Samenvatting Celbiologie PDF 1ste BA Biomedische Wetenschappen 2022-2023

Samenvatting De cel: structuur, functie en analyse (Celbiologie) geschreven door elenacamachoperez www.stuvia.com Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil j...

Samenvatting De cel: structuur, functie en analyse (Celbiologie) geschreven door elenacamachoperez www.stuvia.com Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen SAMENVATTING CELBIOLOGIE 1STE BA BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN 2022-2023 Hoofdstuk 1: Inleiding 1.1. Waarom celbiologie - begrijpen van de basismechanismen van het leven en van de structuur/functie van het organisme (mens, dier, plant, bacterie) - begrijpen van de oorzaak van bepaalde ziektes (erfelijk, infecties, complex of multifactorieel: Vb. kanker, Alzheimer, hartziektes, diabetes) - ontwikkelen van nieuwe therapieën (Vb. nieuwe drug targets, gen-en celtherapie, regeneratieve geneeskunde, stemcellen) - nieuwe toepassingen in biotechnologie 1.2. Historiek - Robert Hooke (Micrographia) o microscoop met 30x vergroting → ontdekte structuren in kurk en andere plantenmaterialen o Introductie van de term: “cellulae” of cel o Onderzocht geen levende cellen - Antoni Van Leeuwenhoek o Onderzocht levende cellen o Microscoop met 270x vergroting → spermatozoïden, rode bloedcellen, bacteriën (cocci en spirochetes), embryonale luizen, spiervezels,… o “animalculi” - Robert Brown o Ontdekking van celkern in levend materiaal→ klassieke celtheorie - Klassieke celtheorie – Mathias Schleiden, Theodore Schwann (gist is oorzaak van fermentatie) en Rudolf Virchow o Klassieke celtheorie → Cellen zijn de elementaire bouwstenen van al het leven Alle levende organismen bestaan uit één of meerdere cellen Nieuwe cellen ontstaan steeds uit voorafbestaande cellen Cellen vormen de primaire bouwstenen voor de structuur, fysiologie en organisatie van levende organismen Cellen kunnen beschouwd worden zowel als afzonderlijke eenheden en als bouwsteen van het organisme als groter geheel Cellen ontstaan uit voorafbestaande celllen - Johann Friedrich Miescher o Celkern bevat “nucleïne”: eiwit en zuur - Edward Strasburger en Walther Flemming o Somatische cellen delen door mitose of kerndeling - Keith Porter - Albert Claude -Ernest Fullam o Elektronenmicroscopie van cellen in cultuur 1 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Albert Claude, Christian De Duve, en Emil Palade (Nobelprijs) o Ontdekking van van intracellulaire organellen: lysosomen, peroxisomen, en ribosomen (geen organel) - Al deze ontdekking zorgde voor de “moderne” interpretatie van de celtheorie (EXAMEN) o De cel is de fundamentele eenheid van structuur en functie in levende organismen o Cellen ontstaan uit voorafbestaande cellen door celdeling o Binnen cellen vinden energieomzettingen plaats (metabolisme) o Cellen bevatten erfelijk materiaal (DNA) dat overgedragen wordt van cel tot cel gedurende celdeling o Cellen hebben een essentieel gelijkaardige biochemische samenstelling en hebben alle kenmerken van het leven o Alle levende organismen zijn opgebouwd uit één cel (unicellulair) of uit meerdere cellen (multicellulair) o De activiteit van een organisme hangt af van de totale activiteit van onafhankelijke cellen 1.3. Ontstaan en evolutie van de cel (EXAMEN: beschrijf de theorie van hoe een cel is ontstaan) - Spontane vorming van organische moleculen - vorming van macromoleculen = polymerisatie van organische moleculen o RNA katalyseert de polymerisatie van nucleotiden →zelf replicerende RNA moleculen - Hypothese: protocel o eerste cel is ontstaan door de omhulling van zelf replicerend RNA in een membraan bestaande uit fosfolipiden o Een fosfolipide beschikt over een lange hydrofobe staart en een hydrofiele kop → spontane reorganisatie in water: celvormige afscherming van externe omgeving o omhulling van zelf replicerend RNA + bijhorende moleculen in een dubbele fosfolipidemembraan = een eenheid dat in staat is tot zelfproductie en verdere evolutie (= protocel). 