2024-25 ORC 5des 2u Biology, Chapter 3: Membranes and Membrane Transport PDF

THEMA 01 DE CEL  HOOFDSTUK MEMBRANEN EN MEMBRAANTRANSPORT 3  HOOFDSTUK MEMBRANEN EN MEMBRAANTRANSPORT 3 Leerdoelen:  Een beschrijving geven...

THEMA 01 DE CEL  HOOFDSTUK MEMBRANEN EN MEMBRAANTRANSPORT 3  HOOFDSTUK MEMBRANEN EN MEMBRAANTRANSPORT 3 Leerdoelen:  Een beschrijving geven van de processen diffusie en osmose.  De verschillen uitleggen tussen actief en passief transport.  De opbouw en functies van membranen omschrijven.  1 BOUW VAN MEMBRANEN Polaire kop Apolaire staart Celmembraan of plasmamembraan Apolaire staart ▪ ± 10nm dik ▪ Opgebouwd uit een dubbele laag fosfolipidenmoleculen Polaire kop Apolair milieu Welke componenten bevatten celmembranen? ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen ② eiwitten: ▪ Transmembraaneiwitten  Steken volledig door het membraan Apolair milieu Welke componenten bevatten celmembranen? ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen ② eiwitten: membraanreceptoren ▪ Transmembraaneiwitten ionkanalen transporteiwitten Apolair milieu Welke componenten bevatten celmembranen? ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen ② eiwitten: ▪ Transmembraaneiwitten ▪ Perifere membraaneiwitten  Steken niet door het membraan  verschillend aan de binnen – en buitenzijde celmembranen zijn asymmetrisch Apolair milieu  Wij vormen samen Welke componenten bevatten celmembranen? een glycoproteïne ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen ② eiwitten: ▪ Transmembraaneiwitten  kunnen suikerketens bevatten ▪ Perifere membraaneiwitten glycoproteïne = eiwit + suikerketen Apolair milieu Wat is een glycoproteïne? Wij vormen samen een Een eiwit waarop een suikerketen __________________________________________________________________ glycoproteïne gebonden is. __________________________________________________________________ Welke componenten bevatten celmembranen? ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen  kunnen glycolipiden bevatten ② eiwitten: = lipide + suikerketen ▪ Transmembraaneiwitten Wij vormen samen een glycolipide. ▪ Perifere membraaneiwitten Apolair milieu Wat is een glycolipide? Een lipide met daaraan een __________________________________________________________________ suikerketen gekoppeld. __________________________________________________________________ Wij vormen samen een glycolipide. Welke componenten bevatten celmembranen? ① dubbele laag fosfolipidenmoleculen ② eiwitten: ▪ Transmembraaneiwitten ▪ Perifere membraaneiwitten Apolair milieu ③ cholesterol  Apolair milieu cytoplasma ▪ water (+ opgeloste mineralen) ▪ biomoleculen Buitenzijde celmembraan Celwand (bij planten, schimmels, protisten en veel prokaryoten) Extracellulaire matrix  Biedt stevigheid en structuur aan weefsels Apolair milieu cytoskelet  Opgebouwd uit netwerk van filamenten (eiwitketens)  Zorgt voor stevigheid, vorm en beweeglijkheid Extracellulaire matrix cytoskelet Opdracht: Benoem de aangeduide structuren. ⑤ ①Microfilamenten v.h.cytoskelet _________________________________________________ ⑥ ② _________________________________________________ Cholesterol ⑦ ③ _________________________________________________ Perifeer membraaneiwit ⑧ Extracellulaire ④ _________________________________________________ Transmembraan eiwit kant van het membraan ⑤ Vezels v.d. extracellulaire _________________________________________________ matrix ⑥ Glycoproteïne _________________________________________________ ⑦ _________________________________________________ Sacharideketen ② ① ⑧ _________________________________________________ Glycolipide ③ ④ Cytoplasmatische kant van het membraan  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid MEMBRANEN ZORGEN VOOR AFSLUITING Extracellulair Fosfolipiden dubbellaag Intracellulair Hydrofobe staart Hydrofiele kop Hydrofiele kop Fosfaat Intracellulair Glycerol Extracellulair Verzadigd vetzuur Hydrofobe staart Onverzadigd vetzuur MEMBRANEN ZORGEN VOOR AFSLUITING  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid  MEMBRANEN ZORGEN VOOR HERKENNING Elk celtype heeft andere eiwitten, glycoproteïnen en glycolipiden in de celmembraan. Wij vormen samen Wij vormen samen een glycoproteïne een glycolipide. Cellen van dezelfde soort herkennen elkaar doordat ze met elkaar contact maken. MEMBRANEN ZORGEN VOOR HERKENNING Elk celtype heeft andere eiwitten, glycoproteïnen en glycolipiden in de celmembraan. De samenstelling van de membraan hangt nauw samen met de functie van de cel.  