Membraanstructuur

Biomembranen
Membraanlipiden
Structuur
Gecompartimentaliseerd
Lipidendubbellaag
Vorming
Diversiteit
Fosfoglyceriden
Sfingolipiden
Cholesterol
Lengte en verzadiginggraad van vetzuren
Functioneel belang
Eigenschappen
Fluiditeit
Beweging van lipiden in membraan
Rol van vetzuren
Rol van cholesterol
Functioneel belang
Asymmetrische samenstelling
Binnenblad (-) vs buitenblad
Ontstaan
Lipid raft
Functioneel belang
Functies
Permeabiliteitsbarrière
Condensator
Membraaneiwitten
Indeling
Integrale membraaneiwitten
Membraaneiwitten met vetanker
Perifere membraaneiwitten
Integrale MEW
Transmembranaire peptideketens
Structurele kenmerken
Probleem
Oplossing
Transmembranaire -helix
MEW met vetanker
Verankering door covalent-gebonden lipiden
Perifere MEW
Niet-covalente binding aan lipiden
Toep: Fosfolipase 2 (aan cytoplasm. zijde)
Topologie
Oriëntatie
Glycocalixlaag
Functie
Toep: bloedgroep ABO
Transmembranair transport van ionen en kleine moleculen
Inleidende begrippen
Hydrofobe barrière
Concentratiegradiënt
Elektrisch gradiënt
Elektrochemisch gradiënt
Eenvoudige diffusie door membraan
Passief transport
Eenvoudige diffusie van neutraal molecule
Flux van neutraal molecule
Drijvende kracht
Permeabiliteitscoëfficient
Gefaciliteerde diffusie: transport via uniporters
Mechanisme
Eigenschappen:
Transport hydrofiele moleculen mogelijk
Saturatie of Vmax
Specifiteit van transport
Maximale snelheid Vmax en affiniteit Km
Voorbeeld: cellulaire opname van glucose
Toepassing: GLUT-isovormen
Eenvoudige diffusie vs gefaciliteerde diffusie
Actief transport
Primair actief transport
ATP-gedreven pompen
P-type ionenpompen (E1 vs E2 conformatie)
Ca2+-pompen
PMCA
SERCA
NA-K+-pomp
Eiwitstructuur, E1-E2, reactiecyclus, funct. belang, digitalis
V-type H+-pomp
ABC-transporters
MDR1
Secundair actief transport
Cotransport door symporters en antiporters
Na+-gekoppeld cotransport
Na+/glucose cotransporter (SGLT)
Toep : transepithale opname v glucose in dunne darm
Na+/Ca+ uitwisselaar (NCX)
Ionenkanalen (passief, gefaciliteerde diffusie)
Definities
Membraanpotentiaal = Vm
Diffusie van ionen
Evenwichtspotentiaal
Drijvende kracht (Vm – Eion)
Eigenschappen
Functie
Selectiviteit
Mechanisme van selectiviteit
Kcsa K+kanaal: Structuur
Porie
Selectiviteitsfilter
Permeatie
Schakeling
Open probabiliteit
Indeling van kanalen o.b.v. activering
Spanningsafhankelijke kanalen
Ligandgestuurde kanalen
Receptorgeactiveerde kanalen
Mechanogevoelige kanalen
Ionenstroom door 1 kanaal
Amplitudo van de stroom
Conductantie van kanaal
Drijvende kracht
Toepassing: stroom-spanningsrelatie voor K+kanaal
Ionenstroom door plasmamembraan
Van enkelvoudige stroom naar membraanstroom
Ionenstromen => membraanpotentiaal
Rustpotentiaal
probleemstelling: stabiele membraanpotentiaal
Rustpotentiaal = mengpotentiaal
Rustpotentiaal: bepaald door Ek
K+ lekkanalen
Spanningsafhankelijke ionenkanalen
Neuron
Morfologie
Functie
Prikkelbaarheid
Actiepotentiaal
Spanningsafhankelijke ionenkanalen
Spanningsafhankelijk Na+kanaal
Structuur van -subeenheid
Schakeling door membraanpotentiaal
Kinetica en IV-relatie
Toxologie: tetrodotoxine
Spanningsafhankelijk Na+kanaal
Structuur van -subeenheid
Schakeling door membraanpotentiaal
Actiepotentiaal
Mechanisme
Spanningsafhankelijke kanalen
Eigenschappen
Depoliserende stimulus
Aard stimulus
Mechanisme
Drempelpotentiaal
Alles-of-niets respons
Refractaire periode
Geleiding langs axon
