Informatie

6: Module 4: Het plasmamembraan - Biologie


6: Module 4: Het plasmamembraan

1.4 – Membranen

Fosfolipide dubbellaag – Dit is geregeld met de hydrofiele fosfaatkoppen naar buiten gericht, en de hydrofobe vetzuurstaarten (bestaande uit koolwaterstofketens) gericht naar het midden van de dubbellaag. Het is een barrière tegen alle moleculen behalve de kleinste, CO₂ en
O₂. De fosfolipiden kunnen van positie veranderen op het horizontale vlak, maar niet op het verticale.
Integrale eiwitten Deze strekken zich gewoonlijk uit van de ene kant van de fosfolipide dubbellaag naar de andere. Ze zijn meestal betrokken bij transporteren van stoffen door het membraan.

Perifere eiwitten – Deze zitten op de oppervlakken. Ze zullen snel rond het membraan glijden en met elkaar in botsing komen, maar zullen nooit van de ene naar de andere kant schuiven. Die aan de binnenkant van het membraan zijn vaak betrokken bij de vorm van de cel behouden of beweeglijkheid. Deze kunnen ook zijn enzymen, katalyseert reacties in het cytoplasma.
Glycoproteïnen – Deze zijn meestal betrokken bij celherkenning dat deel uitmaakt van het immuunsysteem. Ze kunnen ook optreden als receptoren in celsignalering zoals met hormonen.
cholesterol – Bindt lipiden in het plasmamembraan aan elkaar, waardoor de vloeibaarheid wordt verminderd en structurele stabiliteit wordt verleend.
Dit wordt het vloeibare mozaïekmodel genoemd omdat het zich in een vloeibare toestand bevindt, en in elektronenmicrofoto's van het membraan vormen de eiwitten een mozaïekpatroon.

1.4.2 – Leg uit hoe de hydrofobe en hydrofiele eigenschappen van fosfolipiden helpen om
de structuur van celmembranen behouden

De structuur van de fosfolipide dubbellaag is zeer stabiel, omdat de hydrofobe koolwaterstofstaarten voelen zich tot elkaar aangetrokken en de hydrofiele fosfaatkoppen voelen zich ook tot elkaar aangetrokken. Deze attractie maakt de barrière sterk en stabiel.
De koppen zijn geschikt voor het hoge watergehalte van de weefselvloeistof en het cytoplasma aan weerszijden van het membraan. De staarten stoten water af, waardoor een barrière tussen de interne en externe wateromgeving van de cel en a barrière voor beweging van geladen moleculen.
De ladingen op de fosfolipiden trekken ze naar elkaar toe, waardoor ze redelijk stabiel zijn, hoewel er enige beweging mogelijk is. De aanwezigheid van cholesterol moleculen verhoogt de stabiliteit van het fosfolipide.

1.4.3 – Noem de functies van membraaneiwitten
Kanaalproteïne – Ze omspannen het membraan, waardoor grote moleculen erdoorheen kunnen bewegen. Binnen deze zijn passieve en actieve membraanpompen. Ze laten alleen specifieke ionen door.
Receptor Eiwit – Deze detecteren hormonen die bij cellen aankomen om veranderingen in functie te signaleren.
Ze zijn ook betrokken bij andere cel- en stofherkenning zoals in het immuunsysteem.

Enzymen – Integrale eiwitten in het membraan kunnen enzymen zijn (bijv. ATP Synthetase, Maltase)
Elektronendragers – Dit is een keten van perifere en integrale eiwitten die elektronen door het membraan laten passeren. Actieve pompen gebruiken ATP om bepaalde stoffen over het membraan te verplaatsen.

1.4.4 – Definieer diffusie en osmose
Diffusie is de passieve beweging van deeltjes van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie.
Diffusie door een celmembraan zal optreden als het membraan volledig is doorlaatbaar naar de opgeloste stof. In het geval van het fosfolipide
dubbellaag, het is permeabel voor niet-polaire stoffen, zoals: steroïden en glycerol, net zoals zuurstof en kooldioxide. Ze zullen diffunderen
snel via deze route. Het zal ook optreden als de poriën in het membraan groot genoeg zijn om de opgeloste stof binnen te laten. Water dat door het plasmamembraan diffundeert, passeert via de met eiwit beklede poriën van het membraan en kleine ruimtes tussen de fosfolipidemoleculen.
Dit zal gemakkelijker gebeuren als het membraan fosfolipiden met onverzadigde koolwaterstofstaarten bevat, omdat ze verder uit elkaar liggen. Hierdoor is het membraan bijzonder lek voor water.

Osmose is de passieve beweging van watermoleculen, over een gedeeltelijk permeabele
membraan, van een gebied met een lagere concentratie opgeloste stoffen naar een gebied met een hogere opgeloste stof
concentratie.

Het water beweegt door plasmamembraanporiën genaamd aquaporine. Wanneer een oplossing van water wordt gescheiden door een membraan dat doorlaatbaar is voor watermoleculen, hebben watermoleculen de neiging om te diffunderen, terwijl opgeloste moleculen en hun groep watermoleculen minder bewegen.
Osmose kan ook worden gedefinieerd als de netto beweging van watermoleculen van een gebied met een hoge concentratie van watermoleculen naar een gebied met een lagere concentratie van een lagere concentratie van watermoleculen, over een selectief permeabel membraan.

1.4.5 – Leg het passieve transport door het membraan uit door eenvoudige diffusie en gefaciliteerde
diffusie

Passieve beweging betekent dat: er wordt geen energie (ATP) gebruikt voor de beweging van moleculen van de ene kant van het membraan naar de andere.
Eenvoudige diffusie – De moleculen zijn zo klein ze kunnen eenvoudig door de fosfolipidemoleculen van het membraan gaan, omdat het weinig weerstand biedt. Voorbeelden zijn onder meer: O2 en CO2, net zoals lipide moleculen, ook al zijn ze groot.
Gefaciliteerde diffusie – Voor grotere moleculen, er zijn kanaal eiwitten door het membraan te nemen. Deze hebben complexe vormen, die een kanaal door het eiwit of de porie vormen. Het werkt als een schild tegen de niet-geladen gebieden van het membraan voor het molecuul. Deze kanalen laten alleen een bepaald soort stof door, maar er is geen controle over de bewegingsrichting.

