Alles in beweging

1. Transportprocessen


Concentratie of drukverschil
Een vloeistoffen of gassen verspreidt zich gelijkmatig over de beschikbare ruimte, Dat heet diffusie. Als water door een drukverschil diffundeert door een semipermeabel ofwel half doorlaatbaar membraan, dan heet dit osmose.

Osmose is de diffusie van water door een semi permeabel membraan

Uit wikipedia



Transport door een celmembraan

Een cel wisselt stoffen met de omgeving uit via zijn celmembraan.
Alleen kleine, apolaire moleculen, zoals koolstofdioxide en kleine vetzuren, kunnen het celmembraan door diffusie passeren. Alle andere moleculen moeten door eiwitpoorten heen. Dat kan passief zijn. Het heet dan diffusie door eiwitpoorten,(engels:facilitated diffusion).
Om water door te laten heeft een cel speciale poorten van eiwit, de aquaporinen. Geladen deeltjes, zoals ionen, kunnen ook alleen maar door eiwitpoorten door het membraan Eiwitten hebben namelijk een lading, trekken water aan en zijn dus water-lievend ofwel hydrofiel.
Apolaire stoffen kunnen het celmembraan door diffusie passeren doordat het celmembraan zelf overwegend apolair is.



Een celmembraan bestaat namelijk uit fosfolipiden, cholesterol en eiwitten. De fosfolipiden hebben een lange staart van C-H-atomen. Deze lange staarten zijn apolair . Apolaire stoffen stoten water af en heten daarom hydrofoob (angst voor water).
Uit wikipedia

Stoffen worden ook wel opgenomen uit een omgeving waar er minder van is dan in de cel. Dit kost energie en heet actief transport.

2. toelichten dat effecten van osmotische werking verschillen bij plantaardige en dierlijke cellen;

Waterverplaatsing

Een menselijke cel bevindt zich vrijwel altijd in een waterige omgeving, het weefselvocht.
In dat weefselvocht bevinden zich onder anderen opgeloste aminozuren en ionen zoals natrium en kalium ionen.
Binnen de cel bevinden zich ook allerlei opgeloste stoffen zoals aminozuren en ionen.
Water diffundeert in en uit de cel. De waterdruk in de cel is even hoog als de waterdruk buiten de cel dus er gaan evenveel moleculen in als uit de cel.
De waterdruk wordt bepaald door het aantal en de hevigheid van de botsingen van watermoleculen op een oppervlak.
Opgeloste stoffen houden watermoleculen vast of vertragen hun gemiddelde snelheid. Door opgeloste stoffen is er dus minder waterdruk.

Stel nu dat we een lichaamscel in gedestilleerd water leggen. De waterdruk binnen de cel is lager door de opgeloste stoffen. De watermoleculen buiten de cel hebben gemiddeld een hogere snelheid en oefenen dus meer druk uit op het celmembraan.
Er vindt osmose plaats ofwel er gaan netto meer moleculen de cel in als er uit gaan. De cel zwelt op. Als het celskelet dat aankan blijft de cel intact. Zo niet dan barst de cel en dat betekent het einde van de cel.

Hoe meer water er van gedestilleerd water naar een oplossing trekt, des te hoger de osmotische waarde van de oplossing.

Hoe meer opgeloste stoffen des te lager de waterdruk (en des te hoger de osmotische waarde) en des te minder opgeloste stoffen des te hoger de waterpotentiaal (en des te lager de osmotische waarde).

Een plantaardige cel heeft een celwand die beperkt uitrekt en dan tegendruk levert. Daardoor gaan de watermoleculen binnen de cel even snel en dus krachtig bewegen als de watermoleculen buiten de cel. De cel raakt als het ware 'opgepompt'. Deze gespannen toestand van de plantaardige cel wordt turgor genoemd. De cellen in turgor geven kruidachtige planten hun stevigheid.

Begrippen isotonisch, hypertonisch en hypotonisch.
Deze begrippen worden nog veel gebruikt en daarom een uitleg van deze verouderde begrippen.
Een cel heeft meer opgeloste stoffen dan gedestilleerd water. Als een cel in gedestilleerd water wordt gelegd wordt er dus druk opgebouwd in de cel door het netto binnendringende water. De cel is dus hyper (meer) tonisch (druk) dan daarvoor.
Als de cel in een meer geconcentreerde zoutoplossing wordt gelegd dan verliest de cel druk en schrompelt ineen(plasmolyse). De cel heeft na het contact met een meer geconcentreerde oplossing hypo(minder) tonisch (druk) dan daarvoor.


