membraanbiologie

Membraanbiologie bestudeert de structuur, samenstelling en functies van biologische membranes, zoals de plasmamembraan en membranen van organellen. Membranen bestaan vooral uit een fosfolipidemembraan die een hydrofobe kern vormt, terwijl de kopgroepen een hydrofiele buiten- en binnenkant creëren, waardoor een selectieve barrière ontstaat. De lipidenverdeling is asymmetrisch en bevat cholesterol en verschillende lipiden die de fysische eigenschappen en signaalfunctie beïnvloeden.

Membranen bevatten integraal (intrinsieke) en perifere eiwitten. Deze eiwitten vervullen functies zoals transport van ionen en moleculen, kanalen, pompen, enzymatische activiteit en receptorfunctie voor signaaltransductie. Lipiden en eiwitten communiceren via verschillende interacties die membranen flexibiliteit en organisatie geven.

Belangrijke functies omvatten selectieve permeabiliteit, transport via kanalen, transporters en pompen (zoals de natrium-kaliumpomp). Passief transport treedt op door diffusie of gefaciliteerde diffusie; actief transport vereist energie. Signaaloverdracht gebeurt via receptoren die signalen naar binnen brengen, wat cellulaire responsen kan initiëren.

Membranen zijn dynamisch; het vloeibare mosaïekmodel beschrijft hun combinatie van beweeglijke lipiden en eiwitten. Cholesterol reguleert fluiditeit; lipid rafts vormen gedomineerde microdomeinen. Membranen vormen compartimenten en zijn betrokken bij vesiculaire trafficking, endocytose en exocytose, met deelname van het cytoskelet en van SNARE-eiwitten. Membraanpotentialen spelen een cruciale rol bij neurale en spierfuncties; bij mitochondriale en chloroplastmembranen vindt energieproductie plaats.

Onderzoeksmethoden omvatten elektronensmicroscopie, fluorescentie-imaging en reconstitutie met liposomen. Foutieve membraanfuncties worden geassocieerd met ziekten, bijvoorbeeld door defecten in ionkanalen en transporters.