Samenvatting Essential Cell Biology 4e editie Hoofdstukken 11 t/m 17
20 views 1 purchase
Course
Moleculaire Cel Biologie (BB1MOL14)
Institution
Universiteit Utrecht (UU)
Book
Essential Cell Biology
Deze samenvatting hoort bij het boek Essential Cell Biology 4e editie. De samenvatting bevat veel afbeeldingen uit het boek. Een paar afbeeldingen zijn van internet. Het boek is in het Engels maar de samenvatting is geschreven in het Nederlands (met soms wat Engelse begrippen). De samenvatting best...
TEST BANK FOR ESSENTIAL CELL BIOLOGY 4TH_ EDITION ALBERTS| Graded A+
TEST BANK FOR ESSENTIAL CELL BIOLOGY, FOURTH EDITION
Test Bank For Essential Cell Biology 4TH Edition Alberts - All Chapters GradedA+
All for this textbook (16)
Written for
Universiteit Utrecht (UU)
Moleculaire Levenswetenschappen
Moleculaire Cel Biologie (BB1MOL14)
All documents for this subject (6)
Seller
Follow
estherkoelewijn99
Reviews received
Content preview
Essential Cell Biology FOURTH EDITION
Chapter ELEVEN – Membrane structure
Plasmamembraan scheidt inwendige en uitwendige van elkaar. Bestaat uit twee lagen van
vetmoleculen. Functies: barrière zodat inwendige van de cel niet mixt met uitwendige, import en
export van stoffen, ontvangen van informatie door signalen, mobiliteit.
(simpelste) bacteriën hebben maar een membraan (plasmamembraan). Eukaryoten bevatten ook
interne membranen, die verschillende organellen vormen → verschillen wel in samenstelling met
plasmamembraan (membraaneiwitten). Membranen bestaan uit vetten die in twee dicht bij elkaar
gelegen lagen zijn gearrangeerd: lipid bilayer/lipide bilaag. Werkt als barrière tegen meeste in water
opgeloste moleculen.
Elk vetmolecuul in membranen heeft een hydrofiele kop en een hydrofobe staart → meest
voorkomende zijn fosfolipiden (hebben fosfaatgroep (hydrofiele kop)). Fosfatidylcholine heeft nog een
klein molecuul (choline) vastzitten aan de fosfaatgroep als hydrofobe kop. Fosfolipiden zijn
amfipatisch; hebben hydrofoob en hydrofiel deel. Cholesterol komt voor in dierlijke cellen.
Glycolipiden hebben suikergroepen als deel van hun hydrofiele kop. Hydrofobe stoffen lossen niet op
in water maar gaan aggregeren (om waterbruggen niet in de weg te zitten). Amfipatische stoffen
vormen bilaag of liposoom waardoor de staart in hydrofobe omgeving en kop in hydrofiele omgeving
is. De hydrofobe staarten zijn naar elkaar toe gericht. Worden gevormd als zuivere
fosfolipiden worden toegevoegd aan water.
Wanneer er een scheur in de bilaag komt, ontstaat er een vrije rand die wordt bloot-
gesteld aan water → energetisch ongunstig → moleculen van de bilaag spontaan
herschikken om vrije rand weg te werken. Bij een grote scheur kan laag zichzelf gaan
opvouwen en opbreken in afzonderlijke afgesloten vesicles. Fosfolipiden verzamelen
in zelfsluitende ‘containers’ die gesloten compartimenten definiëren.
De lipide bilaag is flexibel, kan buigen. Fosfolipiden kunnen bewegen in de bilaag en kunnen van plaats
verwisselen met naastgelegen fosfolipiden. Ze kunnen ook om hun as roteren. Flip flop (fosfolipiden
gaat van ene laag naar andere laag) komt zelden voor zonder eiwitten die dit proces regelen.
Hoe ‘vloeibaar’ een bilaag is bij een bepaalde temperatuur hangt af van de compositie van fosfolipiden
en de aard van de staarten → hoe dichter en regelmatiger verpakt, hoe minder vloeibaar → hangt af
van lengte en hoeveelheid dubbele bindingen:
- lengte: hoe korter de ketenlengte, hoe minder interacties tussen de staarten, verhoogt
vloeibaarheid.
- hoeveelheid dubbele bindingen: dubbele binding zorgt voor een knik in de staart, wat het moeilijker
maakt om de staarten ‘op elkaar te stapelen’, verhoogt vloeibaarheid.
