Summary
Samenvatting beantwoorde examenvragen cellulaire fysiologie
- Course
- Institution
beantwoorde examenvragen cellulaire fysiologie
[Show more]
Seller
Follow
goormansamber1
Reviews received
Content preview
EXAMENVRAGENHoofdstuk 2: membraanstructuur
1) Geef de algemene structuur van fosfolipides en de opbouw van het plasmamembraan,
inclusief regulatie vloeibaarheid en rol van cholesterol.
Het plasmamembraan is een lipidedubbellaag met transmembraanproteïnen die onze cel omsluit.
Het moet bovendien vloeibaar blijven, want om een signaalrespons op te wekken, moeten we
membraanproteïnen van conformatie te veranderen. De samenstelling van de membraan is sterk
verschillend tussen de organellen en cellen van dieren en planten (stijfheid, dikte...) en dit is ook
belangrijk voor de functie. De hydrofobe groepen zijn altijd vetzuurketens die zeer lang kunnen zijn,
terwijl de hydrofiele groep variabeler en vaak geladen is. De twee delen worden verbonden door een
brugverbinding waar altijd een fosfaatgroep in zit. Dit zijn de fosfolipiden en is eigenlijk het
hoofdbestanddeel. Er zijn ook nog 2 andere groepen van lipiden die in de viskeuze zee zitten namelijk
glycolipiden en sterolen.
In het algemeen hebben fosfolipiden een gelijkaardige opbouw (op een paar uitzonderingen),
namelijk een glycerol back bone met 2 vetzuurketens en 1 polaire kopgroep (fosfaatgroep). Het
verschil tussen verschillende fosfolipiden zit hem in het polair hoofdje en het verschil in hydrofoob
staartje (lang/kort of verzadigd of onverzadigd 2). De hydrofiele groepen zijn gericht naar de
buitenkant, terwijl de lange vetzuurketens die hydrofoob zijn naar de binnenkant gericht zijn. Door
de hydrofobe en hydrofiele eigenschap (=amfipathisch) gaat die lipidendubbellaag zich automatisch
vormen tot een sferische conformatie omdat deze energetisch voordeliger is. Dit is dan ook de vorm
van een cel. De reden waarom dit een dubbellaag is, is omdat die hydrofobe vetzuurketens niet in
contact willen komen met een waterig extracellulaire omgeving en dit is met 1 laag niet mogelijk om
te realiseren. Dit gebeurt enkel als er voldoende fosfolipiden zijn, want zijn er maar enkele
fosfolipides dan krijgen we een micel. Er bestaan verschillende soorten fosfolipiden en deze worden
voornamelijk vernoemd naar de kopgroep. Ze dragen bijna allemaal een lading en ze worden
verdeeld in twee groepen: fosfoglyceriden en sfingolipiden.
Naast fosfolipiden zijn er ook nog twee andere bestanddelen, namelijk glycolipiden en sterolen. Bij
glyoclipiden wordt er gewoon een extra suikergroep opgezet. De sterolen veel kleiner maar zijn
zeker ook belangrijk voor de structuur en hierbij is cholesterol de hoofdcomponent. Het is ook zwaar
amfipathisch omdat deze bijna alleen maar C atomen heeft (hydrofoob) maar beschikt ook over een
kleine hydroxylgroep (hydrofiel). De cholesterol nestelt zich tussen de fosfolipiden en gaat zo de
membraan sterker maken anders zou het membraan uiteenvallen.
Fosfolipiden hebben verschillende mogelijke bewegingen aangezien we spreken over een viskeuze
zee en deze dus niet verankert zijn met elkaar:
- Axiale rotatie = rond hun as draaien: dit is héél makkelijk en gebeurt dus ook heel snel
- Laterale diffusie = ‘wandelen’/diffunderen in laterale richting: dus doorheen die zee
bewegen, in één laag
o Dit is niet helemaal onverhinderd door de andere componenten maar dit gaat nog
relatief makkelijk en gebeurt ook best snel (in een uur de volledige cel rond)
2
Verzadigd = geen dubbele binding, onderzadigd= dubbele binding (knikje) beïnvloedt de vloeibaarheid,
structuur en dikte van de lipide membraan
, - Flip-flop = van de ene laag naar de andere laag gaan: deze beweging gebeurt vrij uitzonderlijk
spontaan. Het kan wel veel gebeuren met behulp van gespecialiseerde eiwitten (namelijk
flippases en flopasse)
o Flippase: van de buitenste naar de binnenste zijde brengen
o Floppase: van de binnenste naar de buitenste zijde brengen
De mobiliteit is afhankelijk van de temperatuur. Een membraan gedraagt zich zoals olie of room. Als
je dit te koud zet, gaat dit verharden en krijg je een gelachtige consistentie. De temperatuur waarbij
dit gebeurt, noemt men de fase transitie temperatuur (= de temperatuur waar we van fluïdum
gelijkend naar gelachtig gaan en dus van warm naar koud). Voor een correcte functie moet de
membraan in vloeibare toestand zijn en bij ons is dat geen probleem want ons lichaam houdt alles
rond de 37 graden (warmbloedig).
