Samenvatting Cytologie PDF
Document Details
Uploaded by IndebtedVariable3386
Ghent University
Tags
Related
- UE 5A - Cytologie et Histologie PDF
- Cytologie en Histologie Deel 1: Celmembraan PDF
- UE 5A - Cytologie - Histologie PDF
- UE 05A Anatomie, Radioanatomie et Physiologie 1-3 Cytologie-Histologie PDF
- UE 05A Anatomie, Radioanatomie et Physiologie 1-3 Cytologie - Histologie (PDF)
- Introduction Gnrale en Cytologie PDF
Summary
Dit document is een samenvatting van cytologie, belichtend de celmembraan, transportmechanismen via de membraan en speciale structuren als microvilli en cilia. De tekst beschrijft de structuur en functies van de celmembraan, inclusief fosfolipiden, eiwitten en glycocalyx. Er wordt ingegaan op verschillende transportmechanismen, zoals diffusie, actief transport en endocytose/exocytose.
Full Transcript
Inleiding cel 1.Celafmetingen - Microscopische afmetingen - 7 tot 40 mm - Soms groot: vb. ei van struisvogel (= 1 cel) - Grootte afh. Van: *diffusiemogelijkheid= transportmogelijkheid: verhouding oppervlakte/grootte *controle van kern om de rest van de cel te...
Inleiding cel 1.Celafmetingen - Microscopische afmetingen - 7 tot 40 mm - Soms groot: vb. ei van struisvogel (= 1 cel) - Grootte afh. Van: *diffusiemogelijkheid= transportmogelijkheid: verhouding oppervlakte/grootte *controle van kern om de rest van de cel te dirigeren - Algemene regel: hoe lager metabolisme (hoe minder actief de cel), hoe groter de cel - celvolume: onafhankelijk van grootte organisme - Als cel te groot wordt gaat cel delen 2.Celvorm - Wisselend: vb. leucocyten, macrofagen (vrije cellen): ruimen bacteriën op en moeten dus overal doorheen geraken en beweeglijk zijn= vorm is zeer veranderlijk - Constant: vb. zaadcel (vrije cel), en algemeen de vaste cellen van een meercellig organisme: vb. Epitheelcellen: hebben flagel (staart) om beweeglijkheid te realiseren 3. Celbouw Drie grote delen: - Cytoplasma, met de verschillende celorganellen - Nucleus (= celkern) - Celmembraan HOOFDSTUK 1: Celmembraan - Dikte: + 7,5 nm - Oplossing van: Georiënteerde lipiden * globulaire eiwitten 1.Structuur - oplossing van georiënteerde lipiden en globulaire eiwitten (heel dynamisch) 1.1 Lipiden - meerderheid van lipiden: fosfolipiden --> vormen een dubbele laag --> opgebouwd uit: * polair-hydrofiel gedeelte= fosfaatgroep: richt zich naar waterig milieu (Vriend van water) * apolair-hydrofoob gedeelte= vetzuurketens: richten zich naar het midden membraan (vijand van water) 1.2 Eiwitten - verdeeld volgens mozaïek patroon - komen niet enkel voor aan oppervlakte - geen continue laag - onderscheid tussen: * integrale eiwitten: overspannen membraan * perifere proteinen: komen enkel voor aan binnen- of buitenzijde -functies: * structureel (als bouwelement) * transport proteïnen: maken transport van specifieke moleculen tegen elektrochemische gradiënt mogelijk * ionenkanalen * pompen: maken transport van ionen in celmembraan mogelijk * receptoren: kunnen binden met bv. Hormonen of geneesmiddelen en intercellulaire processen uitlokken * enzymen: katalyseren omzettingen ter hoogt van celmembraan 1.3 Glycocalyx = dunne filamenteuse laag die uitwendig de plasmamebraan bedekt - Bestaat uit vertakte filamenten aanwezig op eiwitten - Grootste deel: glycoproteïnen (koolhydraat verbonden met eiwit) - Kleiner deel: glycolipiden (koolhydraat verbonden met vet --> combinatie= glycocalex - Functies: * bescherming plasmamembraan tegen fysische en chemische invloeden * transmembranaire transport * celadhesie: cel verbindt zich aan een oppervlak * contactinhibitie: (afstoting) ter hoogte van glycocalix wisselen aanpalende cellen de nodige informatie uit om onderling beweging af te remmen * herkenning van cellen: oppervlakte-antigenen bv. Van Covid werden we ziek omdat ons lichaam het herkent als lichaamsvreemd en tracht af te stoten via inhibitie Celadhesie: op bepaalde plaatsen gaat de glycocalex zo gevormd zijn dat bepaalde cellen daar zo aan kunnen binden en opnemen Bepaalde stoffen kunnen ook schadelijk zijn voor de cel: contactinhibitie 2. Speciale vormen van de celmembraan 2.1 Aan de extracellulaire ruimte: microvilli en cilia 2.1.1 Microvilli - uitstulpingen - Zorgen voor vergroting van het contactoppervlak - cel kan hierdoor heel veel opnemen 2.1.2 Cillia en flagella - cillia= trilharen - gecoördineerde beweeglijkheid/ borstelen deeltjes in bepaalde richtingen - ingepland op basaal lichaampje 2.2 Aan de intercellulaire ruimte: celjuncties, juntionele componenten - epitheelcellen: vertonen hoogst ontwikkelde junctionele complexen: cellen zitten in samenhangend weefselverband aan elkaar vast - onderscheid: * zona occludens (tight junction) * zonula adharens (intermediate junction) *¨macula adhaerens (desmosome) * nexus (gap junction) 2.2.1 Zonula occludens (tight junction) - gordel rond de cel - afsluiting intercellulaire spleet tegen lumen - op sommige plaatsen gedicht door puntvormige contacten tussen buitenbladen van celmembraan - zeer grote plasticiteit - bestaan uit dichte (tight) epitelen - afhankelijk van de functie is de hechting steviger of losser 2.2.2 Zonula adhaerens (intermediate junction) - gordel rond de cel - Celmembranen van twee naast elkaar liggende cellen verlopen strikt parallel met intercellulaire spleet gevuld met fijn filamenteus materiaal - aan cytoplasmatische zijde: dikke laag ineengevlochten microfilamenten - spelen een rol in de intercellulaire transmissie van actieve, intern voortgebrachte spanningen tussen d cellen van een weefsel. Zij maken dus reproduceerbare contracties en relaxaties van samenhangend weefsel over --> functie: overbrengen van spanning tussen cellen 2.2.3 Macula adhaerens (desmosoom) - schijfvormige membraanzone - vrij analoge structuur aan zonula adhaerens - 2 celmembranen blijven gescheiden, lopen strikt parallel, met behoud van intercellulaire spleet - vlak tegen cytoplasmatisch blad: elektronendense plaat: hierin lopen microfilamenten met een haarspeldbocht 2.2.4 hemidesmosoom - halve desmosomen - komen voor aan basale zijde waar epitheelcellen op onderliggend bindweefsel rusten - Functie: *knopvormige connectoren tussen cytoskelet (= hechting aan onderliggend lamina basalis) *Verspreiden van mechanische druk of kracht over groot oppervlak op passieve wijze 2.2.5 Nexus (gap junction) - ter hoogte van nexus: speciale partikels ingebouwd in membraan - beslaan volledige dikte lipidenlaag - komen ter hoogte van intercellulaire spleet in contact met corresponderend partikel in celmembraan van aangrenzende cel - centrum partikel: hydrofiel kanaaltje: vormt directe communicatiebuis tussen cytoplasma van beide aangrenzende cellen -functie: * functionele koppeling van cellen voor intercellulaire communicatie (door kanaaltje van gap junction kunnen zeer snel micromoleculen uitgewisseld worden: lage elektrische weerstand) 3. transport door celmembraan 3.1 Diffusie Schets zie blaadje -voorwaarden: *verschil in concentratie (altijd van hoog naar laag) * permeabele membraan (stof moet doorkunnen): afhankelijk van: grootte, lading, vetoplosbaarheid -passieve diffusie kan enkel volgens concentratiegradient en/of elektrische gradiënt 3.2 rol van transporteiwitten - niet- of weinig permeabele stoffen kunnen toch door de celmembraan geraken via gespecialiseerde mechanismen/ eiwitmoleculen - minstens enkel van proteinen werken als transporteiwitten= permeasen - elk type moet eigen permease bezitten want permeabiliteit kan verschillend zijn - Verloop: *binding substraat op permease *gevolg: conformatieverandering *substraat verschuift van ingang naar uitgang -2 types * gefaciliteerde diffusie: geen extra energie van buitenaf nodig: transporteiwit versnelt verplaatsing van deeltje door penetratie membraan te vergemakkelijken, maar richting van verplaatsing hangt af van bestaande concentratiegradient * actief transport: wel energie van buitenaf nodig: er wordt tegen de concentratiegradient in gewerkt: transporteiwitten= ATP-asen: halen energie uit afbraak van ATP -Soorten transporteiwitten: *uniport: transport van 1 substantie *symport: transport van meerdere in dezelfde richting *antiport: transport van meerdere in tegengestelde richting 3.3 Endocytose en exocytose = binnen- of buitendringen zonder door de celmembraan heen te dringen 3.3.1 Endocytose -ontstaan vesikel: celmembraan invagineert en omsluit op te nemen molecule, na sluiten invaginatie wordt molecule omgeven door membraan - 2 types: * Fagocytose: - grotere partikels die opgenomen worden door endocytoseproces - cel vormt hierbij uitsteeksels= pseudopia: omsluiten dat materiaal en vormen vesikel - nu is vesikel= fagosoom * Pinocytose: - vloeistoffen of kleinere deeltjes worden omsloten --> macropinocytose: verloopt analoog met fagocytose --> micropinocytose: vloeistof wordt opgenomen in minuscule invaginaties membraan -2 mechanismen: * vloeibare-fase-pinocytose: - niet selectief proces - opgeloste stof wordt in functie van concentratie samen met oplosmiddel genomen - vesikel die ontstaat: smooth concourted vesikel * absorptiepinocytose: - vasculaire invaginaties zijn aan cytoplasmatisch oppervlak gecoat met fijne haartjes en glycocalyx -aard van concentratie van van opgenomen materiaal: afhankelijk van aantal affiniteit van bindingsplaatsen - selectief proces 3.3.2 Exocytose (= stoffen afgeven) - materiaal gaat in vesikels naar de rand van de cel waar blaasjesmembraan fuseert met celmembraan, openspringt en materiaal afgeeft --> veel afscheidinsmateriaal komt vrij uit de cel 3.4 Osmose - voorwaarden: * cel is semipermeabel * verschil in osmotische waarde tussen vloeistofcompartimenten 3.4.1 Hypertoon - osmotische waarde extracellulair is groter dan intracellulair - buiten de cel meer osmotisch actieve partikels dan binnen de cel - celmembraan is impermeabel voor betreffende partikels maar niet voor water --> water wordt onttrokken aan cel om tot evenwicht te komen tussen vloeistofcompartiementen: cel krimpt 3.4.2 Isotoon - osmotische waarde extracellulair is gelijk aan intracellulaire waarde - concentratie van osmotisch actieve partikels binnen en buiten de cel is gelijk - evenwicht tussen buitentreden en binnentreden water - geen vormveranderingen 3.4.3 Hypotoon - osmotische waarde extracellulair is kleiner dan intracellulair - concentratie van osmotisch actieve partikels binnen cel is groter dan erbuiten - cel neemt water op - cel barst als er geen actief mechanisme is om water weg te werken 4. Membraanpotentiaal zie apart blaadje grafische voorstelling 4.1 Rustmembraanpotentiaal (zie tekening) - tussen intercellulaire en extracellulaire vocht is er potentiaalverschil - potentiaalverschil berust op 3 factoren: 4.1.1 NA+ K+ ATP-ase pompactiviteit (drijvende kracht) - natriumcioncentratie is kleiner in de cel dan buiten de cel - kaliumconcentratie is groter in de cel dan buiten de cel - NA+ K+ ATP-ase pomp pompt Natrium van intracellulair vocht naar extracellulair vocht Kalium van extracellulair vocht naar intracellulair vocht ➔ Gebeurt tegen concentratiegradient in -pompactiviteit vraagt energie -3 natriumionen worden naar extracellulair vocht overgebracht en uitgewisseld voor 2 kalium-ionen die naar het intracellulair vocht overgaan Door onevenwicht: ontstaan potentiaalverschil waarbij intercellulair vocht negatief geladen is tegenover extracellulair vocht 4.1.2 Membraanpermeabiliteit (lekkanalen) voor ionen: - permeabiliteit voor natrium en kalium is zeer beperkt -permeabiliteit voor kalium is groter dan voor natrium (er zijn meer kalium-lekkanalen dan natrium-lekkanalen) --> gevolg: volgens de concentratiegradient zal er meer kalium lekken van intercellulair vocht naar extracellulair vocht dan natrium van extracellulair vocht naar intracellulair vocht: intracellulair vocht wordt hierdoor nog negatiever -lekken van kaliumionen wordt beperkt door elektrische gradiënt: werkt naar buiten vloeien van positieve ladingen tegen 4.1.3 verschil in samenstelling tussen het