Meeste fosfolipiden hebben een staart zonder dubbele bindingen (verzadigd, heeft maximale H
atomen) en een staart met dubbele binding(en) (onverzadigd)
Bacterie- en gistcellen passen zich aan verschillende temperaturen aan, lengte en aantal dubbele
bindingen worden constant aangepast om het membraan op een relatief constante vloeibaarheid te
houden (hogere temperatuur → fosfolipiden met langere staarten met minder dubbele bindingen).
Boter (dierlijk vet) → verzadigde vetten (vast bij kamertemperatuur). Olie (plantaardig vet) →
onverzadigde vetten (vloeibaar bij kamertemperatuur).
In dierlijke cellen wordt membraan vloeibaarheid gemoduleerd door opname van cholesterol (is een
sterol). Omdat cholesterolmoleculen kort en rigide zijn, vullen ze de ruimten tussen naburige
fosfolipidemoleculen die door de knikken zijn achtergelaten in hun onverzadigde
koolwaterstofstaarten. Cholesterol verstijft hierdoor het membraan, maakt het minder flexibel en
minder permeabel.
Vloeibaarheid van het membraan erg belangrijk:
- Membraaneiwitten kunnen snel diffunderen in de bilaag en
kunnen interactie met elkaar aangaan
,Essential Cell Biology FOURTH EDITION
- Membraanlipiden en eiwitten kunnen zich verplaatsen door de bilaag, naar andere regio’s van
de cel
- Verzekert dat membraanmoleculen gelijk worden verdeeld tussen de dochtercellen.
- Laat membranen toe om met elkaar te smelten en hun moleculen te mengen.
In eukaryote cellen worden nieuwe fosfolipiden gemaakt door enzymen gebonden aan het cytosol
oppervlakte van het endoplasmatisch reticulum. Deze enzymen voegen alleen fosfolipiden
toe aan de cytosolkant van de bilaag. Scramblases zijn enzyme ndie willekeurig
geselecteerde fosfolipiden verwijderen van de ene helft van de bilaag en voegt ze toe in de
andere helft → fosfolipiden gelijk verdeeld tussen de monolagen. Beetje van dit nieuwe
membraan blijft in ER, rest wordt gebruikt als nieuw membraan voor andere
compartimenten in de cel. Stukjes membraan vormen voortdurend vesicles die
samensmelten met andere membraan → bijvoorbeeld Golgi apparaat.
Meeste membranen van de cel zijn asymmetrisch: de twee helfden van de bilaag bevatten
verschillende sets fosfolipiden. Dit gebeurt in het Golgi apparaat → bevat flippases:
verwijderen specifieke fosfolipiden van de externe kant van de bilaag en ‘flippen’ deze
naar de monolayer bij cytosol. Dus elk celmembraan heeft verschillende binnen- en
buitenkant ‘gezichten’. Cytosolic monolayer → gericht naar cytosol. Noncytosolic
monolayer → externe van een cel (zoals bij plasmamembraan) of intern (lumen) van een
organel.
Glycolipides → voornamelijk in plasmamembraan, alleen aan noncytosolic kant. De
suikergroepen staan gericht naar externe van de cel, waar ze deel uitmaken van een continue laag
koolhydraten die dierlijke cellen omgeeft en beschermt. Glycolipides krijgen hun suikergroep in het
Golgi apparaat. Wanneer een glycolipide is toegevoegd aan de noncytosolic
kant blijft het in deze monolaag (bestaat geen flippase voor glycolipides).
Hoewel lipid bilaag dient als de basisstructuur en als permeabiliteitbarrière
voor hydrofobe stoffen, worden de meeste functies uitgevoerd door
membraaneiwitten. Membraaneiwitten hebben veel functies:
transporter, ionkanalen, ankers, receptoren, enzymen, etc.
Associaties van membraaneiwitten met de lipide bilaag:
- Transmembrane eiwitten: eiwitten die ‘zich uitstrekken door’
de bilaag → amfipatisch
- Eiwitten die bijna helemaal in het cytosol liggen en
geassocieerd zijn met de cytosolic helft van de bilaag
(amfipatische helix)
- Eiwitten die helemaal buiten de bilaag liggen, covalent
gebonden aan het membraan door een/meerdere
lipidegroepen
- Eiwitten die indirect gebonden zijn aan een van de kanten van het membraan, door interacties
met een ander eiwit.
