Molecular Biology of the cell
Inhoud
Membranen ............................................................................................................................................. 3
Architectuur......................................................................................................................................... 3
Structuur en eigenschappen van lipiden ......................................................................................... 4
Vetzuurstaarten........................................................................................................................... 4
Kopgroepen ................................................................................................................................. 5
Liposomen als drug-carriers ........................................................................................................ 6
Membraaneiwitten.......................................................................................................................... 7
Het belang van vloeibaarheid voor membraaneiwitten: ............................................................ 8
Membraandikte kan ook effect hebben op membraaneiwitten: ............................................... 8
Lipide pakking heeft ook een effect op de membraaneiwitten .................................................. 9
Anesthetica .................................................................................................................................. 9
Interactie van wateroplosbare eiwitten met membranen............................................................ 10
Antimicrobiële peptiden:........................................................................................................... 10
Amyloïden.................................................................................................................................. 10
Werkcollege Membranen.................................................................................................................. 11
Vraag 1........................................................................................................................................... 11
Vraag 2........................................................................................................................................... 11
Vraag 3........................................................................................................................................... 12
Vraag 4........................................................................................................................................... 12
Vraag 5........................................................................................................................................... 12
Vraag 6........................................................................................................................................... 13
Vraag 7........................................................................................................................................... 13
Vraag 8........................................................................................................................................... 14
Vraag 9........................................................................................................................................... 14
Biogenese van membranen ............................................................................................................... 15
Biogenese van membraaneiwitten en eiwittransport .................................................................. 15
Mitochondriële eiwitpimport .................................................................................................... 15
Cotranslationele eiwittranslocatie over, en integratie in de ER membraan ............................. 18
Glycosylering, ERAD en UPR ...................................................................................................... 20
Biogenese van de lipidenmatrix van membranen ......................................................................... 22
Lipidendiversiteit: families, klassen, moleculaire species. ........................................................ 22
lipidenanalyse ............................................................................................................................ 23
Specifieke functies van membraanlipiden (voorbeelden)......................................................... 23
, Biosynthese van glycerofosfolipiden: ........................................................................................ 24
Intracellulair transport van glycerofosfolipiden: ....................................................................... 27
Transmembraanverdeling en flip-flop van glycerofosfolipiden ................................................ 27
Sensor in de regulatie van sterolsynthese ................................................................................ 29
Werkcollege membranen 2 ............................................................................................................... 29
Vraag 1........................................................................................................................................... 29
Vraag 2........................................................................................................................................... 31
Vraag 3........................................................................................................................................... 31
Vraag 4........................................................................................................................................... 32
Signaaltransductie ................................................................................................................................. 34
Eiwitten (vouwing, domeinen interacties, PTMs) ............................................................................. 35
Moleculaire schakelaars .................................................................................................................... 36
Kinases ........................................................................................................................................... 36
Monomere GTPases ...................................................................................................................... 36
Heterotrimere GTPases en cAMP als een downstream second messenger ................................. 37
Heterotrimere GTPases en Ca2+ als een downstream second messenger................................... 39
Receptor tyrosine kinases → RAS → ERK ..................................................................................... 41
Signalen uitschakelen ........................................................................................................................ 42
Ubiquitinering als PTM ...................................................................................................................... 42
WNT signalering ................................................................................................................................ 43
Distributie en integratie van signalen ............................................................................................... 43
Kwantitatieve aspecten van signalering ............................................................................................ 44
Onderzoek & methoden ........................................................................................................................ 45
Werkcollege signaaltransductie ........................................................................................................ 48
Vesiculair transport ............................................................................................................................... 58
Cytoskelet .............................................................................................................................................. 58
Celcyclus ................................................................................................................................................ 58
Polariteit en extracellulaire matrix ........................................................................................................ 58
Stamcellen ............................................................................................................................................. 58
Metabolisme ......................................................................................................................................... 58
kanker .................................................................................................................................................... 58
,Membranen
Architectuur
Je hebt modelmembranen en biologische membranen. Modelmembranen kun je zelf maken in een
reageerbuis. Enige nadeel is dat de verdeling van de lipiden symmetrisch is en niet asymmetrisch
zoals in een biologisch membraan.
De dikte van een lipide bilaag in plasmamembraan is 5 nm.
