Samenvatting Cytologie PDF

**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 -...

**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 **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** -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 -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 à 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 \