extracellulair vocht en het intracellulair vocht - intracellulair zijn negatieve ladingen afkomstig van proteïnen en fosfaten: kunnen niet door celmembraan diffunderen want zijn te groot - celmembraan is in zekere mate doorlaatbaar voor chloor via chloorkanalen --> gevolg: chloorionen vloeien massaal, onder invloed van elektrische gradiënt, van intracellulair vocht naar extracellulair vocht ➔ Membraanpotentiaal wordt minder negatief ➔ Chloorreflux wordt beperkt door steeds groter wordende concentratiegradient ➔ Chloorreflux is onvoldoende om potentiaal, opgebouwd uit NA+ K+ pomp, te compenseren --> Intracellulair vocht is negatief geladen tegenover extracellulair vocht 4.2 De actiepotentiaal = kortstondige voortgeleide omkering van rustmembraanpotentiaal 4.2.1 Fasen - naast lekkanalen ook spanningsafhankelijke kanalen à hebben poorten - Spanningsafhankelijk natriumkanaal: 2 poorten: snellen poort (=activeringspoort) en trage poort (= inactieveringspoort) - Kalium- en calciumkanaal: elk 1 poort (traag bij kalium) -in rusttoestand: snelle poort natriumkanaal dicht, trage poort open Poort kaliumkanaal dicht Poort calcium dicht 1) Fase -1: - Membraanpotentiaal vermindert onder invloed van stimulus= depolarisatie - Drempel die bereikt wordt: drempelpotentiaal 2) Fase 0 - Onder invloed van depolarisatie openen massaal spaningsgevoelige natriumkanalen: er ontstaat massale natriuminflux en cel depolariseert snel - Activeringspoort zal opengaan en inactiveringspoort zal sluiten - Door verschil in snelheid: zal kanaal in korte tijd openen: natriumionen kunnen bewegen van buiten de cel naar binnen de cel 3) Fase 1: - Natriumkanalen sluiten waardoor depolarisatie een maximum bereikt 4) Fase 2: - Spanningsgevoelige kaliumkanalen openen waardoor kaliumionen naar buiten stromen - Celmembraan repolariseert - Tegelijk opent activeringspoort van natriumkanaal - Kaliumpoort opent langzaam dus ionenstroom komt heel traag op gang en bereikt pas maximum als natriumkanaal al gesloten is - In bijzonder in de hartspier is er een calciumkinetiek - Spanningsgevoelige calciumkanalen openen als membraanpotentiaal boven 0 is gekomen ➔ Calciumionen zullen volgens concentratiegradient in cel vloeien - Op een gegeven moment ontstaat er evenwicht tussen kaliumefflux en à waardoor plateau ontstaat in membraanpotentiaalverloop van actiepotentiaal 5) Fase 3: - Als calciumkanalen sluiten blijven kaliumkanalen open - Celmembraan repolariseert tot rustmembraanpotentiaal opnieuw bereikt wordt 6) Fase 4: - Spanningsafhankelijk kanaal staat nog een beetje open op moment dat rustmembraanpotentiaal bereikt wordt ➔ Een kleine hoeveelheid ionen lekt naar buiten ➔ Zorgt voor grotere polarisatie= hyperpolarisatiefase -Membraanpotentiaal komt opnieuw in evenwicht door NA+ K+ ATP-ase- en calciumpompen 4.2.2 kenmerken van actiepotentiaal - Alles of niets- fenomeen: als drempelpotentiaal bereikt wordt ontstaat maximale depolarisatie met constante amplitude - frequentie van actiepotentiaal in cel varieert sterk - Duur van actiepotentiaal variabel naar gelang celtype (bepaald door plateaufase= instroom calcium) - celmembraan is refractair tijden actiepotentiaal (belangrijk voor pompfunctie van hart) --> Absoluut refractair: een nieuwe prikkel zal geen respons uitlokken --> relatief refractair: periode waarbij een prikkel een mindere respons zal uitlokken --> niet-refractair: prikkel lokt normale respons uit -In hartspierweefsel: absoluut refractaire periode verlengd door plateaufase: evenwicht tussen kaliumefflux en calciumefflux: potentiaal is positief:absoluut refractaire periode verlengt 4.2.3 Ontstaan Actiepotentiaal - kunnen spontaan ontstaan over worden uitgelokt - Spontaan: - door variabele permeabiliteit voor kalium -Uitgelokt: - Antagonisten (endogeen+ farmaca): hechten zich aan specifieke receptoren waardoor ze natriumkanalen openen bv. Neurotransmitters - Depolarisatie naburige cel: indien er tussen celen lage nexussen (weerstandscontacten) zijn bv. In hartweefsel 4.2.4 Effect van een actiepotentiaal op de celfunctie - intracellulaire calciumconcnetratie neemt toe onder invloed van actiepotentiaal - gevolg: --> in zenuwuiteinden: vrijkomen neurotransmitters --> in spieren: contractie --> in kliercellen: vrijkomen substanties 4.3 Potentiaalberekeningen Zie apart blaadje hyperkalemie en hypernatriemie 4.3.1 Berekenen van de verschillende evenwichtspotentialen in een levende cel - beschouw: hypothetische cel met eenvoudig intracellulair midden - intracellulaire vloeistof heeft hoge calciumconcentratie en hoge concentratie ionen - kalium diffundeert makkelijk door membraan - als kaliumconcentratie in extracellulaire vloeistof laag is: zeer sterke diffusie van kalium van binnen naar buiten --> diffusie ligt aan de rustmembraanpotentiaal van de cel -P(kalium):P(chloor):P(natrium)=100:20:2 -ionenconcentraties: -beschouw: hypothetische cel met 1 ion: kalium -diffusiepotentiaal treedt op zodra kaliumionen doorheen celmembraan diffunderen - proteineanionen en chloorionen kunnen moeilijk volgen: positieve lading van kaliumionen leidt tot ladingsverandering aan buitenoppervlak van cel -finaal: compromis tussen chemische en elektrische gradiënt -- op dat moment: diffusiepotentiaal= evenwichtspotentiaal -weergegeven door wet van Nernst - Evenwichtspotentiaal K+ -a.h.v. tabel ionenconcentraties: kaliumverhouding extracellulair/ intracellulair= 40/140 - Ekalium = 61 * log (Ce/ Ci) = 61 * log 4/140 = 61 * log 0,028 = - 94 mV - kaliumdiffusie wordt ook belemmerd door niet-diffundeerbare anionen -Evenwichtspotentiaal= potentiaalwaarde waarbij een evenwichtstoestand in de diffusie van de kaliumionen doorheen de membraan optreedt - op dat moment: concentratiegradient= elektrische gradiënt -beschouw hypothetische cel alleen voor natriumion -uitwendige natriumconcentratie ligt hoger dan inwendige concentratie -supplementaire drijfkracht uit immobiele intracellulaire eiwitanionen -toenemende influx zal diffusiepotentiaal zijn die zichzelf limiteert - Enatrium = 61 * log (Ce/ Ci) = 61 * log 140/10 = 61 * log 14 = + 62 mV -beschouw hypothetische cel voor chloride-ion -meer chloride buiten de cel dan erbinnen - intracellulaire anionen remmen chloride-influx af - Echloride= 61 * log Ce/Ci = -61 * log 100/4 = -85 mV -levende cel: -permeabiliteit voor kalium is 5x groter dan die voor chloor en 50x groter dan die voor natrium (100:20:2) - gevolg membraanpotentiaal: 1) wordt mix van verschillende evenwichtspotentialen 2) door groot verschil in onderlinge permeabiliteit zal definitieve membraanpotentiaal zeer dicht die van kalium benaderen --> kaliumpermeabiliteit is bepalende factor 4.3.2 Berekenen van de rustmembraanpotentiaal in een levende cel -membraan kan permeabiliteiten wijzigen naargelang de omstandigheden -in werkelijkheid zijn er nog meer geladen deeltjes dan besproken - levende membraan heeft actieve pompmechanismen die concentraties van geladen deeltjes binnen en buiten cel beïnvloeden -membraan is in rusttoestand gepolariseerd -polarisatie is gevolg van ongelijke verdeling van geladen deeltjes langs weerszijden celmembraan - binnenvlak negatief geladen ten opzichte van buitenvlak -kalium- en chloride-ion werken op zelfde manier als hierboven, worden tegengewerkt door natrium -rustende celmembraan is meest doorlaatbaar voor kalium, minder goed voor chloride en slecht voor natrium - formule van Goldman -houdt rekening met individuele aandeel afzonderlijke ionen in gezamenlijke potentiaal - mengpotentiaal die som is van respectieve evenwichtspotentialen van afzonderlijke ionen - hoe groter permeabiliteit voor ion in vergelijking met ander, hoe meer mengpotentiaal de evenwichtspotentiaal van het ion benadert -bij negatief geladen moleculen worden intra- en extracellulaire concentratie omgewisseld 5. Intercellulaire communicatie (zie ook bijlage met tekening) - communicatie tussen cellen: via chemische substanties -in sommige weefsels/ moleculen kunnen van cel naar cel overgaan via nauwe contacten van celmembraan= gap junction - meestal komen communicatiemoleculen terecht in extracellulaire vloeistof en worden getransporteerd naar cellen waarop ze uiteindelijk effect uitoefenen -autocriene communicatie: enkel effect op cel die zelf communicatiemolecule vrijgeeft - paracriene communicatie: enkel naburige cellen beïnvloedt - endocriene communicatie: molecule wordt getransporteerd via bloed waardoor cellen uit hele organisme bereikt kunnen worden -cellulaire signaaltransductie gebeurt via intracellulaire boodschappermoleculen = second Messenger: - rechtstreeks op celmembraan= receptor is een kanaal: - door openen of sluiten ionenkanalan - primaire boodschapper (signaalstof) bindt rechtstreeks met kanaal - permeabiliteit van kanaal verandert - depolarisatie of hyperpolarisatie kan ontstaan - vetoplosbare verbindingen -receptoren verbonden met G-proteïne en op zijn beurt verbonden met kanaal - G-proteïne: activerend (Gs) of inactiverend (Gi) - door activerend kanalen meer geopend - verbonden met G-proteïne en op zijn beurt met enzym - secundaire boodschappers geproduceerd via cascademechanisme - secundaire boodschappers beïnvloeden kanaalactiviteit 1) Adenylaatcyclase of guanylaatcyclase * via Gs vorming cyclisch adenosinemonofosfaat/ cyclisch guanosinemonofosfaat uit adenosinetrifosfaast of guanosinetrifosfaat geactiveerd * cAMP of cGMP- afhankelijke proteïnekinasen worden geactiveerd * gefosforyleerde proteïnen worden gevormd die fysiologisch effect uitlokken * Adenylaatcyclase kan geïnhibeerd worden/ andere koppeling met receptor 2) fosoflipase C *fosfatidylinositoldifosfaat wordt gesplitst in diaglycerol en inositoltrifosfaat * DAG activeert proteïnekinase C: geeft aanleiding tot vorming gefosforyleerde proteïnen die fysiologisch effect uitlokken * Door IP3 komt Ca2+ vrij uit endoplasmatisch reticulum * Ca2+ bindt met specifieke bindingsproteïnen: worden hierdoor geactiveerd 3) Fosfolipase A2 * secundaire boodschapper= arachidonzuur -receptoren voor steroïden en schildklierhormonen -bevinden zich in doelwitcellen, in cytoplasma of kern - functioneren als ligand-afhankelijke transcriptiefactoren = hoormoonreceptorcomplex bindt aan promotorgebieden van responsieve genen: Stimuleert of remt transcriptie van die genen af - = werkingsmechanisme waardoor steroïdhormonen genexpressie in doelwitcellen kunnen moduleren - door transcriptie van reeks genen selectief te beïnvloeden verandert concentratie van eiwitten: kan fenotype cel wijzigen 5.1 Structuur van receptoren - Steroïde- en schildklierhormonen= transcriptiehormonen - in sommige gevallen: meerdere vormen van bepaalde receptor wordt tot expressie gebracht in cel: draagt bij aan complexiteit antwoord - alle receptoren samengesteld uit enkele polypeptideketen met 3 verschillende domeinen: 1) Amino-terminus: * betrokken bij activeren of stimuleren van transcriptie * door interactie met andere componenten van transcriptionele machinerie * sequentie zeer variabel tussen verschillende receptoren 2) DNA-bindingsdomein: * aminozuren zijn verantwoordelijk voor binding van receptor aan DNA-sequenties 3) Carboxy-terminus of ligandbindend domein * bindt hormonen 5.2 Hormoon- receptorbinding en interacties met DNA -steroïdhormonen komen als lipiden cel binnen door diffusie plasmamembraan - schildklierhormonen komen cel binnen door gefaciliteerde diffusie - receptoren bevinden zich in cytoplasma of kern waar ze hormonen ontmoeten - Wanneer hormoon aan receptor bindt: * receptoractivering - = conformationele veranderingen in de receptor die geïnduceerd worden door bindende hormoon - gevolg: receptor is in staat om DNA te binden * geactiveerde receptoren binden aan hormoonresponselementen - = korte sequenties van DNA bevinden zich in promotors van op hormonen reagerende genen - hormoonreceptorcomlexen binden DNA in paren * Transcriptie van genen waarin receptor is gebonden wordt beïnvloed - receptorbinding stimuleert transcriptie - hormoon-receptorcomplex