Thema 4: Membranen en transportprocessen
Transport over membranen
21-12-2016
Het kernmembraan beschermt de cel en houdt het in vorm.
Fosfolipiden zijn amfipatische moleculen: polair en apolair deel, de opbouw:
Polair hoofd:
- Choline
- Fosfaat
- Glycerol
Apolaire staarten:
- 2 vetzuren
Als de vetzuren onverzadig zijn, dan zit er een knik in
(zie rechter vetzuurstaart)
Membraaneiwitten:
- Fosfolipiden
- Fosfaatidylserine
- Cholesterol
- Galactocerebroside
Het membraan bestaat uit een dubbele laag van fosfolipiden. De polaire koppen zitten aan
de buiten kant en de binnenkant van de cel, de apolaire staarten steken naar elkaar toe.
Er zitten geen covalente verbindingen tussen de lipides
Lipide beweging in membranen (wisselt 107 van plaats per sec.):
- Laterale diffusie: bewegen naar links en rechts
- Flip-flop: dat hij omdraait, maar dit gebeurt nauwelijks
- Rotatie: hij draait om zijn eigen as heen
- Flexie: de twee staarten gaan verder uit elkaar (extensie;
dichter bij elkaar)
De bewegelijkheid wordt oa gereguleerd door cholesterol (amfipatisch molecuul) dat netjes in
het membraan kan nestelen. Hij past precies in de knik van de fosfolipide staart. Hierdoor
worden de lipides minder bewegelijk en wordt de membraan vloeibaarheid verlaagt.
Artificiële membraan: fosfolipen membraan met evt cholesterol
Biologisch membraan: lipide dubbel laag met daarin een aantal eiwitten (proteïnen).
Sommige eiwitten zitten vast, maar de meeste kunnen prima bewegen in het memebraan.
Functie van membraan proteïnen:
1. Transporteiwitten: soort van poortje door het membraan heen. Hierdoor kunnen
voedinsstoffen van de ene naar de andere kant.
2. Anker eiwitten: zorgen voor het behouden van de structuur van een cel. Ook
belangrijk voor migratie van cellen.
3. Receptoren: herkennen extracellulaire signalen om door te geven binnen de cel
waarop vervolgens een reactie ontstaat.
4. Enzymen: leveren enzymatische werkingen in het membraan.
,Voorwaarde van membraaneiwit: hij moet zich goed in de lipide dubbellaag kunnen nestelen.
Membraan associatie van proteïnen:
a. Het steekt door het membraan
heen, één of meerdere keren.
b. Bevindt zich slechts in één van de
twee lagen van het membraan.
c. Eiwitten die verbonden zijn met
een fosfolipide vetzuur staart, deze
vetzuren kunnen zich prima in het
membraan hechten.
d. Moleculen die aan anderen
gehecht zijn.
Proteïne met een enkel transmembraan segment: het is belangrijk dat de
hydrofiele ‘kernbuis’ omgeven wordt door hydrofobe koppen zodat het zich goed
kan hechten in het fosfolipidenmembraan.
Proteïnen met 5 transmembraan helixen:
- Er ontstaat een soort kanaaltje, de buitenste 5 zijn hydrofoob, er
ontstaan een hydrofiel kanaaltje aan de binnenkant tussen de helixen.
Transport:
1. Passief transport, gaat met de concentratie gradiënt mee, dit kost geen energie:
- Kleine moleculen, deze diffunderen makkelijk door de kleine gaatjes in het
membraan (O2, CO2, N2, benzeen).
- Kleine ongeladen polaire moleculen (H2O, glycerol, ethanol)
- Groter ongeladen polaire moleculen, deze gaan via transporteiwitten
(aminozuren, glucose, nucleosides).
- Ionen, gaan via kanaaleiwitten. De permeabiliteit is te laag om ze door
het membraan te laten gaan. Hier zit geen beweegelijkheid in. De kanalen
bestaan voornamelijk uit lipiden.
2. Actief transport, gaat tegen de concentratie gradiënt in, kost ATP:
- Gaat via transportkanalen.
Passief transport: in einssituatie is het
equilibrium gelijk aan beiden kanten.