Integrale membraaneiwitten = direct gebonden aan het membraan (eerste 3 streepjes) → kunnen
alleen worden verwijderd door detergent toe te voegen.
Perifere membraaneiwitten = indirect gebonden aan het membraan (4e streepje) → kunnen worden
verwijderd zonder membraan kapot te maken (door eiwit-eiwit interacties).
Alle membraaneiwitten hebben een unieke oriëntatie in de bilaag, belangrijk voor hun functie. Delen
van eiwitten in de bilaag zijn grotendeels gemaakt van aminozuren met hydrofobe zijgroepen. Meeste
membraaneiwitten vormen alfa helix, omdat de polaire backbone alleen met zichzelf
waterstofbruggen kan vormen. Single-pass transmembraaneiwitten: eiwit passeert membraan 1 keer
(meeste zijn receptor). Multipass: serie van alfa helices die de bilaag passeren (kanalen) → zijn
amfipatisch en hebben aan de ene kant hydrofobe en aan de andere kant hydrofiele zijketens. Er zijn
,Essential Cell Biology FOURTH EDITION
ook beta barrels (beta sheets omgerold in een cilinder), binnenkant hydrofiele zijketens, buitenkant
hydrofobe zijketens (bv. porin).
Membraaneiwit bestuderen → eerst scheiden van alle andere
eiwitten/membranen:
→ Deterganten gebruiken om lipidebilaag kapot te maken.
Deterganten zijn amfipatisch net als fosfolipiden maar hebben
maar één hydrofobe staart. In het water aggregeren ze als
micellen ipv van het vormen van een bilaag. Hydrofobe uiteindes van detergant
gaan interactie aan met hydrofobe deel van membraaneiwit en de hydrofobe
staarten van de fosfolipiden. Hierdoor wordt de bilaag verstoord. Eiwit-
detergant complexen kunnen worden gescheiden van elkaar en van de lipide-
detergant complexen.
Met X-ray crystallografie kunnen de structuren van veel membraaneiwitten
worden bepaald. Bacteriorhodospin dient als membraantransporteiwit die H+
uit de cel pompt, energie voor nodig. Bacteriorhodopsin krijgt deze energie van
zonlicht (bevat licht absorberend molecuul (retinal)). Bacteriorhodopsin
bestaat uit meerdere alfa helices.
Meeste celmembranen versterkt en ondersteund door ‘raamwerk’ van
eiwitten, gekoppeld aan het membraan door transmembraaneiwitten.
Planten, schimmels en bacteriën hebben een celwand die het membraan
omhult. Bij dierlijke cellen wordt de plasmamembraan gestabiliseerd door
vlechtwerk van vezelachtige eiwitten: Cell cortex → bevestigd aan
onderkant van het membraan. Spectrine (component cell cortex) = lang,
dun, flexible staaf (dimeer), vormt vlechtwerk die plasmamembraan ondersteunt.
Intracellulair attachment proteins koppelen spectrine aan de
transmembraneneiwitten.
Sommige cellen hebben de cell cortex vooral nodig als mechanische kracht (rode
bloedcellen), terwijl andere het ook nodig heeft om materialen uit hun omgeving
op te nemen, van vorm te veranderen en te bewegen.
Omdat een membraan een twee dimensionale vloeistof is, veel eiwitten (net als andere
lipiden) kunnen vrij bewegen in de bilaag. Cellen hebben manieren om specifieke
eiwitten te beperken tot gelokaliseerde gebieden binnen de bilaag →
membraandomeinen gecreëerd.
Plasmamembraaneiwitten kunnen vastgemaakt worden aan structuren buiten de
cel: aan extracellulaire matrix, cel cortex, aangrenzende cel.
Asymmetrische distributie wordt gehandhaafd door barrières = tight junction
‘HOW WE KNOW’ - bladzijde 378/379
Veel membraaneiwitten hebben korte ketens van suiker (oligosachariden)
gekoppeld aan hen: glycoproteins. Andere membraaneiwitten
(=proteoglycans) bevatten één of meer lange polysachariden ketens.