2 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Competitie (Darwiniaanse selectie) o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA ondergaan hogere osmotische stress: ter compensatie is er transfer van membraancomponenten afkomstig van inactieve protocel (25%) o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA hebben een overlevingsvoordeel tov van protocellen zonder zelf-replicerend DNA (inactieve protocel) o Interactie tussen RNA en membraan leidt tot essentiële cellulaire eigenschappen: RNA molecule die zichzelf beter en efficiënter kan repliceren wint in Darwiaanse selectie o genomic “fitness” (replicatieve eigenschappen) vertaalt zich in (proto)cellulaire “fitness” (overlevingskans in bepaalde omgeving, voortplanting): RNA replicatie + membraan groei o evolutionaire unit verplaatst zich van replicerend RNA naar proto-cel niveau o cellulaire fitness: membraangroei resulteert in trans-membranaire pH gradiënt (H+, energie); deze energie kan benut worden voor cellulaire processen o membraan “fitness” vertaalt zich eveneens in (proto)cellulaire fitness: in stand houden en voortplanten - Classificatie van levende organisme obv structuur o Eukaryoten: planten, fungi en dieren o Prokaryoten: Bacteriën en Archaea Kunnen pathologieën veroorzaken (mens en dier): vb. Treponema pallidum (Syfilis) en Vibrio cholerae (cholera) Niet-pathologisch: fotosynthetische bacteriën Mycoplasma genitalium  Éen van de kleinste prokaryotische cellen (niet autonoom)  Klein genoom: 477 genen DNA: 580,070 bp (alternative splicing)  leeft “parasitair” in mammalia: omgeving voorziet metabolieten M.mycoides (synthetisch DNA)→ M.capricolum (recipiënt, lege bacterie cel) →M.mycoides (autonoom, voortplanten) 3 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Endosymbiose hypothese o Verwerven van intracellulaire organellen o Eukaryotische organellen geëvolueerd vanuit geïnternaliseerde prokaryotische cellen o Oercel (endosymbiont) neemt prokaryotische cel op en leven samen in symbiose o aërobische eubacterie → mitochondrie ; fotosynthe sche eubacterie → chloroplast - impact van cellulaire fysiologie: fotosynthese heeft atmosfeer gewijzigd o productie van O2 → 20% in hedensdaagse atmosfeer 1.4. Cellen als experimentele modellen - Prokaryoten (Escherichia coli, E.coli) o Staafvormige, anaërobe bacterie in darm van warmbloedige dieren o Betrokken bij verteren van voedsel - Unicellulaire (ééncellige) eukaryoten (Saccharomyces cerevisiae (gistcellen) en Dictyostelium discoideum) o Gistcellen differentiëren van een diploïde tot een haploïde cel via meiose en sporulatie bij bv. afwezigheid van nutriënten → reductie/ meiose o Sporulatie biedt een bescherming aan tegen de veranderende leefomstandigheden o Haploïde cellen kunnen vervolgens versmelten om zo terug een diploïde cel te vormen - Multicellulaire eukaryoten (Caenorhabditis elegans(rondworm), Drosophila melanogaster (fruitvlieg), Danio rerio (zebravis), Xenopus (klauwkikker), Mus musculus (muis), en niethumane primaten ) o De muis = het model om bepaalde menselijke pathologieën te bestuderen. o heel wat ziektes en fenotypes die bij zowel de mens als muis voorkomen - alternative splicing o aantal nucleotiden in genoom bepaalt niet de complexiteit o De complexiteit wordt bepaald door non-coding o gentranscripten worden op verschillende manieren geknipt met telkens een ander proteïne als resultaat 4 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - cellen uit een mens isoleren en bestuderen (in vitro) o beperkte levensduur (vb. hartcellen en zenuwcellen) → weerspiegelt nooit exact wat men in de mens (in vivo) verwachten o cellijnen: de celfunctie te bestuderen zonder gelimiteerd te zijn door de beperkte levensduur van primaire cellen ontsterfelijke cellen die onbeperkt delen meestal afgeleid van kanker cellen (kan in cultuur gebracht worden en bestudeerd worden) - (embryonale) stamcellen (ES): normale cellen die onbeperkt delen o ES thv binnenste celmassa van blastocyst o 3 kiemlagen na gastrulatie : de ectodermale (buiten), mesodermale (midden) en endodermale (binnen) kiembanen o Elk van deze kiembanen geeft aanleiding tot verschillende terminaal gedifferentieerde celtypes (vb. ectoderm: huidcellen en neuronen; endoderm: bloedcellen, spiercellen; endoderm: pancreascellen). o ES = pluripotent = differentiëren tot alle lichamelijke celtypes = onomkeerbaar proces o Gebruikt om celbiologische processen en differentiatie te bestuderen o Aparte categorie: geslachtscellen - Geïnduceerde pluripotente stamcellen = IPS (Nobelprijs, Shinya Yamanaka) o gedifferentieerde cellen toch te herprogrammeren tot pluripotente stamcellen o c-MYC, OCT4, SOX2 en KLF4 genen in terminaal gedifferentieerde cellen (vb. fibroblasten) met virale vectoren kan men iPS cellen genereren o IPS kunnen zich onbeperkt delen en differentiëren tot de diverse ectodermale, mesodermale en ectodermale celtypes o ES and iPS cellen zijn niet alleen belangrijk voor fundamenteel celbiologisch onderzoek maar zouden potentieel aangewend kunnen worden voor toepassingen in de regeneratieve geneeskunde om degeneratieve ziektes te behandelen (vb. diabetes, spierziektes). 