Hoofdstuk 2 Transport via Membranen Biologie PDF

2 CELLULAIRE PROCESSEN HOOFDSTUK 2 TRANSPORT VIA MEMBRANEN Leerboek WACO 5 xxx p. # 2 Transport via membranen Leerboek WACO 5 Biologie p. 79 2 Transport via membranen 2.1 Noodzaak van stofwisseling De cel is de kleinste levende eenheid Opna...

2 CELLULAIRE PROCESSEN HOOFDSTUK 2 TRANSPORT VIA MEMBRANEN Leerboek WACO 5 xxx p. # 2 Transport via membranen Leerboek WACO 5 Biologie p. 79 2 Transport via membranen 2.1 Noodzaak van stofwisseling De cel is de kleinste levende eenheid Opname voedingsstoffen en O2 Aanmaak ATP en warmte Afgifte afvalstoffen en CO2 Transport doorheen celmembranen: semi-permeable membraan: selectief of gedeeltelijk doorlaatbaar Leerboek WACO 5 Biologie p. 79 2 Transport via membranen 2.1 Noodzaak van stofwisseling Laag dubbele fosfolipiden Hydrofiele koppen naar de waterige extracellulaire omgeving Hydrofiele koppen naar de waterige intracellulaire omgeving Hydrofobe staarten naar elkaar toe gericht Passief transport Spontaan transport Zonder energieverbruik Actief transport Andere vormen van transport Met energieverbruik: ATP Leerboek WACO 5 Biologie p. 79 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport Concentratiegradiënt Drijvende kracht van passief transport Hypotone concentratie: plaats met lagere concentratie Hypertone concentratie: plaats met hogere concentratie Isotone concentraties: plaatsen met gelijke concentraties Leerboek WACO 5 Biologie p. 80 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Context CONTEXT Als je een theezakje in warm water brengt, heb je al snel een heerlijke dampende kop thee. Thee is geen water meer. Het water kreeg kleur- en smaakstoffen mee uit het zakje. Leerboek WACO 5 Biologie p. 80 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met de kleurstoffen en andere stoffen in een theezakje als je het in koud of kokend water brengt? Film experiment Leerboek WACO 5 Biologie p. 80 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Diffusie Transport van opgeloste stoffen Spontaan van hypertone (hoge) naar hypotone (lage) concentratie tot isotone (gelijke) concentraties Leerboek WACO 5 Biologie p. 80 + 81 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Permeabel membraan Volledig doorlaatbaar Voorbeeld: theezakje Semi-permeable membraan Gedeeltelijk doorlaatbaar Voorbeeld: celmembraan doorlaatbaar voor O2, CO2 en steroïdhormonen niet doorlaatbaar voor polaire ionen of moleculen of grote moleculen Leerboek WACO 5 Biologie p. 81 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Factoren die de diffusiesnelheid beïnvloeden Snelheid verhoogt: Als de temperatuur van de omgeving verhoogt Als de grootte van het concentratieverschil verhoogt Als de grootte van het diffusieoppervlak verhoogt Snelheid verlaagt: Als de diffusieafstand verhoogt Leerboek WACO 5 Biologie p. 81 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.1 Diffusie Diffusie in het lichaam Externe ademhaling: Gaswisseling ter hoogte van de longen Opname O2: longblaasje → haarvat Afgifte CO2: haarvat →longblaasje Interne ademhaling: Gaswisseling ter hoogte van de cellen Opname O2: bloedvat → cel Afgifte CO2: cel → bloedvat Leerboek WACO 5 Biologie p. 82 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.2 Vergemakkelijkte diffusie Vergemakkelijkte of gefaciliteerde diffusie Door twee soorten integrale eiwitten in het celmembraan Kanaaleiwitten Transporteiwitten Leerboek WACO 5 Biologie p. 83 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.2 Vergemakkelijkte diffusie Kanaaleiwitten Poriën in het celmembraan Spontane diffusie van water en kleine ionen zoals K+ en Na+ Aquaporines of waterkanaaleiwitten Kanaaleiwitten voor ionen Constant open Ionselectieve eiwitten: openen pas na een signaal Leerboek WACO 5 Biologie p. 83 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.2 Vergemakkelijkte diffusie Transporteiwitten Dragereiwit Eén soort molecule Proces Een moleculen bindt aan het dragereiwit De binding veroorzaakt een vormverandering De molecule wordt doorgegeven aan de andere kant van de molecule Voorbeeld: glucosetransporter (GLUT) Leerboek WACO 5 Biologie p. 83 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose CONTEXT Als iemand opgenomen wordt in het ziekenhuis en vocht nodig heeft, dan krijgt die patiënt een infuus met een isotone NaCl-zoutoplossing van 0,9 %. Dat is dezelfde zoutconcentratie als die van je lichaam. Het zou gevaarlijk zijn om bijvoorbeeld gedestilleerd water toe te voegen om het vochtgehalte aan te vullen. Leerboek WACO 5 Biologie p. 84 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Context Leerboek WACO 5 Biologie p. 84 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Onderzoeksvraag In welke richting zal het transport van water gebeuren over een semipermeabel membraan? Film experiment Leerboek WACO 5 Biologie p. 84 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Osmose Transport van oplosmiddel (meestal water) Semi-permeabel membraan Osmotische druk door de hypertone oplossing: aanzuigende kracht Spontaan van hypotone (lage) naar hypertone (hoge) concentratie opgeloste stoffen