Membraan moet:
- Niet lekken
- Stoffen selectief doorlaten
- Signalen doorgeven
- Zorgen voor energielevering en -opslag
o Dit gebeurt door middel van een ionen gradiënt. Denk aan de protonenpomp in
mitochondriën die voor ATP zorgt
- Kunnen afsplitsen en fuseren zonder lekken
Celmembraan is belangrijke barrière voor:
- Medicijnen
- Toxische stoffen
- Virussen etc.
RNA is geëvolueerd tot verschillende dingen, zoals eiwitten en
DNA (omdat hier minder snel mutaties in komen). Membranen
in evolutie: in begin was het vergelijkbaar met zeepbelletje,
waarbij de hydrofiele koppen naar elkaar toe stonden en
hydrofobe staarten naar de lucht, van amfipatische moleculen.
Er was toen namelijk meer lucht dan water. Toen er meer water
kwam, ontstond er een bilaag. Later vond er overname door
lipiden en eiwitten plaats. Biologische membranen van nu: veel
functies, complexe samenstelling, complexe eigenschappen
De vorm van de moleculen bepaalt de organisatie en dus of er
een micel of bilaag gevormd wordt. Wanneer een lipide een grote kop heeft t.o.v. zijn vetzuurstaart,
dan vormt het micellen. Wanneer de grootte ongeveer gelijk is vormt het een bilaag.
Hydrofobe effect: Watermoleculen hebben een sterke interactie onderling, maar kunnen geen
gunstige interactie aangaan met hydrofobe moleculen. Hierdoor worden hydrofobe moleculen naar
elkaar toegedreven omdat ze afgeschermd willen zijn van het water
Cellulaire membranen verschillen in lipide-samenstelling en transbilaag-verdeling. Het
plasmamembraan bestaat uit andere vetzuren dan membraan van het ER. Daanaast heeft het
, plasmamembraan een assymetrische verdeling van fosfolipiden over de binnenste en buitenste
membraan. Zo bevat de extracellulaire zijde veel fosfatidylcholine (PC) en sfingomyeline (SM), terwijl
de cytosolaire zijde meer fosfaticdylethanolamine (PE) en fosfatidylserine (PS) bevat.
Lipiden zijn ook in het vlak van membraan niet homogeen verdeeld, voorbeeld: rafts. Dit zijn regio’s
waar eiwitten en lipiden samen komen, omdat er een speciale functie uitgevoerd moet worden
bijvoorbeeld. Deze regio’s zijn rijk aan sfingolipiden en cholesterol. De cholesterol ordent en strekt de
ketens van lipiden en draagt bij aan de vorming van rafts
Structuur en eigenschappen van
lipiden
Algemene structuur fosfolipide: een
glycerol groep met twee vetzuren
veresterd eraan.Een kopgroep
middels een fosfaat groep en een
alcohol. De verschillende
kopgroepen en vetzuurstaarten
zorgen voor variatie in de vezturen.
Op de fosfaatgroep is lading
Fosfatidyl inositol Cardiolipine
negatief. De kopgroep
compenseert deze negatieve lading en maakt hem neutraal, of hij blijft negatief. Je hebt dus nooit
positieve lading op kopgroep. Je hoeft de structuren niet uit je hoofd te leren, maar fosfatidylcholine
moet je kunnen tekenen en beschrijven voor tentamen.
Vetzuurstaarten
Verschillende vetzuurstaarten zorgen ook voor variatie via:
- Verschillende hoeveelheid C-atomen, maar wel altijd even aantal C-atomen.
- De dubbele bindingen in staarten zijn altijd cis-dubbele binding. Dubbele bindingen vormen
een plat vlak, waardoor er dus geen draaibaarheid rond binding
mogelijk. Deze cis-dubbele binding in een vetzuurketen
veroorzaakt een kink, wat de pakking verstoort.
Dubbele binding bepalen in grote mate het smeltgedrag. Tijdens het
smelten blijft de bilaag intact, maar de vetzuurstaarten worden
‘vloeirbaarder’ of niet. Er ontstaat laterale diffusie van lipiden in vloeibare
fase (minder geordend). Gel fase (vast) vs. Vloeibare fase (gesmolten)
Normaal gesrpoken is er bij verzadigde ketens vrije draaibaarheid rond de
C-C bindingen doordat de bindingen in trans zijn, maar tijdens verhitten
kan de conformatie overspringen naar gauche en weer terug naar trans. Er
vindt dan verstoring plaats (knik). Bij verhoging van temperatuur gaan de
moleculen meer bewegen en worden trans-gauche isommerisaties
energetisch gunstiger.
