New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Exam 1 Notes!

by: Rachael Couch

Exam 1 Notes! Biol 3302

Rachael Couch
GPA 3.9

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

Everything you need to do well on exam 1! Notes cover chapter 9 and 10.
Eukaryotic Molecular and Cell Biology
Burr; Srikanth
mol cell; molecular; cell; biology; UTD; srikanth; burr
75 ?




Popular in Eukaryotic Molecular and Cell Biology

Popular in Biology

This 20 page Bundle was uploaded by Rachael Couch on Monday February 1, 2016. The Bundle belongs to Biol 3302 at University of Texas at Dallas taught by Burr; Srikanth in Spring 2016. Since its upload, it has received 55 views. For similar materials see Eukaryotic Molecular and Cell Biology in Biology at University of Texas at Dallas.


Reviews for Exam 1 Notes!


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 02/01/16
Chapter 9: Culturing, Visualizing, and Perturbing Cells Culturing  Plate – coated with AA and proteins that help the cells stick to the plate  Average animal cell takes approx. 24 hours to divide  Serum has all growth factors Visualization Techniques and Microscopy  Fluorescence – absorbing light at one wavelength and emitting light at a specific and long  wavelength  Major function: To determine localization of specific cellular molecules (ex: proteins)  Major advantages o Sensitivity: “glow” against dark background o Specificity: immunofluorescence (antibody specifically binds to one protein) o Cells may be fixed or living  Flurochromes – fluorescent dyes or proteins  o Flurochromes may be indirectly or directly associate with the cellular molecule o Multiple flurochromes may be used simultaneously  Transformation – process of introducing rDNA into prokaryotes  Transfection – process of introducing rDNA into eukaryotes  Recombinant DNA technology (living cells) o Ex: Hydra expressing GFP  Hydra transfected with plasmid (DNA) containing the GFP gene that is driven by the hydra beta­actin promoter   Early experiment that showed the usefulness of fluorescent proteins o Purpose: localization of protein X o 1) Find gene X o 2) Fuse gene X with GFP gene  aka chimeric fusion protein or recombinant DNA construct or plasmid  construct o 3) Transfect eukaryotic cells   Only eukaryotic cells will have the machinery to recognize and translate o 4) Wait 24­48 hours for plasmid to be translated o 5) Use fluorescence to find protein X  Couldn’t do western blot because you don’t know anything about protein X –  you don’t have an antibody that recognizes protein X  Immunofluorescence (fixed cells) o Process of making antibodies:  Inject epitope into rabbit/mouse  Extract antibody – test specificity with ELISA – develop specific ab  Add fluorescent tag to primary (not all because difficult/expensive) or use  fluorescent secondary  o Direct immunofluorescence­ fluorescently­tagged primary antibody o Indirect immunofluorescence – normal primary ab, fluorescently­tagged secondary o Tagged proteins myc or flag (be prepared to draw for exam)  Scenario: looking for protein C but don’t have a primary antibody for it; gene  sequence is know; can’t use live cell rDNA method because transgene is too  large/won’t translate  Alternate method – add myc or FLAG (approx. 12 AA) to the N­term or C­ term   Transfect cells, time, then use prim2+  ab to myc/FLAG o Fluorescent dye fura­2 is used to monitor Ca concentrations within a cell  Cannot be used for proteins; only detects calcium ions o Process of immunofluorescence: Prepare sample on slide, incubate with primary,  wash, incubate with flurochrome­conjugated (= fluorescently­tagged) secondary  antibody, wash, microscope  Double­label fluorescence microscopy o Can be used with fixed or living cells  o Visualizes the relative distributions of two proteins o Overlay 2 channels to visualize both o Just because in overlay they’re in the same area doesn’t mean that they’re interacting  because they could be in different focal planes o Ex: visualizing microtubules (indirect immunofluorescence) and actin filaments (with phalloidin – drug that specifically binds to actin) Fluorescent Microscopy  SPED (stimulated emission depletion) fluorescent microscopy has a resolution of 20nm  Confocal, deconvolution, and super­resolution microscopy overcome the limitations of  fluorescence microscopy (blurred images, thick specimens)  Confocal o Laser as the energy source o Laser scans the specimen across and down to build an image o Uses a pinhole in front of the detector to block light from other focal planes o 2 types: Laser­scanning and spinning disk  Deconvolution o Takes image and uses a computer program to reconstruct a nicer image  TIRF microscopy = Total internal reflection o Gives better resolution of the area that is closest to the cover slip o Restricted focal plane o Use regular + TIRF to create a combined image  Super­resolution Microscopy techniques  FRAP = Fluorescence recovery after photobleaching o Gives information on the dynamics of a protein of interest  Want to know if protein/phospholipid moves around in the phospholipid  bilayer o Fluorescently tag protein or phospholipid o Bleach fluorescence in a specific ROI (region of interest)  Bleaching =  quenching o When/if region regains fluorescence it shows that the protein is moving because the  fluorescent protein from other areas migrated into the ROI  Know it’s moving and not just making more because not enough time (30 sec) o Compare to another control region that is not bleached  FRET = fluorescence resonance energy transfer o CFP and YFP are used because emission wavelength of CFP = excitation wl of YFP o Measures the distance between proteins  To find out if proteins are close enough to interact (using chromophores)  Fuse gene X with CFP (cyan fluorescent protein)   Fuse gene Y with YFP (yellow FP)  Transfect into the same cell  Shine light at CFP excitation wavelength (= 480nm)  CFP will emit at 480 nm  If CFP is close enough to YFP (excitation wavelength = 480nm) then YFP  will emit (535nm)  Yellow fluorescence = X and Y are close enough to interact   Doesn’t necessarily mean that they are interacting o Measures conformational changes of a single protein  Only 1 protein (ex: calmodulin) tagged to CFP and YFP at the same time   Looking for conformational changes  Ex: without calcium ions, CFP and BFP are not close enough to transfer  energy but with calcium ions, protein bends and they become close enough Preparing samples for light and electron microscopy  Fix with formaldehyde o Formaldehyde crosslinks amino groups on adjacent molecules o Dehydrates sample o Can also be glutaraldehyde (same family of molecules)  Embed in paraffin for light or liquid plastic for electron  Section 0.5­50 micrometers for light; 50­100 nm for TEM o Do not section for SEM  Stain with hematoxylin (binds to basic AA) and eosin (binds to acidic molecules) Electron microscopy  Fixed cells only   Transmission EM (TEM) o Used for clear 2D images  Reveals surface details o Practical resolution: 0.1nm ­1nm (2000x than light microscopy) o High­velocity beam passes through the sample o 50­100nm thick sections o Can “simulate” a 3D image by getting different sections from different areas and  putting together using a computer program o Samples need to be fixed and stained   Cannot image live cells o Stained with heavy metals such as uranium, lead, osmium tetroxide  Stains the membrane   Evaporate platinum (layers platinum on top)  Then evaporate carbon (layers carbon on top)  Creates a metal replica of the surface that is visualized   Shows fine structural details  o Detecting a protein using gold particles that are coated with protein A  Use an antibody that binds specifically to the protein of interest (ex: catalase)  Protein A that is attached to gold particles binds to a generic Fc domain in the  antibody   Results in a complex that is attached to gold, show up as black dots in TEM  For catalase – show up only in peroxisomes   Scanning EM (SEM)  o Used for 3D images  o Resolution about 10nm o Used to view unsectioned, metal­coated specimens Cryoelectron microscopy  Allows visualization of specimens without fixation or staining  Looks at sample in native hydrated state   Useful when dehydrating the protein changes its structure  5nm resolution  