Hoorcollege 1 Celbiologie 1
Plantencellen lijken erg op dierlijke cellen. Maar je vind ook een chloroplast, vacuole
(in dierlijke cellen vaak klein aanwezig, bij planten groot) en een celwand.
In een bacteriële cel zit 70% water, en 30% chemicaliën. Binnen de chemicaliën
zitten DNA, RNA, ionen etc.
Er zitten andere moleculen binnen en buiten de cel. Dit wordt geregeld door het
plasma membraan. Maar binnen het organel zitten ook weer andere moleculen, dit
wordt geregeld door het interne membraan.
Functies van membranen
- Afscheiden cel-omgeving
- Afscheiden organellen
- Genereren/controleren gradiënt
- Genereren/controleren potentialen
- Matrix voor eiwitten
Eigenschappen membraan
- Afsluitend
- Selectief permeabel (dynamisch)
- Functioneren in een waterige omgeving
- Vormbaar/rekbaar
Dierlijke cellen; plasmamembraan aan buitenkant. Planten, schimmels en bacteriën
hebben ook nog een celwand. Deze is vaak niet rekbaar
In membraan zitten veel eiwitten en die regelen het diffunderen van
bepaalde moleculen over het membraan. Zorgen er dus voor dat
bepaalde moleculen wel en bepaalde niet kunnen diffunderen. Hierdoor
concentraties verschillend gehouden binnen en buiten de cel.
Hoe moeilijk/makkelijk het voor molecuul is om over membraan heen te
gaan ligt aan de grootte van het molecuul en of het hydrofoob of
hydrofiel is. Hydrofobe moleculen kunnen makkelijk over het membraan
heen. Polaire moleculen gaan al minder over het membraan heen en
geladen moleculen helemaal niet.
Membraan
- Vetzuren; keten van carbon atomen en carboxyl (zuur) kopgroep
o Kunnen verschillen in lengte
o Kunnen verzadigd zijn (enkele bindingen) of onverzadigd (een of meer
dubbele bindingen).
- Membraan gevormd door fosfolipiden
o Twee keten vetzuren (hydrofoob) met daaraan glycerol, fosfaat en
polaire groep als hydrofiele kopgroep.
o Hydrofobe delen richten zich naar elkaar en vormen dan dubbel laag.
▪ Bij maar een vetzuurketen vormen het rondjes
, Detergentia kunnen membranen oplossen, de
eigenschappen lijken erg op die van lipiden. Kunnen
interfereren met de fosfolipiden en vervangen dus
eiwitten in het membraan doordat ze op die plek
gaan zitten.
Membraan is zelfhelend. Vormt zelf een bolletje, omdat anders aan de zijkanten de
staarten alsnog in aanraking komen met water. Dit zorgt voor een energetisch
voordelige structuur.
Liposomen zijn membraanblaasjes die gebruikt worden voor drugdelivery
Op de kopgroep van fosfolipiden kunnen verschillende moleculen gebonden zijn
aan de fosfaatgroep. Verschillen in polariteit en lading
- Serine
- Ethanolamine
- Choline
- Glycerol
- Inositol
De verhouding van de verschillende hoeveelheden zijn verschillen bij
celmembranen van verschillende cellen.
Vetzuren verschillen in mate van verzadigdheid en de lengte van de ketens.
Verzadigde vetzuren zijn meer geordend in het membraan en leiden tot een minder
vloeibaar membraan.
Langere ketens hebben meer interactie met elkaar en leiden ook tot minder
vloeibaar membraan.
Ketens kunnen ook in membraan diffunderen
- Laterale diffusie; kunnen links en rechts door membraan
bewegen
- Flexie; kunnen heen en weer bewegen
- Rotatie; kunnen om zichzelf heen draaien
- Flip flop; gaan van ene kant membraan naar de andere kant
Bij onverzadigde vetzuren dus meer kinks en dus meer laterale diffusie.
Hierdoor kunnen kleine moleculen doordringen in dubbellaag
Vetzuurketens bepalen vloeibaarheid van dubbellaag. Elke lipiden heeft andere
temperatuur waar die vloeibaar wordt.
Cholesterol lost op in membranen en zorgt voor een grotere lokale
rigiditeit, en een verminderde permeabiliteit. Heeft een polaire kop
en een niet polaire carbon staart. Daartussen zitten een rigide
steroïde ring structuur.
Zorgt ervoor dat laterale diffusie niet mogelijk is en membraan dus
minder vloeibaar is.
