1. Geef de algemene structuur van een fosfolipide en bespreek de asymmetrie in lipide compositie van het
celmembraan: hoe wordt het gegenereerd en wat zijn de implicaties?
Fosfolipiden zijn structurele lipiden en zijn de bouwstenen van de celmembraan.
Algemene structuur:
- Glycerol backbone
- 2 hydroxylgroepen veresterd aan verschillende vetzuren of acylgroepen
(variatie in aantal C-atomen, kunnen dubbele bindingen bevatten)
- Een derde hydroxylgroep die veresterd is aan een fosfaatgroep
- Aan de fosfaatgroep kunnen verschillende kleine moleculen gebonden zijn
(choline/serine)
- Naamgeving gebeurt naargelang de hoofdgroep: fosfatidylcholine,
fosfatidylserine…
Biologische membranen hebben een ongeveer vaste hoeveelheid fosolipiden per
oppervlakte. Fosfolipiden zijn amfipatisch, ze hebben namelijk een hydrofiele kop en een
hydrofobe vetzuur staart. De kern van een celmembraan is heel hydrofoob waardoor de
staarten naar het midden van het celmembraan zullen oriënteren, en de polaire kopjes
naar buiten richting het water. Bij lage concentraties vormen ze een enkele laag op het
oppervlak, bij hogere concentraties vormen ze micellen: de hydrofiele hoofden aan het
oppervlak en de hydrofobe staarten naar binnen. Bij nog hogere concentraties vormen ze
bilayers: 2 parallele lagen met staarten naar elkaar en hydrofiele gedeelten in contact met
het solvent.
De vetzuurstaart van een fosfolipide kan verschillen in lengte en verzadigd (volledig recht)
/ onverzadigd (dubbele binding(en) geknikt). Dit beïnvloedt de vloeibaarheid, structuur en dikte van de
lipide membraan.
Wanneer de plasmamembraan vloeibaarder is kunnen de membraanproteïnen
bewegen. Er zijn 3 bewegingen: laterale diffusie (bewegen lateraal op zichzelf),
rotaties (roteren op zichzelf) en flexie (flexibele vetzuurstaarten). Daarnaast
kunnen ook nog a en toe flipflops plaats vinden, waarbij de membraanproteïnen
van de ene kant naar de andere kant van het membraan bewegen. Dit gebeurt
echter niet spontaan. Enzymen flippases en floppases gebruiken ATP om flipflops
mogelijk te maken. Flippases zetten fosfolipiden van extra- naar intracelullaire
laag. Floppases van intra naar extracellulaire laag.
Het plasmamembraan moet een perfecte vloeibaarheid hebben en wordt dus sterk gereguleerrd door de
cellen. De vloeibaarheid (en de smelttemperatuur) kan bepaald worden door de samenstelling te bepalen. De
smelttemperatuur Tm is de transitietemperatuur tussen vaste ‘gel’ en vloeibare ‘sol’ fase.
Het nadeel van een zwakke packing is dat het membraan scheuren/gaten vertoont en dus meer permeabel
is.
Er ontstaan zo lipidendomeinen met verschillende fysische eigenschappen naast elkaar. Fosfolipiden van
dierlijke plasmamembranen hebben 1 verzadigde en 1 onverzadigde vetzuurketen: minder kans dat ze
opdelen in gelachtige en vloeibare domeinen.
,Cholesterol is essentieel voor het celmembraan, onze cellen maken het zelf aan. Het is een rigide
ringstructuur met een korte hydrofobe staart. Het gaat tussen de vetzuren staan en de ringstructuur zal
interageren met het bovenste deel van de vetzuurketen van de vetzuren erlangs.
- Lage hoeveelheid koppendeel stijver, binnenste vloeibaarder = perfect
- Hoge hoeveelheid té vloeibaar
In tegenstelling tot fosfolipiden kan cholesterol makkelijk door flipflops over het membraan bewegen.
Hierdoor ontstaat dezelfde concentratie in de buitenste en binnenste lipidenlaag.
Er ontstaat asymmetrie in de lipide compositie tussen de extracellulaire en intracellulaire lipidenlaag. De
bepaling van binnen of buitenkant wordt vaak bepaalt door de plek waar ze worden gesynthetiseerd aan het
ER: intra- of extraplasmatisch. Wanneer een fosfolipide gesynthetiseerd wordt aan de cytosolische kant van
het ER komt het terecht op de cytosolische kant van de lipidenlaag. Fosfatidylcholine wordt gesynthetiseerd
aan de cytoplasmatische kant maar komt toch voornamelijk voor aan de extracellulaire zijde door dat het
geflipt wordt door flipflops.