Method: an aqueous suspension of the sample is applied on a grid (frozen in liquid nitrogen)  and held be a special mount  Variation: Cryoelectron tomography  o Allows determination of the 3D structure Purification of cell organelles Cell disruption (breaking open of cells)  Should be done in isotonic sucrose o Isotonic – similar to cytoplasm environment (maintains ionic strength and pH)  Can break open by  o Sonication  o Homogenization (similar to mortar/pestle) o Putting in hypotonic solution Separation of different organelles using centrifugation   Differential centrifugation  o Filter homogenate to remove unbroken cells etc. o Spin at 600g x 10 min   Pellet = nuclei o Spin supernatant and spin at 100,000g x 60 min  Pellet = mitochondria, chloroplasts, lysosomes, and peroxisomes o Spin supernatant 300,000g x 2 hours  Pellet now = ribosomal subunits, small polyribosomes   Supernatant = cytosol  Density gradient centrifugation  o Used after differential centrifugation  Ex: if you want a mitochondrial protein, you would spin twice but then have  to get mitochondria out of the pellet vs lysosomes, chloroplasts, etc.  o Pour the gradient o Increasing density from top (1.09) to bottom (1.25)  o Centrifuge, organelles will migrate to their density o When looking at the tube will see 3 fuzzy bands across o Top to bottom:  Lysosomes – 1.12 g/cm3  Mitochondria – 1.18 g/cm3  Peroxisomes – 1.23 g/cm3 o To extract the bands – needle  o After extraction: Lysosomes and mitochondria have similar densities so after  removing, can’t be sure that you have 100% pure organelle  o So, then have to run a western blot using markers (enzyme markers) that are specific  to the 3 organelles   Catalase – peroxisomes  Cyt C or cytochrome oxidase– mito  Acid phosphatase – lysosomes   Plasma membrane – amino acid permease  Rough ER – ribosomal RNA  Smooth ER – cytidylyl transferase o Example of western blot run from 3 samples  Goal: to isolate and purify mitochondria  Have 3 tubes (each band extracted from differential centrifugation)  Run western blots  From western blot 1 alone:   Can NOT conclude that M is pure   Can say that L and P are not contaminated with M  From western blot 2 as well:  M is contaminated with L   L is not contaminated with M o If your mitochondrial fraction is contaminated you can purify by using differential  centrifugation using a deeper/more spread out density gradient   Re­run western blot  Using antibodies to purify vesicles  Cannot use density gradient centrifugation if the density of the vesicles are the same/similar   Use antibody for protein that is unique to that vesicle (ex: clathrin)  Then use a bacterial cell (which has protein A on the surface)  Protein A binds to Fc domain in the antibody o A single bacterial cell can bind to multiple coated vesicle antibodies   Bacterial cell is very heavy, quick spin will bring down the entire complex   Easy to use with clathrin because it forms a cage­like structure on the outside/surface so it’s  easy for the bacterial cell to bind to  o Could not use with cyt­c to purify mitochondria because cyt­c is not a surface protein  Screening for drugs that affect specific biological processes  Ex: screening for drugs that specifically affect spindle morphology o Start with 16,320 chemical compounds o Screen for those that arrest cells in mitosis  139 compounds o Screen for those that do not affect microtubule formation  86 o Screen for those that specifically affect spindle morphology  5 siRNA (= small inhibitory RNA)  Knockdown the expression of a specific protein  Targets the degradation of specific mRNAs in cultured cells   Can start with synthetic siRNA (antisense to target mRNA) o Directly introduced into cell goes to RISC complex  Or DNA expressing shRNA (small heteroduplex RNA)  o Integrated into cell as a DNA construct o Goes into nucleus (6,7,8,2­5) o shRNA is made and is a hairpin loop (useless bc double stranded) o Dicer (an RNA endonuclease) cleaves the loop region  o Then goes to RISC complex  RISC –RNA induced silencing complex then is introduced to the cell and allows the siRNA  to bind to the target mRNA  Target mRNA is degraded   