Membrane Structure and Function

Hoofdstuk 05

2010/2011

STRUCTUUR CELMEMBRAANDeel 1

2

Fosfolipide

• Fosfaatkop

– hydrofiel

• Vetzuurstaarten

– hydrofoob

• Gerangschikt in een dubbele laag

3

hydrofiel

hydrofoob

Dubbele laag fosfolipiden

• Dient als cellulaire barrière/grens

4

hydrofiel

hydrofoob

hydrofiel

niet doorlaatbaar voor polaire stoffen

H2Osuiker vettenzout

afval

Celmembraan

• Scheidt de levende cel van zijn omgeving

– membraan = 8 nm dik

• Bepaalt wat in en uit de cel gaat

– sommige stoffen kunnen er makkelijker in en uit dan anderen• hydrofoob vs. hydrofiel

5

Niet alleen fosfolipiden…

• In 1972 stelden S.J. Singer & G. Nicolson de hypothese op dat het celmembraan naastfofolipiden ook is opgebouwd uit o.a. membraaneiwitten

6

Extracellulaire ruimte

Cholesterol

Cytoplasma

Membraaneiwitten

Cytoskelet

Glycoproteïne

Fosfolipide

1972, S.J. Singer & G. Nicolson: Fluid Mosaic Model 7

Niet alleen fosfolipiden…

• Celmembraan bestaat ook uit membraaneiwitten

– vormen semi-permeabele kanalen

8

Membraaneiwitten

• Semi-permeabele kanalen

– specifieke kanalen laten specifieke stoffen door

in de cel

buiten de cel

suikerazH2O

zoutNH3

9

Functies membraaneiwitten

10

Buiten

Celmembraan

In de cel

Transporter Cell surfacereceptor

Enzym

Cell surface identity marker

Attachment to thecytoskeleton

Cell adhesion

MEMBRAANTRANSPORTDeel 2

11

Membraantransport

• Passief transport

– Diffusie

– Vergemakkelijkt transport

– Osmose

• Actief transport

12

Diffusie

• 2e wet van de thermodynamica

– entropie

13

Diffusie = beweging van HOGE naar LAGE concentratie

Diffusie

• Van HOGE naar LAGE concentratie

– passief transport

– geen energie nodig

14

Diffusie Osmose = diffusie van water

Osmose is diffusie van water

• Diffusie van water van een HOGE waterconcentratienaar een LAGE waterconcentratie

– over een semi-permeabel membraan

15

Waterconcentratie

• Richting van osmose wordt bepaald door concentraties van opgeloste stoffen te vergelijken

– hypertoon – meer opgeloste stof, minder water

– hypotoon – minder opgeloste stof, meer water

– isotoon – evenveel opgeloste stof, evenveel water

16

netto beweging van water

water

Handhaven waterbalans

• Overleving van de cel hangt af van de balans tussen wateropname en waterafgifte

17

Handhaven waterbalans

• Hypotoon milieu

– een cel in demiwater

– hoge waterconcentratie rondom cel• Probleem: cel neemt water op en kan barsten

– voorbeeld: Paramecium

» neemt continu water op

– oplossing: kloppende vacuole

» pompt water uit cel

» kost ATP

– Plantencel• Turgescent = vol

• celwand voorkomt barsten

18

ATP

Kloppende vacuole

19

ATP

Handhaven waterbalans

• Hypertoon milieu

– een cel in zeewater

– lage waterconcentratie rondom cel• Probleem: cel verliest water en kan sterven

– voorbeeld: schelpdier

» verliest continu water

– oplossing: neem water op

– Plantencel• Plasmolyse = slap hangen

20

Handhaven waterbalans

• Isotoon milieu

– een cel in milde zoutoplossing

– geen verschil in waterconcentratie• Probleem: geen

– geen netto beweging van water

» gelijke beweging van water in beide richtingen

– cel in equilibrium

– celvolume constant

• Voorbeeld

– bloedcel in bloedplasma

21

Vergemakkelijkt transport

• Diffusie door kanaaleiwitten

– specifieke moleculen transporteren over een membraan

– geen energie nodig

22

open kanaal = snel transport

vergemakkelijkt = met hulp

HOOG

LAAG

Actief transport

• Transport van moleculen tegen een concentratie-gradiënt

– vervorming van membraaneiwit transporteert een opgeloste stof over een membraan

– ‘eiwitpomp’

– kost energie = ATP

23

LAAG

HOOG

Co-transport

• Antiport vs. symport

24

Membraantransport

• Passief transport– diffusie

• diffusie van niet polaire, hydrofobe moleculen

• vetten

• HOOG - LAAG

– vergemakkelijkt transport• diffusie van polaire, hydrofiele moleculen

• door een kanaaleiwit

• HOOG LAAG

• Actief transport• transport tegen de concentratiegradiënt in

• LAAG HOOG

• eiwitpomp noodzakelijk

• ATP nodig25

ATP

Membraantransport

26

ATP

En grote moleculen…?

• Membraantransport van grote moleculen

– door middel van vacuoles en blaasjes

– endocytose• fagocytose = ‘cellulair eten’

• pinocytose = ‘cellulair drinken’

• receptor-mediated endocytose

– exocytose

27

Endocytose

28

fagocytose

receptor-mediated endocytose

pinocytose

OEFENVRAGENDeel 3

29

Begrepen…?

30

Cel (in vergelijking met het milieu) hypertoon of hypotoon

Milieu (in vergelijking met de cel) hypertoon of hypotoon

Bewegingsrichting water? in of uit de cel

0.05 M 0.03 M

Begrepen…?

Je krijgt 6 ongelabelde bekerglazen met verschillendesacharose-oplossingen. Deze bekerglazen bevatten een0.0M, o.2M, 0.4M, 0.6M, 0.8M of 1.0M sacharose-oplossing. Bedenk een kwantitatieve methode om vastte stellen welk bekerglas welke oplossing bevat.

a) Beschrijf het experiment dat je uit wil voeren

b) Beschrijf de verwachte resultaten

c) Geef een verklaring van die resultaten op basis van je kennisvan diffusie en osmose

31

10 min.

Begrepen…?

Een volledig turgescente plantencel wordt in een isotoneoplossing gelegd. De oplossing bevat dezelfde stoffen indezelfde concentratie als het vacuolevocht in de planten-cel

a) Verandert het volume van de plantencel als deze in de oplossing is gelegd? Als dat zo is hoe verandert het volume dan?

b) Licht je antwoord zoals bij a. gegeven zo helder mogelijk toe.

32

5 min.

Einde