Kabelmodel voor axon
Passieve verspreiding
Elektrotonus
Actieve voortplanting
Unidirectioneel
Snelheid van voortgeleiding
Myelineschede rond axon
Saltatorische geleiding
Synaptische signaaloverdracht
Neurotransmitters
Presynaptische aanmaak en opslag
Vrijstelling van NT: Exocytose
Spanningsafhankelijk Ca2+kanaal
Stopzetten van NT-signaal
Acetylcholine
Andere
Postsynaptische respons (neuron)
Ligandgestuurde ionenkanalen
Nicotine-acetylcholine receptor
Schakeling door acetylcholine
Farmacologie
Excitatorische synaps
Inhibitorische synaps
Integratie van synaptische input (neuron)
Cellulaire communicatie
Signaalmoleculen en receptoren
Intracellulaire signaaltransductie
Cellulaire communicatie
Intercellulaire communicatie
Overzicht
Endocrien
Paracrien
Autocrien
Signaalmoleculen
Aanmaak van signaalmoleculen
Via biosynthetische paden
Via specifieke enzymesystemen
Inhibitie van cyclooxygenase: aspirine
Afgave van signaalmoleculen
Geregelde exocytose
Diffusie uit cel
Membraanreceptoren voor signaalmoleculen
Diversiteit membraanreceptoren
Receptoren voor acetylcholine
Binding van signaalmolecule aan receptor
Gevoeligheid van doelwitcel
Agonisten vs. Antagonisten
Signaaltransductie
Second messengers
G-proteïnen
Moleculaire schakelaren
GTPase cyclus
Activering en inactivering
Proteïnekinasen en –fosfatasen
Fosforylering van eiwitten
G-proteine gekoppelde receptoren (GPCR)
Signaaltransductie via cAMP/PKA
Overzicht van signaaltransductie via GPCR
G-proteine gekoppelde receptoren
Structuur en functie
Structurele en functionele diversiteit
Liganden
Medisch belang
Trimere G-proteines
Structuur
Moleculaire schakelaar
GTPase cyclus
Effectoren
Ionenkanalen => elektrisch signaal
Membraangebonden enzymes
Amplificatie van extracell. signaal door second messengers
GPCR => G proteïne => Effector
G-proteïne gekoppelde receptor
Alternatieve signaaltransductie
Desensitizering van GPCR
Bv.: Signaaltransductie via cAMP/PKA
Effector: Adenylaatcyclase
Cytoplasmatisch enzyme: CAMP fosfodiesterase
Proteïnekinase A (PKA)
Stopzetten van cAMP/PKA signaal
Activering van gentranscriptie
Compertimentalisering van cAMP/PKA => signaaltransductie
GPCR en ionenkanalen
Signaaltransductie van Ca2+
G-proteïne gekoppelde receptoren
Signaaltransductie via fosfolipase C
Signaaltransductie via IP3 en DAG
Signaaltransductie via PLC
Regeling van ionenkanalen
Ca2+ als second messenger
Signaaltransductie via Ca2+
Intracellulaire Ca2+ sensoren
Calmoduline
Ca2+ afhankelijke binding aan doelwiteiwitten
Ontstaan van een intracellulair Ca2+ signaal
Cellulaire Ca2+ transportsystemen
Actieve transportsystemen
Ca2+ kanalen
Ca2+ signaal in prikkelbare cel => AP
Ca2+ signaal in niet prikkelbare cel => Ligand
Bv.: Signaaltransductie via NO/cGMP
Relaxatie van gladde spier in vaatwand
Signaaltransductie via NO/cGMP
Receptor tyrosinekinasen
MAP kinase cascade
Signaaltransductie via proteolyse
Receptor tyrosine kinase (RTK)
Mechanisme van activering
Signaaltransductie
Rekrutering en activering van signaaleiwitten
Activering van PKB/Akt (cell survival)
Activering van MAPkinase (cel proliferatie)
cascade-1 (RasGDP > RasGTP)
cascade-2 (RasGTP > MAPk)
cascade-3 (gentranscriptie > celproliferatie)
Ras als moleculaire schakelaar
Extracell. stimulus > kern
Desentisering van RTK
Ontstaan van tumoren
RTK-MAPKinase cascade: mutaties in tumoren
Signaaltransductie via proteolyse NF-kB
Ubiquitine en proteasoom
Sortering van eiwitten