To look for effect of siRNA knockdown o Use an antibody that recognizes another gene in the intended area o Ex: knockdown of EBP50 (component of microvilli), then use ab against erzin (other  protein in microvilli)  Genomic screens use siRNA o RNAi screens explore the function of all the genes in cultured cells  RNAi is used to suppress genes in specific tissues only o Parent A – introduce shRNA downstream of promoter o Parent B – introduce tissue­specific promoter upstream of promoter element o Progeny – have both constructs in all cells but shRNA only transcribed in that tissue  because only in target tissue is the promoter made (ex: GAL4) that acts on the  upstream promoter element to make the shRNA (RNAi) Animal/Plant Cell Organelles   Plasma membrane – controls movement of molecules in and out; functions in cell­cell  signaling and cell adhesion  Mitochondria – generate ATP by oxidation of glucose and fatty acids o Inner and outer membrane   Intermembrane space in between the two  Cristae – folded sections o Has own DNA but cannot make all the proteins it needs to function – has to “import”  proteins  Lysosomes – degrade material internalized by the cell and worn­out cellular membranes and  organelles o Acidic lumen; pH – 5.2  o Autophagy ­ Digest cellular debris/damaged organelles o To digest: wraps membrane around damaged organelle, fuses with it, digests it using  acidic hydrolases o Can bring soluble or insoluble material from outside (endocytosis)  Soluble – pinocytosis  Insoluble – phagocytosis   Nuclear envelope – encloses the contents of the nucleus; the outer nuclear membrane is  continuous with the rough ER  Nucleolus­ site of most rRNA synthesis  Nucleus – chromatin (DNA + proteins); site of mRNA and tRNA synthesis  Smooth ER – synthesize lipids and detoxify certain hydrophobic compounds  Rough ER – synthesize, process, and sort proteins  Ribosomes­ Made of proteins and RNA; 2 subunits – large and small o There is an equilibrium between free large subunits, free small subunits, and  ribosomes in the cytoplasm o Ribosome assembly occurs during protein synthesis o Synthesize proteins in the nucleus  Golgi – Process and sort proteins synthesized by rough ER o 3 parts – cis, medial, trans  Secretory vesicles – store secreted proteins and fuse with the plasma membrane to release  their contents  Peroxisomes – detoxify molecules and break down fatty acids  Cytoskeletal fiber – form networks and bundles that support cellular membranes, help  organize organelles, and participate in cell movement  Microvilli (animal only)– increase surface area for absorption of nutrients from surrounding  medium  Cell wall (plants only) – composed largely of cellulose (beta glucose units joined together);  helps maintain the cell’s shape and provides protection against mechanical stress; allows  higher pressure  Vacuole (plants only)– stores water, ions, and nutrients, degrades macromolecules, and  function in cell elongation during growth  Chloroplasts (plants only)­ photosynthesis; proteins are separated by different membranes  Mitochondria, nucleus, and chloroplasts have a double membrane Chapter 10: Biomembrane structure Membrane bilayer  Fluid mosaic model o Fluid – elements in the phospholipid bilayer are dynamic o Mosaic – patterns of different proteins  Phospholipid bilayers controls the movement of several molecules and protects the  contents  Integral membrane (or transmembrane) proteins – run through the membrane and stick  out on both sides  Peripheral membrane protein – no part of the protein is in the membrane but they are  close to the membrane  Lipid­anchored protein – in the membrane but only sticking out of one side; can be out  the outside or in the cytosol  Phospholipids  Synthesized in the ER  Amphipathic molecules o Have a hydrophilic/polar (head) and a hydrophobic/nonpolar (tail) region o Hydrophobic tails try to get on the inside  When mechanically dispersed in solution they form 1 of 3 structures… o Micelles  Hydrophilic heads on outside, hydrophobic tails on inside o Liposomes  Bilayer that has folded to form a sphere  Core is hydrophilic  Used in drug delivery; drug