1.5. Universele eigenschappen van cellen - Charles Darwin (The Origin of Spieces) o Natuurlijke selectie = drijfkracht van evolutie o Natuurlijke selectie = proces waarbij erfelijke eigenschappen, die ervoor zorgen dat een organisme een grotere kans heeft op overleving en voortplanting, vaker voorkomen in opeenvolgende generaties van een populatie: “Survival of the fittest” o Populaties met een brede genetische variatie hebben een grotere kans dat verscheidene individuen overleven en deze genetische eigenschappen vervolgens succesvol kunnen doorgeven aan volgende generaties. Bv.: resistentie van kankercellen voor chemotherapeutica 5 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - EXAMEN subpopulaties zijn resistent tegen bepaalde ziekten door mutaties o bv HIV, niet receptor op T cell dus geen infectie ; sikkelcelanemie bij heterozygoot resistent tegen malaria, maar homozygoten krijgen wel thalasemie o dus de mutaties kunnen voordelig zijn maw je kan leven zonder bv de receptor van HIV, maar kan ook deels nadelig zijn bv je krijgt thalasemie/ bloedarmoede - Verwantschap van organismen o Alle levensvormen zijn verwant o DNA homologieën vaststellen door moleculaire genealogische stamboom op te stellen Uit o De mens is laat ontstaan in evolutie o De mens en chimpansee ontstaan uit gemeenschappelijke voorouder (homologe DNA sequenties) - Evolutie is noodzakelijk om essentiële eigenschappen te conserveren o selectiedruk om deze eigenschappen te conserveren → bepaalde processen terugvindt bij zeer primitieve levensvormen + bij recent geëvolueerde levensvormen o Een cel is in staat zichzelf te vermenigvuldigen, wat energie kost o Nutriënten, opgenomen door de cel, leveren deze energie terwijl de cel afvalstoffen zal uitscheiden o Cellen die vervolgens ontstaan uit deze cel zullen deze eigenschap overerven o Conclusie: het cellulaire metabolisme is geconserveerd doorheen de evolutie o Replicatie van genetische informatie gaat gepaard met een kostprijs, wat geleverd wordt door de consumptie van vrije energie door de oxidatie van vrije nutriënten - Veel essentiële eigenschappen bij zowel multi- als unicellulaire organismen zijn evolutionair geconserveerd o Multicellulaire organismen zijn afgeleid door celdeling vanuit één enkele bevruchte eicel dat via embryogenese zich verder differentieert tot een embryo o Deze bevruchte eicel is de drager van de erfelijke informatie wat een specifiek multicellulair organisme definieert - Universele eigenschappen van cellen (EXAMEN) - 1. Het kopiëren van genetische informatie gebeurt door DNA replicatie o Alle levende cellen slaan hun erfelijke informatie op in de vorm van dubbelstrengs DNA bestaat uit nucleotiden o Elk nucleotide bevat een suiker-fosfaat molecule en een stikstof bevattende base o Er bestaan vier verschillende basen: adenine (A), thymine (T), cytosine (C), en guanine (G). o Een enkele DNA streng bestaat uit verschillende nucleotiden die verbonden zijn door een sterke covalente binding tussen een suiker en een fosfaat van twee verschillende nucleotiden 6 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o Aan deze streng wordt een nieuwe streng gesynthetiseerd, waarvan de basen van de nucleotide complementair zijn aan deze van de template streng o A bindt via waterstofbruggen met T, en C bindt met G. De synthese hiervan leidt tot een dubbele DNA streng dat een helix structuur vormt o De bindingen tussen de baseparen zijn zwak vergeleken met de covalente suiker-fosfaat binding → twee DNA strengen te ontwinden zonder de suiker-fosfaat ruggengraat (“backbone”) te breken o DNA replicatie = elke streng kan dan als template gebruikt worden om de synthese van een nieuwe en complementaire DNA streng toe te laten o basisprincipes zijn universeel: DNA is de genetische informatie en via replicatie en polymerisatie via een template streng wordt deze informatie in de hele cel gekopieerd - Transcriptie o segmenten van DNA sequenties worden gebruikt als template voor de synthese van een gerelateerd polymeer, namelijk ribonucleïnezuur of RNA - Translatie o RNA moleculen worden gebruikt om proteïnen te synthetiseren - 2. Alle cellen schrijven de genetische informatie over via RNA o bevat een andere suikergroep dan DNA (ribose i.p.v. deoxyribose) o thymine (T) vervangen door uracil (U) o RNA monomeren één voor één toegevoegd aan de template DNA streng → polymeermolecule waarvan de sequentie van nucleotiden een deel van de genetische informatie van de cel weergeeft. o Hetzelfde DNA segment kan gebruikt worden om herhaaldelijk de synthese van identieke RNA transcripten aan te sturen o grote verschil = het archief van de cel met de genetische informatie in de vorm van DNA vast