Hoofdstuk 12
CO2 en O2 bijv. kunnen gewoon door de lipide bilaag diffunderen (liposomen). Celmembraan
bevat speciale transportmembraan eiwitten, waar grote moleculen doorheen kunnen.
Diffusiesnelheid wordt bepaald door:
Grootte, lading en polariteit
Principles of transmembrane transport
Als deze moleculen geen hulp krijgen door een transportmembraan eiwit, gaan we veel te
langzaam door de lipide bilaag heen simple diffusion. Daarom krijgen ze hulp van
transportmembraan eiwitten om de reactie wat te versnellen. Dit heet facilitated transport.
Dus uiteindelijk zal elk molecuul de lipide bilaag door kunnen gaan. Maar de manier waarop
hangt af van de grootte van het molecuul en zijn oplosbaarheid. Hoe kleiner het molecuul en
hoe meer hydrofoob of niet-polair het is, hoe sneller het door een membraan heen kan.
1. Kleine, niet-polaire moleculen
2. Ongeladen polaire moleculen: te verdelen in grote en kleine moleculen. Grote
moleculen (bijv. glucose) gaan haast niet door de bilaag heen, terwijl kleinere
moleclen (bijv. H2O) er beter doorheen gaan, maar alsnog met moeite. Sommige
hebben een transportmembraaneiwit nodig.
3. Ionen: de lipide bilagen zijn impermeabel voor alle geladen moleculen, zoals de
ionen. Hun lading en hun sterkte aantrekkingskracht tot water maken het onmogelijk
voor de ionen om de hydrocarbon staarten te passeren. Ze hebben een
transportmembraaneiwit nodig.
Ionconcentraties buiten de cel zijn verschillend van die binnen de cel. Buiten de cel is een
hoge concentratie Na+, die wordt gecompenseerd door de negatieve lading van Cl-. Binnen
de cel een hoge concentratie K+, die wordt gecompenseerd door verschillende negatief
geladen organische en anorganische ionen.
Zo worden dus de ladingen binnen en buiten de cel in balans gehouden. Maar soms is het
niet in balans, waardoor er een lading verschil is bij het membraan = membraanpotentiaal.
Cations (positief) = Na+, K+, H+
Anions (negatief) = Cl-, eiwitten, nucleinezuren, HCO3-
Wanneer de cel niet gestimuleerd wordt, zijn de ladingen in balans = rustpotentiaal. Maar dat
betekent dan niet dat de lading zegmaar 0 mV is. Hij is altijd negatief, omdat de binnenkant
van de cel negatiever geladen is dan de buitenkant van de cel.
Het zijn de transportmembraan eiwitten die ervoor zorgt dat het membraanpotentiaal in
balans blijft.
De transportmembraan eiwitten zijn vaak meerdere eiwitten bij elkaar (Type IV). Elk eiwit is
een soort privé poort voor een klein, in water oplosbaar molecuul, zoals een ion, suiker of
aminozuur. Sommige laten Na+ door maar dan niet K+. Ze zijn dus specifiek.
Er zijn 2 soorten transportmembraan eiwitten:
- Transporters, herkent iets wat in oplossing is en bindt het. Daarna verandert het van
vorm, klapt om, en laat het molecuul dan los aan de andere kant.
- Kanalen: geen verandering van vorm.
Kanaaltjes Transporters
Transporteren ionen Transporteren ionen of kleine org. moleculen
Vormen hydrofiele poortjes Veranderen van vorm bij transport (conformatie)
Snel transport Langzaam transport
Zijn selectief op grootte en lading Selectie door binding
, Passief transport (diffusie) Actief of passief transport. Passief = diffusie;
Actief = tegen concentratiegradient in en kost dus
energie.
Wanneer moleculen van een hoge concentratie naar een lage concentratie gaan, is er geen
energie voor nodig. Dit is passief transport. Het gaat dus met de concentratiegradient mee.
Bij actief transport gaat het tegen de concentratiegradient in. Dit gebeurt dus alleen bij
transporters en wel een speciaal type genaamd pompen. Dit kost energie. De energie komt
van ATP hydrolyse of van zonlicht.
De elektrochemische gradient is de concentratiegradient + membraanpotentiaal. Wanneer
beide in dezelfde richting werken, zal de elektrochemische gradient hoog zijn (Na+). Dus
wanneer ze tegenovergesteld werken, zal de gradient laag zijn (K+).
Water kan vaak gewoon door de lipide bilaag heen. Maar dit gaat wel langzaam. Sommige
cellen bevatten speciale kanaal eiwitten = aquaporine in hun plasmamembraan, waardoor
het veel sneller gaat. Maar welke kant gaat het water op. Dat wordt geregeld door osmose.
Het gaat van een laag osmotische waarde naar een hoge osmotische waarde.
Transporters and their functions
Transporters zijn erg selectief. Elk type transporter kan vaak ook maar 1 type molecuul
doorlaten.
Hiernaast staan allerlei verschillende transporters. Mitochondrie heeft andere dan het
plasmamembraan.
- Passieve transporters, bijv. een glucose transporter. (= een vorm van uniport). Bij de
figuur gaat glucose eerst tegen de concentratiegradient in, waardoor het Na nodig
heeft (symport). Maar dan verandert de concentratie en gaat glucose met de
concentratiegradient mee, waardoor er alleen een uniport nodig is.
- Pompen, voor actief transport. Deze pompen zorgen voor actief transport op 3
manieren.
1. Gekoppelde transport. Dus het transport van een molecuul naar boven gaat
gepaard met het transport van een molecuul naar beneden.
2. ATP-driven pompen, hydrolyseren ATP om transport tegen concentratiegradient
in mogelijk te maken.
3. Light-driven pompen (vooral in bacterie), gebruiken energie uit zonlicht
(bacteriorhodopsin) voor transport tegen concentratiegradient in.