functioneert als transcriptiefactor HOOFDSTUK 2: cytoplasmatische organellen 1. Het endoplasmatisch reticulum - ribosomen op uitwendige zijde membraan - ingedeeld: * Ruw endoplasmatisch reticulum * Glad endoplasmatisch reticulum 1.1 Ruw endoplasmatisch reticulum (RER) - opgebouwd uit: * grillig anastomoserend cisternae (wisselt volgens activiteitsgraad cel) * tubuli * vesiculae -buitenzijde: ribosomen (belangrijke rol in eiwitsynthese) -eiwitten die door ribosomen gesynthetiseerd worden: opgestapeld in cysternae -in omgeving kern liggen membranen parallel met enveloppe 1.2 Glad endoplasmatisch reticulum (GER) - geen ribosomen - hoofdzakelijk gevormd door geanastomoseerde tubuli - cellen met sterk ontwikkeld GER= eosinofiel - speelt rol in metabole processen - synthetiseert lipiden, fosfolipiden en steroïden --> cellen die dit afscheiden hebben overmaat aan GER -voert ook metabolisme van koolhydraten en steroïden uit -in spiercellen: regelen opslag calciumionen - verbonden met nucleaire enveloppe - buisvormige structuren in de buurt van celperiferie --> buizen vertakken soms en vormen reticulair netwerk -netwerk van GER zorgt voor groter oppervlak voor opslag belangrijke enzymen - in lever: belangrijk rol in metabolisme drugs, farmaca en andere toxische producten -in cellen waar RER en GER samen voorkomen: beide reticula gaan in elkaar over + verbindingen tussen ER, kernenveloppe en golgi-apparaat 1.3 Ribosomen en polysomen - ribosomen: kleine elektronendense korrels - liggen ofwel in cytoplasma ofwel op buitenzijde membranen RER - polysomen= groepjes ribosomen - bestaan uit ribosomen verbonden door dun filament bestaande uit 1 molecule mRNA - 2 globulaire subeenheden opgebouwd uit eiwitten met rRNA aan gebonden: - komen afzonderlijk voor in cytoplasma wanneer geen eiwitsynthese plaatsvindt 1) kleine subeenheid: verantwoordelijk voor binden van mRNA 2) grote subeenheid: bevat enzymen die vorming peptidebinden tussen aminozuren katalyseert - RNA van subeenheden wordt in nucleolus aangemaakt - nucleolus brengt rRNA subeenheden naar cytoplasma - vooraleer verlaten kern: eerst rRNA-subeenheden binden aan eiwitten: vormt Ribonucleoproteïnen -eiwitsynthese vindt plaats op ribosomen -Aminozuren uit cytosol door tRNA naar ribosomen gebracht en gebonden met andere aminozuren: peptideketens ontstaan --> volgorde aminozuren: bepaald door mRNA -genetische informatie uit kern wort in ribosoom omgezet in eiwit --> eiwit als secretieproduct: -gesynthetiseerd door ribosomen die tijdelijk gebonden zijn aan membraan RER -zij geven nu polypeptideketens af in reticuloplasma --> eiwit voor eigen metabolisme: -gesynthetiseerd op vrije ribosomen -talrijk in vlug groeiende en delende cellen - (RER weinig ontwikkeld) -membranen niet noodzakelijk voor eiwitsynthese! Vrije ribosomen vormen evengoed proteïnen: - cysternae RER: -Transportsysteem eiwitten gevormd ter hoogte van ribosomen naar golgi-apparaat -in golgi-apparaat: eiwitachtige secretieproducten verpakt in secretiekorrels - korrels kunnen tijdelijk in cytoplasma opgestapeld worden - korrels door exocytose aan oppervlak uitgescheiden -plasmacellen gespecialiseerd in produceren antilichamen: - antibodies niet verpakt in secretiegranulen maar opgestapeld in cysternae - kan geweldig uitzetten 1.4 Anulate lamellae - komen dominant voor in weinig gedifferentieerde cellen (bv. Stamcellen) - komen voor als reeks parallelle elementen met dubbelwandige membranen - gerangschikt in sterk geordende structuur - kenmerkend voor oöcyten, spermatocyten, somatische cellen en kankercellen - kenmerken voor actief groeiende cellen: veel functies in overdracht en opslag genetische info - waarschijnlijk gevormd uit nucleaire enveloppe - functie: -voorbereiden weefsels om kankercellen te ontvangen - in stamcellen: cellen moeten kunnen integreren in verschillende weefsels 1.5 Sacroplasmatisch reticulum - komt dominant voor in skeletspierweefsel - zeer hoge calciumconentratie: belangrijk voor contractieproces - komen voor in alle soorten spiercellen dicht bij contractiele eiwitten - maakt bij actiepotentiaal calcium vrij om tot contractie te kunnen overgaan - neemt opnieuw calcium op om hoeveelheid calcium in spier te doen dalen voor relaxatie --> bewerkgestelligd door: Ca2+/ Mg2+ ATP-Ase (SERCA): bevindt zich in membraan SR --> transporteert calciumionen tegen elektrochemische gradiënt in van sacroplasma naar SR --> wisselt magnesium uit aan cytosol 2. Het Golgi-apparaat 2.1 structuur 1) afgeplatte cysternae: - vertonen aan beide uiteinde een uitzetting - begrensd door drielagig membraan (niet bedekt met ribosomen) - vertoont hierdoor convexe (forming face) en concave zijde (maturing face= rijping) - ontstaan uit RER - lamellen RER evenwijdig met forming face - gevormd uit membraan aan niet-korrelige zijde RER - migreren naar forming face: door versmelting vormen nieuwe cysternae - nieuwe cysternae migreren naar maturing face - ondertussen cysternae aan maturing face: vormen om in vacuolen en vesiculae --> verdwijnen daardoor - verlies binnenste cysternae gecompenseerd door vorming cysternae forming face --> staat onder controle van celkern 2) wisselend aantal vesiculae - hoofzakelijk begrensd rond forming face door effen membraan = (smooth surfaced vesicles) - klein aantal omring door membraan uitwendig bezet met korte stekels = (coated vesicles) --> functie: komen tussen in recirculatie plasmamembraan via golgi-apparaat 3) wisselend aantal sferische vacuolen - gelegen rond maturing face - bevatten min of meer dense inhoud - uitzicht golgi-apparaat wisselt in functie van activiteitstoestand cel - bij geringe celactiviteit: cysternae concentrisch gerangschikt in cytoplasmagebied --> vormingszijden van concentrische cysternae omringen sferische Golgi-zone --> Golgi-zone eventueel opgevuld met vacuolen en vesiculae en centriolen -bij hoge celactiviteit: groepjes cysternae wijken uit elkaar en verspreiden in cytoplasma - bij zenuwcellen: omringen cysternae volledig kern tot in proximaal deel dendrieten - bij kliercellen: Golgi-apparaat cyclische structuurverandering --> structurele elementen: ontstaan en verdwijnen Verschil tussen Golgi-apparaat en RER: ze hebben allebei een schilstructuur maar schillen van RER zijn verbonden met anastomosen= blijvende verbindingen Bij Golgi-apparaat zijn die er niet behalve wanneer een eiwit van schil 1 naar schil 2 moet (dan moet die smelten en verdwijnen die --> funcitonele anastomose) ! Eiwit wordt daar in zijn tertiaire structuur en soms in zijn quaternaire structuur afgewerkt Vesikels worden afgesnoerd en als dat een eiwit is voor de membraan dan speelt cytoskelet belangrijke rol (zorgen dat vesikels in membraan kunnen) en dan kunnen ze hun materiaal vrijgeven Als het een receptor is wordt het geïnternaliseerd in de celmembraan --> specifieke mechanismen hiervoor (maar bekijken we niet in deze cursus) 2.2 Functie van het Golgi-apparaat - kunnen gedeeltelijk verschillen volgens celsoort - belangrijkste: 1) tussenkomst bij synthese membraanglycoproteïnen - peptideskelet van glycoproteïnen: gesynthetiseerd op ribosomen RER + toevoegen koolhydraten - verdere afwerking andere koolhydraatgroepen en eventueel sulfatering in Golgi- apparaat - terminale suikermoleculen worden in cysternae Golgi-apparaat aan glycoproteïne toegevoegd --> eindfase synthese glycoproteïnen van cell coat in golgi-apparaat 2) verpakking van eiwitachtige secretieproducten in vorm van secretiekorrels - in eiwitproducerende kliercellen - eiwitten gevormd ter hoogte van RER - In de vorm van kleine vesiculae getransporteerd naar forming face - eiwitten geconcentreerd in cysternae - migreren naar maturing face - worden in maturing face opgestapeld in afzonderlijk vacuolen - in vacuolen: secretieproducten verder geconcentreerd: ontstaan secretiekorrels - secretiekorrels omringd door membraan; verdwijnen uit golgi-apparaat en verspreiden In cytoplasma --> inhoud secretiekorrels= glycoproteïnen: synthese koolhydraatgedeelte hoofd- Zakelijk in golgi-apparaat 3) lysosomale enzymen - gesynthetiseerd ter hoogte van RER - na transport in golgi-apparaat in lysosomaal membraan verpakt - Lysosomen bevatten zure hydrolysen - Functie lysosomen: meehelpen in het opruimen van stoffen (Organellen hebben een turnover= leven niet eeuwig, en worden dan opgenomen door lysosomen) 4) melanosomen van melanocyten - gevormd in golgi-apparaat - Melanosomen: worden gemaakt op basis van apudfunctie (gevormd in Golgi- apparaat) Golgi apparaat heeft ook functies die niet zozeer ondersteund zijn door RER= apudfunctie A= amino P= precursor U= uptake D= decarboxylation --> Halfafgewerkte precursor afwerken tot afgewertke stof (hebben daardoor dan niet RER nodig) 5) rol in bepaalde absorptieprocessen Bv. Resorptie vetten door darmepitheel 3. Mitochondriën (zie tekening) 3.1 Structuur - organellen die praktisch in alle eukaryotische cellen voorkomen - beweeglijk en plastisch - wanneer bewegen in cytoplasma: geassocieerd met microtubuli cytoskelet --> associatie verantwoordelijk voor distributie en organisatie mitochondriën -in sommige celtypes: plaatsen waar veel ATP verbruikt wordt - in hartspier: opgestapeld tussen aaneengelegen myofibrilen - in spermatozoa: gewonden rond flagellum - omgeven door sterk gespecialiseerde membranen met belangrijke functie - elk van 2 lipidedubbellagen van membraan: - bevat unieke verzameling eiwitten - vormen 2 afzonderlijke mitochondriale compartimenten: 1) interne matrixruimte: begrens door binnenste membraan 2) intermembranaire ruimte: gelegen tussen 2 membranen -buitenste membraan: doorlopen en effen --> semipermeabel: sommige kleine stoffen kunnen erdoor maar grotere dan weer niet - binnenste membraan: vertoont uitstulpingen tot interne matrixruimte --> naargelang soort mitochondrion: * cristae mitochodriales: uitstulpingen= dwarse platen * tubuli: uitstulpingen= dwarse buisjes -> bedoeling van instulpingen: hoe meer instulpingen (plaatstructuur of buisstructuur), hoe groter oppervlakte en hoe meer complexen je kan plaatsen en hoe meer energie je zal winnen -bij sommige kunnen cristae en tubuli over elkaar lopen - intermembranaire ruimte zet zicht ook voort in cristae en tubuli 3.2 functie - belangrijkste energieleveranciers cel - Aantal cristae van mitochondriën en totaal aantal mitochondriën evenredig met energiebehoeften cel (=evenredig met activiteit) --> hoge activiteit: aantal neemt toe --> lage activiteit: aantal neemt af -mitochondriën leveren energie in vorm van ATP --> ontstaat door fosforylering ADP --> energie nodig voor fosforylering afkomstig uit oxidatie van voedingstoffen -eigenschappen inwendige en uitwendige mitochondriale membraan en 2 compartimenten: 1) uitwendige membraan: - bevat grote eiwitmoleculen: uitwendig membraan is permeabel voor grote molecule - bevat enzymen die lipiden afbreken tot kleinere brokstukken - worden nadien gemetaboliseerd in interne matrixruimte 2) Intermembranaire ruimte: - bevat enzymen die ATP, dat matrixruimte verlaat, gebruiken om nucleotiden te Fosforyleren - creatine wordt gefosofrileerd tot creatinefosfaat door enzyme creatinefosfokinase - Creatinefosfaat wordt daar gemaakt en komen dan in cytoplasma terecht om nodige ATP op te leveren -Fosforylering van glucose (nucleotiden) - Cholesterol verwerken 3) Inwendige membraan: - geplooid in cristae of tubuli: oppervlakte zeer sterk vergroot - 3 soorten eiwitten: A) enzymen: - staan in voor oxidatiereacties in respiratoire keten (4 complexen) B) enzymecomplex ATP-synthetase (complex 5): - verantwoordelijk voor vorming van ATP in interne matrixruimte C) transporteiwitten: - regelen transport metabolieten in en uit matrix 4) interne matrixruimte: - bevat sterk geconcentreerd mengsels van honderden enzymen --> bv. Enzymen die nodig zijn voor oxidatie pyruvaat, vetzuren en kreb-cyclus - bevat kopieën van mitochondriaal DNA-genoom, mitochondriale ribosomen, tRNA’s En enzymen noodzakelijk voor tot expressie brengen mitochondriale