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid MEMBRANEN ZORGEN VOOR COMMUNICATIE Voor communicatie op afstand gebruiken cellen signaalmoleculen. Bv. hormonen  Transmembraaneiwit een = receptor waarop een bepaalde signaalmolecule kan binden cel signaalmolecule  wordt afgegeven aan het bloed transmembraan eiwit via bloedbaan doelwitcel  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid  MEMBRANEN ZORGEN VOOR HECHTING collageen Celadhesiemoleculen (= transmembraaneiwitten) Kunnen zich vasthechten (m.b.v. een verbindingseiwit) aan langerekte vezelachtige eiwitten van de extracellulaire matrix, zoals collageen. cytoskelet  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN Welke moleculen kunnen zonder hulp door de + – Polaire zone apolair laag van het membraan migreren? H2O Apolaire zone A. Water Polaire zone B. Kleine apolaire moleculen + – C. Mg2+ ionen H2O D. Kleine ongeladen moleculen E. Vetoplosbare moleculen O2, CO2 Ongeladen moleculen F. Glucose Vetoplosbare moleculen G. Eiwitten  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN Welke moleculen kunnen zonder hulp door de + – Polaire zone apolair laag van het membraan migreren? H2O Apolaire zone A. Water Polaire zone B. Kleine apolaire moleculen + – C. Mg2+ ionen H2O D. Kleine ongeladen moleculen E. Vetoplosbare moleculen O2, CO2 Ongeladen moleculen F. Glucose Vetoplosbare moleculen G. Eiwitten  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN Welke moleculen kunnen zonder hulp door de + – Polaire zone apolair laag van het membraan migreren? H2O Apolaire zone Polaire zone + – H2O O2, CO2 Ongeladen moleculen Vetoplosbare moleculen  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN Welke moleculen kunnen met behulp van een + – Polaire zone transporteiwit getransporteerd worden door de celmembraan? H2O transporteiwit Apolaire zone A. Water Polaire zone B. Mg2+ ionen + – C. Glucose H2O D. Eiwitten O2, CO2 Ongeladen moleculen Vetoplosbare moleculen  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN Welke moleculen kunnen met behulp van een + – Polaire zone transporteiwit getransporteerd worden door de celmembraan? H2O transporteiwit Apolaire zone A. Water Polaire zone B. Mg2+ ionen + – C. Glucose H2O D. Eiwitten O2, CO2 Ongeladen moleculen Vetoplosbare moleculen  MEMBRANEN ZORGEN VOOR DE SELECTIEVE DOORLAATBAARHEID VAN MOLECULEN + – Polaire zone H2O transporteiwit Apolaire zone Polaire zone + – H2O Macromoleculen, zoals eiwitten, zijn veel te groot om zomaar door het membraan te migreren. O2, CO2 Ongeladen moleculen Vetoplosbare moleculen  FUNCTIES VAN MEMBRANEN Afsluiting Celherkenning Communicatie Hechting Selectieve Compartimentalisatie doorlaatbaarheid COMPARTIMENTALISATIE Inwendige membranen zorgen voor het ontstaan van compartimenten. Organellen (zie later) Wat is in het volgende voorbeeld de functie van het celmembraan? Insuline is een hormoon dat geproduceerd wordt door pancreascellen en wordt via het bloed naar andere cellen getransporteerd. Insuline past precies op receptoren die op het celmembraan van de levercellen liggen. Nadat het hormoon op de receptor gebonden is, zal de levercel reageren door glucose op te nemen uit het bloed. Daardoor zal het bloedsuikergehalte, dat na een maaltijd hoog is, opnieuw dalen. A) Membranen zorgen voor afsluiting. B) Membranen zorgen voor herkenning. C) Membranen zorgen voor communicatie. D) Membranen zorgen voor hechting. E) Membranen