placed inside core  When it comes into contact with the plasma membrane it fuses with it  delivering its contents o Phospholipid bilayers  Experiment:  Treat phospholipid bilayer with organic solvent to remove proteins and oligosaccharides  Put in solution then evaporate the solvent  Disperse in… o Water – form liposome o OR solvent  and apply to small hole in partition in water –  forms bilayer Classes of lipids  Phosphoglycerides o Glycerol 3­phosphate backbone (3 carbons) + 2 fatty acids + 1 head group o Plasmalogen – same structure as phosphoglycerides except 1  carbon is attached  by ether linkage instead of carboxyl/ester  High levels of plasmalogens in brain and heart tissue  Sphingolipids o Derived from sphingosine, an amino alcohol with a long hydrocarbon chain o Glycolipids most abundant in nervous tissue o Synthesized in the Golgi  Steroids o Sterols: Cholesterol (animal), ergosterol (fungal), stigmasterol (plant) o Cholesterol is synthesized in the smooth ER o Cholesterol is a precursor for bile acids, steroid hormones and vitamin D  (produced in the skin and kidneys) o 3 benzene rings (hydroxyl groups off of 1  benzene, hydrophilic), pentane ring,  carbons off of pentane (hydrophobic) Properties of membranes  Hydrophobic core (hydrocarbon tails) is an impermeable barrier  Stability o Van der Waals interaction and hydrophobic interaction stabilize the fatty acyl  groups o Ionic and hydrogen bonds stabilize the polar head groups  Phospholipid bilayers spontaneously form closed sealed compartments because if left  straight the water can touch the hydrophobic tails at either end Membrane budding and fusion  Vesicles pinch off of  and fuse with the lipid bilayer o Endocytosis – Taking things inside (pinching off) o Exocytosis – Taking things outside (fusing with membrane)  Exoplasmic segment – the side that faces the outside  Cytoplasmic segment – the side that faces the inside  The membrane is always conserved ­ which direction the vesicle pinches off determines  which side (exoplasmic or cytosolic) will be on the outside o If it pinches off into the cell, the cytosolic segment is on the outside and  exoplasmic faces lumen (cytoplasmic segment always facing cytosol)  o Example problem: Want N terminus of transmembrane protein to face the  cytoplasm (because catalytic subunit near the N terminus, substrate is anchored to the cell membrane) and C terminus of the protein to face the exoplasm Application of membrane conservation: mitochondria   Mitochondria comes from long ago when eukaryotic cell engulfed prokaryotic cell  o Mitochondria – double membrane  o Ancient eukaryotes and prokaryotes both had a cytosolic leaflet (membrane) and  exoplasmic leaflet – each had a single phospholipid bilayer membrane  Lipid composition is different in the two leaflets  The distribution of PC, PE + PS, SM + cholesterol vary among different membranes;  they are moved around to different membranes in the cell  o How the asymmetric distribution occurs is unknown  Exoplasmic leaflet – less fluid layers formed from phosphatidyl choline and  sphingomyelin (PC + SM)  Cytosolic leaflet – more fluid bilayers formed from PE, PS, and PI  Cholesterol is evenly distributed in both leaflets   Enzymes called flippases powered by ATP move the phospholipids from one side of the  membrane leaflets to the other o Enzyme necessary ­  doesn’t flip spontaneously because it has a hydrophilic and  hydrophobic component  Section with cholesterol and sphingomyelin are more ordered and less fluid compared to  the more fluid phosphoglycerides in the surrounding are o These areas are called lipid rafts  o Lipid rafts are microdomains about 50nm in diameter Membrane fluidity depends on…  Lipid composition o More than normal cholesterol content can decrease membrane fluidity  Interaction of the steroid ring of cholesterol with the long hydrophobic  tails tends to immobilize these lipids o Less than normal cholesterol content can increase membrane fluidity  At lower than normal cholesterol concentrations, the steroid ring separates and causes the inner region of the phospholipid to become more fluid o Cholesterol increases