is, terwijl de RNA transcripten in grote aantallen worden geproduceerd en vervangbaar zijn. o Ze dienen voornamelijk als ‘messenger’ RNA (mRNA) om de synthese van proteïnen te leiden volgens de genetische instructies die gecodeerd zijn in het DNA. 7 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Translatie o mRNA streng kan de nucleus verlaten en zal binden met een ribosoom (2 subeenheden) → start transalatie o monomeren één voor één toegevoegd om een polymeer te vormen (aminozuren, 20 verschillende) o mRNA streng verdeeld in codons, sequentie is van drie RNA nucleotiden (vb. AUG, stop codon) o aminozuren worden één voor één voorgesteld door een transfer RNA molecule (tRNA) wat een anticodon bevat o Wanneer de anticodon van het tRNA molecule complementair is met de codon van de mRNA streng zal het tRNA molecule zijn gebonden aminozuur aan de vormende aminozuurketen binden - 3. Alle cellen gebruiken eiwitten als katalysatoren o 3D proteïne zal op zijn oppervlak reactieve sites bevatten die met een hoge specificiteit met andere moleculen binden o proteïnen functioneren als enzymen dat bepaalde reacties katalyseren door covalente bindingen te breken of aan te maken o Enzymen verlagen de activeringsenergie van bepaalde reacties om deze sneller te laten verlopen o Bv. Lysozyme Lysozyme (enzym) + suiker (substraat) = enzym-substraat complex hydrolyse reactie katalyseren dat het substraat zal knippen Eens de keten geknipt is, zal het enzym-product complex dissociëren o Proteïnen kunnen ook structurele eigenschappen bezitten, die gebruikt worden om cel beweging te genereren, signalen waar te nemen, enz. 8 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o Elk proteïne vervult een specifieke functie dat bepaald wordt door de genetisch gespecificeerde aminozuursequentie - 4. Het zelf-replicerend potentieel van levende cellen is gebaseerd op een autokatalytische feedback loop o Nucleotiden zijn de bouwstenen van het DNA (= polynucleotide keten) ; geen spontane synthese → enzym DNA polymerase o Een proteïne heeft zelf ook andere proteïnen, zoals een ribosoom, nodig om zijn eigen synthese te katalyseren. - 5. Alle cellen vertalen RNA in eiwit op dezelfde manier o Universele kleine moleculen voor de synthese van oa. DNA RNA EN proteïnen o Deze verzameling bestaat uit eenvoudige suikers, nucleotiden, aminozuren, evenals andere stoffen die universeel nodig zijn voor de synthese van DNA, RNA, en proteïnen. o alle cellen functioneren als biochemische fabrieken en hebben soortgelijke moleculaire basisbestanddelen - 6. Evolutie metabolisme= geconserveerd principe: ATP als energiebron o Zo hebben alle cellen adenosinetrifosfaat (ATP) nodig voor de synthese van DNA en RNA. o processen zoals energiehuishouding (ATP) zijn evolutionair geconserveerd o glycolyse → fotosynthese → oxidatief metabolisme - 7. Celmembranen bevatten transporteiwitten voor nutriënten en afvalstoffen o actief en passief transport tegen of met de concentratiegradiënt mee o ook aanwezig in primitieve bacteriën o bv. bacteriorhodopsin is in staat om protonen (H+ ) te transporteren door de celmembraan tegen een electrochemische gradiënt in Dit vergt energie wat in dit specifieke geval door fotonen (zonlicht) wordt geleverd Deze H+ gradient vormt een soort van cellulaire batterij, die gebruikt kan worden als energiebron om cellulaire processen aan te drijven. 9 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen Hoofdstuk 2: Methodologie - Uitdagingen o (dierlijke) cellen weinig contrast o Interne structuren moeilijk onderscheidbaar o typisch 10-20 micrometer - oplossingen o verbeterde specimen-preparatie en kleuringstechnieken o verbeterde microscopische technieken (vb. 2 foton laser microscoop) - voordelen lichtmicroscoop o licht is niet destructief o versatiel o te combineren met fluorescente probes of eiwiiten (vb GFP) om celbeweging, dynamiek en interacties te visualiseren o “real-time” en “high-throughput” analyses mogelijk o Hoewel Meestal 2D, 3D analyse is mogelijk (bv. Confocale fluorescentiemicroscoop) - Nadelen lichtmicroscopie o Resolutie beperkt door golflengte van het licht o Oplossing: gebruik van elektronen - Elektronenmicroscopie o visualiseren van intracellulaire organellen en structuren o visualiseren van macromoleculaire complexen o nagenoeg atomaire resolutie o 3D analyses mogelijk 2.1. lichtmicroscopie - resolverend vermogen o vermogen om twee punten van elkaar te onderscheiden o lens heeft maximaal een scheidend/resolverend vermogen van 0.2 µm - Golflengte, resolutie, en numerische apertuur (N.A.) o Lichtmicroscoop: lichtbron, condensor, objectief, oculair (Köhler) o zichtbaar 400 nm(violet) tot 700 nm(rood) o De resolutie, scheidend vermogen, wordt beperkt door deze golflengte o meest energetisch licht heeft een kortere golflengte 10 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - interferentie met optische diffractie en beperkte resolutie tot gevolg o twee golflengten in fase zijn = helder licht, twee golven versterken elkaar (helderheid speelt een belangrijke rol bij fluorescentie microscopie). o twee golflengten uit fase zijn = optische diffractie, twee golven verzwakken elkaar o De interactie van het licht met een bepaald object/specimen verandert de faserelaties van de lichtgolven o 3 - numerische apertuur (N.A.) (EXAMEN: wat is de karakteristiek van een microscoop) o maat voor de wijdte van de virtuele “pupil” van de microscoop relatief t.o.v. de afstand tot het object o de mogelijkheid van een lens om licht op te vangen o Hoe kleiner N.A., hoe groter het diffractiepatroon = onscherp beeld o Hoe wijder N.A., hoe beter het zicht o NA= n sin alfa (alfa= hoek van invallend licht; n= brekingsindex van medium) o nlucht = 1 ; nolie = 1.518 o NA van droge lenzen niet meer dan 1 ; olie-immersie lenzen kan dit 1.4 bedragen o Nadeel grote NA = zeer korte werkafstand en zeer kleine scherpdiepte - Resolutie o Resolutie = 0.61 landa/n sin alfa (landa= golflengte ; o Olie heeft een grotere brekingsindex dan lucht, wat voor een optimale diffractie zorgt (meer lichtstralen in objectief) o geen optimale diffractie bij lucht waardoor een deel van de stralen teruggekaatst wordt - contrast microscopie o Kleuring laat toe om sommige golflengtes te absorberen en andere door te laten o contrast van een specimen verbeteren donker-veld microscopie = zijdelingse illuminatie wordt gebruikt waardoor enkel verstrooide (scatter) lichtstralen de microscoop lenzen binnentreden Het menselijk oog kan geen faseverschillen tussen lichtgolven onderscheiden,wel een verschil in amplitude Fase contrast of differentiële interferentie microscoop = faseverandering zichtbaar maken wanneer licht door preparaat gaat bij dunne of dikke delen ; omzetting naar amplitude verschil 11 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - 4 types lichtmicroscopie o doorvallend licht (A) o fase-contrast (B) o differentiële interferentie contrast (C) o donker-veld (D) - polarisatie microscopie (EXAMEN) o verandering faseverschil en oriëntatie van lichtgolven in de ruimte zal ook de oriëntatie van de lichtgolven veranderen wanneer ze een specimen doorkruisen o twee polarisatiefilters die loodrecht op elkaar staan o lichtgolf van een normale lichtbron wordt op een eerste polarisatiefilter gericht, filter zorgt ervoor dat het licht lineair gepolariseerd wordt en het specimen kan bereiken o Indien er optisch actieve structuren aanwezig zijn in het specimen, zal de polarisatierichting van het licht veranderen, waardoor het ook kan passeren door een tweede polarisatiefilter o indien er geen optisch actieve structuren aanwezig zijn tussen de 2 polarisatiefilters, dan zal de waarnemer geen signaal kunnen waarnemen daar de tweede filter het licht blokkeert (loodrecht) o Kristallen (vb. ureumkristallen) worden vaak geanalyseerd met behulp van deze polarisatiemicroscoop. - Geïnverteerde (omgekeerde) lichtmicroscopie o objectieflens zit onder het preparaat. o om cultuurschalen met cellen bestuderen - Histologische coupes o Weefsels zijn meestal te dik om individuele cellen waar te nemen door lichtmicroscopie = weefselcoupes o Fixatie: weefsel wordt eerst geïmmobiliseerd, waardoor de cellen zullen sterven en samen met de interne structuren gepreserveerd worden (formaldehyde en glutaaraldehyde: cross linking aminozuren toelaten = rigiditeit van structuur o Inbedding: ingebed in paraffine of hars wat vervolgens extra steun en rigiditeit creëert o microtoom (snijapparaat) : dunne weefsel coupes bekomen mbv stalen mes 12 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - fluorescentie microscopie (EXAMEN) o Fluorochromen = moleculen die licht van een bepaalde golflengte (vb. blauw) absorberen en licht van een langere golflengte (vb. groen) uitzenden o energie van de fotonen overgebracht op het fluorochroom (excitatie, E1) = elektronen van het fluorochroom op een hoger energie niveau o Deze elektronen keren terug naar intermediare niveau = energie uitgezonden als warmte o Vervolgens keren ze terug naar hun basisenergieniveau = de resterende opgenomen energie afgegeven als licht (emissie, E2 = h/landa) = minder energetisch = langere golflengte - Een specimen of object kan met een fluorescentiemicroscoop op twee verschillende manieren