1.4.6 – De rol van eiwitpompen en ATP bij actief transport door membranen uitleggen

Actief transport is noodzakelijk omdat cellen mogelijk een hogere concentratie dan de buitenkant, dus diffusie is niet mogelijk. Hierdoor bewegen de deeltjes tegen de concentratie in.

Bij actief vervoer ATP wordt gebruikt om de nodige energie te leveren. Het wordt gehydrolyseerd tot ADP. Eiwitpompen gebruiken deze energie om pomp moleculen over het celmembraan, van een lage concentratie naar een hoge concentratie. Ze worden actief genoemd omdat: Zij hebben nodig energie functioneren.
Deze energie zorgt ervoor dat de vorm van het eiwit verandert, waardoor het het molecuul over het membraan kan bewegen. Actief transport is ook zeer selectief en heeft de neiging om ionen te absorberen die de behoeften van de cellen weerspiegelen. Natrium-kaliumpomp creëert een elektrochemische gradiënt over het membraan van alle cellen. De binnenkant van de cel heeft een negatieve lading in vergelijking met de buitenkant. In zenuwcellen wordt deze pomp aangepast om elektrochemische verschijnselen te creëren.

1.4.7 – Leg uit hoe blaasjes worden gebruikt om materialen binnen een cel tussen de ruw endoplasmatisch reticulum, Golgi, apparaat en het plasmamembraan
Cellen produceren moleculen die buiten de cel worden uitgescheiden, die soms een complexe combinatie zijn van eiwitten, koolhydraten en lipiden. Een gen is gecodeerd in het basiseiwit en de expressie ervan start het proces.

  • Een eiwit dat al is gesynthetiseerd, is aanwezig in de rER
  • Terwijl het eiwit door de rER beweegt, wordt het gemodificeerd
  • Aan het einde van de rER wordt een blaasje gevormd dat het eiwit bevat
  • Het blaasje migreert vervolgens naar het Golgi-apparaat
  • Vesikel- en Golgi-membranen smelten samen en het eiwit komt het lumen van de Golgi binnen. De Golgi modificeert het eiwit verder.
  • Een ander blaasje wordt gevormd uit het Golgi-membraan en breekt af. Het wordt getransporteerd naar het plasmamembraan, dat samensmelt en vervolgens het eiwit afscheidt. Dit is exocytose.

1.4.8 – Beschrijf hoe de vloeibaarheid van het membraan het mogelijk maakt om van vorm te veranderen, te breken en te hervormen tijdens endocytose en exocytose
Exocytose – Het membraan van het blaasje versmelt met het plasmamembraan en de inhoud ervan wordt uitgescheiden. Het blaasje versmelt met het plasmamembraan en de inhoud wordt verdreven.
endocytose – Een blaasje wordt gevormd wanneer het plasmamembraan zich opvouwt en vervolgens afbreekt. Een deel van het membraan wordt naar binnen getrokken en bij het afknijpen wordt een druppel vloeistof ingesloten.
Ze kunnen dan de inhoud door het cytoplasma verplaatsen. De continuïteit van het plasmamembraan wordt niet verstoord.


Invoering

Ondanks de schijnbare drukte, functioneert Grand Central Station met een hoge mate van organisatie: mensen en objecten verplaatsen zich van de ene locatie naar de andere, ze overschrijden of bevinden zich binnen bepaalde grenzen, en ze zorgen voor een constante stroom als onderdeel van grotere activiteit. Analoog omvatten de functies van een plasmamembraan beweging binnen de cel en over grenzen in het proces van intracellulaire en intercellulaire activiteiten. (credit: wijziging van het werk door Randy Le'Moine)

Het plasmamembraan, ook wel het celmembraan genoemd, heeft veel functies, maar de meest elementaire is om de grenzen van de cel te definiëren en de cel functioneel te houden. Het plasmamembraan is selectief permeabel. Dit betekent dat het membraan ervoor zorgt dat sommige materialen vrij de cel kunnen binnenkomen of verlaten, terwijl andere materialen niet vrij kunnen bewegen, maar het gebruik van een gespecialiseerde structuur vereisen en soms zelfs energie-investeringen voor het oversteken.


DMCA-klacht

Als u van mening bent dat inhoud die beschikbaar is via de Website (zoals gedefinieerd in onze Servicevoorwaarden) een of meer van uw auteursrechten schendt, dient u ons hiervan op de hoogte te stellen door middel van een schriftelijke kennisgeving (“Inbreukmelding”) met de hieronder beschreven informatie aan de aangewezen onderstaande makelaar. Als Varsity Tutors actie onderneemt als reactie op een Kennisgeving van Inbreuk, zal het te goeder trouw proberen contact op te nemen met de partij die dergelijke inhoud beschikbaar heeft gesteld door middel van het meest recente e-mailadres, indien aanwezig, dat door een dergelijke partij aan Varsity Tutors is verstrekt.

Uw kennisgeving van inbreuk kan worden doorgestuurd naar de partij die de inhoud beschikbaar heeft gesteld of naar derden zoals ChillingEffects.org.

Houd er rekening mee dat u aansprakelijk bent voor schade (inclusief kosten en advocatenhonoraria) als u materieel een verkeerde voorstelling geeft van het feit dat een product of activiteit inbreuk maakt op uw auteursrechten. Als u er dus niet zeker van bent dat inhoud die zich op de Website bevindt of waarnaar wordt gelinkt door uw auteursrecht schendt, moet u overwegen eerst contact op te nemen met een advocaat.