genen -mitochondriën bevatten eigen DNA en RNA en kunnen eigen eiwitten synthetiseren --> maar onwaarschijnlijk gezien beperkte informatie inhoud --> mitochondriaal DNA: dient voor coderen van hun DNA, RNA, eiwitten van ribosomen TRNA en structurele elementen --> voor synthese van enzyme afhankelijk van nucleair genoom -mitochondriën vertonen turnover: oude afgebroken in autolysosoom en vervangen door nieuwe Elektronentransportsysteem op binnenste membraan Alle complexen zijn betrokken om elektronen naar andere kant te pompen C2 pompt niet maar ondersteunt andere complexen Complex 1 en 4 zijn zeer gevoelige complexen: bij verandering van zuurstofconcentratie of aanmaken zuurstofradicalen worden ze minder functioneel (minder protonen aan de andere kant dus minder ATP generatie) NADH en FADH geven elektronen af op complexen en gebruiken dat om elektronen naar andere kant te pompen: je krijgt protonen en elektronen gradiënt Die protonen vallen door complex 5 waar dan heel veel ATP geproduceerd gaat worden: worden gecapteerd door zuurstof: dan maak je zuurstof die negatief geladen is= ROS= reactief zuurstofsubtraat Alle elektronen hebben ervoor gezorgd dat protonengradient gevormd is maar die moeten op 1 of andere manier terug gecapteerd worden Reactief zuurstofsubstraat: zuurstof dat negatief geladen is In normale omstandigheden heeft ons lichaam antioxidanten (niet-enzymatische: vitamine c (capteert elektronen) en enzymatische die heel sterk in mitochondriën aanwezig zijn) Positief voorbeeld: intensieve krachttraining: je maakt veel zuurstofradicalen aan en Zuurstofradicaal: botst tegen eiwitten en beschadigt die, botst tegen endotheel bloedvat en beschadigt die, …. Je krijgt een inflammatoire reactie (immuunsysteem activeert) je breekt iets af en kan opnieuw opbouwen --> goed voor genereren trainingseffect Kan anderzijds ook negatief zijn bij ziekten, hoge ratio van zuurstofradicalen aanmaken doordat mitochondriën klein zijn, intermembranaire ruimte is niet geplooid, antioxidant systeem is niet uitgebouw: gemakkelijk tot een overlaad van radicalen komen die weefsel beschadigen en zorgen voor negatieve effecten 4. Cytosomen - blaasvormige partikels - omgeven door duidelijke membraan - lysosomen en peroxisomen 4.1 Lysosomen - elektronendense partikels met wisselende vorm - omgeven door membraan - bevatten zure hydrolasen - hydrolyse= splitsing scheidkundige verbindingen door opname van water - opgedeeld in primair en secundaire lysosomen 4.1.1 primaire lysosomen - ronde lichaampjes met homogeen dense inhoud - bevatten alleen hydrolasen --> naargelang hydrolyse: nucleïnezuren, eiwitten, koolhydraten of vetten hydrolyseren -aangemaakt in golgi-apparaat - aantal wisselt volgens activiteitstoestand cel - talrijk in fagocyterende cellen - kan versmelten met fagosoom= hetrolysosoom - bij versmelten met cel of mitochondrie: endogeen aanwezig= homolysosoom - belangrijke rol in a-typische immuniteit 4.1.2 Secundaire lysosomen - ontstaan door versmelting primaire lysosomen met vacuole --> heterofagische vacuole: ontstaan door fagocyteen van exogene stoffen --> autofagische vacuole: in cytoplasma degenerende celbestanddelen omring met Membraan -na smelten lysosoom met vacuole: hydrolyserende enzym in vacuole worden uitgestort zodat ze inhoud van vacuole kunnen hydrolyseren - versmelting met autofagosoom of heterofagosoom: autolysosoom of hetrolysosoom genoemd -vacuolen+ primaire lysosomen+ secundaire lysosomen= intracellulair verteringsapparaat - onverteerbare resten: uitgescheiden aan celoppervlak of achterblijven als gekleurde pigmentaccumulaties - bij normale cellen: geen schade door lysosomale enzymen door afscherming van omgeving door membraan lysosoom - bij gekwetste cellen of stervende cellen: vrijstellen van lysosomale inhoud in cel --> lysosomen dus ook rol in afbraak afstervende of gekwetste cellen -Stapelingsziekten= bij pathologische afwijkingen waarbij 1 of meerdere lysosomale enzymen ontbreken ontstaan massale intracellulaire accumulaties van bepaalde metabolieten 4.2 Peroxysomen - ontstaan uit glad endoplasmatisch reticulum -Celorganellen met langwerpige vorm - omhuld door membraan - bevatten homogene matrix waarin denser lichaam met kristalloïde structuur vormkomen - bevatten 1 of meer oxidasen en katalsen - breken langen keten vetzuren af door oxidatie 5. Microtubuli 5.1 bouw - lange buisjes met dunne wand - wand bestaat ui 13 filamenten - elk filament is lineair aggregaat (polymeer) van globulaire tubulinemoleculen 5.2 Voorkomen - komen in alle delen cytoplasma voor - Frequent aangetroffen in omgeving centrosoma waar ze eindige in satelieten van centriolen - tijdens mitose: ontstaat micrtubuli die achromatisch apparaat vormen - spoelvezels: agglomeraat van massa’s parallelle microtubuli 5.3 rol -beweginsverschijnselen - intracellulair transport - in cytoskelet 6.Filamenten en fibrillen 6.1 bouw - opgebouwd uit fibreuze eiwitten - verschillende soorten: -Tonofilamenten (opgebouwd uit niet-contractiele eiwitten) - Neurofilamenten (opgebouwd uit niet-contractiele eiwitten) - Myofilamenten (opgebouwd uit contractiele eiwitten myosine en actine) - 2 vormen contractiele eiwitten: globulaire en filamentatie -filamenten ontstaan door polymerisatie globulaire vorm 6.2 Voorkomen - onderling willekeurig of parallel in bundels - als bundels voldoende groot aantal filamenten bevat dan zichtbaar als fibrillen - tonofibrillen in epitheelcellen - gliafibrillen in gliacellen - neurofibrillen in zenuwcellen - myofibrillen in spiercellen 6.3 Rol - tonofibrillen, gliafibrillen en neurofibrilen: steunrol in cytoskelet - in spiercel: rol bij contractie - komen voor in omgeving secretiekorrels: rol tijdens exocytoseproces - maken deel uit van spoelfiguur: spelen rol bij beweging chromosomen tijdens mitose 7. Centrosoom en centriolen 7.1 bouw - centrosoom: klein, onduidelijk begrens cytoplasmagebied waarin centriolen gelegen zijn - centriool: holle cilinder waarvan 1 zijde op en andere gesloten - in lumen: weinig elektronendense, amorfe matrix - wand centriool: opgebouwd uit 9 groepen longitudinaal georiënteerde parallelle subeenheden - elke subeenheid: triplet van 3 parallelle, aaneengehechte microtubuli - tripletten liggen rond centrum van cilinder --> binnenste microtubulus A: 13 filamenten, volledig circulair --> middelste microtubulus B: minder filamenten, maanvormig --> buitenste microtubulis C: minder filamenten: maanvormig => concave zijde B ligt op A, concave zijde C ligt op B -centriolen liggen met lengteas loodrecht op elkaar - omgeving centriolen: 2 of meer amorfe condensaties= ‘satellieten’ --> in satellieten eindige microtubuli die centrosoma omgeven --> tijdens mitose: microtubuli delingspoel eindigt ook in satellieten 7.2 voorkomen - dicht bij kern - omring door elementen van Golgi-apparaat - in sommige epitheelcellen: onder vrije oppervlak cel en niet omring door elementen golgi - bij trilhaardragende epithelen: honderden centriolen onder vrije oppervlak cel= basale lichaampjes (omdat ze deel uitmaken van bouw cillia) - bij polyploïde cellen: diplosomen verspreid in cytoplasma (bv. Levercellen) 7.3 Rol - bij ontstaan microtubuli van spoelfiguur - in beweging chromosomen tijdens mitose - ontstaan en bewegingen van cillia en flagellen 8. Pigmentkorrels Pigmenten= stoffen die van zichzelf gekleurd zijn 8.1 Lipofuscines -komen voor in cytoplasma in vorm van onregelmatige massa’s omgeven door membraan - vromen eindstadium van secundaire lysosomen - bevatten zure hydrolasen en onverteerbare eindproducten van intracellulaire vertering 8.2 Melanines - bruin pigment - bij zoogdieren hoofzakelijk in huid, haar, ogen, hersenvliezen - gevormd in melanocyten --> melanocyten ontstaan uit Crista neuralis om te migreren naar verschillende plaatsen --> talrijk in basale laag van epidermis en dermis --> hierdoor verantwoordelijk voor pigmentatie huid -polymeer dat niet vrij voorkomt, maar gecomplexeerd met structuureiwitten en voorkomt in vorm van granula= melanosomen - ontstaan in golgi-apparaat van melanocyten in vorm van groeiende blaasjes --> in die vesikels ontstaan longitudinaal gerichte lamellen met periodieke structuur --> op lamellen: melanines gevormd uit tyrosine -hoeveelheid melanines in rijpend melanosoom neemt toe: pigmenten maskeren lamellaire structuur promelanosoom zodat volwassen melanosoom niet meer te zien is - ondertussen: pigmenten naar cytoplasma verhuisd waar ze verspreid liggen - melanocyten kunnen melanosomen afgeven aan naburige cellen die zelf geen melanine kunnen synthetiseren= melanoforen 8.3 Hemoglobinogene pigmenten = Pigmenten die afkomstig zijn van de afbraak van hemoglobine (zit in rode bloedcellen, functie: zuurstoftransport) -macrofagen van milt en lever: vermogen om oude rode bloedcellen te fagocyteren en af te breken --> door afbraak: hemosiderine ontstaat= geelbruin pigment --> stapelt zich op als korrilige massa in cytoplasma 9. Glycogeen - niet omgeven door membraan - liggen rechtstreeks in matrix cytoplasma, dikwijls in buurt van GER --> speelt rol in glycogenolyse (= glucose komt vrij) 10. Vetten - in cytoplasma opgestapeld in vorm van kleinere of grotere sferische druppels - in gewone vetcellen: 1 grote druppel triglyceriden --> neemt bijna volledig volume cel in zodat perifeer gelegen kern platgedrukt wordt -in steroïdproducerende cel en in bruin vetweefsel --> kleine vetdruppels verspreid in cytoplasma rond centrale celkern HOOFDSTUK 3: De celkern (nucleus) -kern bevat hoofdzakelijk genetisch materiaal - betrokken in eiwitsynthese 1. De kernenveloppe -scheidt kerninhoud van rest van cytoplasma - opgebouwd uit 2 evenwijdig lopende membranen --> tussen beide membranen: perinucleaire ruimte -buitensten membraan: -->bezet met ribosomen -op sommige plaatsen: beide membranen versmelten en kleine kernporiën gevormd (annuli) --> doorheen poriën: selectieve transport van en naar kern --> structuur poriën verschilt van cel tot cel -->Waarom poriën? DNA-->mRNA en mRNA moet afgeschreven in RER maar dat ligt aan buitenkant dus deur moet open kunnen om mRNA naar buiten te laten zodat die gecapteerd kan worden door de ribosomen 2. De kernchromatine - kerninhoud hoofzakelijk chromatine -ligt als vezels of granulen verspreid over hele kerninhoud - bestaat uit DNA-ketens verbonden met proteïnen --> DNA dient als matrix voor synthese mRNA, tRNA en rRNa -tijdens kerndeling: chromatine bundelt zicht tot chromosomen en verdwijnt in kernenveloppe --> chromosoom: 2 chromatiden: verbonden ter hoogte van centromeer -na celdeling: elke dochtercel krijgt 1 chromatide van elk paar - geheel van chromatiden: opnieuw omkapseld door kernenveloppe - chromatine verspreidt weer over kerninhoud - 2 soorten chromatine: --> euchromatine: minder compact, meest actieve genen --> heterochromatine: compact, voornamelijk inactief --> grenzen van 2 chromatinen kunnen verschuiven 3. De nucleolus - bestaat grotendeels uit RNA en basische proteïnen - 3 delen --> nucleolus organiser regions: cruciaal voor vorming nucleolus: Kern van DNA waar ik rRNA en tRNA van ga afschrijven: geeft strengen= pars fibrosa Strengen deels afwerken: koppeling specifieke proteïnen= pars ganulosa --> pars granulosa: opgebouwd uit ribonucleoproteïnen in vorm van granulen en filament Koppeling eiwitten met rRNA --> pars fibrosa: opgebouwd uit ribonucleoproteïnen in vorm van granulen en filamenten - Op dat DNA: ribosomaal RNA gevormd 4. Extrachromosomalal DNA 4.1 Organellen in het cytoplasma - erfelijkheidsfactoren in plasmiden en mitochondriën in celkern bestaan uit DNA - maar: aantal genen in cytoplasma moet < aantal genen in kern want DNA hoofdzakelijk in kern 1) chromosomaal DNA-bacterie 2) extra chromosomaal DNA: plasmide 2 belangrijke voorbeelden: Diabetes 1: je moet insuline inspuiten (exogeen toedienen) --> je moet insuline aanmaken In het begin: gen dat voor DNA codeert--> isoleren --> in plasmide steken en inbrengen in bacterie. Je zorgt dat bacterie alles heeft wat die nodig heeft (temperatuur, zuurstofconcentratie,) dan is bacterie heel blij en kan die goed insuline produceren: dit kan je dan toedienen aan patiënten 2) bacteriële infectie: oplossen met antibiotica: bacterie kapot maken daarom antibiotica doornemen tot op en niet stoppen bij 2 (ookal voel je je beter) want dan gaan resistente bacteriën gewoon verder delen en verspreiden (bacteriën beschermen hier zichzelf) 4.2 Plasmiden en recombinant-DNA -bacteriecel bevat naast hoofdchromosoom ook DNA-moleculen= plasmiden - belangrijk: plasmiden met genen die weerstand bieden tegen antibiotica - bij bepaalde omstandigheden: replicatie van plasmiden staat los van die van chromosoom --> daardoor: uit 2 of 3 plasmiden kunnen meer dan duizend nieuwe ontstaan --> daarom: belangrijk antibiotica doornemen zodat resistente bacteriën ook doodgaan -plasmiden: vermogen om bacteriecel te veranderen - bevindt cel nu op voedingsbodem met plasmiden: kan plasmiden opnemen --> niet resistente bacteriën kunnen dus overgaan in resistente als ze zich bevinden Op voedingsbodem van gedode bacteriën die die plasmiden bezitten voor weerstand Tegen antibiotica -techniek van recombinant-DNA: plasmiden kunnen veranderen door toevoeging van genen uit ander organisme: neemt bacterie gewijzigde plasmiden op, krijgt ze ook vreemde genen binnen - 4 Elementen: --> restrictie-enzymen: -lopen DNA-moleculen af tot ze bepaalde opvolging aantreffen waar ze dan 2 strengen breken -aan uiteinde: ongepaarde basen blijven over (sticky ends) - maakt mogelijk om fragmenten met complementaire basen weer aan elkaar te kleven --> ligase-enzymen --> plasmiden --> transformatie HOOFDSTUK 4: de cel gestuurd vanuit de kern – chromosomen= kralensnoer van genen 1.De structuur van een gen - chromosomen= kralensnoer van genen - chromosomen: bevatten eiwitten en DNA - DNA bevat erfelijkheidscode - DNA bestaat uit bouwstenen van nucleotiden - nucleotiden: opgebouwd uit desoxyribose + fosfaatgroep + stikstofhoudende base - in DNA 4 soorten nucleotiden: - Adenine: 2 basen met dubbele ringstructuur - Guanine: 2 basen met dubbele ringstructuur - cytosine: enkele ringstructuur - thymine: enkele ringstructuur -Structuurmodel Watson Crick: - DNA-molecule vertoont duplexstructuur ‘Touwladder’: stijlen= 2 lange ketens, afwisselend desoxyribose en fosfaat Treden= gevormd door 2 N-basen door H-bruggen verbonden - legt beperkingen op aan rangschikking van N-basen: slechts ruimte voor 3 Ringstructuren - levert goed mechanisme voor verdubbeling DNA - DNA bevat informatie die in kopie doorgegeven kan worden - informatie ligt in de volgorde waarmee 4 mogelijke nucleotiden in Werkelijkheid zijn ingebouwd - als volgorde vastligt: moet getrouw overgenomen kunnen worden in kopie - probleem genetische replicatie: hoe nieuwe nucleotiden aan elkaar koppelen in Zelfde volgorde als originele? --> verbreking H-bruggen leveren losse strengen op die info bevatten om Complement te bouwen dat gelijk is aan voorgaande Matrijs= mogelijk helix te verbreken en op afzonderlijke strengen afschrijven --> A-T, C-G: bepaalt wat volgorde in complementaire keten moet zijn --> m.a.w.: als de 2 helften van DNA van elkaar losgemaakt zouden kunnen Worden, zouden langs de 2 oude ketens de nucleotiden voor 2 nieuwe Ketens geplakt kunnen worden- elke nucleotide tegenover de juiste partner --> eindresultaat: 2 complete dubbele strengen die gelijk zijn aan origineel model 2.De hypothese van 1 gen/1 enzym - voorbeeld: Fenylketonurie: - erfelijke ziekte - bloed bevat hoge concentraties van aminozuur fenylalanine - geen ziekte: overtollig fenylalanine omzetten in tyrosine - wel ziek: missen enzym dat reactie katalyseert waardoor fenylalanine opstapelt - gedeelte omgezet in fenylpyrodruivenzuur: beschadigt cellen centraal zenuwstelsel --> veroorzaakt geestelijke achterstand - voor productie juist enzym is minstens 1 normaal gen nodig: als beide ouders afwijkend Gen doorgeven--> kind draagt ziekte -nauw verband tussen genen en enzymen - in elke cel staat elk enzym onder controle van 1 enkel gen --> enzymen zijn eiwitten dus hypothese van 1 gen/ 1 eiwit heeft hierop betrekking --> maar sommige eiwitten: 2 of meer polypeptideketens: eiwitten afzonderlijk bepaald door eigen gen 3. De synthese van eiwitten - polysachariden: lange polymeren (= aaneenschakeling van identieke bouwstenen) --> volgorde doet er niet toe - eiwitten: lange polymeren: bestaan uit 20 aminozuren met heel bepaalde volgorde --> probleem eiwitsynthese: volgorde moet aangegeven worden -indien gen volgorde aminozuren bepaalt en uit DNA bestaat: - verband tussen volgorde aminozuren in eiwit 3.1 Transcriptie van DNA en RNA - cellen met weefsels met zee actieve eiwitsynthese: rijk aan ribonucleïnezuur (RNA) - RNA kan zowel in kern als cytoplasma voorkomen --> RNA opgebouwd in kern en gaat naar cytoplasma --> RNA= chemische boodschappen tussen DNA in celkern en ribosomen in celplasma -structuur RNA anders dan DNA: -RNA bevat als suiker ribose en niet desoxyribose - RNA bevat als N-base uracil in plaats van thymine - RNA bestaan bijna altijd uit 1 streng en niet uit 2 strengen -Stappen: - 2 strengen DNA gaan uiteen - tegen 1 streng van DNA wordt RNA opgebouwd met behulp van RNA-polymerase -RNA-polymerase 1: voor rRNA - RNA-polymerase 2: voor mRNA - RNA-polymerase 3: voor tRNA - T-A, C-G en omgekeerd - transcriptie: proces waarbij informatie volgens DNA-taal omgezet wordt in RNA - na transcriptie: nieuwe messenger-RNA kan zich naar cytoplasma begeven --> elke mRNA-molecule wordt opgebouwd als kopie van een gen uit het chromosoom --> vervolgens: door porie in kernmembraan verhuist naar cytoplasma --> in cytoplasma: vereniging met 1 of meer ribosomen voor synthese van eiwit in veelvoud 3.2 Eiwitsynthese op de ribosomen - ribosomen bestaan ui ribosomaal RNA (rRNA) - rRNA zorgt ervoor dat andere vormen RNA tijdelijk aan ribosomen kunnen gekoppeld worden - elk ribosoom vormt elk soort eiwit als het via mRNA juiste info krijgt - Polyribosoom= verzameling ribosomen samen met 1 mRNA streng - elk ribosoom ‘leest’ info die in mRNA opgeslagen ligt - daarna: vertalen nucleotidenvolgorden --> resultaat: bepaalde polypeptideketen -ribosoom dat aan mRNA vastzit: 2 onderdelen -kleinste onderdeel: zorgt voor binden mRNA - grootste onderdeel: bestaat uit enzymen dat peptidebanden tussen aminozuren vormt BRE en TATA zitten in promotor zone -promotor DNA: reguleert expressie van gen Bovenaan: DNA heeft coding-zones en non-codings-zones Wij hebben heel veel stikstofbaseparen die coderen voor eiwit en andere coderen niet voor eiwit --> die bepalen waar RNA-polymerase moet aangrijpen (startplaats= promotor zone) BRE (-35) = -35 baseparen voor start gen (zone waarin RNA-polymerase de DNA vastgrijpt om te starten om te kunnen lezen!!) TATA (-30) = -30 baseparen voor start gen (RNA-polymerase wordt gecompleteerd zodat die actief wordt en dan kan die effectief beginnen lezen en eigenlijk beginnen afschrijven) Vanaf INR is de plaats waar gen wordt afgeschreven RNA-polymerase moet zich kunnen vastgrijpen--> doet ze enerzijds in de BRE-zone Wordt compleet in TATA zone en dan begint het te lezen en dan komt het de startplaats tegen en begint het de Mrna keten af te schrijven In Mrna keten zitten ook heel veel zones die functioneel zijn en die we gaan moeten afknippen DPE= signalisatie: om de zoveel baseparen is een welbepaald nucleotide dat een verankering geeft van hoe ver je zit met het afschrijven van DNA 3.3 De genetische code (zie bijlage tekening) - mRNA bevat code voor eiwitsynthese --> MAAR: code moet vertaald worden in keten van aminozuren= translatie -transcriptie= 2 ‘dialecten’ - translatie = 2 ‘talen’: nucleïnezuur dat met nucleotiden werkt en eiwitttaal die met aminozuren werkt Probleem: mRNA: 4 verschillende nucleotiden, eiwitten: 20 verschillende aminozuren -codon= code-eenheid mRNA --> kan nooit uit 1 nucleotide bestaan want zou maar 4 aminozuren kunnen aanduiden --> om te coderen voor 20 aminozuren moet dus 3 nucleotiden lang zijn: levert 64 combo’s (= tripletcodons) --> van 64 tripletcodons 20 vereist om aminozuren aan te duiden --> overige 44 tripletten? - er bestaan tripletten met zelfde betekenis (bv. Theronine wordt aangeduid voor 4 Codons): daarom: code= gedegenereerde code --> opgesteld in ‘codeboek’ AAU – UUA brengt asparagine aan CCG – GGC brengt proline aan 3.4 De translatie met tRNA - mRNA bevat codons met informatie over afzonderlijke aminozuren -Er ontstaat een binding tussen RNA en aminozuren voor er ribosomen bij komen --> niet mRNA of rRNA maar 3e type kleinere moleculen uit celplasma: tRNA --> binden 1 aminozuur en vervoeren naar ribosomen --> bij elk tRNA-molecule past 1 van 20 aminozuren -tRNA brengt bijbehoren aminozuur naar ribosoom dat langs mRNA streng rolt - daar herkennen tRNA en mRNA elkaar waar H-bruggen tussen basen kunnen ontstaan -elk tRNA bezit uitsteeksel met tegencode= anticodon = complementair aan mRNA code voor bepaald aminozuur -volgorde van codons op mRNA bepaalt precies in welke volgorde tRNA-moleculen met eigen aminozuur kunnen hechten aan mRNA -door aaneenschakeling van tRNA langs mRNA komen aminozuren vanzelf in juiste volgorde naast elkaar op ribosomen zitten - Als aminozuur met zijn tRNA bij ribosoom komt wordt het met een peptideband vastgehecht aan de peptideketen --> tRNA verlaat mRNA en gaat opnieuw aminozuur ophalen voor koppeling -als polypeptideketen klaar is: komt los van ribosoom en neemt plaats in cel in Initiatie= vastgrijpen Elongatie= keten verlengen of afschrijven Terminatie: stoppen van mRNA keten Transcriptiefactoren= bevorderen afschrijven, maken het makkelijker -Post translationele modificatie: --> capping= helmpje opzetten zodat naar buiten kan --> polyadenilatie= achteraan worden adenosines toegevoegd: bepaald mee wat einde van Mrna-keten is en beschermd die ook want vooraan en achteraan kunnen makkelijk enzymes Mrna beïnvloeden --> splicing: Niet alles is functioneel in Mrna keten --> doet aan splicing om niet- functionele dele eruit te halen -exons: functioneel (moeten aan elkaar gekoppeld worden) -Introns: moeten eruit Dan heb je uiteindelijk Mrna-keten die naar ribosoom kan gaan 3.5 Het afbreken van de code - Hoe leest ribosoom elke codon af? - Ribosoom kan telkens 1 nucleotide opschuiven: --> bv. A-U-G-C-A-G --> AUG, UGC, GCA, CAG= overlappende code met 4 codons -ribosoom kan telkens 3 nucleotide (= triplet) opschuiven --> bv. AUG-GAG= code is niet overlappend, 2 codons ==> Keuze maken? -In niet-overlappende code: elke nucleotide behoort tot 1 codon - In overlappende codon: 3 codons kunnen van dezelfde nucleotiden gebruikmaken --> mutatie: kan leiden tot verandering in 3 opeenvolgende aminozuren -Eiwit hemoglobine vertoont in afwijkende gevallen meestal op 1 plaats veranderd aminozuur => conclusie: genetische code vertoont geen overlapping maar werkt met afgeronde tripletten -Hoe wordt einde van een boodschap aangegeven? -Chromosomen van virussen en bacteriën bestaan uit kernzuren --> geven ons indruk dat in lange DNA-moleculen geen breuken voorkomen tussen ene en andere gen -Eukaryotische chromosomen bestaan uit 1 lange opgevouwen en opgerolde DNA-molecule -Prokaryoten: veel transcriptie van groepjes genen zodat mRNA in 1 molecule instructies kan bevatten voor verschillende eiwitten ==> Stopcodons: dienen als signaal voor einde van instructie --> triplet dat daaraan voorafgaat bevat code voor laatste aminozuur in poypeptideketen -Waar begint keten? -Startcodon (AUG): geeft in mRNA aan dat ribosoom op die plaats kan beginnen met aflezen - daarna: elk volgend, niet-overlappend triplet wordt afgewerkt 3.6 Het model in zijn geheel - Transcriptie van dubbelstrengs-DNA uit bepaald gen: --> 2 nucleotidenstrengen gaan uit elkaar --> 1 daarvan dient als matrijs voor opbouw enkelstrengs mRNA --> mRNA verlaat celkern --> mRNA hecht zich in cytoplasma aan groepje ribosomen --> mRNA dient als matrijs voor opbouw van polypeptideketens --> als ribosomen over mRNA schuiven: beginnen lezen startcode --> lezen 3 nucleotiden tegelijk af --> Aminozuren die in keten komen worden energetisch geactiveerd --> vervolgens: opgepakt door tRNA moleculen (zijn specifiek voor elk van 20 aminoz.) --> Aan tRNA-molecule: anticodon met 3 vrije basen, complementair aan mRNA codon --> dient om 1 bepaald aminozuur te coderen --> tRNA neemt uit opslag cytoplasma aminozuur mee naar ribosoom --> hecht zich aan complementair codon uit mRNA --> langs mRNA dus in bepaalde volgorde tRNA-moleculen --> en daarmee aangehechte aminozuren --> aminozuren worden in bepaalde volgorde door peptidebanden aan elkaar gekoppeld --> bevrijd van aminozuren kan tRNA mRNA loslaten en voor volgende lading vertrekken --> als ribosoom stopcodon bereikt: geeft totale polypeptideketen vrij 3.7 MIRNA en SIRNA - behoren tot RNA-interferentiemechanismen -MicroRNA (miRNA)= vorm van niet-coderend RNA --> onderdeel van epigenetische mechanismen die expressie van genen reguleren -miRNA: complementair aan stukje sequentie van 1 of meerde mRNA in gebied 3’ UTR --> door op deze plaats dubbele streng met mRNA te vormen wordt translatie tegengehouden -siRNA kunnen op plaatsen op DNA methyleren --> daardoor kunnen stranscriptiefactoren niet meer aangrijpen op die plaatsen -siRNA en miRNA inhiberen translatie van mRNA HOOFDSTUK 5: energetische omzettingen in de cel 1.Inleiding -voor cel levensnoodzakelijk om energie in bruikbare vorm te bemachtigen -Anabolisme/ assimilatie= opbouwende fase in totale stofwisseling (metabolisme) - voor dat energie gebruikt kant worden moeten energierijke moleculen chemisch afgebroken worden = katabolisme/ dissimilatie= afbrekende fase in totale stofwisseling --> voor alle organismen noodzakelijk om zichzelf in stand te houden --> afbraak mogelijk op 2 manieren: 1) Onvolledige afbraak: komt geen zuurstof aan te pas= anaerobe dissimilatie 2) Volledige afbraak: zuurstof vereist= aerobe dissimilatie 2. Anaerobe dissimilatie - onderscheid tussen alastisch en lactisch systeem --> lactisch systeem: koolhydraten als precursor en produceert naast energie lactaat --> alactisch systeem: creatinefosfaat aangesproken om nodige energie uit te halen 2.1 Systeem 1: het Creatinefosfaatsysteem - creatinefosfaat= gefosforyleerde creatinemolecule --> dient als snel mobiliseerbare reserve --> van hoogenergetische fosfaten in skeletspieren en hersenen --> om adenosinetrifosfaat (ATP) te recycleren -kan anaeroob fosfaatgroep doneren aan ADP om ATP te vormen gedurende spierspanning -omgekeerd: overtollig ATP gebruikt om creatine in fosfocreatine om te zetten gedurende periode van lange inspanning --> = fosforylatie van creatine: wordt gekatalyseerd door creatinekinasen -cel heeft vermogen om fosofcreatine te genereren uit te veel aan ATP in rust -fosfocreatine wordt gebruikt voor snelle regeneratie ATP tijdens intense activiteit --> 2 factoren levert buffer van ATP-concentratie -vorming CP + ADP uit C+ ATP gebeurt in intermembranaire ruimte mitochondriën 2.2 Systeem 2: Lactisch anaerobe systeem -dissimilatie= afbraak organische stoffen opgebouwd bij assimilatie - glycolyse: --> glycose= stabiele verbinding, valt niet zomaar in kleinere verbindingen uiteen --> bij activatie glucose komt energie in chemische bindingen glucose vrij ==> stapsgewijze afbraak van glucose in pyruvaat --> glucose activeren door ATP --> bestaat ui adenosine met fosfaatgroep in series van 3 -Enkel laatste fosfaatbinding betrokken bij energieomzetting in cel - hydrolytisch afbreken van band= exergonische reactie: lever anorganisch fosfaat op = Adenosine-di-fosfaat -Als 2e en 3e fosfaatgroep verwijderd worden blijft AMP over (adenosinemonofosfaat) -uit ADP en anorganisch fosfaat: nieuw ATP (als genoeg energie om ADP met 3e fosfaatgroep te verbinden) -fosforylatie= toevoegen fosfaat -belangrijkste kenmerken glycolyse: 1) elke glucose (C6) wordt afgebroken in pyruvaat (C3) 2) 2 moleculen ATP nodig om proces op gang te brengen, 4 nieuwe moleculen ATP gevormd --> winst 3) 2 moleculen NADH gevormd (= elektronendonor) 4) glycolyse altijd mogelijk want geen O2 nodig 5) vind plaats in cytoplasma buiten mitochondriën -NAD+ = elektronenacceptor -NADH= elektronendonor --> tijdens dissimilatie: NAD belangrijk voor elektronentransport --> tijden assimilatie: NADP belangrijk voor elektronentransport: vangen elektronen op om weer door te geven -Cel heeft beperkt NAD dus moet NADH snel elektronen kunnen overdragen om klaar te zijn voor volgende lading --> anders glycolyse geblokkeerd -melkzuur ontstaat wanneer elektronen worden overgedragen aan pyruvaat 3.Anaerobe dissimilatie -bij voldoende zuurstof: organismen kunnen na glycolyse volgende afbraakroute doen (als ze juiste enzymen hebben) -pyruvaat kan verder afgebroken worden --> want zuurstof neemt rol elektronenopvang over --> kan meer energie leveren voor opbouw ATP -aerobe gedeelte van afbraakproces= cellulaire respiratie (fase 2 en 3 glucoseafbraak) -fasen leveren alle 3 NADH op, begint nu aan 4e fase --> 4e fase: ontstaat meeste ATP door NADH die elektronen overdraagt aan zuurstof --> gebeurt via ademhalingsketen (= elektronentransport) 3.1 Een afbraak in fasen 3.1.1 Fase 2: decarboxylering -aerobe oxidatie pyruvaat: ingewikkelde serie reacties --> netto-eindresultaat: koolstofdioxide in geactiveerde vorm van acetaat -acetaat = geactiveerd genoemd wegens binding met co-enzym A --> gehele verbinding= acetyl-CoA --> hierbij: waterstof onttrokken en overgegaan in NADH (alles 2 keer) -samengevat: 2 pyruvaat + 2CoA + 2 NAD+ --> 2 acetyl-COA + 2CO2 + 2NADH -einde van fase 2: 2 van 6 koolstoffen uit glucose vrijgekomen als koolstofdioxide -pas gevormde NADH moet weer oxidatie ondergaan zodat afbraak niet vastloopt 3.1.2 Fase 3: citroenzuurcyclus = cyclische serie van reacties waar acetyl-CoA in aanwezig is = kreb-cyclus -elke molecule acetyl-CoA wordt gekoppeld aan 4-C- verbinding uit mitochondriën --> ontstaan: nieuwe C6 verbinding (citroenzuur) -bij volgende reactie: 2 koolstoffen verloren in vorm koolstofdioxide --> C4 blijven over, en cyclus kan opnieuw beginnen -per glucose-molecule gebeurt alles 2x - per cyclus 1x ATP opgebouwd - 8x waterstof onttrokken en doorgegeven aan elektronenacceptor -FAD is redox-cofactor= prothetische groep van eiwit --> betrokken bij verschillende belangrijke enzymatische reacties in metabolisme -Flavoproteïne= eiwit dat flavinedeel bevat ofwel in vorm van FAD ofwel in vorm FMN 3.1.3 Fase 4: overdracht van elektronen aan zuurstof -deel van energie: winst van 4 ATP’s - andere deel energie: in NADH en FADH2 --> daarvan 12 moleculen beschikbaar - 2 uit glycose - 2 uit vormig acetyl-Coa - 8 uit citroenzuurcyclus -zuurstof neemt uiteindelijk waterstof over van NAD (en FAD) --> O2 + 2 NADH + 2H+ --> 2H2O + 2 NAD+ -NADH geeft waterstof niet rechtstreeks aan zuurstof --> elektronen rollen langs ademhalingsketen van elektronentransporteurs --> H+ ionen blijven vrij in medium --> Aan einde keten: elektronen en waterstofionen reageren met zuurstof= vorming water -terwijl elektronen langs ademhalingsketen rollen komt energie stapsgewijs vrij --> energie benut voor vorming ATP --> proces= oxidatieve fosforylatie → als 8 NADH elektronen direct worden overgedragen aan keten: 3 nieuwe ATP-moleculen opgebouwd = 8 x 3= 24 nieuwe ATP-moleculen MAAR 2 FADH2-molecuele leveren slechts 2x2= 4 ATP-moleculen op (starten na eerste fosforylatie-post) Bij glycolyse: 2NADH ook slechts 2x2= 4 ATP-moleculen ==> aerobe dissimilatie van 1 molecule lever 32 ATP-moleculen op Fase 1: glycolyse Fase 2: aerobe dissimilatie na glycolyse -decarboxylatiereactie: uit pyruvaat acetyl-CoA gevormd: dient als toegang voor krebs- cyclus Fase 3: Elektronentransportsysteem 3.2 De energievoorziening in het algemeen -aanwezigheid van zuurstof: glucose volledig afgebroken= koolstofdioxide + water - 36 à 37 nieuwe ATP-moleculen gevormd --> vrije energie opgeslagen in glucose 38% omgezet in ATP -Afwezigheid zuurstof: slechts 2 van 36 ATP-moleculen gevormd (6%) --> anaerobe dissimilatie levert minder op dan aerobe MAAR voordeel anaeroob: spieren verslinden zoveel energie dat er nooit genoeg zuurstof aangevoerd kan worden: glycolyse draait dan anaeroob door onder vorming van melkzuur --> later aeroob afgebroken en met snellere diepere ademhaling zuustofschuld terugbetaald 4.De energievoorziening van vetten en eiwitten -cellen kunnen ook energie onttrekken aan vetten en eiwitten -afbraak vetten: -hydrolytische splitsing glycerol en vetzuren - glycerol omgezet in PGAL - van vetzuren C2 afgekoppeld - omgezet in acetyl-CoA - beginnen aan citroenzuurcyclus -vetten bezitten meer waterstof dan koolhydraten --> oxidatie van vetten levert meer energie op -eiwitten na hydrolyse: leveren aminozuren op -aminogroep afkoppelen - ammoniak afvoeren - omzetting soms in pyruvaat, soms in acetyl-CoA -eiwitten leveren ongeveer evenveel energie op als koolhydraten ==> 3 belangrijke voedingsbestanddelen: koolhydraten, vetten, eiwitten: - belanden in krebs-cyclus via tussenproducten - tussenproducten ook tussenschakel voor onderlinge omzettingen - bv. Koolhydraten omzetten in vetten 5.De mitochondriën als energiecentrale -organel omgeven met buitenmembraan en geplooide binnenmembraan van cristea rondom matrix - matrix bevat meeste enzymen voor citroenzuur-cyclus - andere enzymen ingebouwd in cristea -in binnenmembraan: clusters van moleculen: vormen functionele eenheden -cellen hebben sterkere energiebehoeften dan mitochondriën HOOFDSTUK 6: Celgroei en celdeling 1.Inleiding -groei: grootte/ massa cel neemt toe op onomkeerbare wijze = resultaat van meer aanbrengen van producten bij anabole processen -celcyclus= eenheid van biologische tijd 2.De celcyclus -volledige celcyclus= gehele levensduur van individuele cel -cyclus begint bij ontstaan cel - cyclus eindigt na volgende celdeling -4 fasen - opeenvolging fasen: onder controle van cdc-genen (cell devision cycle genes) 2.1 De G1-periode = eigenlijke werkingsfase cel -chromosomen celkern: ontrold tot kluwen van onherkenbare chromatidedraden - cel maakt gebruik van die info om nodige eiwitten aan te maken -periode kan variabele lengte hebben 2.2 De S-periode (= syntheseperiode) = voorbereiding op eigenlijke celdeling - al verdubbeling van DNA (replicatie): - onder invloed van enzymen: 2 complementaire DNA-strengen ontwonden en weggetrokken - basen komen aan oppervlakte -basen binden aan specifieke eiwitten -a.h.v DNA-polymerase: zodra een stuk van DNA ontvouwd is: tegen elke enkelvudige streng nieuwe complementaire sreng aanleggen -Aan elke streng 2 uiteinden: 5’ en 3’ zijde --> aanmaak van nieuwe zijde steek van 5’ naar 3’ --> manier waarop verschilt naar mate leading strand (5’ naar 3’) of lagging strand (3’ naar 5’) --> leading strand: continue nieuwvorming: Begin bij 3’ kant, doorlopen tot 5’-richting oude streng, totdat hele fragment nieuwe streng voorzien is --> lagging strand: alles achterstevoren en in sprongetjes Begin bij 5’ uiteinde terwijl DNA-polymerase enkel in omgekeerde richting kan werken -aanmaak nieuw DNA moet gebeuren in richting die tegengesteld is aan opengaan streng - DNA-polymerase maakt na korte stukje synthese steeds sprong achteruit - vervolgens nieuw klein stuk synthetiseren in tegenovergestelde richting - zo ontstaan in 5’-3’ richting okazaki-fragmenten= enkelstrengs DNA in achterblijvende streng - worden aan elkaar gelast met behulp van DNA-ligase - DNA-synthese= semiconservatief: verdubbelde chromosoom bestaat voor de helft uit oude polynucleotidestreng en voor andere helft uit nieuwe streng -DNA-Polymerase: -enzym dat moleculen synthetiseert uit desoxyribonucleotiden - essentiële enzymen voor DNA-replicatie - meestal in paren om van 1 origineel DNA-molecuul 2 identieke DNA-strengen te maken - DNA-polymerase leest bestaande DNA-strengen om nieuwe te creëren die overeenkomen - enzymen katalyseren: desoxynucleotidefosfaat + DNAn -> difosfaat + DNA n+1 herstellen