uit wikipedia

Rode bloedcellen in hypotonische oplossing zwellen en barsten door wateropname, in isotonische oplossing blijven ze hetzelfde, in hypertonische oplossing krimpen ze door waterafgifte

3. uitleggen dat door de aanwezigheid van een selectief doorlaatbaar celmembraan de cel inhoud permanent verschilt van de cel omgeving;

Een cel heeft een geheel eigen milieu dat vrij constant gehouden moet worden (homeostase). Als een cel ergens teveel van heeft (zoals afvalstoffen), dan moet dit de cel uit. Als er ergens te weinig van heeft (zoals glucose) dan moet dit opgenomen worden uit het weefselvocht.
Opname en afgifte vindt plaats via het celmembraan.
Het celmembraan heeft een basis van fosfolipiden die geladen moleculen zoals ionen niet doorlaat. Er zijn echter eiwitpoorten die dit wel doen. De celorganisatie kan ertoe leiden dat er meer of minder van die eiwitpoortjes in het celmembraan aanwezig zijn.
De celorganisatie zorgt er dus voor dat het membraan selectief permeabel is. De ene keer wordt de ene stof beter doorgelaten dan de andere keer.

Een goed voorbeeld is de opname van glucose. Een insulinerector op het celmembraan zorgt ervoor dat er meer glucosepoortjes in het celmembraan werken. Daardoor wordt er meer glucose getransporteerd.

uit wikipedia

Een ander voorbeeld van een actief mechanisme in het celmembraan is de de ionenpomp die ionen van de ene kant van het celmembraan naar de andere kant transporteert. Een voorbeeld van het ionentransport is de Na/K pomp.
Ook deze pomp kan gereguleerd worden, denk bijvoorbeeld aan het zenuwstelsel en neurotransmitters.
Kortom een celmembraan is een selectief membraan dat er voor zorgt dat de cel in homeostase blijft en dus blijft verschillen van zijn omgeving.


uit wikipedia

Binnen een cel is bijna altijd meer kalium dan natrium, buiten de cel meer natrium dan kaliumionen. Die toestand wordt actief in stand gehouden door eiwitpoorten in het celmembraan.

4. de rol van het cytoskelet bij transportprocessen herkennen.

In de cel zijn verschillende structuren aanwezig die allemaal begrensd worden door een membraan van over het algemeen fosfolipiden, cholesterol en eiwit.
Een dergelijk membraan heeft echter weinig stevigheid.
De stevigheid van de cel wordt tot stand gebracht door het celskelet van speciale celskeleteiwitten.


impressie van celskeleteiwitten
uit wikipedia

Het celskelet is voor aanwezig onder het celmembraan maar strekt zich ook uit in de gehele cel.


uit wikipedia
De celskeleteiwitten zijn op deze foto gekleurd met een kleurstof

Cytoplasma ofwel grondplasma stroming.

De eiwitten van het celskelet worden voortdurend opgebouwd en afgebroken. Ook kunnen sommige celskeleteiwitten zich samentrekken.
Door de verandering in lengte van de celskeleteiwitten kan een cel bewegen. De beweging leidt tot beweging van het cytoplasma (cytoplasmastroming). Dat kan handig zijn voor verschillende processen.
Het is bijvoorbeeld een manier om een stof snel van de ene kant van de cel naar de andere te transporteren. Stroming is aanmerkelijk sneller dan diffusie.

Motoreiwitten

Sommige eiwitdraden van het celskelet worden gebruikt als wandelpaden voor motoreiwitten. Deze motoreiwitten wandelen als het ware over de cytoskeleteiwitten. Ze kunnen daarbij van alles meetrekken, zoals lysosomen. Dit proces is belangrijk bij transport in zenuwceluitlopers die meer dan een meter lang kunnen zijn.

Uit de Volkskrant: Motoreiwit trekt lysosoom over een cytoskelet eiwit

Het membraan bestaat vooral uit vetzuurmoleculen en eiwitten. Vetzuren hebben apolaire ofwel hydrofobe staarten. Dat betekent dat daar alleen hydrofobe ofwel apolaire verteringsproducten doorheen kunnen. Dat zijn vetzuren. Deze vetzuren worden voornamelijk vervoerd naar het lymfevat. Kleine vetzuren kunnen ook met bloed mee omdat ze redelijk oplosbaar zijn in water. Grote vetzuren worden eerst verpakt in vetbolletjes, verpakt in eiwitten, de chylomicronen.



De hydrofiele ofwel polaire verteringsproducten zoals koolhydraten en aminozuren, gaan door eiwitpoorten en hebben elk hun eigen moleculaire manier. Dat geldt ook voor mineralen. Zoals door uniport, symport en antiport.