Import van eiwitten in ER
Modificering van eiwitten in ER
Probleemstelling
Sorteersignaal
Import van secretorische eiwitten in ER
Cotranslationele translocatie
Signaal Recognitie Partikel / -receptor
Translocon
Signaalpeptidase
Binding van SRP-ribosoom aan ER
Transport doorheen translocon
Insertie van eiwitten in membraan van ER
Type I (signaalpept. / stop-transfer)
Single-pass –NH2-ter in lumen
Type II (signaalanker)
Single-pass –NH2-ter in cytosol
Type IV (signaalanker / stop-transfer)
Multispaneiwitten
Modificering van eiwitten in lumen van ER
N-gebonden glycolysering van eiwitten
Synthese van oligosaccharide precursor
N-glycolisering en initiële modificering van suikergroep in ER
Vorming en herschikken van disulfidebruggen
Vorming van -S-S- in ER
Correcte vouwing van eiwitten in ER
Assemblage van multimere eiwitcomplexen in ER
Kwaliteitscontrole in ER
Moleculair mechanisme van vesiculair transport
Vesiculair transport
Secretie en endocytose
Vorming van een coated vesikel
Manteleiwitten
Vorming van coated vesikel
GTPasen als moleculaire timers voor vesikelvorming
Mantelvorming en uitstulping
Afsplitsing en ontmanteling
Opladen van vesikel met cargo-eiwitten
Selectieve
Niet-selectieve
Fusie van transportvesikel
Aanmering en fusie van transportvesikel
Aanmering - stap 1: Rab GTPasen
Aanmering - stap 2: vorming van SNARE complex
Fusie van membranen
Dissociatie van SNARE complex
Secretorische route
Secretorische route
ER-Golgi anterograad transport
COPII vesikel
Golgi-ER retrograad transport
COPI vesikel
Anterograad transport door Golgi apparaat
Maturatie van eiwitten
Glycolysering van eiwitten
Sortering in Trans-Golgi netwerk
Clathrine vesikel
Vorming van vesikel
Opladen van cargo en afsnoering
Sortering van lysosomale enzymes
Mannose-6-P als sorteersignaal
TGN-endosomale sortering
Sortering van secretorische eiwitten
Aggregatie van eiwitten
Proteolytische maturatie van eiwtten
Differentiële sortering in gepolariseerde epitheelcellen
Receptor-gemedieerde endocytose
Endocytose
Receptor-gemedieerde endocytose
~ van Low Density Lipoprotein partikels
Vorming van endocytotische vesikel
Sortering in endosomen
~ pH-afhankelijke binding van cargo
Familiale hypercholesterolemie
Lysosoom
Multivesicular bodies
Aanvoer van membraaneiwitten naar lysosoom
Vorming van multivesicular bodies
Cytoskelet en beweging
Myosine-gedreven beweging
Motoreiwitten
Myosine als motoreiwit
De myosine familie
Myosine I => myosine XVII
Moleculaire structuur van myosine
Domeinstructuur van myosine
Hoofd en nek
Staart
Myosine als moleculaire motor
Powerstroke
Dwarsbrugcyclus
ATPase activiteit
Myosine-gedreven beweging
Transport van vesikels en organellen
Cytokinese
Spiercontractie
Sarcomeer
Dik filament
Dun filament
Mechanisme van spiercontractie
Sliding filament mechanisme
Regeling van spiercontractie door Ca2+
Exitatie-contractiekoppeling in skeletspier:
zenuwprikkel => AP in spiervezel
AP => [Ca2+]cyto stijgt in spiervezel
[Ca2+]cyto stijgt => contractie in spiervezel
Kinesine/dyneïne-gedreven beweging
Microtubuli
Structuur
Intracellulaire verdeling van microtubuli MTOC
Microtubuli motoreiwitten
Kinesine
Dyneïne
Kinesine als moleculaire motor
Mechanisme van beweging
Axonaal transport
Transport van celorganellen via microtubuli
Beweging van cilia en flagella
Axonema structuur
Gecoördineerde beweging van cilia en flagella
Beweging van duplet vs. beweging van cilia
Ciliaire diskinesie syndromen