zorgen voor de selectieve doorlaatbaarheid van moleculen. F) Membranen zorgen voor compartimentalisatie. Wat is in het volgende voorbeeld de functie van het celmembraan? Celorganellen kunnen de cel niet uit. A) Membranen zorgen voor afsluiting. B) Membranen zorgen voor herkenning. C) Membranen zorgen voor communicatie. D) Membranen zorgen voor hechting. E) Membranen zorgen voor de selectieve doorlaatbaarheid van moleculen. F) Membranen zorgen voor compartimentalisatie. Wat is in het volgende voorbeeld de functie van het celmembraan? Bij een infectie worden sommige witte bloedcellen aangetrokken tot de plaats van de infectie. Daar maken ze met hun membraaneiwitten contact met de membraaneiwitten van de cellen die in de wand van het bloedvat liggen. Vervolgens kruipen de witte bloedcellen door de bloedvatwand om de infectie te bestrijden. A) Membranen zorgen voor afsluiting. B) Membranen zorgen voor herkenning. C) Membranen zorgen voor communicatie. D) Membranen zorgen voor hechting. E) Membranen zorgen voor de selectieve doorlaatbaarheid van moleculen. F) Membranen zorgen voor compartimentalisatie. 2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Spontaan Niet spontaan Kost geen energie Kost energie  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Diffusie Geleide diffusie Verplaatsing van moleculen in een gas of vloeistof met de concentratiegradiënt mee. Hoge concentratie GO WITH THE FLOW Lage concentratie  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Diffusie O2, CO2  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Diffusie Geleide diffusie O2, CO2  GELEIDE DIFFUSIE Transport van geladen, grotere of polaire moleculen Vb. ionen, water, suikers en aminozuren tryptofaan K+ glucose glutaminezuur water Transporteiwitten nodig Carrier – eiwitten Kanaaleiwitten  KANAALEIWITTEN Aquaporines Transporteren water Extracellulaire kant concentratie gradiënt hoog laag Intracellulaire kant  KANAALEIWITTEN Aquaporines Ionkanalen Extracellulaire kant Transporteren ionen concentratie gradiënt Kunnen geopend en laag gesloten worden. gesloten open Zijn selectief voor het ion dat ze transporteren. hoog Intracellulaire kant  CARRIER – EIWITTEN Veranderen meestal van vorm na binding met een specifieke molecule of een specifiek ion, zodat de molecule of het ion kan vrijkomen aan de andere zijde van het membraan. Vb. glucosetransporter Carrier – eiwit glucose carrier – eiwit verandert van vorm. Bindingsplaats voor Bindingsplaats wordt Glucose komt vrij Glucose bindt op beschikbaar aan de andere binnen de cel, waar de glucose is vrij. de bindingsplaats. kant van het membraan. concentratie lager is.  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Diffusie Geleide diffusie Osmose Glucose O2, CO2 transport  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) sucrose suiker water suikeroplossing opgeloste stof oplosmiddel oplossing  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) glucose fructose sucrose suiker water suikeroplossing opgeloste stof oplosmiddel oplossing  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) Sucrose – oplossing semipermeabel membraan  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) Lagere concentratie Hogere concentratie aan sucrose aan sucrose ?  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) Lagere concentratie Hogere concentratie aan sucrose aan sucrose Watermoleculen diffunderen Hogere concentratie Lagere concentratie aan watermoleculen aan watermoleculen  DIFFUSIE Hoge concentratie GO WITH THE FLOW Lage concentratie  DIFFUSIE Lage concentratie Hoge concentratie opgeloste stof opgeloste stof 1% opgeloste stof 20% opgeloste stof = = 99% water 80% water Hoge concentratie opgeloste stof = lage concentratie water WATER VOLGT OPGELOSTE STOF  OSMOSE = de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan (half doorlaatbaar) Lagere concentratie Hogere concentratie aan sucrose aan sucrose Concentratie = Concentratie OSMOTISCH EVENWICHT  OSMOSE Hoe kan je ervoor zorgen dat er geen waterverplaatsing is aan de rechterkant van de buis? Door een tegendruk uit te oefenen. = osmotische druk ▪ Osmotische druk als [opgeloste moleculen] ▪ Osmotische druk als [opgeloste moleculen] De osmotische waarde = maat voor de concentratie aan opgeloste moleculen die zorgen voor osmose.  