membrane thickness in phosphoglyceride bilayers but not in sphingomyelin bilayers  Membrane thickness affects membrane fluidity  Structure of the hydrophobic tails o Saturated fatty acids aggregate forming a gel­like state (no kink in structures, can  be packed more tightly) o Short fatty acyl chains and cis­unsaturated fatty acyl chains (“kink in structures”)  result in less stable interactions and hence have more fluidity  Temperature o Higher temperature = more fluid membrane Bilayer thickness of membranes  Adding cholesterol to phosphoglycerides (ex: PC) increases the thickness  o 2 PC in bilayer ­ thickness is 3.5 nm o 2 PC with cholesterol in bilayer ­ thickness in 4 nm  Adding cholesterol to SM doesn’t increase the thickness o SM to SM + cholesterol – no big change; before and after 4.6­5.6nm  These phospholipid stack very differently o PC together – cylinders side by side o PE together – Cone  o Differences used to accommodate a phospholipid bilayer that needs to make a  turn – PC in straight parts, PE on the insides of turns  Lateral and rotational movement in the bilayer 7  A  typical lipid molecule exchanges places about 10  times per second and also diffuses  several micrometers per second at  37°C  Increased temp = increased rate at which it’s going to move  Exchanges places laterally (not flipping sides spontaneously; moving left to right)   Gel like  fluid­like consistency with heat FRAP experiments  To detect the lateral movement of proteins and lipids within the plasma membranes  Fluorescently label membrane protein; bleach ROI with laser – kills the fluorescence;  monitor for fluorescence recovery  Protein can also move back out – won’t see 100% recovery Integral membrane (transmembrane) proteins  Contain 1 or multiple membrane spanning α­ helices  20­25 hydrophobic uncharged amino acids o Total length is 3.75 nm  = slightly greater  thickness of bilayer  Transmembrane segment can perpendicular to the membrane or at an oblique angle  Hydrophilic amide peptide bonds in the interior of the α­helix  Interactions o Hydrophobic side chains interact with fatty acyl groups by hydrophobic and Van  der Waals interaction o Ionic interactions between the hydrophilic amino acids and the phospholipid polar head groups o These interactions serve to “anchor” the protein in the membrane   Single­pass integral membrane protein o Ex: glycophorin A   #73­96 AA = hydrophobic   Blue = charged = hydrophilic; interact with the hydrophilic head groups   Functions as a dimer  Multi­pass transmembrane protein  o Ex: rhodopsin – bacterial protein – has 7 membrane spanning helices o Ex: Glycerol channel protein, Glpf belongs to the aquaporin family   Allows you to transport glycerol from one side to the other   The channel is lined by side groups of hydrophilic amino acids present in  the alpha helix  Transmembrane segments are arranged differently than those in  rhodopsin; many are at oblique angles   Multi membrane­spanning beta strands o Can form a barrel with a hydrophilic interior and hydrophobic exterior o Ex: Porins  Found in the outer membrane of Gram­negative bacteria, outer membrane  of mitochondria and chloroplasts  Porins provide channels for the movement of disaccharides, water­soluble  molecules and ions  Trimers of identical subunits  Each subunit – 16 beta strands that twist to form a barrel­shaped structure Lipid­anchored membrane proteins  Cytosolic anchors are different from exoplasmic anchors  Blue beaded = protein   Cytosolic anchors: o Acylation  Glycine residue on the N­terminus of the protein attached to fatty acyl  groups (either myristate/myristic acid or palmitate/palmitic acid)   Example: v­src o Prenylation   Cysteine residue near the C­terminus attached to hydrocarbon chains  These hydrocarbon chains are made from 5­carbon isoprene units  These are 15­carbon farnesyl or 20­carbon geranylgeranyl  In some case a second geranylgeranyl group or plamitate is attached to a  second cysteine   Example: Ras  Exoplasmic anchors:  o GPI anchor = glycosylphosphatidyl inositol  C terminus near membrane   Add phosphatidyl inositol (red) then sugar residues (greens) then  