met behulp van complementaire streng dubbele helix als matrijs --> DNA-ligase creert uiteindelijk fosfodiësterbinding om DNA volledig te herstellen -DNA-primase: -betrokken bij replicatie DNA - = type RNA-polymerase - Katalyseert synthese van kort RNA-segment (= primer) = complementair aan enkelstrengs DNA - na verlenging: RNA stuk verwijderd door 5’ - 3’ exonuclease - opnieuw opgevuld met DNA -Topoisomerasen - enzymen die deelnemen aan wikkelen DNA - kronkelende probleem DNA ontstaat door verwevenheid dubbele helixstructuur → probleem oplossen: -Topoisomerasen binden aan DNA en snijden fosfaatruggengraat van 1 of beide strengen - door tussentijdse breuk: DNA kan worden ontward en aan einde ruggengraat opnieuw gesloten - chemische samenstelling en connectiviteit DNA veranderen niet: DNA-substraat en DNA- product zijn chemische isomeren: verschillen alleen in globale topografie → Vandaar naam: topoisomerasen = Enzymen die inwerken op topologie DNA -Exonucleasen - enzymen die werken door nucleotiden 1 voor 1 te splitsen vanaf einde polynucleotidenketen -Hydrolysereactie treedt op: verbreekt fosfodiesterbinding aan 3 of 5 uiteinde - naaste verwant: endonuclease: splitst fosfodiesterbindingen in midden van polynucleotideketen 2.3 De G2-periode = Eigenlijke voorbereiding op celdeling -Einde fase: chromatiden worden korter -Belangrijkste activiteit: controle en eventuele reparatie van nieuwgevormde DNA - in DNA-replicatie kunnen zicht toch soms foutjes voordoen → gespecialiseerde eiwitten lopen langs beide strengen om fouten op te sporen en te corrigeren -Mismatch repair: om te kunnen uitmaken welke van de halve strengen de originele is wordt oorspronkelijke streng op speciale manier gemerkt (met methylgroepen) -Andere methodes: base excision repair: 1 base wegknippen en vervangen MAAR meestal: hele strook rond defecte nucleotiden weggeknipt en DNA-Polymerase zorgt voor vervanging met nucleotiden die corresponderen met tegenoverliggende streng= nucleotide excission repair 2.4 M-fase = Fase waarin cel echt gaat delen -Na afloop: 2 identieke cellen gevormd = Cyclus afgesloten en nieuwe cyclus kan starten Bij 2 dochtercellen -Mitose= deling celkern -Meiose= deling celplasma (cytokinese) 2.4.1 mitose (vermenigvuldigingsdeling) =Einde celcyclus -Voorafgegaan door DNA-replicatie -Essentie: 1) komt voor in lichaamscellen 2) homologe chromosomen conjugeren niet A. INTERFASE -Celkern duidelijk als apart organel zichtbaar -1 of meer nucleoli te onderscheiden -In kern geen chromosomen → ze zijn heel lang en verspreid over heel de kern diffuus -Wel onregelmatige, korrelige massa chromatinemateriaal -DNA-streng wel verdubbeld → voor mitose verdubbelt ieder chromosoom hoeveelheid DNA -Bij dierlijke cellen: centriolen= ronde lichaampjes in plek buiten celkern → gaan later uiteen en bezetten polen van delende cel -Geen rustfase → er vinden talrijke levensnoodzakelijke processen plaats →genetisch materiaal voor aanstaande celdeling verdubbelt B. PROFASE - centriolen gaan bewegen - de nog onzichtbare chromosomen beginnen te verdichten tot zichtbare draden - terwijl chromosomen duidelijker worden, worden nucleoli minder duidelijk → verdwijnen vaak helemaal tegen einde profase -Chromosoom bestaat aan einde profase uit 2 aparte strengen = chromatiden → resultaat van DNA-replicaten tijdens interfase →2 chromatiden van chromosoom zijn genetisch identiek -Op bepaalde hoogte vertoont elke chromatide centromeren → daar 2 chromatiden van dubbelstrengschromosoom aan elkaar vast -Tijdens uiteenwijken centriolen verschijnt in hun buurt systeem van microtubuli → microtubuli: netvormig of stervormig patroon -Netvormig patroon vormt spoelfiguur - chromosomen die eerst verspreid lagen gaan nu op weg naar kern spoelfiguur -Einde profase: zodra kernmembraan verdwenen is en elk chromosoom op middenvak is aangekomen en met centromeren vastzit aan spoeldraden C. METAFASE -Chromosomen nemen plaats in equatoriaal vlak spoelfiguur -Einde: zodra centromeren van 2 chromosoomhelften elkaar loslaten en 2 voormalige chromatiden zelfstandig enkelstrengs chromosoom vormen D. ANAFASE -begin scheiding 2 voltallige series chromosomen -2 enkelstrengs-chromosomen van een dubbelstrengs gaan uit elkaar: elk naar 1 van 2 polen van spoelfiguur -einde fase: vaak beginnen cytokinese E. TELOFASE -’omgekeerde profase’ - 2 sets chromosomen zijn bij pool aangekomen - 2 sets chromosomen worden omgeven met nieuwe kernmembraan -spoelfiguur verdwijnt - kernmembraan opgebouwd met membraanblaasjes afkomstig van ER - chromosomen ontrollen en nemen interfasevorm aan -nucleoli komen langzaam terug - einde fase: centriolen elke kern verdubbeld - mitose voorbij: zodra 2 nieuwe celkernen kenmerken interfase vertonen -chromosomen zijn enkelstrengs wanneer ze bij einde telofase uit zicht verdwijnen, zijn dubbelstrengs bij profase volgende celcyclus --> tussenfase: tijdens S-fase van interfase replicatie plaatsgevonden --> daardoor: volgende generatie dochtercellen krijgt voltallig aantal chromosomen mee 2.4.2 Meiose (= reductiedeling) -komt alleen voor in kiemcellen -2 opeenvolgende delingen waarbij chromosomenaantal gehalveerd wordt tot haploïde chromosomen - vlak voor meiose: vrouwelijk en mannelijk kiemcellen verdubbelen hun DNA 2.4.2.1 Eerste meiotische deling A. PROFASE - langer dan bij mitose - onderverdeeld in fasen: 1) Leptoteen - chromosomen worden door verstrengeling korter - diploïde aantal 2) Zygoteen - homologe chromosomen zoeken elkaar op en komen met overeenkomstig deel bij elkaar = synapsis --> bivalent= koppel bijeenliggende chromosomen -bij man: x- en y- chromosomen maken met uiteinde korte arm contact --> uiteinden= pseudo-autosomale regio 3) Pachyteen -chromosomen krimpen in lengterichting -einde: lengtesplitsing zichtbaar in ieder component homoloog paar - centromeren splitsen niet - tijdens lengtesplitsing: 1 of meer dwarse breuken in chromosomen + uitwisseling chromatidesegment -chromosomen heel dicht bij elkaar; op sommige plaatsen over elkaar - verbinding= junctie - kruisingsplaatsen= chiasmata 4) Diploteen - versmolten chromosomen beginnen te scheiden - op punten van uitwisseling tijdelijk verbonden --> ontstaan x-vormige structuur= chiasma= crossing- over --> tijdens crossing-over: groepen van genen uitgewisseld tussen homologe chromosomen 5) Diakinese - gebogen, gedeeltelijk gescheiden chromosomen duidelijk waarneembaar - segmenten aan tegenovergestelde zijden chiasma roteren --> komen op vlakken te liggen die bijna rechte hoek vormen -kriskras configuraties gevormd tot open kruis vorm= diakinese -bivalenten met 1 chiasma lijken op open kruis - 2 chiasmata: chiasma is ringvormig - 3 of meer chiasmata: vorming kettingachtige configuraties B. PROMETAFASE 1 - breken kernmembraan - vorming spoelfiguur - eerste deling --> geven signaal voor oriëntatie bivalenten binnen systeem spoelfiguur -elk bivalent: 2 paar zustercentromeren - oriëntatie: zodat elke bivalent bipolaire rangschikking krijgt= per paar naar polen C. METAFASE 1: - paren centromeren liggen op gelijke afstand van equatorvlak - soms: bivalenten oriënteren zich volledig aan 1 kant equatorvlak --> cel merkt dit en zal 1 lid snel goede positie innemen -indien slechte oriëntatie door artificiële micromanipulatie: binnen paar minuten gecorrigeerd -chromatideparen niet meer samengehouden met chiasmata maar ment centromeren (zullen zich naar polen richten) D. ANAFASE 1: -homologe chromosomen van elkaar weggetrokken= disjunctie - aantal chromosomen worden gehalveerd -Haploid aantal halfbivalenten naar polen getrokken - halfbivalent = twee chromatiden: - geen reductie aantal chromosomen E. TELOFASE 1: - chromosomen naar celpolen getrokken - cel gaat insnoeren en delen - kernmembraan herstelt slechts gedeeltelijk -ontstaan 2 dochtercellen: bezit iedere haploïd aantal chromosomen 2.4.2.2 Tweede mitotische deling - bijna gelijk aan mitose maar toch verschillen: -chromatiden zijn opengespleten - chromatiden niet noodzakelijk genetisch identiek - chiasmavorming gebeurt tussen 2 niet-zusterchromatiden binnen bivalent - einde anafase 2: 4 haploïde nuclei gevormd waarin elk chromosoom voorkomt als 1 chromatide - meiose= 2 successieve delingen= vorming 4 afzonderlijke cellen -doel meiotische deling: 1)componenten homoloog chromosomenpaar in staat stellen tot uitwisseling groepen van genen 2) iedere kiemcel voorzien van haploïd aantal chromosomen en helft van hoeveelheid DNA van normale lichaamscel -zygoteen: enkelvoudige leptoteendraden gaan op specifieke manier paren - synaptonemaal complex bestaat tijden pachyteen uit 1 centraal en 2 laterale elementen --> gedurende leptoteen: laterale elementen niet gepaard en geen centraal element --> paring begint vanaf kernmembraan -over hele lengte chromosoom: speciale segmenten= synaptomeren -als chromosomen korter worden: opeenvolgende synaptomeren komen bij elkaar --> resultaat: segmenten tussen synaptomeren weggeduwd van laterale elementen --> vormen lussen zodat bivalent typische vorm krijgt -vervolgens hechten zygosomen aan synaptomeren en wisselen af en vormen centraal complex - complex niet afgebroken door DNase maar door tryspine en ureum (--> complex opgebouwd uit eiwit) - materiaal centrale gebied in nucleolus gevormd -functie: homologe chromosomen in goede positie te brengen Vertrekken van diplodide cel maar moet haploide cel opleveren daarom 2 delen (2 cycli) Profase: kernmembraan moet oplossen, spoelfiguur gevormd en chromosomen worden duidelijk Metafase: chromosomen moeten zich organiseren in homologe chromosoomparen (niet onder elkaar zoals bij mitose) die liggen op dezelfde miofibril ondersteunt door tonofilamenten Homologe chromosoomparen worden dan ook uit elkaar getrokken Interkinese: geen chromosomen verdubbeling in elke cel en danvan doeDNA! (Sleuteleen je eigenlijk vanbeetje haploide eenkarakter) Jedeling mitotische blijft met 23 Profase: Kernen lossen weer op, chromosomen worden duidelijk, spoelfiguur gevormd Metafase: 23 chromosomen liggen mooi op eauqtorvlak onder elkaar Miofilamenten trekken nu chromatiden uit elkaar Telofase: geen 2 maar 4 cellen 4 cellen die 23 chromatiden bevatten en daar is er wel interfase Interfase: synthesefase: zorgt ervoor dat DNA verdubbelt wordt Anafase Telofase: chromosomen gaan naar de verschillende polen, in de ene cel heb je 23 chromosomen en in de andere cel ook Interkinese: geen verdubbeling van DNA! (Sleutel van haploïde karakter) Je blijft met 23 chromosomen in elke cel en dan doe je eigenlijk een beetje een mitotische deling Profase: Kernen lossen weer op, chromosomen worden duidelijk, spoelfiguur gevormd Metafase: 23 chromosomen liggen mooi op eauqtorvlak onder elkaar Miofilamenten trekken nu chromatiden uit elkaar Telofase: geen 2 maar 4 cellen 4 cellen die 23 chromatiden bevatten en daar is er wel interfase Interfase: synthesefase: zorgt ervoor dat DNA verdubbelt wordt 2.4.3 Verschillen tussen mitose en meiose 1 Fase Mitose Meisose 1 Profase Geen verstrengeling Verstrengeling in paren Metafase Elk chromosoom heeft een Elk paar chromosomen spoeldraad, centromeren los heeft een spoeldraad, centromeer vast Anafase Scheiding van 2 Scheiding van 2 homologe chromatiden van 1 chromosomen van 1 paar chromosoom Telofase 2 diploïde kernen; 2 haploïde kernen; enkelstrengs chromosomen dubblestrengs chromosomen Interfase, kinese Replicatie voor nieuwe Geen replicatie chromatiden 2.4.3.1 In de levenscyclus van dieren -bijna hele levenscyclus diploïd -op moment van voortplanting: vorming haploïde gameten dankzij meisose - na bevruchting: weer diploïde zygoten - zygoot vormt door mitose meercellig individu - gameten vormen dus enige haploïde fase in levenscyclus dier - spermatozoa mannelijke dieren gemaakt door epitheelcellen aan binnenkant zaadbuisjes - epitheel ondergaat meiose: 4 kleine, even grote haploïde cellen ontstaan --> ontwikkelen snel tot functionele spermacellen met flagel en kop -proces= spermatogenese Vertrekt vanuit stamcellen (altijd diploïd) In het begin (bij man) heel veel mitotische deling die veel nieuwe stamcellen oplevert daarna heb je de meioses en die leveren spermatide op Spermatide is ronde cel die niet lijkt op spermatoide Volgende fase is de differentiatie van die cel: nu maken we er echt een spermatozoa van Cel gaat dan volledige flagel uitbouwen die er heel anders uitziet intracellulair dan een spermatide Daarna rijpingsfase: effectieve spermatozoa --> Vertrokken vanuit stamcel en 4 functionele spermatozoa ontwikkeld - vrouwelijke dieren: oögense = vorming eicellen in ovarium -meiose leidt tot haploïde cellen (verschillend van grootte) - meiose 1 levert polair lichaampje op - grootste cel ondergaat meiose 2: polair lichaam ontstaat + grote cel die overgaat in eicel - polaire lichaampjes leveren eicel voedselrijke celplasma dankzij ongelijke cytokinese: --> hieruit kan later embryo ontwikkelen Heeft reproductieve fase (hormonen worden geproduceerd, menstruatie…) Vrouwen zijn geboren met veel stamcellen die in het eerste levensjaar bijna allemaal verdwijnen Dus met het overschot moet je dan verder gaan M.a.w.: je hebt een oogonia (stamcel) die verder gaat ontwikkelen: In eerste miotische deling krijg je voorloper van eicel en een poolcel en van daaruit ga je naar 1 eicel die uiteindelijk zal ontwikkelen tot 1 functionele eicel en de rest zijn dan poolcellen (3) 3 poolcellen zullen verdwijnen en 1 functionele eicel blijft over 2.4.3.2 Cytokinese (celklieving) - als cel deelt ontstaat in celmembraan groeve - groeve staat loodrecht op as spoelfiguur - groeve wordt steeds dieper en deelt cel uiteindelijk in 2 dochtercellen - indien in metafase spoelfiguur volledig verwijderd wordt: gaat cel toch door met deling - omwoelen cytoplasma in equatoriaal vlak heeft geen invloed --> wijst erop dat cytoplasma niet bij celklieving betrokken is -onder celmembraan microfilamentan aanwezig - microfilamentproteïnen zeer verwant met actine en myosine - aangenomen dat actine en myosine met elkaar verbonden ijn volgens glijdend-filament systeem - loodrecht op filamenten: microtubuli HOOFDSTUK 7: Embryologie 1. Bevruchting - spermatozoa zijn bij aankomst in vrouwelijk genitaal stelsel nog niet in staat om te bevruchten - eerst 2 processen ondergaan: capacitatie en acrosoomreacties - capacitatie: - verblijf van ongeveer 7 u in vrouwelijke tractus - mantel van glycoproteïnen en plasmaproteïnen wordt verwijder uit plasmamembraan (bedekt acrosomale regio spermatozoön) -acrosoomreactie: - treedt op in directe omgeving oöcyt - onder invloed van stoffen die afgescheiden worden door cellen van corona radiata en oöcyt -op verschillende punten contact tussen plasmamembraan en buitenste acrosomale membraan --> daardoor kunnen bestanddelen nodig voor penetreren corona radiata en zona pellucida vrijkomen -tijdens acrosoomreactie komt... vrij: 1) hyaluronidase: om corona radiata te penetreren 2) trypsineachtige substantie: om zona pellucida op te lossen 3) zona-lysine: zit vast aan binnenzijde acrosomaal membraan, maakt mogelijk dat spermatozoa zona pellucida penetreren 1.1 Fase 1: penetratie van corona radiata - van 200 miljoen spermatozoa die binnenkomen bereiken slechts 300 de plaats van bevruchting - hiervan slechts 1 nodig voor bevruchting - overige spermatozoa helpen met doorbreken beschermende laag corona radiata - activiteit spermatozoa en enzymen slijmvlies eileider zorgen ervoor dat cellen van corona losgemaakt werden 1.2 Fase 2: penetratie van zona pellucida -enzymen uit binnenste acrosomale membraan helpen 2e laag penetreren - als spermatozoa in contact is met zona pellucida: hecht zich vast en dringt naar binnen - permeabiliteit zona pellucida verandert zodra kop spermatozoa in contact komt met oppervlak oöcyt --> hierdoor: substantie komt vrij: geeft verandering in eigenschappen zona pellucida = zonareactie 1.3 Fase 3: fusie van de celmembranen van de oöcyt en het spermatozoön - zodra spermatozoa celmembraan van oöcyt aanraakt: versmelting - fusie komt tot stand door verdwijning plasmamembraan die acrosomale kernkap bedekte - bij mens: zowel kop- en staartgedeelte van spermatozoa dringen in cytoplasma van oöcyt binnen - celmembraan spermatozoa blijft achter op oppervlak oöcyt - zodra binnendringen spermatozoa in eicel reageert oöcyt op 3 manieren: 1) corticale en zonale reacties - gevolg vrijkomen corticale oöcytgranula: a) membraan oöcyt wordt ondoordringbaar voor andere spermatozoa b) samenstelling en structuur zona pellucida veranderen 2) Hervatten 2e meiotische deling: - oöcyt beëindigde 2e meiotische deling na binnendringen spermatozoa - 1 van dochtercellen krijgt bijna geen cytoplasma= 2e poollichaampje - andere dochtercel: definitieve oöcyt - chromosomen worden gerangschikt in vesiculaire nucleus= vrouwelijke pronucleus 3) Het activeren van het metabolisme van de eicel - activerende factor: meegedragen door spermatozoa - beweegt zich verder tot het bij vrouwelijke pronucleus ligt - kopgedeelte zwelt en vormt mannelijke pronucleus - staartgedeelte laat los en degenereert - tijden groei mannelijk en vrouwelijke pronucleus moet iedere pronucleus DNA verdubbelen --> als niet zou gebeuren: iedere cel van 2cellig stadium zygoot zou helft normale hoeveelheid DNA bevatten -onmiddellijk na DNA-synthese: chromosomen rangschikken in spoelvorm: voorbereiding mitotische deling - 23 chromosomen moeder en 23 dubbele chromosomen vader splitsen in centromeer - zusterchromatiden gaan naar tegenovergestelde polen --> iedere cel zygoot krijgt weer normale hoeveelheid DNA -terwijl: ontstaan diepe groeve aan oppervlak cel: cytoplasma langzaam in 2 gedeeld - belangrijkste gevolgen bevruchting: - herstel diploïde aantal chromosomen - bepaling geslacht nieuwe individu - begin klievingsdelingen 2. Embryonale ontwikkeling 2.1 Eerste klievingen - direct na bevruchting: zygoot begint met snelle opeenvolging mitotische delingen - eerste klievingen niet gepaard met groei cytoplasma: morula ontstaat= trosje cellen - klievingen gaan door - nieuwgevormde cellen (blastomeren) gaan in midden cellen vloeistof afscheiden --> daardoor: blastomeren rondom holte (= blastocoel) als bol liggen -blastocoel: gevuld met vloeistof, geen opening naar buiten - embryo= blastula - daarna serie verschuivingen: nodig om embryo definitieve vorm en structuur te geven = gastrulatie: -uit 2 laagige structuur embryo 3 laagig kiemblad gevormd --> begint bij primitiefstreep (vogels en zoogdieren) of oermond (amfibieën) -via premitiefstreep: cellen epiblast stulpen naar binnen - eerste golf cellen samen met cellen epiblast= endoderm - tweede golf vormt derde laag tussen endoderm en ectoderm= mesoderm - hypoblast: weefseltype: vormt zicht uit binnenste celmassa tijden vroege embryonale ontwikkeling - ligt onder epiblast - leidt tot dooierzak - dooierzak laat chorion ontstaan -epiblast geeft via 3 kiemlagen (endo, ecto, meso) aanleiding tot embryo zelf -trofoblastcellen: vormen buitenste laag blastocyst - voorzien embryo van voedingstoffen - ontwikkelen zich tot groot deel placenta - vormen zicht tijdens eerste fase zwangerschap - eerste cellen die zich differentiëren van bevruchte eicel tot extra-embryonale structuren - dragen niet rechtstreeks bij tot embryo - na gastrulatie: grenst aan ectoderm van embryo= trofectoderm - na eerste differentiatie: cellen verliezen totipotentie - cellen zijn niet langer totipotente stamcellen - polifereert en differentieert in cellagen: *cytotrofoblast: eencellige binnenlaag trofoblast * syncytiotrofoblast: buitenste laag, mist celgrenzen, groeit uit tot endometriumstroma (Scheidt hCH af om secretie progesteron te behouden en zwangerschap te steunen) * intermediate trofoblast: implantatieplaats, chorion, villi: afhankelijk van subtype -patroon klievingen en verschuivingen hangt sterk af van hoeveelheid dooier in ei -voedselvoorraad werkt remmend op klievings- en gastrulatieprocessen - ei met meer dooier: minder klievingen in vegetatieve veld --> klievingen ongelijk over ei verdeeld en celgrootte tussen beide polen sterk uiteenliggend -ectoderm blijkt over te gaan in buitenste lichaamslaag - uit endoderm ontstaat binnenste lichaamslaag: epitheellaag van spijsverteringskanaal - uit mesoderm ontstaan tussenliggende weefsels (bv. Spierweefsel, bindweefsel) - belangrijke uitzondering: -Tussen darm en huid zit weefsel dat niet uit mesoderm voorgekomen is: zenuwweefsel - direct na gastrulatie: neurulatie: neurale buis ontwikkelt uit ectoderm - ectoderm wordt in 2 componenten verdeeld: epidermis en neurale buis - pas gevormde darm en chorda buigt zich naar binnen: vormt groeve - embryo= neurula - dorsale randen groeve versmelten zodat groeve buis wordt - neurale buis maakt zich los van epidermis van rug, ontwikkelt later tot ruggenmerg en hersenen - morfogenetische verschuivingen geven dus embryo vorm en brengen ze op de juiste plaats: om te kunnen differentiëren tot hoofdweefsels volwassen organismen GASTRULATIE NEURULATIE Ingressie: op cellaag heb je verschillende cellen en daarop gaat sommige cellen uit bovenste laag treden en die vormen een nieuwe laag Invaginatie: zie tekening OneNote celrij die volledig naar binnenstulpt en een nieuwe cellaag geeft Involutie: grotere massa van cellen die bewegen om een nieuwe cellijn te gaan vormen Intercallatie: 2 lagen zetten zich tussen elkaar en vormen nieuwe lijn Epibolie: laatste cellaag bv gaat een compleet andere vorm krijgen en gaat dan van ectoderm naar endoderm of omgekeerd Convergente extensie: meer cellijnen die van bv 4 tot 2 gereduceert worden en een nieuwe cellaag mesodermaal vormen --> Verschillende manieren hoe vanuit ectoderm en endoderm mesoderm wordt gevormd ORGANOGENESE Interne organen extremiteiten 2 belangrijke principes: - Organen vormen --> Interne organen: bv hart - Extremiteiten vormen Bevat pacemaker cellen, hartspiercellen, endothele cellen en bindweefsel (hartzakje) Allemaal een andere oorsprong Maar vanuit eenzelfde kiemblad En van daaruit wordt dat georganiseerd Bv arm: bot, spiermateriaal en huid --> integratie van mesodormale en ectodormale componenten + er moet uitgroei zijn zodat armen uit lichaam komt Er moet uitgroei zijn van de ectordermale cellijn en die zorgt voor ruimte voor mesodermale organisatie 2.2 Latere embryonale stadia - nog veel gebeuren voor gastrula klaar is voor geboorte: - afzonderlijke weefsel en orgnanen moeten ontstaan - transportsysteem moet op gang komen - zenuwstelsel moet gevormd worden 2.2.1 Postembryonale ontwikkeling - verdubbeling en differentiatie cellen - grootte neemt toe - groeiproces eerst langzame fase, daarna snellere en dan weer trager --> soort S-curve --> zelden het geval want veel beïnvloedende factoren op groeifase -niet alle lichaamsdelen groeien op zelfde tijdstip evenveel 2.2.2 Veroudering en dood - veroudering= veranderingen lichaam, leidt tot achteruitgang en ten slotte dood - na 30 jaar verlies je 0,8 % van functioneel vermogen - veroudering hangt dus samen met vermogen van cel tot specialisatie - cellen die niet tot specifieke functies beperken verouderen bijna niet - weefsels die geen celdeling meer ondergaan verouderen sneller - dieren die hele leven groeien vertonen minder verouderingsverschijnselen - beperkte voeding vertraagt groei waardoor ze pas op latere leeftijd tekenen van ouderdom vertonen - veroudering= achteruitgang en dood van cellen en weefsel die niet te vervangen zijn 2.3 Apoptose en necrose - dood van afzonderlijke cellen is noodzakelijk voor vormgeving en functioneren meercellige organismen - celdood massaal bij dieren die gedaanteverandering ondergaan - voorbeeld: verandering kikkervisje tot kikker: staart en kieuwen worden volledig afgebroken voor volwassen vorm ontstaat - apoptose= actieve celdood= onmisbaar bij ontwikkeling organisme - cel verliest door vormverandering contact met buren - wordt aanzienlijk kleiner - meeste blijven wel intact - complex DNA en eiwitten in kern condenseert tot halvemaantjes langs kernmembraan - vaak val