Class notes
MBOC Hoorcolleges Deel 1
- Course
- Institution
Dit document bevat uitgebreide en gedetaileerde aantekeningen van de hoorcolleges van deel 1 van MBOC.
[Show more]
Seller
Follow
fleurheling
Reviews received
Content preview
MOLECULAIRE BIOLOGIE VAN DE CELMEMBRAANARCHITECTUUR
Goedwerkende membraan is essentieel voor gezonde cel.
• Membraan moet:
o Niet lekken
o Stoffen selectief kunnen doorlaten
o Signalen door kunnen geven
o Zorgen voor energielevering en opslag
o Kunnen afsplitsen en fuseren zonder lekken -> dynamisch zijn
• Belangrijke barrière voor medicijnen, toxische stoffen, virussen etc.
Structuur en eigenschappen van lipiden
Membranen in evolutie en organisatie
• Ampfipatische moleculen kunnen op verschillende manieren zelf-assembleren
o Dubbellaag: in water zullen de lipiden met hun
hydrofiele deel (kop) naar het water organiseren
en hun hydrofobe deel (staart) afschermen van
het water. -> Je hebt te maken met vetzuren die
een kleine kopgroep en 2 staarten hebben.
o Micel: de lipiden zullen in een cirkel gaan liggen,
waarbij de staarten (hydrofobe deel) naar binnen
gericht zijn en de koppen (hydrofiele deel) naar
buiten. -> Je hebt te maken met vetzuren die een
grote kopgroep en één staart hebben.
→ De vorm van de moleculen bepaalt de organisatie.
Kegelvormen (polaire groep redelijk groot) vormen liever micellen en cilindrisch liever een
dubbellaag.
• Hydrofobe effect: water moleculen hebben sterke interactie onderling maar kunnen geen
gunstige interactie aangaan met hydrofobe moleculen
→ Gevolg: de hydrofobe moleculen worden naar elkaar toe gedreven
• Mogelijke ‘oermembranen”
o Barrière, maar geen hele sterke (kleine moleculen kunnen passeren)
o Dynamisch (fusie en splitsing mogelijk)
• Biologische membranen nu: veel functies, complexe samenstelling, complexe
fysische eigenschappen
• Kenmerken membraan:
o Permeabiliteit barrière
o Selectief transport
o Communicatie tussen binnen en buiten
o Energielevering/opslag
o Grote dynamiek
Verschillen van cellulaire membranen
• Lipide samenstelling
o Glycolysering is verdeeld
o Lipiden zijn ook vlak van de membraan niet
altijd homogeen verdeelt
, o Cholesterol ordent en strekt de ketens van de lipiden en
kan cholesterol-rijke domeinen vormen (rafts)
o Rafts: rijk aan cholesterol en sphingolipiden, lipiden
meer geordend, speciale eigenschappen en functies
• Transbilaag verdeling
o Bepaalde lipiden zitten meer aan de binnenkant dan aan
de buitenkant en vice versa
→ Zo bevat het ER veel minder cholesterol en minder suikergroepen dan het plasmamembraan.
→ De plasmamembraan heeft een assymetrische verdeling van fosfolipiden over de binnenste en
buitenste leaflet. Het ER is meer symmetrisch verdeeld.
Algemene structuur van fosfolipide
• Een van de meest voorkomende lipiden in membranen van dierlijke cellen:
o Hydrofiele kopgroep bestaande uit een fosfaat- en een alcoholgroep,
gebonden aan een glycerolmolecuul met twee vetzuurstaarten.
• Grote variatie in kopgroep en vetzuurstaarten
o Kopgroep is altijd negatief of neutraal geladen
o Phosphatidyl choline structuur moet je uit je hoofd
kennen!!
o Vetzuren in dierlijke cellen bevatten een even aantal
C-atomen, variërend van 14 tot 24 meestal. ->
Verschil zit in de aantal C-atomen en verzadigdheid.
o Er zit geen vrije rotatie rond dubbele bindingen, dus
er zijn cis- en transbindingen.
o Dubbele bindingen vormen een plat vlak.
o Een cis-dubbele binding in een vetzuurketen veroorzaakt een knik. → Dit heeft gevolgen
voor de vloeibaarheid; pakking is verstoord, de manier waarop de vetzuurstaarten tegen
elkaar aanzitten.
o Er is wel vrije rotatie mogelijk rond enkele bindingen.
Eigenschappen membraan beïnvloed door vetzuurstaarten en kopgroepen
De vetzuurstaarten en de kopgroepen zijn bepalend voor de eigenschappen van een membraan.