Leerboek WACO 5 Biologie p. 84 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Osmose bij dieren Cel in hypertone concentratie: Cel krimpt en verliest water Cel in hypotone concentratie: cytolyse Cel zwelt en neemt water op Druk verhoogt Membraan kan barsten Cel in isotone concentratie: Cel gaat evenveel water opnemen als verliezen Leerboek WACO 5 Biologie p. 85 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Osmose bij planten De cel in normale omstandigheden eerder hypertoon: een hypotone omgeving Water wordt spontaan opgenomen via de wortels in de cellen en de vacuole Vacuole wordt goed gevuld met water Turgordruk: druk uitgeoefend door het water op de celwand Turgercente cel: een plantencel die stevig is Leerboek WACO 5 Biologie p. 85 2 Transport via membranen 2.2 Passief transport 2.2.3 Osmose Osmose bij planten De cel in hypertone omgeving: weinig water in de bodem Osmotische druk van de oplossing De cel en vacuole verliezen water Vacuole krimpt, celmembraan komt los van de celwand: plasmolyse De cel in hypotone omgeving: voldoende water in de bodem Vacuole vult zich opnieuw, celmembraan komt terug tegen de celwand: deplasmolyse Leerboek WACO 5 Biologie p. 86 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen Moleculen transporteren tegen de concentratiegradiënt in Verbruikt energie: ATP Transportproteïnen: transmembraaneiwitten of ‘pomp’ Leerboek WACO 5 Biologie p. 85 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen 2.3.1 Primair actief transport Energie: rechtstreekse afbraak van ATP De Na+-K+-pomp Rustmembraanpotentiaal: -70 mV Na elke prikkel: hersteld via Na+-K+-ATPase Enzym als pomp in dierlijke cellen Concentratieverschil van Na+ en K+ Intracellulair: 30 keer meer K+ Extracellulair: 10 keer meer Na+ Diffusie: Na+ in de cel, K+ uit de cel Actief transport: drie Na+ uit de cel, twee K+ in de cel Leerboek WACO 5 Biologie p. 87 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen 2.3.1 Primair actief transport De Na+-K+-pomp Na+-K+-pomp open naar de binnenkant van de cel →pomp bindt drie Na+-ionen Hydrolyse van ATP: één fosfaatgroep splitst af van ATP en bindt aan het transporteiwit Transporteiwit verandert van vorm en opent naar de extracellulaire kant →drie Na+-ionen komen vrij Na+-K+-pomp open naar de buitenkant van de cel →pomp bindt twee K+-ionen De fosfaatgroep komt los van het eiwit Transporteiwit verandert van vorm en opent naar de intracellulaire kant →twee K+-ionen komen vrij Leerboek WACO 5 Biologie p. 87 + 88 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen 2.3.1 Primair actief transport De Na+-K+-pomp Na+-K+-pomp gebruikt ATP als rechtstreekse energiebron = primair actief transport Andere voorbeelden Calciumpomp in de spieren Protonpomp in de maag Leerboek WACO 5 Biologie p. 88 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen 2.3.2 Secundair actief transport Concentratieverschil door primair actief transport Andere stoffen transporteren tegen de concentratie- gradient in Voorbeeld: dunnedarmcellen: glucose transporteren vanuit de dunnedarmholte in de dunnedarmcellen Cotransporters: transporteiwtitten die twee moleculen/deeltjes tegelijk transporteren Na+ zal passief in de cel bewegen, energie komt vrij Glucose zal actief in de cel bewegen, energie wordt hier gebruikt Leerboek WACO 5 Biologie p. 88 2 Transport via membranen 2.3 Actief transport met pompen 2.3.2 Secundair actief transport Natrium-glucose-cotransporter gebruikt ATP niet als rechtstreekse energiebron = secundair actief transport Leerboek WACO 5 Biologie p. 88 2 Transport via membranen 2.4 Actief transport met blaasjes Transport van grote hoeveelheden of grote partikels Endocytose: materiaal wordt in de cel gebracht Exocytose: materiaal wordt uit de cel gebracht Leerboek WACO 5 Biologie p. 88+89 2 Transport via membranen 2.4 Actief transport met blaasjes 2.4.1 Endocytose Materiaal wordt in de cel gebracht Celmembraan stulpt in Membraanzakje rond het materiaal Vesikel snoert af en zit in de cel Afhankelijk van het materiaal Fagocytose Pinocytose Leerboek WACO 5 Biologie p. 88+89 2 Transport via membranen 2.4 Actief transport met blaasjes 2.4.1 Endocytose Fagocytose Fagocytose: een groot vast deeltje wordt opgenomen in de cel Voedselvacuole of fagosoom Versmelt met een lysosoom Lysosoom breekt de inhoud af Voorbeelden: Macrofagen (type witte bloedcel): ziekteverwekkers opnemen en afbreken Amoeben (ééncellig eukaryoot): prooi opnemen en verteren Leerboek WACO 5 Biologie p. 89 2 Transport via membranen 2.4 Actief transport met blaasjes 2.4.1 Endocytose Pinocytose Pinocytose: vloeistof wordt opgenomen in de cel Vloeistof met opgeloste stoffen Voorbeeld: dunnedarmcel Microvilli Vetdruppeltjes en vetoplosbare vitamines Leerboek WACO 5 Biologie p. 89 2 Transport via membranen 2.4 Actief transport met blaasjes 2.4.2 Exocytose Materiaal wordt uit de cel gebracht Blaasjes bewegen via cytoskelet naar celmembraan Blaasjes fuseren met celmembraan Inhoud wordt vrijgegeven uit de cel Afkomst blaasjes: Proteïnen van het Golgi-apparaat Afvalstoffen of reststoffen die overblijven na fagocytose Leerboek WACO 5 Biologie p. 90