Fosfatidylserine komt voornamelijk voor aan de binnenzijde van het plasmamembraan. Fosfatidylserine is
echter negatief geladen waardoor de binnenzijde een beetje negatiever geladen zal zijn dan de
extracellulaire kant.
Doordat de cytosolische zijde negatief is tov de extracellulaire zijde zal een proteïne door het verschil in
lading zeker juist worden ingebouwd, met de ligandbindingsplaats naar buiten. Het positief aminozuur staat
naar binnen en het negatief aminozuur naar buiten.
De asymmetrie beïnvloedt de buiging en vloeibaarheid van het membraan. De grootte van de hoofdjes:
fosfatidylethanolamine- en serine hebben kleinere hoofdjes dan choline of myeline buiging van het
plasmamembraan. Als er aan de binnenzijde kleine hoofdjes zitten en aan de buitenzijde grotere hoofdjes zal
de binnenzijde ook vloeibaarder zijn dan de buitenzijde.
Fosfolipiden die essentieel zijn voor de celrespons (betrokken bij second messenger signaal cascaden zoals
PIP2) moeten naar de binnenzijde. Bij een tekort aan ATP werken de flippases niet meer goed waardoor
fosfatidylserine meer aan de buitenkant komt. Een verlies aan asymmetrie leidt tot apoptose.
Soms is er clustering van membraanreceptoren op bepaalde plaatsen, dit zijn lipid rafts. Het zijn lokale
concentraties van specifieke lipiden, sfingomyeline, cholesterol en proteïnen. De lipid rafts zijn meestal
dikker dan de rest van het membraan door de aanrijking van verzadigde fosfolipiden. Deze clusters spelen
een rol in signaaltransductie en bevatten glycolipiden.
Hoofdstuk 3
,2. Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief de concentratie-effect curve
en de betekenis/impact KD waarde en Hill nummer
Bimoleculaire reactie
1. Herkenning van het signaal door de receptor
De binding van het ligand op de receptor wordt gevormd door 3 types niet-covalente interacties: ionische
interacties, Van Der Waals krachten en waterstofbruggen. Deze karakteriseren substraat-enzym interacties.
- Ionische binding: tussen 2 groepen met tegengestelde lading
- Van Der Waals interacties: elektrostatische interactie
- Hydrofobe interacties: tussen niet-polaire groepen
2. Transductie van de extracellulaire boodschap in een intracellulair signaal of 2nd messenger
Ligandbindingen veroorzaken conformationele wijzigingen in de receptor, wat een intrinsieke katalytische
activiteit van de receptor kan triggeren of de receptor interageert met membraan of cytoplasmatische
enzymen tot generatie van een second messenger of activatie van een katalytische cascade.
3. Transmissie van het signaal van 2nd messengers naar de juiste effector
De effector kan een enzym, ionkanaal, cytoskeletaire componenten, moleculen of transcriptiefactor zijn
4. Modulatie naar de effector
Dit alles resulteert vaak in activatie van proteïne kinasen (voegen fosfaatgroep toe aan proteïne), of proteïne
fosfatase (verwijderen fosfaatgroep van de proteïne). Dit verandert de activiteit van andere enzymen en
proteïnen
5. Respons van de cel op initiële stimulus
Terminatie van de respons volgt door feedbackmechanismen op één of meerdere niveaus van de
signaalpathway.
Dissociatieconstante KD
Het effect wordt beschreven als de concentratie ligand [X] tov de som van de concentratie van het ligand en
de dissociatieconstante KD.
R+X RX [X] [ R ] [ X ] (in M) KD = l/k
Effect K D=
[ X ]+ K D [ RX]
Receptors R met een hoge affiniteit geven een trage ligand (X) dissociatie.
De dissociatieconstante is representatief voor de affiniteit, het geeft dus weer hoe snel ons systeem wordt
gedissocieerd. Hoe lager KD, hoe langer het complex RX blijft bestaan. Hoe lager de concentratie hoe hoger
de affiniteit.
De concentratie-effect curve:
Relatie van ligand met concentratie [X] en het effect (hoeveel receptoren R een complex RX vormen met het
ligand)
[X]
Effect
[ X ]+ K D
, Hill nummer en Hill functie
Coöperativiteit van ligand binding tussen bindingsplaatsen geeft een steile concentratie-effect curve. Het Hill
nummer (n) verwijst naar de graad van coöperativiteit tussen de bindingsplaatsen. De Hill functie wordt
gebruikt om concentratie-effect curves te fitten.
Rood is veel efficiënter dan blauw of groen want de concentratie moet maar over een kleine range variëren
voor het volledige, maximale effect.
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 Bi0med. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $10.24. You're not tied to anything after your purchase.