phosphoethanolamine (purple) Glycoproteins  All humans have the enzymes for synthesizing the O antigen  People with A blood group have the enzyme for synthesizing A antigen  B blood group have the enzyme for synthesizing B antigen  AB has enzymes to synthesize A and B antigens  People are diploid – have 2 alleles o  A is dominant over O, if you get one O and one A allele then A overrides  o A and B are codominant   Cannot receive blood from a type that you make antibodies against  Blood Groups Antigens on RBCs Serum antibodies Can receive A A Anti­ B A and O B B Anti – A B and O AB A and B None All O O Anti – A and Anti­ B O Peripheral membrane proteins  Enzymes cleave at specific spots of the phospholipid  Phospholipase A2 is exoplasmic only  Mechanism of phospholipase A2 o The enzyme has a calcium containing active site buried in a channel of  hydrophobic amino acids o The enzyme contains a rim of positively charged amino acids that bind to the  negatively charged phospholipids (eg. PS) o This binding induces a conformational change in the enzyme and it opens its  hydrophobic channel o A phospholipid molecule moves from the bilayer to the channel o The enzyme bound calcium binds to the phosphate in the head group and  positions the ester bond to be cleaved Detergents  Detergents are amphipathic molecules that intercalate into the lipid bilayers and  solubilize the membrane proteins and lipids o The hydrophobic part interacts with the hydrocarbons  o The hydrophilic part interacts with water   Critical micelle concentration (CMC) is characteristic for each detergent and depends on  its hydrophobic and hydrophilic groups  When separated from membranes, the hydrophobic regions of integral membrane  proteins are exposed and they tend to interact with one another causing the formation of  aggregates and precipitate from solution  Nonionic detergent prevents this aggregation and aids in solubilization of proteins  Ionic detergents (ex: SDS) o Denature proteins o Can break ionic and hydrogen bonds because of their charge o Bind to hydrophobic regions of membrane and water­soluble proteins  o Useful in extracting membrane proteins before they are purified  Non­ionic (ex: Triton X­100) o Lack a charged group unlike ionic detergents o Do not denature the protein; allow you to look at the protein in its natural state  o Have to use at concentration less than the CMC  At a concentration greater than the CMC the detergent tries to form  micelles  At a concentration below CMC the detergent dissolves/solubilizes without forming micelles Solubilization of peripheral membrane proteins  Removed  from membranes using high salt solutions – these break the ionic bonds    These proteins are soluble in aqueous solutions and need not be solubilized using   nonionic detergents Fatty acid synthesis  Fatty acids are made from acetyl – CoA subunits  Fatty acids have 14, 16, 18 or 20 carbons o 14 carbons = 7 acetyl CoA units o 16 carbons = 8 acetyl CoA subunits, etc.   Fatty acyl CoAs are soluble in aqueous solutions  Saturated fatty acids are made by acetyl CoA carboxylase and fatty acid synthase  o Both are cytosolic enzymes  Desaturase makes unsaturated fatty acids by introducing double bonds o Desaturase is present in the ER  Palmitoyl CoA can be elongated to C­18 or C­24 in ER or mitochondria   Diacylglycerophospholipids (glycerol + 2 phospholipids) are synthesized in the smooth  ER  Sphingosine and N­acyl sphingosine (ceramide) are made in the ER   Addition of a polar head group to ceramide occurs in the Golgi   FABPs  Very hard for fatty acids to move around because they so hydrophobic   To move around, they are bound to fatty acid binding proteins (FABPs) o FABPs have a beta–sheet pocket that encompasses the fatty acid   FABP expression is regulated by levels of fatty acid o More fatty acids = more FABP  FABP levels are high in active muscles and in adipocytes (cells that store fat)  Phospholipid biosynthesis and flippases  In the cytoplasm: Acetyl CoA carboxylase and fatty acid synthase act on acetyl CoA to  form a fatty acid  Fatty acid  fatty acyl CoA by adding an acetyl CoA   1 fatty acyl CoA then