Inhoud
Membranen ............................................................................................................................................. 3
Architectuur......................................................................................................................................... 3
Structuur en eigenschappen van lipiden ......................................................................................... 4
Vetzuurstaarten........................................................................................................................... 4
Kopgroepen ................................................................................................................................. 5
Liposomen als drug-carriers ........................................................................................................ 6
Membraaneiwitten.......................................................................................................................... 7
Het belang van vloeibaarheid voor membraaneiwitten: ............................................................ 8
Membraandikte kan ook effect hebben op membraaneiwitten: ............................................... 8
Lipide pakking heeft ook een effect op de membraaneiwitten .................................................. 9
Anesthetica .................................................................................................................................. 9
Interactie van wateroplosbare eiwitten met membranen............................................................ 10
Antimicrobiële peptiden:........................................................................................................... 10
Amyloïden.................................................................................................................................. 10
Werkcollege Membranen.................................................................................................................. 11
Vraag 1........................................................................................................................................... 11
Vraag 2........................................................................................................................................... 11
Vraag 3........................................................................................................................................... 12
Vraag 4........................................................................................................................................... 12
Vraag 5........................................................................................................................................... 12
Vraag 6........................................................................................................................................... 13
Vraag 7........................................................................................................................................... 13
Vraag 8........................................................................................................................................... 14
Vraag 9........................................................................................................................................... 14
Biogenese van membranen ............................................................................................................... 15
Biogenese van membraaneiwitten en eiwittransport .................................................................. 15
Mitochondriële eiwitpimport .................................................................................................... 15
Cotranslationele eiwittranslocatie over, en integratie in de ER membraan ............................. 18
Glycosylering, ERAD en UPR ...................................................................................................... 20
Biogenese van de lipidenmatrix van membranen ......................................................................... 22
Lipidendiversiteit: families, klassen, moleculaire species. ........................................................ 22
lipidenanalyse ............................................................................................................................ 23
Specifieke functies van membraanlipiden (voorbeelden)......................................................... 23
, Biosynthese van glycerofosfolipiden: ........................................................................................ 24
Intracellulair transport van glycerofosfolipiden: ....................................................................... 27
Transmembraanverdeling en flip-flop van glycerofosfolipiden ................................................ 27
Sensor in de regulatie van sterolsynthese ................................................................................ 29
Werkcollege membranen 2 ............................................................................................................... 29
Vraag 1........................................................................................................................................... 29
Vraag 2........................................................................................................................................... 31
Vraag 3........................................................................................................................................... 31
Vraag 4........................................................................................................................................... 32
Signaaltransductie ................................................................................................................................. 34
Eiwitten (vouwing, domeinen interacties, PTMs) ............................................................................. 35
Moleculaire schakelaars .................................................................................................................... 36
Kinases ........................................................................................................................................... 36
Monomere GTPases ...................................................................................................................... 36
Heterotrimere GTPases en cAMP als een downstream second messenger ................................. 37
Heterotrimere GTPases en Ca2+ als een downstream second messenger................................... 39
Receptor tyrosine kinases → RAS → ERK ..................................................................................... 41
Signalen uitschakelen ........................................................................................................................ 42
Ubiquitinering als PTM ...................................................................................................................... 42
WNT signalering ................................................................................................................................ 43
Distributie en integratie van signalen ............................................................................................... 43
Kwantitatieve aspecten van signalering ............................................................................................ 44
Onderzoek & methoden ........................................................................................................................ 45
Werkcollege signaaltransductie ........................................................................................................ 48
Vesiculair transport ............................................................................................................................... 58
Cytoskelet .............................................................................................................................................. 58
Celcyclus ................................................................................................................................................ 58
Polariteit en extracellulaire matrix ........................................................................................................ 58
Stamcellen ............................................................................................................................................. 58
Metabolisme ......................................................................................................................................... 58
kanker .................................................................................................................................................... 58
,Membranen
Architectuur
Je hebt modelmembranen en biologische membranen. Modelmembranen kun je zelf maken in een
reageerbuis. Enige nadeel is dat de verdeling van de lipiden symmetrisch is en niet asymmetrisch
zoals in een biologisch membraan.
De dikte van een lipide bilaag in plasmamembraan is 5 nm.