OSMOSE Belangrijke termen: HYPERTONISCH ISOTONISCH HYPOTONISCH HYPOTONISCH HYPERTONISCH OSMOTISCHE WAARDE < WATER Minder opgeloste stof Meer opgeloste stof  ISOTONISCH ISOTONISCH OSMOTISCHE WAARDE = Geen nettoverandering in water Dezelfde concentratie Dezelfde concentratie opgeloste stof opgeloste stof  OSMOSE Voorspel wat er gebeurt bij het volgende experiment? Proefopstelling Kippenei zonder schaal met een semi – permeabel membraan. Kippenei De eierschaal breekt geleidelijk aan af. Beker met maïssyroop Beker met azijnzuur  OSMOSE Kippenei Voorspel wat er gebeurt bij het volgende experiment? zonder schaal Het ei zal verschrompelen. met een semi – permeabel membraan. Beker met maïssyroop Hypertoon H2O H2O Concentratie opgeloste stof hoger H2O H2O H2O Concentratie water lager H2O Hypotoon H2O H2O H2O H2O H2O H2O  OSMOSE Wat gebeurt er met rode bloedcellen in een hypotonische omgeving? A. De cellen barsten open. B. Er gebeurt niets. De rode bloedcellen zijn normaal. C. De cellen krimpen.  OSMOSE Wat gebeurt er met rode bloedcellen in een hypotonische omgeving? A. De cellen barsten open. B. Er gebeurt niets. De rode bloedcellen zijn normaal. C. De cellen krimpen. cellyse Het membraan breekt doordat de druk sterk toeneemt.  OSMOSE Wat gebeurt er als je zout op een naaktslak strooit? A. De slak gaat dood omdat de cellen van de slak openbarsten. B. Er gebeurt niets. De slak blijft leven. C. De slak gaat dood, omdat de cellen van de slak in elkaar krimpen.  OSMOSE Wat gebeurt er als je zout op een naaktslak strooit? A. De slak gaat dood omdat de cellen van de slak openbarsten. B. Er gebeurt niets. De slak blijft leven. C. De slak gaat dood, omdat de cellen van de slak in elkaar krimpen.  OSMOSE Wat gebeurt er als je een plant in een hypotonische omgeving plaatst? A. De cellen van de bladeren barsten open, waardoor de plant dood gaat. B. De plant heeft mooie, normale bladeren. C. De plant gaat er slap uitzien, doordat de cellen gaan krimpen.  OSMOSE Wat gebeurt er als je een plant in een hypotonische omgeving plaatst? A. De cellen van de bladeren barsten open, waardoor de plant dood gaat. B. De plant heeft mooie, normale bladeren. C. De plant gaat er slap uitzien, doordat de cellen gaan krimpen.  OSMOSE hypotonisch ▪ minder opgeloste stof ▪ meer water TURGORDRUK celwand celmembraan Als de cel haar grootste volume heeft WATER bereikt binnen de celwand, is ze volledig gespannen of turgescent (normaal).  OSMOSE Wanneer verslappen de bladeren van een plant? A. In een hypotonische omgeving. B. In een isotonische omgeving. C. In een hypertonische omgeving.  OSMOSE Wanneer verslappen de bladeren van een plant? In een hypertonische omgeving. In een isotonische omgeving.  OSMOSE Wanneer men in een ziekenhuis een infuus toedient aan een patiët, maakt men vaak gebruik van een fysiologische zoutoplossing (0,9% NaCl), omdat die oplossing …. A. hypotonische is met het bloed. B. isotonische is met het bloed. C. hypertonische is met het bloed.  OSMOSE Waarom barsten rijpe kersen soms? regendruppel Hypotoon regendruppel Hypotoon H2O H 2O Hypertoon Hoge concentratie aan suikers Lagere concentratie water  Hongeroedeem OSMOSE = gezwollen buik bij een ernstig ondervoed persoon. Bloed Weefselvocht Te kort aan eiwitten door voedselgebrek Hypotonisch Hypertonisch H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Ophoping van vocht  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Ionen en moleculen transporteren tegen de Diffusie Geleide diffusie concentratiegradiënt in. Energie nodig. Osmose Meestal in de vorm van ATP Glucose O2, CO2 Transporteiwitten transport werken als pompen. Hypertoon