2
,LDL eiwit deeltje neemt cholesterol weg van de bloedbaan
- HDL= high density lipoprotein
- HDL blaasje neemt cholesterol op uit bloed
- HDLs worden in de lever opgenomen en cholesterol wordt
gedegradeerd
Eiwitten in het membraan
- Intergrale membraan eiwitten zijn niet los te maken zonder de
lipide dubbellaag van het membraan aan te tasten.
- Perifere membraan eiwitten kunnen wel losgemaakt worden
Verschillende membraanassociaties
- Transmembraan; alfa helix, beta barrel
- Perifeer; eiwit-eiwit interactie, zwavelbruggen
- Extracellulaire lipide anker; GPI anker
- Intracellulaire lipide anker; prenylering
Peptideketen is polair. Peptide binding is vrij rigide en kunnen dus niet roteren. De
andere bindingen binnen het aminozuur zijn wel flexibel.
Lading zure en basische aminozuren afhankelijk van pH van omgeving
- Zuur; aspartaat, glutamaat
- Basisch; lysine, arginine, histidine
- Ongeladen polair; asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine
Transmembraandomeinen hebben een interactie met het membraan, maar ook
met elkaar. Kunnen uit elkaar zitten maar door laterale diffusie toch bij elkaar
komen.
Voor hydrofiele/geladen interacties zijn specifieke aminozuur residuen of
hulpgroepen nodig; retinal (vitamine A), Asp, Glu
Gaan tussen eiwitten zitten en houden structuur vast zodat die functioneel is.
Transmembraaneiwit kan d.m.v. alfa helix of bèta barrel het membraan passeren
- Bij alfa helix zitten aminozuren die wel door lipide heen kunnen aan de
buitenkant en aminozuren die dit niet kunnen zitten binnen de helix
o Hydropathy plot laat potentiele alfa helices zien. Index laat zien
hoeveel procent hydrofiel en hoeveel procent hydrofoob is.
- Bij bèta barrel maakt hij een soort tunnel waar moleculen doorheen kunnen
o Buitenkant is hydrofoob maar binnenkant is hydrofiel
o Eventuele selectiviteit wordt veroorzaakt door polypeptide lussen die
de ingang kunnen afsluiten
- De non polaire delen van eiwit maken de delen die door het membraan
heen kunnen.
Posttranslationeel aangehechte lipide ankers
- Maken mogelijk dat eiwit in membraan kan binden
- Intracellulair
o In de cytosol
o Wordt anker toegevoegd aan einde van eiwit, ligt aan
sequentie of deze anker kan binden.
3
, - Extracellulair
o Gebruiken GPI anker
o Eiwit uit bijvoorbeeld ER lumen zit voor deel in
membraan. Dit deel wordt afgehaald en blijft in
membraan zitten. Rest van eiwit komt vast te zitten
aan GPI anker in het membraan
Membraan is asymmetrisch. Hebt bepaalde domeinen waar de
ene eiwitten meer voorkomen dan anderen.
Concentraties eiwitten beïnvloedt processen zoals fosfolipide fosforylering (signaal
transductie). Kan alleen reageren als de juiste eiwitten aanwezig zijn.
Rode bloedcellen kunnen makkelijk vesicles vormen
- Kan via osmotische shock gelyseerd worden →
membraan geopend
- Krijgt dan een leaky ghost; is dus open en staat in
verbinding met cytosol
- Soms reseald die weer en dan krijg je sealed ghost
- Kan ook dan membranen afbreken in kleine stukjes
en dat ze dan vesicles vormen
o Right-side-out → met buitenmembraan aan de buitenkant
o Inside-out → met buitenmembraan aan de binnenkant
- Dit zijn dan pure membranen, dus je kan dan goed bestuderen welke
eiwitten dit zijn en wat ze doen
o In rode bloedcellen zijn dit drie belangrijke eiwitten
o Spectrine; is een perifeer membraaneiwit
▪ Zitten aan membraan maar kunnen er niet doorheen
▪ Zijn dimeren. Elke streng bevat kleine domeinen die aan elkaar
zitten via flexibele linken
▪ Bouwt een soort skelet aan de binnenkant van de cel zelf.
Worden op knooppunten in tetrameren aan elkaar verbonden
door knooppunt eiwit.
▪ Aan membraan verbonden door ankyrin en band 3
o Band 3
▪ Zorgt voor binding spectrine dimeer aan het membraan
o Glycoporine
▪ Maar klein deel kan alfa helix vormen, dit kan door membraan
heen steken
▪ 60% van massa van eiwit bestaat uit suikerresiduen
▪ Twee transmembraan helices associëren, zodat homodimeren
ontstaan. Zit dus dubbele informatie in helix sequentie
• Door membraan steken en associëren met ander eiwit
▪ Bevat veel zwavelbruggen tussen cysteines
4
Plantencellen lijken erg op dierlijke cellen. Maar je vind ook een chloroplast, vacuole
(in dierlijke cellen vaak klein aanwezig, bij planten groot) en een celwand.
