoon en hypotoon uit

Isotone oplossing: de concentratie van de opgeloste stof is gelijk aan die in de cel; er vindt geen netto waterbeweging plaats over het plasmamembraan

▪ Hypertonische oplossing: de concentratie van de opgeloste stof is hoger dan die in de cel; de cel verliest water

▪ Hypotonische oplossing: de concentratie van de opgeloste stof is lager dan die in de cel; de cel neemt water op

▪ Cellen zonder celwand zullen verschrompelen in een hypertonische oplossing en lysis ondergaan (barsten) in een hypotonische oplossing

Osmoregulatie, de regulering van de concentraties van opgeloste stoffen en de waterbalans, is een noodzakelijke aanpassing om in dergelijke omgevingen te kunnen leven

▪ Zo beschikt de eencellige eukaryoot Paramecium, die hypertonisch is ten opzichte van het water in de vijver waarin hij leeft, over een samentrekbare vacuole die als een pomp fungeert

wat is plasmolyse (planten)

bij hypertonische omgeving (planten verliezen water) trekt het membraan zich terug van de celwand,

waardoor de plant verwelkt, een mogelijk dodelijk effect

dat plasmolyse wordt genoemd

wat is gefaciliteerde diffusie

passief transport ondersteund door eiwitten

▪ Bij gefaciliteerde diffusie versnellen transporteiwitten de passieve verplaatsing van moleculen door het plasmamembraan

▪ Tot de transporteiwitten behoren kanaaleiwitten en drager-eiwitten

Dit is nog altijd een passief transport, met richting concentratie gradiënt mee en verbruikt geen ATP

wat vormen kanaalproteïnen doorgangen waardoor een

bepaald molecuul of ion het membraan kan passeren

Aquaporines bevorderen de diffusie van water

▪ Ionenkanalen bevorderen het transport van ionen

▪ Sommige ionenkanalen, zogenaamde „gated channels”, gaan open of

sluiten als reactie op een prikkel

▪ In zenuwcellen gaan ionenkanalen bijvoorbeeld open

als reactie op een elektrische prikkel

actief transport ( bekijk werking natrium-kaliumpomp goed !!!)

vereist ATP verbruik meestal in de vorm van ATP-hydrolyse => stoffen gaan tegen gradiënt in verplaatsen bv. natrium-kaliumpomp

Alle eiwitten die bij actief transport betrokken zijn, zijn drager-eiwitten

afbeelding 1 natrium-kaliumpomp

afbeelding 2 natrium-kaliumpomp

afbeelding 3 natrium-kaliumpomp

afbeelding verschil passief en actief transport

wat is membraanpotentiaal

de spanning over een membraan

▪ Deze spanning ontstaat door verschillen in de verdeling

van positieve en negatieve ionen over een membraan

▪ De cytoplasmatische zijde van het membraan heeft een negatieve

lading ten opzichte van de extracellulaire zijde

wat is het elektrochemische gradient

Twee krachten samen, gezamenlijk de elektrochemische gradiënt genoemd, zorgen ervoor dat ionen door een membraan diffunderen

▪ Een chemische kracht (de concentratiegradiënt van de ionen)

▪ Een elektrische kracht (het effect van de membraanpotentiaal op de beweging van de ionen)

wat is een elektrogene pomp

Een elektrogene pomp is een transporteiwit dat een spanningsverschil over een membraan opwekt

▪ De natrium-kaliumpomp is de belangrijkste elektrogene pomp van dierlijke cellen

▪ De belangrijkste elektrogene pomp van planten, schimmels en bacteriën is een protonpomp, die actief waterstofionen (H+) uit de cel transporteert

▪ Elektrogene pompen helpen bij het opslaan van energie die kan worden

gebruikt voor celactiviteiten

wat is cotransport en geef hierbij een voorbeeld

Cotransport: gekoppeld transport door een membraan eiwit

▪ Cotransport vindt plaats wanneer het actieve transport van een opgeloste stof indirect het transport van andere stoffen aandrijft

▪ De diffusie van een actief getransporteerde opgeloste stof langs de concentratiegradiënt ervan is gekoppeld aan het transport van een tweede stof tegen de eigen concentratiegradiënt in

wat is bulktransport

Bulktransport door het plasmamembraan vindt plaats via exocytose en

endocytose

▪ Kleine moleculen en water komen de cel binnen of verlaten deze via de lipidedubbellagen of via transporteiwitten

▪ Grote moleculen, zoals polysacchariden en eiwitten, passeren het membraan in bulk via vesikels

▪ Bulktransport vergt energie

wat is exocytose

Bij exocytose bewegen transportvesikels zich naar het membraan, versmelten daarmee en geven hun inhoud buiten de cel af

▪ Veel secretoire cellen maken gebruik van exocytose om hun producten af te geven

wat is endocytose

Bij endocytose neemt de cel macromoleculen op door vesikels te vormen vanuit het plasmamembraan

▪ Endocytose is het omgekeerde proces van exocytose, waarbij andere eiwitten betrokken zijn

▪ Er zijn drie soorten endocytose

▪ Fagocytose („celopname“)

▪ Pinocytose („celopname via vloeistof“)

▪ Receptor-gemedieerde endocytose

afbeelding fagocytose

afbeelding pinocytose

afbeelding receptorgemedieerde endocytose

Menselijke cellen maken gebruik van receptorgemedieerde endocytose om cholesterol op te nemen, dat wordt getransporteerd in deeltjes die lage-dichtheid-lipoproteïnen (LDL’s) worden genoemd

▪ Bij personen met de aandoening familiale

hypercholesterolemie ontbreken de LDL-receptoreiwitten of zijn deze defect