Volg deze stappen om een ​​melding in te dienen:

U moet het volgende opnemen:

Een fysieke of elektronische handtekening van de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hem op te treden Een identificatie van het auteursrecht waarvan wordt beweerd dat het is geschonden Een beschrijving van de aard en exacte locatie van de inhoud waarvan u beweert dat het inbreuk maakt op uw auteursrecht, in voldoende detail om Varsity Tutors in staat te stellen die inhoud te vinden en positief te identificeren, we hebben bijvoorbeeld een link nodig naar de specifieke vraag (niet alleen de naam van de vraag) die de inhoud bevat en een beschrijving van welk specifiek deel van de vraag - een afbeelding, een link, de tekst, enz. - uw klacht verwijst naar uw naam, adres, telefoonnummer en e-mailadres en een verklaring van u: (a) dat u te goeder trouw gelooft dat het gebruik van de inhoud waarvan u beweert dat deze inbreuk maakt op uw auteursrecht, is niet door de wet is geautoriseerd, of door de eigenaar van het auteursrecht of de vertegenwoordiger van een dergelijke eigenaar (b) dat alle informatie in uw kennisgeving van inbreuk juist is, en (c) op straffe van meineed, dat u ofwel de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hen op te treden.

Stuur uw klacht naar onze aangewezen agent op:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105


Membraanstructuur:

Ons wetenschappelijke begrip van membranen begon met de Amerikaanse staatsman Benjamin Franklin. In 1774 observeerde Franklin de effecten van olie op een wateroppervlak en ontdekte dat de olie zich niet met het water vermengt, maar zich eerder over het wateroppervlak verspreidt om een ​​dunne film te creëren:

Ik pakte een kruik olie en liet er een beetje van op het water vallen. Ik zag dat het zich met verrassende snelheid over het oppervlak verspreidde... Hoewel het niet meer dan een theelepel vol was, bracht het een ogenblikkelijke rust voort over een ruimte van enkele meters in het vierkant die zich verbazingwekkend uitbreidde en zich geleidelijk uitbreidde tot het de [andere] kant bereikte, waardoor het hele de vijver, misschien een halve hectare, zo glad als een spiegel.

Meer dan een eeuw later, in 1890, herhaalde Lord Rayleigh de experimenten van Franklin tijdens zijn studie aan de universiteit van Cambridge in Engeland. Hij en andere wetenschappers ontwikkelden hulpmiddelen en wiskundige methoden voor het berekenen van het oppervlak dat door de oliefilm wordt bedekt. Hoewel deze vroege onderzoeken niet direct gericht waren op membranen of zelfs cellen, waren ze erg belangrijk omdat ze de afstoting beschreven die optreedt wanneer in water onoplosbare vloeistoffen, zoals olie, in contact komen met water. Het was dit inzicht - dat olie en water elkaar afstoten - dat wetenschappers ertoe bracht zich af te vragen of het celmembraan op de een of andere manier zou kunnen zijn gemaakt van een stof die water afstoot. Op deze manier kan het voorkomen dat vloeistoffen buiten de cel er doorheen gaan, terwijl het ook voorkomt dat de vloeistoffen in de cel naar buiten lekken. Het feit dat dierlijke cellen, wanneer ze onder een microscoop worden bekeken, op oliebollen lijken, hielp de opvatting dat cellen op de een of andere manier omgeven waren door een olieachtige film, populairder te worden.

Experimenten met olie en water deden wetenschappers zich afvragen

Membraanstructuur ontdekken

Het duurde nog enkele decennia voordat wetenschappers de structurele kenmerken van het membraan begrepen waardoor het water kon afstoten. Dit inzicht kwam in drie grote stappen. Ten eerste merkten chemici op dat alle bekende soorten cellen moleculen bevatten die lipiden worden genoemd en die hydrofoob of in water onoplosbaar zijn. Als cellen voor het grootste deel uit water bestaan, hoe bevatten ze dan ook dingen die niet in water oplosbaar zijn? Wetenschappers stelden zich toen voor dat een in water onoplosbare buitenomgeving misschien het antwoord zou zijn. Als het buitenmembraan zou zijn gemaakt van in water onoplosbare lipiden, zou het membraan de doorgang van water en in water oplosbare moleculen belemmeren, terwijl hydrofobe moleculen (onoplosbaar in water) door het membraan zouden kunnen gaan. Ze hadden verder bewijs om dit idee te ondersteunen - zuurstofgas is hydrofoob maar kan gemakkelijk door celmembranen gaan.

De tweede grote vooruitgang kwam in 1931 met de uitvinding van de elektronenmicroscoop, die een einde maakte aan een zes jaar durend debat in de wetenschappelijke gemeenschap. In 1924 kwamen twee concurrerende wetenschappers tot tegengestelde conclusies over de structuur van het membraan. Een Deens-Amerikaanse wetenschapper genaamd Hugo Fricke voerde berekeningen uit met betrekking tot het oppervlak van die cellen en hun capaciteit voor elektrische lading. Op basis van deze berekeningen ontdekte hij dat de lipidenlaag rond de cel 3,3 mm dik is (Fricke, 1924). Hoewel zijn metingen dramatisch nauwkeurig waren, leidde een gebrek aan begrip van de structuur van lipiden hem en anderen tot de conclusie dat de lipidenlaag rond de cel maar één laag dik kon zijn. Ondertussen benaderden twee Nederlandse wetenschappers, Evert Gorter en François Grendel, de vraag op een andere manier. Ze haalden alle lipiden uit een monster rode bloedcellen en lieten ze uitspreiden op een waterig oppervlak, net zoals Ben Franklin had gedaan met de olie. Ze ontdekten dat wanneer de lipiden zich als één laag verspreidden, het gebied dat ze bedekten bijna precies was tweemaal het oppervlak van de rode bloedcellen zelf (Gorter & Grendel, 1925). Zo concludeerden Gorter en Grendel dat het lipide-oppervlak dat de cellen omringt, uit twee lagen moet bestaan. Het blijkt dat de beperkte technologie van die tijd leidde tot twee grote fouten in hun werk. Ten eerste haalden ze niet alle lipiden volledig uit de rode bloedcellen. Ten tweede onderschatten ze het oppervlak van de rode bloedcel omdat ze zich niet bewust waren van de dubbel-concave vorm. De twee fouten wogen elkaar echter bijna precies op en hun conclusies waren correct.