In een bacteriële cel zit 70% water, en 30% chemicaliën. Binnen de chemicaliën
zitten DNA, RNA, ionen etc.
Er zitten andere moleculen binnen en buiten de cel. Dit wordt geregeld door het
plasma membraan. Maar binnen het organel zitten ook weer andere moleculen, dit
wordt geregeld door het interne membraan.
Functies van membranen
- Afscheiden cel-omgeving
- Afscheiden organellen
- Genereren/controleren gradiënt
- Genereren/controleren potentialen
- Matrix voor eiwitten
Eigenschappen membraan
- Afsluitend
- Selectief permeabel (dynamisch)
- Functioneren in een waterige omgeving
- Vormbaar/rekbaar
Dierlijke cellen; plasmamembraan aan buitenkant. Planten, schimmels en bacteriën
hebben ook nog een celwand. Deze is vaak niet rekbaar
In membraan zitten veel eiwitten en die regelen het diffunderen van
bepaalde moleculen over het membraan. Zorgen er dus voor dat
bepaalde moleculen wel en bepaalde niet kunnen diffunderen. Hierdoor
concentraties verschillend gehouden binnen en buiten de cel.
Hoe moeilijk/makkelijk het voor molecuul is om over membraan heen te
gaan ligt aan de grootte van het molecuul en of het hydrofoob of
hydrofiel is. Hydrofobe moleculen kunnen makkelijk over het membraan
heen. Polaire moleculen gaan al minder over het membraan heen en
geladen moleculen helemaal niet.
Membraan
- Vetzuren; keten van carbon atomen en carboxyl (zuur) kopgroep
o Kunnen verschillen in lengte
o Kunnen verzadigd zijn (enkele bindingen) of onverzadigd (een of meer
dubbele bindingen).
- Membraan gevormd door fosfolipiden
o Twee keten vetzuren (hydrofoob) met daaraan glycerol, fosfaat en
polaire groep als hydrofiele kopgroep.
o Hydrofobe delen richten zich naar elkaar en vormen dan dubbel laag.
▪ Bij maar een vetzuurketen vormen het rondjes
, Detergentia kunnen membranen oplossen, de
eigenschappen lijken erg op die van lipiden. Kunnen
interfereren met de fosfolipiden en vervangen dus
eiwitten in het membraan doordat ze op die plek
gaan zitten.
Membraan is zelfhelend. Vormt zelf een bolletje, omdat anders aan de zijkanten de
staarten alsnog in aanraking komen met water. Dit zorgt voor een energetisch
voordelige structuur.
Liposomen zijn membraanblaasjes die gebruikt worden voor drugdelivery
Op de kopgroep van fosfolipiden kunnen verschillende moleculen gebonden zijn
aan de fosfaatgroep. Verschillen in polariteit en lading
- Serine
- Ethanolamine
- Choline
- Glycerol
- Inositol
De verhouding van de verschillende hoeveelheden zijn verschillen bij
celmembranen van verschillende cellen.
Vetzuren verschillen in mate van verzadigdheid en de lengte van de ketens.
Verzadigde vetzuren zijn meer geordend in het membraan en leiden tot een minder
vloeibaar membraan.
Langere ketens hebben meer interactie met elkaar en leiden ook tot minder
vloeibaar membraan.
Ketens kunnen ook in membraan diffunderen
- Laterale diffusie; kunnen links en rechts door membraan
bewegen
- Flexie; kunnen heen en weer bewegen
- Rotatie; kunnen om zichzelf heen draaien
- Flip flop; gaan van ene kant membraan naar de andere kant
Bij onverzadigde vetzuren dus meer kinks en dus meer laterale diffusie.
Hierdoor kunnen kleine moleculen doordringen in dubbellaag
Vetzuurketens bepalen vloeibaarheid van dubbellaag. Elke lipiden heeft andere
temperatuur waar die vloeibaar wordt.
Cholesterol lost op in membranen en zorgt voor een grotere lokale
rigiditeit, en een verminderde permeabiliteit. Heeft een polaire kop
en een niet polaire carbon staart. Daartussen zitten een rigide
steroïde ring structuur.
Zorgt ervoor dat laterale diffusie niet mogelijk is en membraan dus
minder vloeibaar is.