Membraan moet:
- Niet lekken
- Stoffen selectief doorlaten
- Signalen doorgeven
- Zorgen voor energielevering en -opslag
o Dit gebeurt door middel van een ionen gradiënt. Denk aan de protonenpomp in
mitochondriën die voor ATP zorgt
- Kunnen afsplitsen en fuseren zonder lekken
Celmembraan is belangrijke barrière voor:
- Medicijnen
- Toxische stoffen
- Virussen etc.
RNA is geëvolueerd tot verschillende dingen, zoals eiwitten en
DNA (omdat hier minder snel mutaties in komen). Membranen
in evolutie: in begin was het vergelijkbaar met zeepbelletje,
waarbij de hydrofiele koppen naar elkaar toe stonden en
hydrofobe staarten naar de lucht, van amfipatische moleculen.
Er was toen namelijk meer lucht dan water. Toen er meer water
kwam, ontstond er een bilaag. Later vond er overname door
lipiden en eiwitten plaats. Biologische membranen van nu: veel
functies, complexe samenstelling, complexe eigenschappen
De vorm van de moleculen bepaalt de organisatie en dus of er
een micel of bilaag gevormd wordt. Wanneer een lipide een grote kop heeft t.o.v. zijn vetzuurstaart,
dan vormt het micellen. Wanneer de grootte ongeveer gelijk is vormt het een bilaag.
Hydrofobe effect: Watermoleculen hebben een sterke interactie onderling, maar kunnen geen
gunstige interactie aangaan met hydrofobe moleculen. Hierdoor worden hydrofobe moleculen naar
elkaar toegedreven omdat ze afgeschermd willen zijn van het water
Cellulaire membranen verschillen in lipide-samenstelling en transbilaag-verdeling. Het
plasmamembraan bestaat uit andere vetzuren dan membraan van het ER. Daanaast heeft het
, plasmamembraan een assymetrische verdeling van fosfolipiden over de binnenste en buitenste
membraan. Zo bevat de extracellulaire zijde veel fosfatidylcholine (PC) en sfingomyeline (SM), terwijl
de cytosolaire zijde meer fosfaticdylethanolamine (PE) en fosfatidylserine (PS) bevat.
Lipiden zijn ook in het vlak van membraan niet homogeen verdeeld, voorbeeld: rafts. Dit zijn regio’s
waar eiwitten en lipiden samen komen, omdat er een speciale functie uitgevoerd moet worden
bijvoorbeeld. Deze regio’s zijn rijk aan sfingolipiden en cholesterol. De cholesterol ordent en strekt de
ketens van lipiden en draagt bij aan de vorming van rafts
Structuur en eigenschappen van
lipiden
Algemene structuur fosfolipide: een
glycerol groep met twee vetzuren
veresterd eraan.Een kopgroep
middels een fosfaat groep en een
alcohol. De verschillende
kopgroepen en vetzuurstaarten
zorgen voor variatie in de vezturen.
Op de fosfaatgroep is lading
Fosfatidyl inositol Cardiolipine
negatief. De kopgroep
compenseert deze negatieve lading en maakt hem neutraal, of hij blijft negatief. Je hebt dus nooit
positieve lading op kopgroep. Je hoeft de structuren niet uit je hoofd te leren, maar fosfatidylcholine
moet je kunnen tekenen en beschrijven voor tentamen.
Vetzuurstaarten
Verschillende vetzuurstaarten zorgen ook voor variatie via:
- Verschillende hoeveelheid C-atomen, maar wel altijd even aantal C-atomen.
- De dubbele bindingen in staarten zijn altijd cis-dubbele binding. Dubbele bindingen vormen
een plat vlak, waardoor er dus geen draaibaarheid rond binding
mogelijk. Deze cis-dubbele binding in een vetzuurketen
veroorzaakt een kink, wat de pakking verstoort.
Dubbele binding bepalen in grote mate het smeltgedrag. Tijdens het
smelten blijft de bilaag intact, maar de vetzuurstaarten worden
‘vloeirbaarder’ of niet. Er ontstaat laterale diffusie van lipiden in vloeibare
fase (minder geordend). Gel fase (vast) vs. Vloeibare fase (gesmolten)
Normaal gesrpoken is er bij verzadigde ketens vrije draaibaarheid rond de
C-C bindingen doordat de bindingen in trans zijn, maar tijdens verhitten
kan de conformatie overspringen naar gauche en weer terug naar trans. Er
vindt dan verstoring plaats (knik). Bij verhoging van temperatuur gaan de
moleculen meer bewegen en worden trans-gauche isommerisaties
energetisch gunstiger.