Toen de elektronenmicroscoop in 1931 werd uitgevonden door de Duitse wetenschappers Max Knoll en Ernst Ruska, waren er gemakkelijk twee dunne lijnen te zien die alle cellen omringen (Knoll & Ruska, 1970). Dit was een dramatisch en overtuigend bewijs dat het membraan uit een dubbele laag lipiden bestaat. Nog dramatischer onthulde de elektronenmicroscoop dat het celmembraan ook zichtbare structuren bevatte (Figuur 1).

Figuur 1: Een elektronenmicroscoop die het dubbele membraan laat zien.

De derde vooruitgang in het begrip van membranen kwam toen men zich realiseerde dat het membraan een "vloeibare" structuur is waarin componentmoleculen constant en snel in beweging zijn. Hoewel verschillende belangrijke metingen en experimenten hebben bijgedragen aan deze doorbraak in ons begrip, was misschien wel het meest dramatische een celfusie-experiment uitgevoerd door Larry Frye en Michael Edidin aan de Johns Hopkins University in 1970 (Frye & Edidin, 1970). Voor dit slimme experiment kweekten de wetenschappers menselijke cellen in het ene gerecht en muizencellen in het andere. Ze gebruikten een destijds gloednieuwe techniek om een ​​fluorescerend label aan sommige eiwitten aan de buitenkant van cellen te bevestigen. Ze labelden een deel van de eiwitten in de menselijke cellen met een fluorescerende blauwe kleurstof, terwijl ze de eiwitten op de muizencellen labelden met een rode kleurstof. Vervolgens gebruikten ze een virus om de cellen te misleiden om samen te smelten. Deze hybride cellen die half mens, half muis waren, overleefden niet lang, maar ze leefden net lang genoeg om ons iets over membranen te laten zien. In het begin, net nadat de cellen waren gefuseerd, was al het blauwe label gescheiden op de ene helft van de hybride cel, terwijl het rode label op de andere helft zat. De labels begonnen echter heel snel met elkaar te vermengen en binnen 40 minuten waren de blauwe en rode labels gelijkmatig verdeeld over het oppervlak van de hybride cel (Figuur 2).

Figuur 2: Het hybride celexperiment toonde aan dat eiwitten vloeiend door het membraan bewogen.

Het snelle mengen van de fluorescerende labels betekent dat de eiwitten die zich op het oppervlak van de cel bevinden niet op hun plaats worden gefixeerd - ze kunnen en zullen snel diffunderen rond de buitenkant van de cel, terwijl ze nog steeds in het plasmamembraan zijn ingebed. Dit besef leidde tot de ontwikkeling van het vloeistof-mozaïekmodel van de membraanstructuur, dat voor het eerst volledig werd gearticuleerd door S.J. Singer en Garth L. Nicolson in 1972 (Singer & Nicolson, 1972). Singer en Nicolson legden het plasmamembraan uit als een dubbellaag, twee lagen lipidemoleculen, met eiwitmoleculen ingebed in de lagen. Ze vergeleken dit met een mozaïek van gekleurde tegels die ingelegd zijn om een ​​ontwerp of afbeelding te vormen. In dit geval zijn de tegels echter de moleculen van lipiden en eiwitten, en ze zijn niet op hun plaats gefixeerd - ze bewegen zich door diffusie. Een andere manier om je het oppervlak van het membraan voor te stellen, is door je het oppervlak van de oceaan voor te stellen op een ruige en winderige dag. De lipidemoleculen zijn als het oceaanwater en de eiwitten dobberen rond als "ijsbergen ... drijvend in een zee van lipiden" (Singer & Nicolson, 1972). Zie figuur 3 voor een illustratie van het concept.

Figuur 3: Celmembraaneiwitten drijven in een zee van fosfolipiden.

Celmembranen zijn gemaakt van

Amfipathische aard van celmembranen

Sinds 1972 hebben we veel geleerd over de moleculaire componenten van biologische membranen en ons huidige begrip van de zeer complexe en dynamische aard van membranen staat ver af van de statische film die ooit werd bedacht. Verreweg het belangrijkste structurele kenmerk van het membraan is de amfipathische aard van de lipiden die het grootste deel van het membraan vormen. Het blijkt dat de lipiden waaruit membranen bestaan ​​niet puur hydrofoob zijn. Deze speciale lipiden hebben aan één uiteinde een geladen fosfaatgroep, waardoor dit gebied van het molecuul wateroplosbaar of hydrofiel is.

Deze fosfolipidemoleculen hebben dus in water oplosbare kopgroepen en in water onoplosbare staartgroepen, waardoor een amfipathische algemene structuur ontstaat (Figuur 4). Zepen en wasmiddelen zijn ook amfipathisch, wat niet alleen verklaart hoe ze gemakkelijk in water oplossen, maar ook hoe ze oliën en vetten in water oplossen, de sleutel tot hun effectiviteit als reinigingsmiddel.

Figuur 4: De unieke structuur van de fosfolipiden waaruit het celmembraan bestaat, zorgt ervoor dat het amfipathisch is.

De amfipathische aard van de fosfolipidemoleculen is belangrijk omdat het verklaart hoe deze moleculen een tweelaags membraan vormen. Twee rijen lipidemoleculen assembleren zichzelf in tegengestelde richtingen (Figuur 5). De hydrofobe staartgebieden plooien samen om een ​​watervrije binnenomgeving te creëren, en de hydrofiele kopgebieden zijn naar buiten gericht waar ze vrij zijn om te interageren met water, het belangrijkste oplosmiddel zowel binnen als buiten cellen.

Figuur 5: Fosfolipiden rangschikken zichzelf zo dat de hydrofobe staarten end-to-end zijn en de hydrofiele koppen aan de ene kant naar buiten wijzen naar de buitenkant van de cel en aan de andere kant naar de binnenkant van de cel.

