SAMENVATTING
EXAMENVRAGEN +
EXTRA STOF
,2 Samenstelling van
het plasmamembraan
Geef de algemene structuur van fosfolipides en de opbouw van het plasmamembraan, inclusief de regulatie van
haar vloeibaarheid en de rol van cholesterol.
Een fosfolipide bestaat meestal uit:
1. Een backbone, bestaand uit glycerol;
2. Een hydrofiel hoofdje dat wijst naar de waterige omgeving;
3. Een hydrofobe staart, die hiervan weg wijst.
Doordat ze zowel polair (2) als apolair (3) is, wordt ze ook wel een amfipatisch molecule genoemd. Het
fosfolipide membraan vormt in een waterig milieu een dubbellaag van micellen. Deze genereert en vouwt
spontaan op. Ze kunnen vari ren in hoofden en staarten, door verschillende lengtes van de koolstofketen.
Glycolipides kunnen vasthangen aan fosfolipiden. Dit bepaalt onder andere de samenstelling van het membraan.
De vetzuurketen kan ofwel verzadigd ofwel onverzadigd zijn. Verzadigde vetzuren zijn volledig recht,
onverzadigde vetzuren bevatten een knik in de keten door een dubbele binding. De vetzuurstaart beïnvloedt
de vloeibaarheid, de structuur en de dikte van het lipidemembraan.
De vloeibaarheid van fosfolipiden wordt gereguleerd door haar mogelijkheid lateraal te diffunderen, alsook te
roteren. Dit gebeurt in het leaflet van de bilayer en er zal heel sporadisch flip-flops plaatsvinden door haar
amfipatisch karakter. Het polaire hoofd komt namelijk zeer moeilijk door een apolaire kern heen. Dit vergt zeer
'
veel energie (idvv ATP en enzymes, bijv. Flipase).
De fosfolipide compositie bepaalt de vloeibaarheid van het membraan. Factoren hierin zijn:
1. De lengte van de vetzuurketens (hoe langer, hoe meer interactie tussen elkaar, dichte pakking en vastere
fase. Kort/onverzadigd? Zwakke interactie en hoe vloeibaarder). De fasetransitietemperatuur Tm
2. Cholestrolgehalte: cholestrol inhibiteert de fasetransitie. Celmembranen kunnen een hele hoge concentratie
aan cholestrol hebben. Zodra er hier maar een beperkte hoeveelheid van aanwezig is, wordt het membraan
een stuk stijver (de ringstruktuur wordt rigide) bij de polaire hoofdjes. Hierdoor wordt het membraan minder
permeabel en wordt kristallisatie van fosfaatlipide staarten voorkomen.
• De buitenste zijde van het plasmamembraan, dat contact maakt met het waterig EC-milieu, wordt stijver; de
kern van het plasmamembraan vloeibaarder. Dit zorgt ervoor dat er niks uit de cel lekt en de buitenste zijde
verstevigd wordt.
• In de kern is er minder interactie tussen de vetzuurstaarten > vloeibaarder.
Cholesterol kan wel makkelijk flip-flops doen door haar kleine apolaire hoofdje. Hierdoor is de
cholestrolconcentratie in de buitenste en binnenste lipidelaag hetzelfde. Ze is een erg lipofiele, hydrofobe
molecule en komt dus niet los in ons bloed voor, maar in complexen. Hierbij helpen triglyceriden (glycerol + 3
vetzuurstaarten) de circulatie in het bloed.
Cholesterol intercaleert met onverzadigde lipieden en heeft 2 effecten:
1. Rigide ring stabiliseert C-atomen nabij het apolaire hoofdje, waardoor het membraan rigider en minder
permeabel
2. Cholesterol belet staart-staart interactie (kristallisatie): membraan blijft vloeibaar
, Bespreek de asymmetrie in lipide compositie van het celmembraan: hoe wordt dit gegenereerd + wat zijn de
implicaties?
Fosfolipiden worden aangemaakt in het ER/Golgi apparaat. Dit kan aan de cytosolische zijde (binnenkant) van het
ER/Golgi of de exoplasmatische zijde van het er/Golgi.
Asymmetrie ontstaat door scheiding van de lipiden tijdens de biosynthese. De vetten die zich normaal aan de
binnen of buitenkant bevinden zullen zich dan aan de tegenovergestelde zijde bevinden.
Fosfatidylserine (negatief geladen) en fosfatidylethanolamine bevinden zich aan de cytosolische zijde,
fosfatidylcholine en sfingomyeline aan de exoplasmatische zijde. Hierdoor is het cytosol lichtjes negatief geladen in
vergelijking tot de buitenkant > dit zal minimaal bijdragen aan het genereren van een membraanpotentiaal.
Transmembraanproteïnen zijn proteïnen die gesecreteerd moeten worden. Dit gebeurt via translated-
translocation, gelijktijdige translocatie en translatie. Er worden bindingssites voor neurotransmitters aan de
buitenzijde gevormd. Aminozuren zijn positief of negatief geladen. De meeste transmembraanproteïnen zijn alfa-
bindingen: ze zijn negatief geladen.
1. Start-transfer, 1ste residu: negatief AZ. De negatieve lading wordt afgestoten door het cytosol en wordt aan de
andere kant gebracht. (EC-zijde)
2. Positieve lading wil > fosfatidylserine en zal cytoplasmatisch komen binden.
3. Stop-transfer.
Doordat de vetzuurketens aan de binnenkant van het membraan minder dicht opeen zijn gepakt, is de binnenzijde
dus vloeibaarder. De fosfolipiden betrokken bij de signaalcascade moeten aangereikt worden aan de
cytoplasmatische zijde van het membraan, bijv, PIP2. Ook fosfolipiden belangrijk voor de functie van het proteïne
vind je aan de buitenkant.