Bij andere organismen is dat echter niet het geval, deze zijn koudbloedig. Deze organismen moeten
om hun membraan vloeibaar te houden een andere mechanisme hebben, namelijk de samenstelling
van deze dieren is aangepast zodat deze meer fluïde kan blijven ook al is het koud. Wat kan je doen
om de transitietemperatuur te verlagen? Je moet ervoor zorgen dat er meer wanorde is en dus de
fosfolipiden moeten minder gemakkelijke kunnen worden samengedrukt. Dit is te vergelijken met
ansjovis in blik die mooi recht naast elkaar liggen. Hoe of wanneer gebeurt dit? (dit proces noemt
men homeoviskeuze adaptatie)
- Als de vetzuurketens niet mooi lineair zijn maar meer vertakkingen vertonen en dit is
mogelijk als deze meer onverzadigd worden (niet alleen enkele bindingen). Dubbele
bindingen zorgen voor knikjes en zo nemen de vetzuurketens meer plaats in en worden deze
minder makkelijk samengedrukt. Het eerste wat gebeurt als dit verwarmd wordt, is de
verhoging van het aantal dubbele bindingen en dus meer onverzadigdheid.
- Kortere vetzuurketens hebben meer de neiging om open te staan, terwijl lange
vetzuurketens de neiging hebben om langgerekt, mooi naast elkaar te liggen.
- Meer cholesterol: cholesterol zorgt voor een meer rigide membraan zoals eerder gezegd.
Meer cholesterol zorgt er voor dat de membraan minder fluïde is bij een normale
temperatuur dus in eerste instantie klinkt dit fout. MAAR bij een lage temperatuur zal dit er
voor zorgen dat de fosfolipiden niet helemaal tegen elkaar gedrukt kunnen worden
aangezien die cholesterol moleculen daartussen zitten. Nu zie je dat cholesterol een
tweevoudige rol (= ambivalente rol): bij een hoge temperatuur gaat die ervoor zorgen dat de
membraan minder fluïde is en bij een lage temperatuur gaat die ervoor zorgen dat de
membraan meer fluïde is.
- Lage hoeveelheid stijfheid verhoogd bij polaire hoofdgroepen die membraan
minder doorlatend maken + voorkomen kristallisatie van PL-staarten
- Hoge hoeveelheid vloeibaarheid verhoogd
2) Bespreek de asymmetrie in lipide compositie van het celmembraan: hoe wordt dit
gegenereerd en wat zijn de implicaties.
Fosfolipiden worden aangemaakt in het endoplasmatisch reticulum en het golgi-apparaat en dat kan
aangemaakt worden in het lumen ervan of aan de cytoplasmatische zijn. fosfatidylethanolamine,
fosfatidylserine en fosfatidylcholine worden alle 3 gesynthetiseerd aan de cytoplasmatische zijde van
het ER (binnenzijde). Sphingomyeline wordt gesynthetiseerd in het lumen (extracellulaire zijde van
het goli). Dit is volgens de theorie.
,Voor fosfatidylethanolamine, fosfatithylserine en sphingomyeline klopt dat, maar fosfatidylcholine
wodt ook aangereikt aan de buitenzijde. We hebben een specifiek floppase nodig om de
fosfatidylcholine om te wisselen.
Fosfatidylserine is negatief geladen. Dit wordt aangereikt aan de cytoplasmatische zijde dus die zijde
is negatief geladen in vergelijking met de extracelullaire omgeving (heel lichtjes). Dit effect werkt
minimaal bij tot het genereren van een membraanpotentiaal. Dit zorgt er ook voor dat
membraanproteïnen correct geïncopporeerd worden.