Moleculen in wasmiddel hebben lange hydrofobe staarten. Dit maakt wasmiddelen

Soorten moleculen in celmembranen

Maar membranen zijn meer dan eenvoudige dubbellagen. Bij het experiment van Frye en Edidin waren eiwitten betrokken die in het plasmamembraan drijven. Het blijkt dat het membraan veel verschillende soorten moleculen bevat, niet alleen eiwitten. De meeste dierlijke celmembranen bevatten bijvoorbeeld cholesterol, een heel ander soort lipide. Cholesterol regelt de vloeibaarheid van het membraan en voorkomt ook bevriezing en barsten van het celmembraan bij lage temperaturen. (Dat dierlijke cellen cholesterol in hun membranen hebben, maar plantencellen, verklaart niet waarom al het cholesterol in onze voeding afkomstig is van dierlijke producten en niet van plantaardige.) Bovendien is bij sommige lipidengroepen de fosfaatkopgroep vervangen door een koolhydraatgroep. Dit worden glycolipiden genoemd. Evenzo hebben sommige van de eiwitten die zich in membranen bevinden ook koolhydraatgroepen eraan gehecht en worden glycoproteïnen genoemd. Zowel glycolipiden als glycoproteïnen zijn belangrijke "celmarkers" die door cellen worden gebruikt om zichzelf te identificeren met andere cellen.

Sommige eiwitten zijn volledig geïntegreerd in het membraan en worden integrale membraaneiwitten of transmembraaneiwitten genoemd, omdat ze beide lagen van het membraan "overspannen". Transmembraaneiwitten zijn nuttig voor de cel omdat ze kunnen interageren met moleculen aan de buitenkant van de cel en informatie over de extracellulaire omgeving kunnen doorgeven aan het binnenste van de cel. Andere eiwitten zijn losser aan de binnen- of buitenkant van het membraan bevestigd en worden perifere membraaneiwitten genoemd. Perifere membraaneiwitten worden vaak door de cel gebruikt tijdens signaaltransductie – het proces waarbij een cel reageert op een signaal van een andere cel. Bovendien, terwijl de meeste eiwitten vrij rond het membraan kunnen zweven, zoals we zagen bij het hybride celexperiment, zijn sommige eiwitten vastgemaakt aan een deel van het cytoskelet en zijn ze dus op één plaats verankerd. Deze verankering kan dienen als een cruciale structurele component van de cel en de bevestiging ervan aan andere cellen of aan de weefselmatrix. Onderstaande figuur 6 geeft een completer beeld van de vele soorten moleculen die in biologische membranen voorkomen.

Figuur 6: Veel soorten eiwitten zijn door het celmembraan vermengd.

Zoals uitgelegd in onze module De ontdekking en structuur van cellen, is het buitenste plasmamembraan niet het enige membraan in de cel. Veel inwendige organellen hebben ook membranen, waaronder de kern, mitochondrion, chloroplast, endoplasmatisch reticulum, Golgi-lichaam, lysosoom en peroxisoom. Deze membranen lijken allemaal erg op elkaar. Ze zijn allemaal samengesteld uit een zee van fosfolipiden met daarin drijvende eiwitten en andere componenten. De belangrijkste verschillen zijn dat de specifieke fosfolipiden waaruit de membranen bestaan ​​enigszins verschillen en dat de zwevende componenten in de membranen anders zijn. Elk organel, inclusief het plasmamembraan, heeft een unieke signatuur van eiwitten die in de fosfolipide dubbellaag drijven.


Endocytose

endocytose is een type actief transport dat deeltjes, zoals grote moleculen, delen van cellen en zelfs hele cellen, in een cel beweegt. Er zijn verschillende variaties van endocytose, maar ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk: het plasmamembraan van de cel dringt binnen en vormt een zak rond het doeldeeltje. De pocket knijpt af, waardoor het deeltje in een nieuw gecreëerd intracellulair blaasje komt te zitten dat is gevormd uit het plasmamembraan.

Fagocytose

Figuur 1. Bij fagocytose omringt het celmembraan het deeltje en overspoelt het. (credit: Mariana Ruiz Villareal)

Fagocytose (de toestand van '8220cell eating'8221) is het proces waarbij grote deeltjes, zoals cellen of relatief grote deeltjes, door een cel worden opgenomen. Wanneer micro-organismen bijvoorbeeld het menselijk lichaam binnendringen, zal een type witte bloedcel, een neutrofiel genaamd, de indringers door dit proces verwijderen, waarbij het micro-organisme wordt omhuld en overspoeld, dat vervolgens wordt vernietigd door de neutrofiel (Figuur 1).

Ter voorbereiding op fagocytose wordt een deel van het naar binnen gerichte oppervlak van het plasmamembraan bedekt met een eiwit genaamd clathrin, die dit deel van het membraan stabiliseert. Het beklede deel van het membraan strekt zich dan uit vanaf het lichaam van de cel en omringt het deeltje, en omsluit het uiteindelijk. Zodra het blaasje dat het deeltje bevat in de cel is ingesloten, komt het clathrine los van het membraan en gaat het blaasje samen met een lysosoom voor de afbraak van het materiaal in het nieuw gevormde compartiment (endosoom). Wanneer toegankelijke voedingsstoffen uit de afbraak van de vesiculaire inhoud zijn geëxtraheerd, versmelt het nieuw gevormde endosoom met het plasmamembraan en geeft het zijn inhoud af aan de extracellulaire vloeistof. Het endosomale membraan wordt weer onderdeel van het plasmamembraan.

Pinocytose

Figuur 2. Bij pinocytose dringt het celmembraan binnen, omringt een klein volume vloeistof en knijpt af. (credit: Mariana Ruiz Villareal)

Een variatie van endocytose wordt pinocytose genoemd. Dit betekent letterlijk 'het drinken van cellen' en werd genoemd in een tijd dat de veronderstelling was dat de cel doelbewust extracellulair vocht opnam. In werkelijkheid is dit een proces waarbij moleculen, waaronder water, worden opgenomen die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. Pinocytose resulteert in een veel kleiner blaasje dan fagocytose, en het blaasje hoeft niet te fuseren met een lysosoom (Figuur 2).