• Vetzuurstaarten -> vloeibaarheid
• Kopgroepen -> kromming van lipiden
Vetzuurstaarten
• Lipiden zijn vetten en kunnen smelten
• Vetzuurstaarten bepalen in grote mate het smeltgedrag
o Verzadigd: hoog smeltpunt; vast (boter)
o Onverzadigd: laag smeltpunt; vloeibaar (olie)
• Wat gebeurt er bij smelten? Overspringen van trans naar gauche isomeer
o Verzadigde ketens (zonder dubbele bindingen) gaan meer bewegen en worden ongeordend.
o Bij lage temperatuur zijn de vetzuurstaarten in een all-trans
conformatie. Dit geeft een gunstige pakking van de ketens naast elkaar.
o Bij verhoging van temperatuur gaan de moleculen meer bewegen en
worden trans-gauche isomerisaties (er is vrije draaibaarheid rondom
C-C bindingen) energetisch gunstiger
- Isomerisatie in de keten verstoort de pakking
- Gevolg: smelten is een coöperatief proces: als er één keten
begint, gaan de andere eromheen ook; het begint bij het uiteinde
, o Laterale diffusie van lipiden in vloeibare fase ong. 100x zo groot
- Vloeibaar kristallijne fase: fase waarbij het membraan ‘gesmolten’ is
o Elke lipide heeft een karakteriseerde smelttemperatuur
-> Lengte en verzadigdheid van de vetzuurketens zijn bepalend voor de
smelttemperatuur van lipiden.
- Hoe langer de keten, hoe hoger de smelttemperatuur
- Hoe meer C-atomen -> hoe hoger de smelttemperatuur (meer gunstigere interacties)
- Onverzadigde verbinding -> verlaging smelttemperatuur
- Cholesterol
• Eigenschappen van bilagen in gel fase en vloeibare fase:
o Membranen vormen een efficiënte barrière onder en boven Tm
o De dimensies zijn anders: in een gel fase zijn de bilagen dikker en is het oppervlak per
molecuul kleiner
o Consequentie: pakkingsdefecten bij T = Tm, moleculen kunnen er makkelijker doorheen
• Biologische membranen hebben een smelttraject (vloeibare fase bij groeitemperatuur), doordat
ze verschillende lipiden bevatten
• Membraanvloeibaarheid is belangrijk voor:
o Flexibiliteit en dynamiek van membraaneiwitten
o Laterale bewegingen van lipiden en eiwitten (difussie): belangrijk voor associatie en
dissociatie van membraaneiwitten, vorming van domeinen etc.
o Dynamische eigenschappen van membranen: afsnoeren van vesicles, fusie, flip-flop van
lipide
• De vetzuursamenstelling verandert bij verschillende temperaturen. Zo zullen er
meer verzadigde lipiden zijn bij een hogere temperatuur. De vloeibaarheid van
het membraan zou dan gelijk blijven. DUS vloeibaarheid is belangrijk!
Kopgroepen
• Kopgroepen kunnen de vorm/curvatuur bepalen van het lipide en dus daarmee
de manier waarop de lipiden assembleren: micel/dubbellaag
• Membranen bevatten ook lipiden met een omgekeerde kegelvorm:
niet-bilaag lipiden (type II lipiden)
• Kegelvormige lipiden zoals PE zullen bij voorkeur een gekromde
structuur vormen
• Kegelvormige lipiden zoals PE vormen bij voorkeur een hexagonale
fase in water. De vetzuurstaarten steken hier uit en hebben interactie
met elkaar. In het midden van deze buizen zit water.
, • Functie van niet-bilaag lipiden:
o Passen goed in sterk gekromde membranen
o Makkelijker induceren van fusie en afsnoering
o Het vormen van een vlakke bilaag (mengsel van bilaag en
niet-bilaag lipiden). Deze heeft andere eigenschappen
• Eigenschappen vlakke bilaag:
o Meer ruimte bij de kopgroepen: makkelijker voor
hydrofobe moleculen om aan de membraan te binden
en te inserteren
o Dichtere pakking in het midden van de membraan door
de staarten: lastiger voor moleculen om de membraan
te passeren
o Kan invloed hebben op structuur en dynamiek van
membraaneiwitten
Liposomen als drug-carriers
• Waarom?/ De voordelen
o Drug wordt minder snel geïnactiveerd in het bloed
o Niet toxisch
o Targeting mogelijk
o Controlled release mogelijk
o Mechanisme van opname in cel is anders dan voor vrije drug
• Hoe? Maken van lipide vesicles en inspuiten drug:
1. Lipiden in droge vorm in buisje
2. Buffer toevoegen met drug
3. Schudden: door het hydrofobe effect
worden spontaan lipide bilagen gevormd in de
vorm van multilamellaire vesicles (microm-
size)
4. Vesicles onder druk door filter met poriën van bijv. 200 nm:
unilamellaire vesicles met homogene grootte
5. Drug aan buitenkant verwijderen (dialyse, centrifugatie, gelpermeatie
chromatografie)
• Mogelijkheden:
o Je kunt zowel hydrofobe als hydrofiele drugs inbouwen
o Je kunt antilichamen/polyethyleenglycol etc. chemisch koppelen
o Je kan de eigenschappen van liposoom sterk aanpassen (‘tunen’)
Opname en afgifte van drugs
• Mogelijke variaties van lipiden: grootte, unilamellair
of multilamellair, barrière-eigenschappen,
vloeibaarheid, alleen bilaag of ook niet-bilaaglipiden
• De opname en afgifte van drugs kan op drie
verschillende manieren: passieve difussie,
endocytose en fusie
o Voordeel endocytose en fusie boven passieve
diffusie: omzeilen van probleem p-gp (of MDR)
eiwitten
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 fleurheling. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.39. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
66579 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now