→ al deze koolhydraten aan buitenkant van plasmamembraan
(noncytosolic) → vormt suikerlaag: carbohydrate layer
(koolhydraatlaag) of glycocalyx → helpt de cel beschermen tegen
mechanische schade. De sacharides adsorberen water, geven de cel
een slijmerig oppervlak → helpt beweeglijkheid (witte bloedcellen)
door nauwe ruimtes te dringen en voorkomt dat bloedcellen aan
elkaar plakken of aan de wanden van bloedvaten. Deze koolhydraten
hebben ook een belangrijke functie bij cel herkenning. Lectins zijn gespecialiseerd om aan specifieke
oligosacharide (enorm divers) ketens te binden. Lectins binden aan koolhydraatketens van neutrofiel,
, Essential Cell Biology FOURTH EDITION
waardoor deze in bloedvaatwand blijf kleven → rolt
langs bloedvatwand → neutrofiel kan in weefsel
migreren → naar beschadigd/geinfecteerd weefsel,
helpt verwijderen bacterie. De koolhydraatlaag is
karakteristiek van elk celtype en wordt herkend door
andere cellen.
Chapter TWELVE – Transport Across Cell Membranes
Sommige moleculen kunnen simpel door de bilaag door diffusie. Andere hebben
membraantransporteiwitten nodig. Twee hoofdklassen van membraaneiwitten die overdracht
bemiddelen:
- Transporter: verplaatsen kleine organische/inorganische moleculen van een kant van het
membraan naar de andere kant door van vorm te veranderen.
- Kanaal (channel): vormen kleine hydrofiele poriën over het membraan waar doorheen
dergelijke stoffen kunnen diffunderen. Meeste kanalen laten alleen inorganische ionen toe =
ion channel/ionkanaal.
Sommige moleculen gaan te langzaam door de bilaag door simpele diffusie, dus moet
dit worden versneld door gespecialiseerde membraantransporteiwitten =
vergemakkelijkt transport (facilitated transport).
In het algemeen: hoe kleiner en meer hydrofoob/nonpolair de stof is, hoe sneller het
diffundeert door het membraan. Snelst naar langzaam:
1. Kleine nonpolaire moleculen → O2, CO2, N2, steroïden en hormonen
2. Kleine ongeladen polaire moleculen → H2O, ethanol en glycerol
3. Grote ongeladen polaire moleculen → aminozuren, glucose en nucleosiden
(nucleotide zonder fosfaat)
4. Ionen → H+, K+, Ca2+, etc. Deze moleculens lading en hun sterke elektrische
aantrekking voor water, verhindert toegang tot hydrobe binnenkant van de
bilaag.
Hierdoor kan een cel interne ion concentraties handhaven die heel anders zijn dan
concentraties buiten de cel. Na+ komt het meest voor buiten de cel en K+ komt het meest voor in de
cel. Om ervoor te zorgen dat de cel niet uit elkaar wordt getrokken door elektrische krachten, is de
Na+ buiten elektrisch gebalanceerd door voornamelijk Cl-. Binnen in de cel gebeurt dit bij K+ door een
variatie van negatief geladen ionen (nucleïnezuren, eiwitten en andere metabolieten (producten van
metabolisme)). Kleine ‘uitspattingen’ van positieve of negatieve lading, geconcentreerd in de buurt
van het plasmamembraan genereren een spanningsverschil over het membraan =
membraanpotentiaal. Resting membrane potential: cel is ongestimuleerd, uitwisseling van anionen en
kationen over het membraan is precies gebalanceerd → spanningsverschil over het celmembraan
blijft stabiel. Dierlijke cel is dat tussen -20 en -200 mV (negatief want intern van cel is negatiever dan
extern. Elk type celmembraan heeft zijn eigen karakteristieke set van transporteiwitten, die precies
bepaalt welke opgeloste stoffen in en uit de cel of een organel kunnen passeren.
Channels/kanalen: ‘discrimineren’ hoofdzakelijk op basis van grootte en elektrische lading. Wanneer
het kanaal open is kan elk ion/molecuul die klein genoeg is en de gepaste lading heeft erdoorheen.
Transporter: alleen de moleculen/ionen die in de specifieke bindingsplaatsen passen van het eiwitten
kunnen passeren.
In veel gevallen wordt de richting van transport bepaalt door de concentratie binnen en buiten het
membraan → hoge naar lage concentratie (met concentratiegradiënt mee): passief transport → geen
energie nodig.
Tegen de concentratie in: actief transport → kost energie en is een membraantransporteiwit voor
nodig → wordt uitgevoerd door speciaal type transporters: pomp (gebruiken energiebron om proces
aan te sturen).
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller estherkoelewijn99. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.89. You're not tied to anything after your purchase.