Asymmetrie beïnvloedt buiging (binnenzijde meer gebogen dan buitenzijde) en vloeibaarheid van de
membraan ( extracellulair meer stijf dan binnenzijde). Dat is ideaal want alle cel responsen spelen
zich af in de binnenzijde. Fosfolipiden betrokken bij cascades moeten aan de cytoplasmatische zijde
aangereikt worden:
- Bijvoorbeeld: PiP2: ook betrokken bij de functie van proteïnen
Wanneer er te weinig ATP en bijgevolg verlies van asymmetrie is waarbij fosfatidylserine in buitenste
(extracellulaire) zijde een receptor is voor fagocytose zal apoptose optreden. Als er veel
fosfatidylserine aan de extracellulaire zijde is, dan is dat een signaal aan andere cellen om het te
fagocyteren.
Een ander element in het membraan die voor asymmetrie zorgt zijn de lipid rafts. Lipid rafts zijn
geïsoleerde eilandjes, microdomeinen in het plasmamembraan van verschillende samenstellingen
die de lokale vloeibaarheid, membraaneigenschappen zoals stijfheid en rek en concentratie van
"tweede boodschappers" zoals PiP3 (PiP2) beïnvloedt.
Hoofdstuk 3: Signaaltransductie
1) Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-
effect curve en betekenis/impact KD waarde en Hill nummer.
Enerzijds heb je directe cel-cel communicatie via gap junctions of adheriemoleculen, maar anderzijds
heb je ook cel-cel communicatie via chemische signalen. Dit kan endocrien, paracrien of autocrien
zijn.
- Endocrien: neurotransmitter wordt vrijgesteld in de bloedbaan gaat door heel ons
lichaam
- Paracrien: communiceren van cellen op een korte afstand van elkaar, zoals neuronen
- Autocrien: ligand/molecule die vrijgesteld wordt, gaat dezelfde cel stimuleren
Er bestaan zeer veel type chemische signalen, gaande van amines, peptiden, steroïde hormonen…
De liganden kunnen op 3 verschillende manieren interageren met de receptor:
- Ionische binding (+/-)
- H-brug (tussen waterstof & stikstof/zuurstof/fluor)
- Van der Waals interactie (onderlinge krachten tussen atomen in contact)
, Chemische connectie tussen cellen gebeurt op basis van liganden die met een receptor gaan
interageren. X is hier de ligand en R is de receptor. Samen vormen ze RX, het receptorligandcomplex.
De voorwaartse reactie wordt aangeduid met k (accociatierate = opbouwsnelheid) en de
achterwaartse met l (dissociatierate = afbraaksnelheid). Dit zal bepalen hoeveel ligand (concentratie)
we nodig hebben om de receptor te bezetten en nadat onze receptor bezet is, hoelang blijft het
complex bestaand. Kd (uitgedrukt in M) is de dissociatie-constante en dus de maat voor de affiniteit.
Affiniteit is de gevoeligheid van een receptor voor een bepaald ligand. Hierdoor gaan we kunnen
bepalen hoeveel ligand we nodig hebben om onze receptoren te binden en een complex te vormen.
Hoe hoger de affiniteit, hoe minder ligand we nodig hebben om 100% effect te krijgen. Bovendien zal
het dus de ook ‘levensduur’ van het receptorligandcomplex bepalen. Hoe kleiner Kd (hoge affiniteit)
hoe minder lang het blijft bestaan.
Kd = IC50 waarde: [X] waar 50% effect
Y-axis = effect
1.0 1.0
normalized effect
normalized effect
0.8 0.8
0.6 0.6
0.4 0.4
0.2 0.2
0.0 0.0
0 20 40 60 80 100 1 10 100
[X] (mM) [X] (mM)
X-axis = [X]: linaire schaal: hyperbool sigmoidaal wanneer logaritmische schaal
Als we de relatie uitzetten hebben we op de:
- X-as = concentratie ligand
- Y-as: effect = receptorligand dat gevormd wordt
Op lineaire schaal krijg je een hyperbol reactie. Wanneer we de reacties uitzetten op een
logaritmische schaal dan hebben we een sigmoïdaal verband. Kd geeft niet alleen de maat voor
affiniteit weer, maar ook de concentratie aan X (ligand) waarbij we 50% effect hebben (in dit geval 6
milimolair). Dat betekent als de concentratie ligand laag is, we bijna geen effect hebben. Cellen
kunnen dus in vivo hun affiniteit voor liganden veranderen door Kd veranderen. Hoe lager Kd hoe
hoger de affiniteit.
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 goormansamber1. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $9.11. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67474 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now