belicht worden o Epi-illuminatie: bovenvallend licht o Dia-illuminatie: doorvallend licht o Een fluorescentiemicroscoop bestaat uit twee barrière filters ewn één dichroïsche spiegel - Mechanisme fluorescentie microscoop o Het licht zal eerst langs een barrière filter passeren, die enkel licht met de excitatie- golflengte doorlaat o Dit licht wordt weerkaatst door de dichroïsche spiegel die enkel licht boven een bepaalde golflengte doorlaat, en komt zo op het specimen terecht (epi- illuminatie) o Na emissie van het fluorochroom passeert het licht de dichroïsche spiegel en vervolgens de tweede barrière filter, enkel het geëmitteerde licht wordt doorgelaten en licht van andere golflengtes wordt geëlimineerd. - Fluorochromen (synthestisch) o = fluorescente molecule met een karakteristiek absorptie- en emissiespectrum o Vb.: fluoresceïne (groen), rhodamine (rood), en DAPI (intercaleert met DNA en kleurt de nucleus blauw) - Fluorescente eiwitten (natuurlijk) o GFP (green fluorescent protein) o DsRed (rood) 13 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Fluorochromen o Een fluorochroom (vb. FITC) = groen, Texas red = rood ) kan gekoppeld worden aan een proteïne via een aminogroep (covalente binding) o = antilichamen (niet fluorescent) covalent linken met fluorochromen = indirecte detectie o Lichtmicroscopie: moleculen fluorescent merken, expressie van verschillende genen in een ontwikkelende cel of proefdier (in situ hybridisatie) kunnen visualiseren (vb. differentiële mRNA expressie in een Drosophila larve) - Cryo elektronenmicroscopie o Atomair niveau van eiwitten visualiseren o Beter begrip van de funtie = nieuwe therapieën - de organische fluorochromen vs. anorganische fluorochromen (quantum dots/nanopartikels) o De organische fluorochromen: verliezen geleidelijk hun fluorescente potentieel = instabiel (fading) enkel geëxciteerd bij één specifieke golflengte o anorganische fluorochromen (quantum dots = nanopartikels van half-geleiders) stabieler breder excitatiespectrum o bv.:cadmium selenide (half-geleidende kern) Cadmium selenide met hydrofiele coating om wateroplosbaarheid te bevorderen Kunnen gekoppeld worden aan eiwit-probes (Vb. antilichamen, streptavidine) Deze probes bepalen specificiteit en binding op bepaald doelwit-eiwit Emissie gedurende weken: ideaal voor “cell lineage tracking” Excitatie door “blauw” licht (breed spectrum) en grootte van quantum dot is evenredig met landaemissie - Directe immunofluorescentie o Covalente conjugatie van fluorochromen/quantum dots met antilichamen o antilichamen, die een specifiek antigen van een molecule herkennen, koppelen met een fluorescente merker, om zo het molecule te visualiseren o primaire antilichamen: verkregen door proefdier te immuniseren met antilichaam o antilichamen opzuiveren en covalent koppelen met een fluorescente merker o De binding tussen het antilichaam en het doelwit molecule is niet-covalent (Van der Waals interacties) o Bij directe immunofluorescentie zal dus één fluorescente merker licht emitteren, 14 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Indirectie immunofluorescentie o Covalente conjugatie van fluorochromen/quantum dots met antilichamen o Amplificatie van signaal: meerdere gemerkte secundaire antilichamen herkennen primair antilichaam o indirecte immunofluorescentie zal meerdere fluorescente merkers tegelijkertijd licht emitteren waardoor men een sterker signaal verkrijgt o - Indirecte immuno-cytochemie o niet-fluorescente manier om moleculen waar te nemen o antilichamen die gekoppeld zijn met enzymen zoals ‘horseradish peroxidase’ (HRP) o substraat toevoegt zal er een geel/bruin product gevormd worden o In meeste laboratoria verkiest men toch immunofluorescentie over immunocytochemie aangezien fluorochromen een preciezere optische lokalisatie toelaten - Elektronenmicroscopie o geen fluorochromen gebruiken o antilichamen koppelen met colloïdale goudpartikels (elektronenrijk). - Conclusie: molecule op verschillende manieren detecteren o Lichtmicroscopie: Directe immunofluorescentie: primair antilichaam gekoppeld met een fluorochroom Indirecte immunofluorescentie: secundaire antilichamen gekoppeld met een fluorochroom dat een primair antilichaam herkent Immuno-cytochemie: antilichaam gekoppeld met een enzym – o Elektronenmicroscopie: antilichamen gekoppeld met goudpartikels (elektronenrijk - Immunocytochemie: Mono en polyclonale antilichamen o dier (rat, muis, konijn, enz.) injecteert/immuniseert met een bepaald lichaamsvreemd molecule X (antigen) = B-cellen maken antilichamen aan o Deze antilichamen kunnen verschillende delen (epitopen) van het