Samenvatting Membraan architectuur

Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor



Membraan Architectuur
Een goedwerkend membraan is essenteel voor een gezonde cel. Een membraan moet:
 Niet lekken
 Stofen selecteef kunnen doorlaten
 Signalen door kunnen geven
 Zorgen voor energielevering en opslag
 Kunnen aefsplitsen en efuseren zonder te lekken
Een membraan is een belangrijke barrière voor “onnatuurlijke” stofen zoals medicijnen, virussen en
toxische stofen. Membranen zijn dus hele belangrijke onderdelen van een cel.

Een zeepbel bestaat uit amfpatsche moleculen. Amfipatisch wil zeggen, het bevat een hydroefoob en
een hydrofel gedeelte. In lucht met een klein beetje water vindt zelef-assemblage van amfpatsche
moleculen plaats, er ontstaat een zeepbel. De hydrofele koppen ziten dan tegen elkaar
gerangschikt. In water zullen amfpatsche moleculen rangschikken met hun hydrofele deel naar het
water en hun hydroefobe deel aefgeschermd van het water, er ontstaat een bilaag.

Watermoleculen hebben sterke interacte onderling maar kunnen geen gunstge interacte aangaan
met hydroefobe moleculen. Het gevolg is dat de hydroefobe moleculen naar elkaar toe gedreven
worden. Dit wordt het hydrofobe efecc genoemd. Ze worden niet naar elkaar gedreven omdat ze bij
elkaar willen ziten maar omdat het ongunstg is dat deze moleculen zich in water bevinden. Het
oppervlak dat blootgesteld wordt aan water is zo kleiner.

Amfpatsche moleculen vertonen een rijk efasegedrag, ze kunnen op veel manieren zelef-assembleren
 micel oef bilaag. De vorm van de moleculen bepaalt de meest gunstge organisate. ipiden met een
enkele vetzuurstaart vormen een micel terwijl lipiden met een dubbele vetzuurstaart een bilaag
vormen.

Membranen van simpele verzuren waren mogelijk “oermembranen”. Het was een barrière, maar niet
een hele sterke, kleine moleculen kunnen wel passeren maar grote moleculen kunnen niet naar
buiten. Dit soort membraan is redelijk dynamisch, efusie en splitsing is mogelijk.

Kenmerken van een membraan:
 Permeabiliteitsbarrière
 Selecteef transport
 Communicate tussen binnen en buiten
 Energielevering/opslag
 Grote dynamiek

Het plasmamembraan bevat hele andere
lipiden dan het membraan in het
endoplasmatsch retculum. Cellulaire
membranen verschillen in lipide samenstelling en transbilaag verdeling. Fosefatdylserine (PS) is een
negateef geladen lipide, in een gezonde cel zit er geen PS aan de buitenkant. Als deze wel aan de
buitenkant aanwezig is zal de cel aefgebroken worden.

ipiden zijn ook in het vlak van het membraan niet altjd homogeen verdeeld. Cholesterol en
verzadigde sfngolipiden zijn samen in staat domeinen te vormen die ook wel rafts genoemd worden.
In rafs zijn de lipiden meer geordend waardoor het membraan een beetje dikker is. Deze rafs
hebben speciale eigenschappen en efunctes.


Pagina | 1

, Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor


Mogelijkheden van modelmembranen in onderzoek
Structuur en eigenschappen van lipiden
De efosefolipide is een van de meest
voorkomende lipiden in membranen van
dierlijke cellen. Fosefolipiden hebben
verschillende kopgroepen, een glycerol
backbone en twee vetzuurstaarten. De
lading van de kopgroepen is neto altjd
negateef oef nul. In dierlijke cellen bestaan
geen positeef geladen kopgroepen. Vetzuren in dierlijke cellen bevaten een even aantal C-atomen,
variërend van meestal 14 tot 24. Onverzadigde vetzuren bevaten één tot zes dubbele bindingen (cis
confgurate).

ipiden zijn veten en kunnen smelten. De vetzuurstaarten bepalen in grote mate het smeltgedrag/de
vloeibaarheid. Bij het smelten van lipiden gaan ze van de gel efase naar een vloeibaar kristallijne efase.
De lipiden blijven in een bilaag alleen gaan de ketens van geordend naar ongeordend. Er is veel meer
beweging in de ketens en de laterale difusie wordt 100 x sneller. Door de verandering van
temperatuur kan het molecuul van de ene coneformate naar de andere coneformate draaien.

Het smelten van lipiden is een coöperateef proces, zodra één lipide begint te smelten zal de hele
keten volgen. ipiden hebben een karakteristeke smeltemperatuur. De lengte en verzadiging van de
vetzuurketens zijn bepalend voor de smeltemperatuur (T m). Hoe langer de keten hoe hoger de
smeltemperatuur, hoe meer dubbele bindingen hoe lager de smeltemperatuur. Hoe langer de
ketens hoe meer ze worden gestabiliseerd door gunstge Van der Waals interactes.

Membranen vormen een efciënte barrière vooral bij temperaturen lager dan T m maar ook boven Tm.
Bij T = Tm zijn de membranen lek, dit komt omdat de efase co-existente leidt tot grote deefecten in de
lipide pakking. In biomembranen bevindt zich echter een mengsel van veel lipiden waardoor er een
smeltraject is.

Membraanvloeibaarheid is belangrijk voor:
 Flexibiliteit en dynamiek van membraaneiwiten
 Associate en dissociate van membraaneiwiten
 Dynamische eigenschappen van membranen:
o Aefsnoeren van vesicles
o Fusie
o Flip-fop van lipiden
o aterale bewegingen van lipiden en eiwiten (difusie)

Bacteriën passen hun lipidensamenstelling aan bij verandering van de omgevingstemperatuur. De
vetzuursamentelling wordt aangepast met meer onverzadigde vetzuren bij lagere temperaturen
zodat de membraan vloeibaar blijf. Er is echter geen grote systematsche verandering in kopgroep
samenstelling naarmate de omgevingstemperatuur verandert.

Kopgroepen zijn dus niet belangrijk voor de regulate van de vloeibaarheid maar wel in grote mate
bepalend voor de curvatuur. ipiden met een kegelvorm organiseren zich in een micel, lipiden met
een cilindrische vorm organiseren zich in een bilaag. Membranen bevaten ook lipiden met een
omgekeerde kegelvorm: niet-bilaag lipiden (type II lipiden). Deze hebben een relateef kleine
kopgroep en dus een omgekeerde kegelvorm. Fosefatdylethanolamine is zo’n niet-bilaag lipide, deze


Pagina | 2