Actief transport: thermodynamisch ongunstig
dus er moet energie toegevoegd worden.
Wet van Fick
- Passief transport: heeft een lineaire relatie mbt het pompen van bv. glucose in de cel.
- Actief transport: naarmate de saturatie toeneemt, des lager de snelheid wordt van de
opname van bijv. glucose.
Snelheid waarin glucose opgenomen wordt.
Dit is sneller in erytocyten dan in levercellen.
Passief transport geeft een lineair verband.
,Gefaciliteerd transport: diffusie maar dan geholpen door
een transporteiwit.
Het stofje dat door het transportkanaal wil, bindt aan
een specifiek bindinsplaats op het kanaaltje, hierdoor
kan de vorm van te transporter omklappen. Het eiwit
laat los en het stofje komt in de cel waarna de vorm
van de transporter weer terug vormt in zijn
oorspronkelijk vorm.
Primaire actief transport: heeft een APT-gedreven Na+ -K + pomp.
- Het enzym hydrolsyeert ATP in ADP en Pi. Dan vervoerd de
pomp Na+ naar de buitenkant en K + naar de binnenkant.
Secundair actief transport: Het gebruikt energie op een indirecte
manier: Na-glucose co-transport
- Uniport
Gekoppeld transport
- Symport
- Aniport (co-transported ion): de bindingplaats kan pas
weer terugschieten op het moment dat er energie komt
uit een geaccumuleerd ion.
Na-glucose transport: je gebruikt energie van de lage Natrium
gradiënt om accumulatie van glucose te verkrijgen binnen de cel.
Transport in neuronen
Je hebt twee verschillende kanalen op de neuronen:
- Rust kanalen: die staan altijd een beetje open, hier stromen dus constant ionen door.
- Meeste kanalen gaan pas een kleine beetje open als er een signaal komt: gated ion
kanalen, 4 soorten:
1. Voltage gated: kanalen die normaal dicht zijn als er een
membraan potentiaal over het memebraan staat. Op het
moment dat het membraanpotentiaal verlaagd wordt,
dan gaan deze gates even open.
2. Ligand-gated (extracellulair ligand): stofjes kunnen
binden aan het kanaal. Zodra deze gebonden zijn
kunnen de gates even op en kunnen ionen
doorstromen.
3. Ligand-gated (intracellulair ligand)
4. Stress-gated: als er een trilling komt worden de kanaaltjes even geopend en dan gaat
er een stroompje lopen; ionen stroom.
Over het algemeen is de natriumconcentratie in het cytosol lager dan in de extracellulaire
vloeistof en de kalium concentratie juist hoger in het cytosol dan in de exracellulaire
vloeistof: dit komt door Na-K-ATPase (de pomp)
K + kanalen staan altijd open.
Na+ kanalen zijn altijd geloen
> Beiden voltage gevoelige kanalen.
Als dit in rusttoestand is: Na+ kan niet naar binnen maar K+ wel naar buiten. Hierdoor
ontstaat er een ladingsscheiding; aan de buitenkant postief en aan de binnenkant negatief
(membraanpotentiaal -70mV).
, Er komt een signaal aan:
- Kleine depolarisatie (membraan potentiaal minder
negatief).
- De Na+ kanalen gaan open: natrium stroomt de cel
binnen.
- De kunnen het membraanpotentiaal positief stimuleren
aan de binnenkant.
- Wanneer de drempelwaarde bereikt wordt, schiet het
potentiaal door naar ongeveer +40mV.
- Daarna worden de Na+ kanalen gesloten een gaan de
K + kanalen weer open om zo het rustpotentiaal terug te
krijgen.
Een actiepotentiaal:
Uiteindelijk komt het signaal bij het einde van een neuron: in een synaps.
- Er zitten voltage-gated Ca2+ kanalen in het presynaptische membraan.
- Wanneer er een signaal aankomt gaan de Ca2+ - kanalen open: hierdoor stroomt Ca2+
de cel in.
- Het gevolg hiervan is dat de vesicles met neurotransmitters gaan fuseren met het
presynaptisch membraan: neurotransmitters komen in de synapsspleet.
Het proces:
