Uitgebreide samenvatting (57 bladzijden) voor het theorie tentamen van het vak Celbiologie in het 2e leerjaar Biomedische wetenschappen (Universiteit van Amsterdam).
De hoorcolleges van het vak zijn samengevat met behulpzame figuren ter ondersteuning van de stof. Theorie, begrippen, en concepten ...
,Hoorcollege 1
De functie en compositie van membranen (Alberts: p. 565 – 594)
De samenstelling van een cel is heel complex. Een cel bevat vele organellen met ieder een unieke functie,
die bij elkaar worden gehouden door het celmembraan. Een dierlijke cel heeft zo ook zijn eigen unieke
samenstelling van organellen (zie figuur). Een plantencel heeft een andere samenstelling dan een dierlijke
cel door de aanwezigheid van de grote vacuole, de chloroplasten (fotosynthese) en de celwand. Naast
alle organellen zijn er ook tijdelijke structuren aanwezig zoals transport/opslag vesicles (blaasjes),
lysosomen, peroxisomen, en endosomen (zie tabel voor functies).
De samenstelling van een bacteriële cel bestaat voor 70% uit water en voor 30% uit chemische stoffen
(vooral macromoleculen). Bij een eukaryote cel kan deze samenstelling nog variëren. Cellen kun je
eigenlijk zien als compartimenten met andere inhoud dan de omgeving. Zelfs binnen de cel bevinden zich
intracellulaire componenten die onderling van inhoud variëren (zie figuur). Membranen zijn de verklaring
voor deze variatie van inhoud tussen cel, omgeving, en binnen de cel. De functies van een membraan zijn:
• Afscheiding cel en omgeving: een groot deel van de kleine moleculen/ionen/grote moleculen
kunnen niet zomaar het membraan passeren.
• Afscheiding organellen
• Genereren/controleren van gradiënten (concentraties van moleculen)
• Genereren/controleren van potentialen (lading van ionen)
• Matrix voor eiwitten
De eigenschappen van membraan zijn:
• Afsluitend
• Selectief permeabel (dynamisch): aangepaste diffusie door kanalen/transport eiwitten in het
membraan (zie figuur)
• Functioneren in een waterige omgeving
• Rekbaar/vervormbaar
Bij een dierlijke cel zit het celmembraan op het oppervlak van de cel. Planten, schimmels, en bacteriën
hebben nog een celwand om hun celmembraan heen.
Welke moleculen efficiënt het membraan kunnen passeren is afhankelijk van de grootte en de
oplosbaarheid in water → selectief permeabel (zie figuur).
, • De oplosbaarheid van een molecuul in water wordt bepaald door de polariteit (zie figuur): wel of
niet oplosbaar zijn hangt ervan af of ‘oplossen’ de vrije energie verlaagd. Een polair molecuul lost
op omdat het interacties aangaat met watermoleculen. Een niet-polair molecuul gaat geen
interacties aan, en lost daardoor niet op.
Een membraan is onder andere opgebouwd uit vetzuren: organische carbonzuren met een keten van
koolstofatomen en de kop bestaande uit hydrofiele carboxylgroep (COOH). Vetzuren kunnen verzadigd of
onverzadigd zijn, en deze eigenschappen zijn belangrijk voor de doorlaatbaarheid/structuur van het
membraan. Vetzuren maken deel uit van de fosfolipiden moleculen die het dubbele celmembraan
vormen. Een fosfolipide bestaat uit een fosfaatgroep, glycerolgroep, een polaire groep, en twee lange
vetzuurstaarten (zie figuur). De kop van een fosfolipide is hydrofiel, en de staart (vetzuren) hydrofoob.
In de membraan bevinden zich tussen de fosfolipiden moleculen verschillende functionele eiwitten (zie
figuur). Detergentia (zeep) kunnen membranen oplossen, aangezien hun eigenschappen erg lijken op die
van lipiden en daardoor interacties aan kunnen gaan met fosfolipiden → zeepmoleculen hebben ook
hydrofiele koppen en hydrofobe staarten (zie figuur).
• Een membraan is zelfhelend (hersteld zelf na schade/vervorming): na bijvoorbeeld injectie van
stoffen in de cel bij onderzoek → membraan hersteld vanzelf.
• Wanneer de hydrofobe binnenzijde van het dubbele fosfolipiden membraan in aanraking komt
met water is dat energetisch nadelig. Energetisch het meest voordelig is een structuur waarbij
het apolaire (hydrofobe deel) helemaal niet in aanraking komt met het water (zie figuur).
Liposomen zijn membraanblaasjes die onder andere gebruikt kunnen worden drug-delivery (medicijnen
transport). De blaasjes bevatten in een compartiment voor moleculen opslag die omgeven is met een
dubbele membraan. Liposomen kunnen worden gevormd bij oplossen van fosfolipiden in het water, om
vervolgens gebruikt te worden om bijvoorbeeld medicatie/andere moleculen uit water op te nemen in
hun compartiment (zie figuur) → liposomen kunnen toegediend worden aan patiënt → passeren
makkelijk celmembraan → inhoud wordt vrijgelaten en medicijn kan zijn werk verrichten in cel.
Fosfolipiden voldoen dus aan eisen voor een selectief permeabel, wateroplosbaar, zelf-herstellend, en
flexibel membraan. Afhankelijk van de functie van het fosfolipide molecuul zijn er verschillende
mogelijkheden voor de polaire groep in de hydrofiele kop (zie figuren voor meest voorkomende
fosfolipiden bij dierlijke cellen). Meestal is het een alcohol. De kopgroepen verschillen in polariteit en
lading.
, De meeste zoogdier-celmembranen bestaan voornamelijk uit fosfolipiden en cholesterol. De
eigenschappen van een fosfolipiden kunnen worden beïnvloed door de variatie in vetzuurketens →
verzadigd/onverzadigd en de lengte = hoeveelheid C-atomen.
• Verzadigde vetzuren zijn meer geordend in het membraan dus leiden tot een minder vloeibaar
membraan.
• Langere vetzuren hebben ook meer interactie met elkaar dus leiden ook tot een minder vloeibaar
membraan.
• Onverzadigde- en kortere vetzuren leiden tot een vloeibaarder membraan (lagere smelt
temperatuur).
Vetzuren kunnen in een membraan diffunderen: draaien, verwijden, laterale diffusie (interactie met
vetzuur van ander fosfolipide molecuul) , of (zelden) omwisselen.
• Onverzadigde vetzuren hebben meer ‘kinks’ waardoor er meer laterale diffusie optreedt → meer
ruimte voor (ongeladen) moleculen om de dubbele membraan te passeren (zie figuur).
Cholesterol is een organisch vetachtige stof die oplost in membranen en zorgt voor een grotere lokale
rigiditeit (stijfheid) en een verminderde permeabiliteit, zonder de laterale diffusie negatief te beïnvloeden.
Overmaat aan cholesterol in het bloed kan dus de cel-activiteit beïnvloeden door de permeabiliteit van
het membraan te verstoren.
• HDL: high density lipoprotein. Het is een blaasje dat cholesterol opneemt uit de bloedbaan, en
levert het aan de lever voor afbraak van cholesterol (zie figuur).
Perifere membraaneiwitten zijn via een interactie verbonden aan het membraan. Integrale
membraaneiwitten zitten door het membraan heen verankerd = transmembraan, en zijn niet los te
krijgen zonder de lipid bilayer van de membraan zelf aan te tasten (zie figuur).
• Transmembrane integrale eiwitten zijn verankerd in de vorm van een α-helix of β-barrel.
• Perifere eiwitten zijn verbonden met het membraan doormiddel van eiwit-eiwit interactie of
zwavelbruggen.
• Extracellulaire lipide anker: GPI (glycophosphatidylinositol) anker
• Intracellulaire lipide anker: prenylering
De eigenschappen/structuur van een eiwit worden bepaald door de R-groepen van de aminozuren.
Aminozuren worden verbonden tot een sterke polaire peptideketen ruggengraat. Interacties tussen de R-
groepen maken de vouwing van eiwitten mogelijk. De lading van de zure/basische aminozuren is
afhankelijk van de pH van de omgeving.
• α-helices rijk aan apolaire aminozuren kunnen transmembraan helices zijn.
• Transmembraandomeinen hebben interactie met de membraan, maar ook met elkaar (zie
figuur).
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper bonifiya. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €6,49. Je zit daarna nergens aan vast.