added to glycerol phosphate o This happens by GPAT (glycerol phosphate acyl transferase) o Enzyme is in the ER membrane o The entire process after this occurs in the ER membrane – important because the  final destination of the phospholipid is in the membrane  o After GPAT, you now have lysophosphatic acid  Second fatty acyl CoA then added to lysophosphatidic acid by LPAAT (lysophosphatidic  acid acyl transferase) which is an ER membrane enzyme o After LPAAT have phosphatidic acid (= phospholipid without a head group) in  the ER membrane  Phosphatidic acid – has to be in the membrane (cytosolic leaflet) because  it now has nonpolar hydrocarbon chains   Phosphatase then replaces the phosphate with an OH to form diacylglycerol  Choline phosphotransferase adds P­Choline by converting CDP­choline to CMP   Phosphatidyl choline (PC) is then in the cytosolic leaflet o PC though is present in both cytosolic and exoplasmic so needs to be distributed   Mechanism by which PC can go from cytosolic to exoplasmic – flippase  Cholesterol biosynthesis  Acetyl CoA (2 carbon) + acetoacetyl CoA (3 carbons)  HMG­ CoA in the cytosol o HMG­CoA = Hydroxy methyl glutaryl – CoA  HMG­CoA ­­­(HMG­ CoA reductase) mevalonate  isopentenyl pyrophosphate (IPP)  [5 carbons]  farnesyl pyrophosphate  squalene  cholesterol  HMG­CoA reductase  Rate­limiting enzyme  Located in the ER membrane  Has a water­soluble catalytic domain o Because HMG­CoA is in the cytosol  o Has to have a water­soluble domain so that it can accommodate HMG­CoA  Has 8 trans­membrane helices   5 of the transmembrane helices form the sterol­sensing domain (cholesterol­sensing)  Sensing capabilities are the deciding capabilities are the deciding factor as to whether  cholesterol biosynthesis continues or stops o When cholesterol levels are high, cholesterol binds to the sterol sensing domain of HMG CoA reductase which cases the protein to bind 2 other membrane proteins  (Insig­1 and Insig­2) o The binding of these 2 protein causes the enzyme to be ubiquitinated and  degraded by the proteasome pathway  Ubiquitination – tag that is added to a protein that marks it for degradation o Once HMG­CoA is marked and degraded it cannot act on HMG­CoA  no more  cholesterol made  Statins ­ drugs given to patients with high cholesterol  Patients with high cholesterol have poor control of HMG­CoA reductase o Statins inhibit HMG­CoA reductase and thus shut off the cholesterol synthesis o Important that the process is stopped at the rate­limiting step for maximum  control o Not only reduces LDL (bad) but also reduces HDL (good cholesterol)  have to  balance statins   Want LDL less than 120 (old guidelines – less than 100)  Want HDL greater than 50  o Several intermediates in the cholesterol biosynthesis pathway feed other pathways (IPP, farnesyl pyrophosphate, and cholesterol) Artherosclerosis   = deposition of lipids, cholesterol and other extracellular material in the inner wall of  arteries  o Caused by high cholesterol  This causes distortion or changes in arterial wall structure (reduction in diameter of  artery) that may lead to a clot o Clots can break off but in other places it get stuck which can lead to heart attack  or stroke (depending on what artery is blocked)  Mechanisms of cholesterol and phospholipid transport between organelles  3 models  1) Transferred from one membrane to the other by means of vesicles o Same process of endocytosis  2) Hypothetical membrane­bound proteins (1 in each membrane) contact each other  which brings the sections of the membranes together so that lipids can be transferred  3) Proteins moving around in cytosol (“carrier proteins”) bind phospholipids or  cholesterol and carry/release them on the other membrane


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

75 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Jennifer McGill UCSF Med School

"Selling my MCAT study guides and notes has been a great source of side revenue while I'm in school. Some months I'm making over $500! Plus, it makes me happy knowing that I'm helping future med students with their MCAT."

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.