Cellen die in apoptose gaan verliezen hun asymmetrie in de plasmamembraan. Naburige cellen kunnen cellen in
apoptose waarnemen door een overexpressie van fosfatidylserine aan de buitenzijde van de cel. Zo komt er een
signaal om deze cel te fagocyteren.
De lipidecompositie kan onder andere bestaan door zo-
geheten lipid rafts; geïsoleerde eilandjes waar de
samenstelling van fosfolipiden verschillend is van de
buitenkant. Dit beïnvloedt de werking van de proteïnen.
Membraanproteïnen en structurele specialisaties van het plasma membraan
Soorten proteïnen:
1. Volledig in het plasmamembraan: transmembraanproteïnen
- Bestaan uit alfa-helices en soms bèta sheets.
1. Plasmamembraan deels invagineren;
2. Verbonden met het plasmamembraan via vetzuurketens/staarten > lipide anker
3. Cytoplasmatische proteïnen die naar het membraan worden gerekruteerd dmv integraalproteïnen
(=overspannen het membraan)
Membraanproteïnen kunnen bewegen in het plasmamembraan, maar moeten gelokaliseerd worden > het
cytoskelet geeft structuur aan de cel en zal sommige membraanproteïnen verankeren.
- MT, actine & IF
Proteïnen kunnen ook geïmmobiliseerd worden door:
A. Intramembraan-associaties
B. Extracellulaire crosslinking
C. Intracellulaire crosslinking
D. Cel-cel interacties (bijv. Cadherine adhaerens junctie)
E. Tight Junctions (apicaal/basolateraal. Cel niet meer doorlaatbaar, waar-
door er een polarisatie van de cel ontstaat. Dit kan directionele flux van
moleculaire componenten mogelijk maken.)
, 3 Cel-cel communicatie en
signaaltransductie
Bespreek de bimoleculaire reactie van ligand-receptor interactie, inclusief concentratie-effect curve en betekenis/
impact van de KD waarde en het Hill nummer.
De ligand-receptor interactie beschrijft een ionkanaal dat opent of sluit, gebaseerd op de binding op een
site van de receptor. De receptoren bestaan uit meerdere units en overspannen het membraan. Ze wordt
dus ook wel een ionotropische receptor genoemd, omdat ze verschilt met de metabotropische
receptoren, die via metabolische pathways werken.
Affiniteit= de sterkte/gevoeligheid van de binding tussen de ligand en de receptor. De dissociatieconstante,
de Kd-waarde, wordt beschreven als de terugwaartse reactie.
De concentratie aan receptor * de concentratie aan ligand, gedeelte door de concentratie voor de pijl.
De eenheid hiervan is M.
De dissociatieconstante is een belangrijke
meetgraad van hoe lang een ligand ge-
bonden aan een receptor blijft.
De affiniteit tussen een ligand en zijn receptor wordt vaak uitgedrukt door de dissociatieconstante (Kd-
waarde). Deze waarde geeft de concentratie ligand waarbij de helft van de receptoren bezet is.
Een lage Kd-waarde duidt op hoge affiniteit, wat betekent dat de binding sterk is. Een hoge Kd-waarde
geeft een lagere affiniteit aan.
Een concentratiecurve (ligand-bindingscurve) toont de relatie tussen de ligandconcentratie en de
bezettingsgraad van de receptor. Hiermee kan men de efficiëntie van de binding beoordelen. Een steile
curve wijst op hoge affiniteit en lage Kd, terwijl een vlakkere curve duidt op lagere affiniteit.
Het effect van ligand-receptorbinding kan variëren. Het activeren van een receptor kan bijvoorbeeld een
signaaltransductiepad in gang zetten, wat leidt tot specifieke cellulaire reacties, zoals genexpressie of
veranderingen in celfuncties.
Geef de algemene structuur van een G-proteine gekoppelde receptor en bespreek de 3 belangrijkste ga-proteine
effector modulatie mechanismen van G-proteine gekoppelde receptors. Geef eveneens 1 voorbeeld waarbij gbg-
protein bij betrokken is (dit is dus ga-protein onafhankelijke signalering).
G-protein gekoppelde receptoren zijn metabotrope receptoren. Dit houdt
in dat de activiteit van ionenkanalen, enzymes, transcriptiefactoren etc.
Via second messengers (metabolic signaling) wordt gewijzigd.
De GPCR bestaat meestal als monomeer (af en toe als multimeer) en
bestaat uit 7 transmembraansegmenten, vnl. alfa-helices. Ze bevat 2
termini, waarvan de N-terminus zich extracellulair bevindt en de C-
terminus zich intracellulair. De ligand-bindingsplaats bevindt zich ook
extracellulair, via de N-terminus. Via de derde intracellulare lus, tussen het
5de en het 6de segment (=S5S6) bindt een G-proteïne zich.
Een GPCR bestaat uit 3 subeenheden: 𝛼, 𝛽 en 𝛾.
De 𝛼-subunit bindt met gehydrolyseerd GTP en interacts met ‘down
stream’ effector proteïne zoals adenylyl cyclase.
Het 𝛽𝛾 complex functioneert bij signaaltransductie door interacties met
bepaalde effectormoleculen.
Alle subeenheden zijn betrokken in signaal/effectormodulatie.