hypotoon isotoon  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Geleide diffusie Proteïnepompen Endocytose Diffusie en ATP Exocytose Osmose Glucose O2, CO2 transport Hypertoon hypotoon isotoon  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Geleide diffusie Proteïnepompen Endocytose Diffusie en ATP Exocytose Osmose Glucose O2, CO2 transport Hypertoon Na+/K+ pomp, hypotoon Protonpomp isotoon  Na+ Na+ ACTIEF TRANSPORT Na+ In de meeste dierlijke cellen Na+ Na+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Extracellulaire kant Na+ Na+ Na+ Na+ Actief transport Na+ Actief transport K+ Diffusie K+ Diffusie Na+ Cytoplasmatische kant K+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+  Na+ / K+ pomp [Na+] hoog [K+] laag [Na+] laag [K+] hoog Drie bindingsplaatsen voor 3 Na+ binden 3 Na+ worden Na+ wanneer de Na+/K+ - ATP splitst naar ADP gedwongen om hun pomp geopend is naar het plaats te verlaten. Er komt energie vrij. cytoplasma. De pomp verandert Er komen 2 plaatsen van vorm. voor de binding van K+.  Na+ / K+ pomp Door de afsplitsing van de fosfaatgroep Door de vormverandering verandert de pomp De 2 K+verliezen hun kunnen 2 K+ binden. opnieuw van vorm. bindingsplaats. [Na+] hoog [K+] laag [Na+] laag [K+] hoog  Na+ / K+ pomp [Na+] hoog [K+] laag [Na+] laag [K+] hoog  ACTIEF TRANSPORT Protonpomp (H+ – pomp) pH = 1 maagzuur  ACTIEF TRANSPORT Protonpomp (H+ – pomp) Protonremmer  2 TRANSPORT DOORHEEN MEMBRANEN Passief transport Actief transport Geleide diffusie Proteïnepompen Endocytose Diffusie en ATP Exocytose Osmose Glucose O2, CO2 transport Hypertoon Na+/K+ pomp, hypotoon Protonpomp isotoon  3 CELWAND Welke van de onderstaande cellen hebben een celwand? A. Plantencellen B. Schimmelcellen C. Bacteriecellen D. Dierlijke cellen  CELWAND Wat is een belangrijk bestanddeel in de plantaardige celwand? A. Amylose B. Glycogeen C. Cellulose D. Peptidoglycaan E. Chitine  CELWAND Uit welke moleculen is de celwand van een bacteriecel opgebouwd? A. Amylose B. Glycogeen C. Cellulose D. Peptidoglycaan E. Chitine CELWAND VAN EEN BACTERIE Antibioticum Blokkeert het enzym dat verantwoordelijk is voor de opbouw van peptidoglycaan in de bacteriële celwand. Bacteriën zullen hierdoor minder makkelijk groeien.  CELWAND Uit welke moleculen is de celwand van schimmelcellen opgebouwd? A. Amylose B. Glycogeen C. Cellulose D. Peptidoglycaan E. Chitine  3 CELWAND Plantencel Schimmelcellen Celmembraan + Celmembraan + celwand celwand Stuifmeel van Eucalyptus cellulose Gistcellen chitine Bacteriecellen Dierlijke cellen Celmembraan + celwand Enkel celmembraan Peptidoglycaan Epitheelcellen Geen celwand  3 CELWAND Plantencel Schimmelcellen Celmembraan + Celmembraan + celwand celwand Stuifmeel van Eucalyptus cellulose Gistcellen chitine Bacteriecellen Dierlijke cellen Celmembraan + celwand Enkel celmembraan Peptidoglycaan Epitheelcellen Geen celwand CELWAND BIJ PLANTENCELLEN Opgebouwd uit verschillende lagen ① primaire celwand  wordt eerst gevormd  dunne laag waarin veel cellulose zit ① ① ① ①  CELWAND BIJ PLANTENCELLEN Opgebouwd uit verschillende lagen ① primaire celwand  wordt eerst gevormd  dunne laag waarin veel cellulose zit Cellulose bestaat uit lange onvertakte glucoseketens. (= microfibrillen) ▪ Vormen samen een cellulosevezel ▪ Worden verbonden door H – bruggen  meer stevigheid CELWAND BIJ PLANTENCELLEN Opgebouwd uit verschillende lagen ① primaire celwand  wordt eerst gevormd  dunne laag waarin veel cellulose zit ② secundaire celwand  wordt later gevormd en is stevig  hierin kan houtstof of lignine zitten ③ middenlammel  verbindt 2 buurcellen  bevat pectine (zorgt voor hechting) ③ ② ① ② ① ① ② ①③ ③ ② CELWAND BIJ PLANTENCELLEN Bevat plasmodesmata = ronde kanalen die zorgen voor transport en communicatie tussen cellen.  Vormen een verbinding tussen het cytoplasma van twee cellen. FUNCTIES VAN DE CELWAND De celwand geeft vorm aan de cel. De celwand geeft stevigheid aan de cel. De celwand geeft bescherming aan de cel.