molecule X herkennen 15 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o Isolatie anti -serum Heterogeen mengsel antilichamen specifiek voor X Geproduceerd door verschillende B cell clones Antilichamen herkennen verschillende epitopen op antigen X = polyclonale antilichamen Niet zuiver: kan aspecifieke binding of background problemen geven == positieve en negatieve controles - Monoclonale antilichamen (EXAMEN: hoe maak je ze en pas je ze toe + schets) (Nobelprijs: Kohler en Milstein) o Men kan deze vals positieve signalen vermijden door gebruik te maken van monoclonale antilichamen (afkomstig uit één B-cel kloon; elke B cel maakt immers een ander antilichaam) o Dit zijn antilichamen dat slechts één epitoop herkennen van een antigen o Een proefdier zal eerst geïmmuniseerd worden met een bepaald antigen = polyclonale antilichamen die verschillende epitopen herkennen o Geïsoleerde B cellen in cultuur sterven redelijk snel af, om dit tegen te gaan zou men de B cel moeten fuseren met een kankercel, die onbeperkt kan delen = centrifugeren met fusie-agens (vb PEG) o = mengsel van B cellen, kankercellen en gefuseerde cellen (heterokaryon) bekomen o Vervolgens zet men het mengsel bestaande uit de verschillende celtypes in een selectief medium zodat enkel de heterokaryons overleven en prolifereren (de kankercellen zijn gevoelig aan het selectief medium en zullen afsterven; de niet gefusioneerde B cellen hebben een beperkte levensduur en zullen spontaan afsterven) o De twee kernen in een heterokaryon zullen vervolgens fuseren en vormen zo een hybridoma = onsterfelijke cel 16 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o De hybridoma’s zal men vervolgens kloneren in 96-well plaat (plaat met 96 putjes) (elk putje = 1 cel/kloon) o Hierna test men in elk ‘putje’ voor de aanwezigheid van het 44 gewenste antilichaam o Indien een kloon positief test, zal men deze laten verder prolifereren en opzuiveren o zijn belangrijke geneesmiddelen in de strijd tegen ziekte (vb. monoclonale antilichamen tegen het cytokine TNFa om auto-immune aandoeningen te behandelen of tegen bepaalde vormen van kanker; monoclonale antilichamen gericht tegen het HER2 eiwit dat op borstkankercellen voorkomt). - Samenvatting o Monoclonale antilichamen worden geproduceerd door één B cel kloon o De geproduceerde antilichamen herkennen één enkele epitoop op antigen X o Ze zijn zuiverder dan polyclonale antilichamen: hebben een beperkte aspecifieke binding of background o Mogelijke nadelen: ook bij polyclonale antilichamen De accessibiliteit van een epitoop (kan ingebed zijn in een bepaalde structuur) kan de herkenning door een monoclonaal antilichaam beïnvloeden (De preparatie van het specimen (vb. fixatie, SDS, enz.) kan ervoor zorgen dat het epitoop verdwijnt, waardoor het antilichaam niet zal kunnen binden met het antigen) - Antilichamen o opgebouwd uit vier polypeptide ketens; twee identieke zware ketens (donkergroen) en twee identieke lichte ketens (lichtgroen) o De twee antigen-bindingssites (FV = variabel gedeelte), bestaande uit de N-terminus regio van een zware- en lichte keten, zijn identiek in één antilichaam +hypervariabel tussen verschillende antilichamen o Zware +lichte keten bezitten drie hypervariabele regio’s = antigen-bindingssite verbonden via zwavelbruggen o De C-terminus van een antilichaam, ook wel constant gedeelte (FC) genoemd, bestaat uit twee zware ketens en is identiek bij alle antilichamen o FV en FC zijn aan elkaar gebonden via een moleculair scharnier (‘hinge’) regio (ook identiek in alle antilichamen). 17 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Fluorescentie-microscopie: Computationele deconvolutie: “salami-concept” o verwerken van microscopische beelden te optimaliseren via computers o 3D beeld: computationele superpositie van optische secties van eenzelfde focaal vlak op verschillende dieptes o chromosoom van Drosophila: beeld is onscherp, maar door het preparaat op verschillende dieptes te bekijken kan men op verschillende niveaus en vlaktes van het preparaat focusseren = elke sectie geeft een scherp beeld o resultaat = scherp beeld door optische sneetjes van het preparaat te combineren - fluorescentie-microscopie: Confocale laser-scanning microscoop (CLSM) (EXAMEN + verschil multi foton) o laserlicht van een bepaalde golflengte (monochromatisch licht: vb. blauw licht) via een kleine opening (‘pinhole’) en reflecteert op een dichroïsche spiegel o Via een objectief zal het selectief gefocusseerd worden op een gewenste locatie en diepte van het specimen o Het monochromatisch fluorescent licht dat uitgestraald wordt vanuit dit