Een variant van pinocytose wordt potocytose genoemd. Dit proces maakt gebruik van een coating-eiwit, caveolin genaamd, aan de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan, dat een vergelijkbare functie vervult als clathrine. De holtes in het plasmamembraan die de vacuolen vormen, hebben naast caveolin ook membraanreceptoren en lipide-rafts.

De vacuolen of blaasjes gevormd in caveolae (enkelvoud caveola) zijn kleiner dan die in pinocytose. Potocytose wordt gebruikt om kleine moleculen de cel in te brengen en deze moleculen door de cel te transporteren om aan de andere kant van de cel vrij te komen, een proces dat transcytose wordt genoemd.

Receptor-gemedieerde endocytose

Figuur 3. Bij receptor-gemedieerde endocytose is de opname van stoffen door de cel gericht op een enkel type stof dat bindt aan de receptor op het buitenoppervlak van het celmembraan. (credit: wijziging van het werk van Mariana Ruiz Villareal)

Een gerichte variatie van endocytose maakt gebruik van receptoreiwitten in het plasmamembraan die een specifieke bindingsaffiniteit hebben voor bepaalde stoffen (Figuur 3).

Bij receptor-gemedieerde endocytose, zoals bij fagocytose, wordt clathrine gehecht aan de cytoplasmatische zijde van het plasmamembraan. Als de opname van een verbinding afhankelijk is van receptor-gemedieerde endocytose en het proces niet effectief is, zal het materiaal niet uit de weefselvloeistof of het bloed worden verwijderd. In plaats daarvan blijft het in die vloeistoffen en neemt de concentratie toe.

Sommige menselijke ziekten worden veroorzaakt door het falen van receptor-gemedieerde endocytose. Bijvoorbeeld, de vorm van cholesterol die lipoproteïne met lage dichtheid of LDL wordt genoemd (ook wel “bad” cholesterol genoemd) wordt uit het bloed verwijderd door receptor-gemedieerde endocytose. Bij de menselijke genetische ziekte familiale hypercholesterolemie zijn de LDL-receptoren defect of ontbreken ze volledig. Mensen met deze aandoening hebben levensbedreigende niveaus van cholesterol in hun bloed, omdat hun cellen de LDL-deeltjes niet uit hun bloed kunnen verwijderen.

Hoewel receptor-gemedieerde endocytose is ontworpen om specifieke stoffen die normaal in de extracellulaire vloeistof worden aangetroffen in de cel te brengen, kunnen andere stoffen op dezelfde plaats de cel binnendringen. Griepvirussen, difterie en choleratoxine hebben allemaal plaatsen die kruisreageren met normale receptorbindende plaatsen en toegang krijgen tot cellen.


6: Module 4: Het plasmamembraan - Biologie

Ga elke dag naar ten minste één van deze links om de organellen die je leert te bestuderen.
Midden van de cel Bekijk de bewegende delen van cellen. Klik op de witte cirkel die is verbonden met een organel om de naam en functie. Heel eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen. Omvat niet alle organellen, dat wel.
♦ Cellen leven! Kijk of je kunt herkennen en naam alle organellen. Lees de organellen onderaan en kijk of je ze op de foto kunt vinden. Beweeg je muis over een organel om te zien of je gelijk hebt.

Kijk hier voor voorbeelden van ongelooflijke, eetbare cellen:
2008, Michelle's klas op Applie's Place
2009, Michelle's klas op Applie's Place
2010, Michelle's klas op Applie's Place
2010, Julie's les bij Mindful Ramblings (scroll naar beneden. Klik op de afbeelding om te vergroten.)
Ik hou ook van deze cake gemaakt van een voetbalpan en fondant.

(1) blz. 161-163, cellulaire functies
Er zijn 11 functies van planten- en dierencellen opgesomd in dit eerste deel van Module 6. Drie van de functies worden niet vermeld als een vocabulaire, maar ze zijn vetgedrukt in de tekst.
Sommige functies die zowel plantaardige als dierlijke cellen vervullen, andere functies zijn specifiek voor alleen dierlijke of alleen plantencellen.


Ik kon geen video vinden die dit goed dekt, dus hier is een overzicht van cellen.


(2) blz. 164-166a, celstructuur. De celwand. Het plasmamembraan
Bijna onderaan p. 164, staat er, ". cellen zijn niet voor niets klein. het volume van materialen in een cel neemt toe met de derde macht van de straal van de cel." Na een korte introductie legt hij uit waarom cellen klein zijn en niet steeds groter worden.

(3) blz. 166-167a, het cytoplasma

►Bekijk deze korte video over het cytoplasma. Scroll een beetje naar beneden.

Cytoplasmatische stroming (onthouden, cyto betekent cel) is de beweging van het cytoplasma van de cel, waarbij dingen zoals voedingsstoffen, eiwitten, enz.
Je leert al snel over actief transport en passief transport.


Hier is cytoplasmatische stroming in de chloroplasten in een blad. Je hoeft niet alles te bekijken.

(4) blz. 167-174, verschillende delen van een cel

Deze video behandelt verschillende organellen in de cel, maar niet in de volgorde waarin ze in je leerboek staan.
P. 167-168 en 171
Endoplasmatisch reticulum/ER, ribosomen, Gogi-lichaam (hetzelfde als Gogi-apparaat),
lysosomen, mitochondria


P. 169
Vacuolen en blaasjes

Ook vermeld in uw tekst is het woordenschatwoord fagocytose.
Fago- middelen om te eten of te verzwelgen cyto- of betekent cel.
Dit zou je moeten helpen herinneren wat een Fagocytische vacuole is ook. (De ic Aan -cytisch is het bijvoeglijk naamwoord dat betekent met cellen te maken hebben)
Lees uw definities en bestudeer al uw diagrammen! =)


P. 172-173
centriolen en cytoskelet
Vreemd genoeg vond ik een vreemd video die over de 2 resterende organellen gaat die de bovenstaande video's niet hebben behandeld.