2
,LDL eiwit deeltje neemt cholesterol weg van de bloedbaan
- HDL= high density lipoprotein
- HDL blaasje neemt cholesterol op uit bloed
- HDLs worden in de lever opgenomen en cholesterol wordt
gedegradeerd
Eiwitten in het membraan
- Intergrale membraan eiwitten zijn niet los te maken zonder de
lipide dubbellaag van het membraan aan te tasten.
- Perifere membraan eiwitten kunnen wel losgemaakt worden
Verschillende membraanassociaties
- Transmembraan; alfa helix, beta barrel
- Perifeer; eiwit-eiwit interactie, zwavelbruggen
- Extracellulaire lipide anker; GPI anker
- Intracellulaire lipide anker; prenylering
Peptideketen is polair. Peptide binding is vrij rigide en kunnen dus niet roteren. De
andere bindingen binnen het aminozuur zijn wel flexibel.
Lading zure en basische aminozuren afhankelijk van pH van omgeving
- Zuur; aspartaat, glutamaat
- Basisch; lysine, arginine, histidine
- Ongeladen polair; asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine
Transmembraandomeinen hebben een interactie met het membraan, maar ook
met elkaar. Kunnen uit elkaar zitten maar door laterale diffusie toch bij elkaar
komen.
Voor hydrofiele/geladen interacties zijn specifieke aminozuur residuen of
hulpgroepen nodig; retinal (vitamine A), Asp, Glu
Gaan tussen eiwitten zitten en houden structuur vast zodat die functioneel is.
Transmembraaneiwit kan d.m.v. alfa helix of bèta barrel het membraan passeren
- Bij alfa helix zitten aminozuren die wel door lipide heen kunnen aan de
buitenkant en aminozuren die dit niet kunnen zitten binnen de helix
o Hydropathy plot laat potentiele alfa helices zien. Index laat zien
hoeveel procent hydrofiel en hoeveel procent hydrofoob is.
- Bij bèta barrel maakt hij een soort tunnel waar moleculen doorheen kunnen
o Buitenkant is hydrofoob maar binnenkant is hydrofiel
o Eventuele selectiviteit wordt veroorzaakt door polypeptide lussen die
de ingang kunnen afsluiten
- De non polaire delen van eiwit maken de delen die door het membraan
heen kunnen.
Posttranslationeel aangehechte lipide ankers
- Maken mogelijk dat eiwit in membraan kan binden
- Intracellulair
o In de cytosol
o Wordt anker toegevoegd aan einde van eiwit, ligt aan
sequentie of deze anker kan binden.
3
, - Extracellulair
o Gebruiken GPI anker
o Eiwit uit bijvoorbeeld ER lumen zit voor deel in
membraan. Dit deel wordt afgehaald en blijft in
membraan zitten. Rest van eiwit komt vast te zitten
aan GPI anker in het membraan
Membraan is asymmetrisch. Hebt bepaalde domeinen waar de
ene eiwitten meer voorkomen dan anderen.
Concentraties eiwitten beïnvloedt processen zoals fosfolipide fosforylering (signaal
transductie). Kan alleen reageren als de juiste eiwitten aanwezig zijn.
Rode bloedcellen kunnen makkelijk vesicles vormen
- Kan via osmotische shock gelyseerd worden →
membraan geopend
- Krijgt dan een leaky ghost; is dus open en staat in
verbinding met cytosol
- Soms reseald die weer en dan krijg je sealed ghost
- Kan ook dan membranen afbreken in kleine stukjes
en dat ze dan vesicles vormen
o Right-side-out → met buitenmembraan aan de buitenkant
o Inside-out → met buitenmembraan aan de binnenkant
- Dit zijn dan pure membranen, dus je kan dan goed bestuderen welke
eiwitten dit zijn en wat ze doen
o In rode bloedcellen zijn dit drie belangrijke eiwitten
o Spectrine; is een perifeer membraaneiwit
▪ Zitten aan membraan maar kunnen er niet doorheen
▪ Zijn dimeren. Elke streng bevat kleine domeinen die aan elkaar
zitten via flexibele linken
▪ Bouwt een soort skelet aan de binnenkant van de cel zelf.
Worden op knooppunten in tetrameren aan elkaar verbonden
door knooppunt eiwit.
▪ Aan membraan verbonden door ankyrin en band 3
o Band 3
▪ Zorgt voor binding spectrine dimeer aan het membraan
o Glycoporine
▪ Maar klein deel kan alfa helix vormen, dit kan door membraan
heen steken
▪ 60% van massa van eiwit bestaat uit suikerresiduen
▪ Twee transmembraan helices associëren, zodat homodimeren
ontstaan. Zit dus dubbele informatie in helix sequentie
• Door membraan steken en associëren met ander eiwit
▪ Bevat veel zwavelbruggen tussen cysteines
4