► Speel deze celquiz. Speel het meerdere keren als je wilt.

(5) blz. 175-176 , Experiment 6.1 , Cell Structure I
My Class: Look here at onion cells (the first 3 pics), and on the blank, unlined lab sheet I gave you, draw each magnification. Label which magnification each picture is.

(6) p. 176-180, How Substances Travel In and Out of Cells

Before watching these videos , study Figure 6.7, The Construction of the Plasma Membrane.

Remember, lipids are fats, and repel water.
Part of a phospholipid (see image) is attracted to water, and part is repelled by water. This causes the phospholipids to arrange in such a way as to make up the plasma membrane of a cell.

Passive Transport and Active Transport.
Active Transport requires energy, called ATP.

Animal Cell
Near the end, see the centrioles. In the Animal Cell Pizza picture at the top of this post, we used pieces of celery to represent the centrioles.


Examples of Passive Transport
►Remember diffusion and osmosis - scroll down and read the part that is below the pictures of eggs.
Remember, osmosis occurs in an attempt to "even up" the concentration or dilution of solutes in the water on both sides of a semi-permeable membrane, such as the membrane of a raw egg or of a cell.


Watch three videos:


(a) Isotonic solution - a cell is said to be in an isotonic solution when the amount of concentration in the cell is equal to amount of concentration that is in the solution the cell is in.
Your kidneys get rid of excess solutes in the blood to ensure that the bloodstream stays isotonic with your red blood cells.
Evolution? I think not. Or you'd be dead before you "adapted" to everything that is necessaryto live!

(b) Hypertonic solution - the amount of concentration in the solution (that the cell is in) is greater than the amount of concentration that is in the cell itself. This causes the cell to lose water because the cell's water is drawn toward the higher concentration that is outside of the cell.
This causes the cell to shrink in on itself or implode (opposite of explode).
This collapse of a walled cell's cytoplasm (remember, cyto means cell) due to a lack of water is called plasmolysis .
This is why when a person drinks ocean water, the water in their cells will move out of the cells by osmosis to the higher concentrated salt water, which can be fatal.

(c) Hypotonic solution - the amount of concentration in the solution (that the cell is in) is minder than the amount of concentration that is in the cell itself. This causes the cell to absorb more water and swell up due to osmosis, and causes the cell to explode.
This rupturing of a cell due to excess internal pressure is called cytolysis . (remember, cyto means cell)

(a) Red blood cells in an isotonic environment


(b) Red blood cells in a hypertonic solution causes plasmolysis (the cell implodes and shrivels)


(c) Red blood cells in a hypotonic solution causes cytolosis (the cell explodes)

(7) Experiment 6.2, Cell Structure II p. 181-182


My Class:
We don't have a microscope, so use these links that show a small cut out piece of a leaf, with its layers.
Leaf 1, Leaf 2, Leaf 3

On the blank lab sheet you were given, draw a diagram of a cut view of a leaf. You may use different parts from either of the diagrams at the links.

•The chloroplasts are not labeled in the above diagrams of the cut leaves. However, I bet you can find them. They are green, and they are in the palisade layer. The little dots are the chlorophyll that is in the chloroplasts.

1-6. On the back of your page or on a separate lab report page with lines, briefly explain (in your own words, not mine that I typed here) what each of those ↑ 6 parts doen.
7. Also explain what plasmolysis does.
8. From the videos above, tell what word is the opposite of plasmolysis?


•Xylem (zy' lum) and phloem (flow' um) tubes are together in a vein .
•The xylem tubes transport water and minerals (that are taken in by the roots) up throughout the plant.
•The plant makes glucose in the chloroplasts that are in the leaves. De phloem tubes then transport the glucose down to all parts of the plant.

How to remember which way xylem and phloem flow.


•The stomata (sing. stoma) are openings on leaves that allow carbon dioxide to enter the plant and oxygen to exit the plant, as well as the release of water vapor.
•Pairs of guard cells on the leaf open and close the stoma to control this process. They open or close depending on if they are full of water or not. Remember from p. 169 that turgor pressure from being full of water helps keep a plant rigid. The same applies to guard cells.

This celery regains turgor pressure as the vacuoles in each of its plant cells fill with water.


Stomata on leaves are usually open during the day during photosynthesis, and closed at night. Sometimes stomata close during the day if it is too hot and the plant starts losing too much moisture. At these times, photosynthesis ceases.
►See image of guard cells when they are open and when they are closed.

Remember the video that is posted above of Cytoplasmic Streaming . (Sometimes putting a leaf in warm bright light will cause the streaming to begin.)
Adding salt water (high concentration of solute) will cause osmosis, and the cells will begin to lose their cytoplasm. This is called plasmolysis. (animation) When you see a plant wilt, it is beginning to experience plasmolysis, though not from salt water just from a lack of water.
Watering a plant can reverse plasmolysis, and the plant will once again "stand up" due to turgor pressure.
In this video, you can see the process of plasmolysis begin around 40 seconds.


(8) p. 182-185, How Cells Get their Energy

►An excellent animation of Cellular Respiration.
Click on The Big Picture, then the play icon. ►
When you watch each of the steps of Cellular Respiration, there are various checkpoints to see what you remember.
This animation combines Step 2 and 3 below↓ into the Krebs Cycle.
These animations are not exactly like Apologia Biology, but it will help you understand the process.

--The purpose of Cellular Respiration is to make energy. Your cells constantly make energy through a series of steps, divided into stages. There are four stages of Cellular Respiration, and in each stage there are molecules that react together in a chemical reaction that produce other molecules as products.
--In a chemical formula, the reactants (the molecules that react together) are on the left of the arrow, and the products (the molecules that are produced from the reaction) are on the right of the → arrow.
--In each stage of cellular respiration, some products from the previous stage (or more than one previous stage) are now used as reactants to make new products in the current stage.

Like factories make ingredients, and a baker might take only some of those ingredients to now bake bread, then you might take only 2 slices of that bread and make a sandwich. But the leftovers are still there in the end.
Watch for which products are used as reactants in the next stage(s), and which products are "saved" to be used in a later stage.

Aerobic cellular respiration is the converting of glucose into a usable form of energy. This energy is stored as adenosine triphosphate, or ATP. It is called aerobic cellular respiration because this means of cellular respiration uses oxygen.
The general equation for cellular respiration is:
1 glucose molecule + 6 oxygen molecules (after a very complicated series of steps) will produce →
6 carbon dioxide molecules, 6 water molecules, and about 36 molecules of ATP (energy).
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energy
Do you recognize these molecules? This is the reverse of photosynthesis!
Now we will discuss a little about those very complicated steps. =)

The first stage of cellular respiration is (1) glycolysis, or the breaking down of glucose. This takes place in the cytoplasm.
The other three stages take place in the mitochondrion.
They are (2) the formation of acetyl coenzyme A, (3) the Krebs cycle, and (4) the electron transport system.

The purpose of cellular respiration is to get energy, but right from the beginning, the first stage uses 2 ATP's as a "push" to get going, the activation energy. This is like an investment because in the end, about 36 ATP's are finally produced..

Stage 1: Glycolysis
A monosaccharide molecule goes into the cytoplasm where enzymes catalyze (speed up) a reaction that causes the monosaccharide molecule to lose some hydrogen atoms and convert one molecule of glucose into 2 molecules of pyruvic acid (sometimes called pyruvates) with some hydrogen (H) left in the product as well. Two ATP's are used to get this process started. It also produces 2 more ATP's (energy).
C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 4 O 3 + 4H + energy
glucose pyruvic acid 2ATP's

Stage 2: The formation of acetyl coenzyme A
The 2 molecules of pyruvic acid head to a mitochondrion. As they cross into the mitochondrion, the pyruvic acid molecules are broken down, freeing carbon dioxide and hydrogen (which are products in the formula below). Then something new is introduced. Two proteins (called coenzyme A) attach to the remains of the pyruvic acid, forming 2 acetyl coenzyme A's. (The - sign in the formula below does not mean minus. It means it is attached.) Two other products of this chemical reaction are carbon dioxide en hydrogen. This stage is sometimes called the "oxidation of pyruvic acid."
The coenzyme A's are neither used up nor produced. They simply cycle through the stages of respiration.
No additional ATP is formed in this stage.
2C 3 H 4 O 3 + 2(coenzyme A) → 2C 2 H 3 O -(coenzyme A) + 2CO 2 + 2H
pyruvic acid a protein acetyl coenzyme A

Stage 3: The Krebs Cycle
This is the first stage that uses oxygen. The 2 molecules of acetyl coenzyme A react with oxygen to make hydrogen, carbon dioxide, en coenzyme A opnieuw. This is actually a summary of a very long, complicated procedure (like this explanation isn't complicated. ) =) Two ATP's are also produced.
2C 2 H 3 O -(coenzyme A) + 3O 2 → 6H + 4CO 2 + 2(coenzyme A) + energy
acetyl coenzyme A proteins 2ATP's

Stage 4: The electron transport system
De hydrogen from the previous three stages reacts with oxygen to make water en energy. This stage produces the most energy of all four stages. Thirty-two ATP's, for a total of 36.
12H + 3O 2 → 6 H 2 O + energy
32 ATP's

In each stage, you need to look at the product and see what of that is used in the next stage, and what is not used.
•In stage 1, glycolysis, the products are 2C 3 H 4 O 3 (pyruvic acid), 4H (hydrogen), and 2ATP's (energy).
The 2C 3 H 4 O 3 is used as a reactant in the next stage, but the 4H and 2ATP's are not. (so we "save" those in our mind)
•In stage 2, the formation of acetyl coenzyme A, the products are acetyl coenzyme A, 2H and 2CO 2 (carbon dioxide).
The acetyl coenzyme A is used as a reactant in the next stage, but the hydrogen and carbon dioxide are not. (add those to your total so far)
[note here that in stage 2, two coenzyme A's are used, and in stage 3, two coenzyme A's are produced. The net result is that nothing changed. Two coenzyme A's will be produced and used over and over again with each full cycle of cellular respiration.]
•In stage 3, the Kreb's cycle, excluding the coenzyme A's, the products are 6H, 4CO 2 , and 2ATP's. The 6H (as well as the previously produced 4H and 2H) will now be used as reactants in the last stage, and 3O 2 (oxygen molecules) are also added in as reactants in the formula. The 4CO 2 and 2ATP's are not used as reactants in the last stage.
•In stage 4, the electron transport system, all the 12H are used as well as 3 more O 2 . 6 H 2 O (water molecules) are left, and 32ATP's are produced.

We started with one glucose molecule, and along the way added 3 oxygen molecules, then 3 more.
Here is total what was used, and what is left:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energy (36ATP's)
This is cellular respiration, and the formula is the opposite of photosynthesis.
In cellular respiration, we use glucose and oxygen in our bodies. We get carbon dioxide (which we breathe out as a waste product), water, and energy. Our catalyst to speed up this process is enzymes.
A plant uses the energy from the sun, carbon dioxide, and water to produce glucose for itself, and gives off its waste product of oxygen. Remember, the catalyst for plants is chlorophyll.
There is a video on the MMCD, but you really need to study your textbook first, and what I have written here.

(9) p. 186-189 ATP and ADP
Adenosine Triphospate (one adenosine and three phosphates)
Adenosine Diphosphate (one adenosine and two phosphates)


Synthesized means produced.
Making ATP from ADP in the Mitochondrion


Bekijk de video: 3 ème sciencesExp. SVT. Le génie génétique: Définition (Januari- 2022).