focaal punt op een bepaalde diepte in het specimen is van een andere, langere golflengte (vb. groen licht) o Het fluorescent licht wordt in een 2de “PINHOLE”(valt samen met focaal punt van uitgestraalde licht = confocaal) gefocusseerd waarna het door een detector kan worden opgevangen o Het geëmitteerde licht gaat door de dichroïsche spiegel en wordt in een tweede pinhole gefocusseerd en vervolgens opgevangen door een detector o Het fluorescent licht uitgestraald vanuit een punt op een andere diepte (andere focaal vlak) wordt, is niet “in focus” en wordt grotendeels verhinderd om de detector te bereiken o Confocaal = selectieve belichting op bepaalde diepte o Klassiek: specimen wordt in zijn geheel belicht 2D: het focaal vlak wordt “gescand” 3D reconstructie is mogelijk door het proces te herhalen op verschillende dieptes Nadeel: LSCM niet geschikt voor dikke specimens (>150 mm) 18 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Fluorescentie-microscopie: Multi-foton confocale microscopie o gebruik gemaakt van laserlicht dat een excitatiegolflengte heeft die twee keer groter is dan de excitatiegolflengte van het fluorochroom o Indien in het focaal vlak twee excitatiefotonen dicht bijeenkomen, kunnen deze interfereren en samen het fluorochroom exciteren = fluorescent licht emitteren o vermindert in functie van 1/z2 ( z = axiale afstand tot het focaal punt) o fluorescentielicht komt bijna uitsluitend in het confocaal vlak o voordeel rood excitatielicht: diep penetrerend vermogen (400 nm), waardoor dikkere structuren bekeken kunnen worden + minder energetisch = minder schade aan levende cellen - Groen fluorescerend proteïne (GFP) (Nobelprijs) o organische fluorescente moleculen moleculen o Aequoria victoria (kwal) bevat het groen fluorescerend proteïne dat groen licht uitzendt o GFP= beta-barrel structuur met daarin een natuurlijk chromofoor (actieve groep die licht absorbeert) o chromofoor ondergaat een conformatiewijziging bij lichtabsorptie, welke toelaat vervolgens groen fluorescerend licht uit te zenden o visualiseren van cellulaire componenten van levende cellen & organismen o GFP = proteïne:in vivo labelling door genetische manipulatie van levende cellen & organismen (in plaats van exogene administratie van fluorescente merkers) o Het laat dus toe om GFP-gemerkte cellen in vivo te volgen (in vivo ‘tracking’) o GFP tagging = Koppeling van GFP aan een gewenst proteïne = genfusie van gen dat codeert voor het proteïne en het gen dat codeert voor GFP, wanneer het proteïne wordt geproduceerd zal GFP hieraan gekoppeld zijn o Niet alle fusies zijn functioneel: moet gevalideerd worden o Functie: locatie en beweging van bepaalde proteïnen visualiseren van kankercellen te bestuderen om zo nieuwe drugtherapieën te ontwikkelen die de groei van kankercellen zullen blokkeren volledige dieren genetisch merken (= transgene dieren) door in een bevruchte eicel (zygote) het DNA dat codeert voor GFP in te brengen, wat toelaat om bepaalde processen in deze transgene dieren te bestuderen mutante versies van GFP gemaakt, emissie spectrum is verschillend = veranderen de interactie van het chromofoor met het licht = uitzenden van andere kleur = evolutie en selectie waar onderzoekers doelbewust een selectie doorvoeren om een variant met een gewenst emissiespectrum te bekomen 19 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - fluorescentie-microscopie: Fluorescence resonance energy transfer (FRET) (EXAMEN: hoe kan je weten hoe twee eiwitten met elkaar reageren / welke technieken heb je nodig) o Visualisatie van eiwit-eiwit interacties o 2 verschillende eiwitten worden gefusioneerd met verschillend fluorescerend eiwit o Emissiespectrum van het ene fluorescerend eiwit overlapt met het absorptie spectrum van het tweede: het geëmiteerde licht van het ene fluorescerend eiwit wordt benut om het tweede te exciteren o Als 2 eiwitten zeer dicht bij elkaar komen (1-10 nm) dan zal de energie van van het geabsorbeerde licht getransfereerd worden van het ene fluorescerend eiwit naar het andere o Er zal dus licht van een langere golflengte geëmitteerd o Essentie: transfer van de fluorescente resonantie energie, in de vorm van fotonen, van het ene proteïne naar het andere wat resulteert in het uitzenden van groen licht, blauw licht exiteerd andere fusie molecule met groen fluorescerend eiwit ENKEL als ze dicht bij elkaar liggen - Fluorescentie-microscopie: Laser fotoactivatie: temporale en spatiale controle o molecule van interesse introduceren in een levende cel op een precies tijdstip en locatie om het daaropvolgende gedrag te volgen, evenals de reactie van de cel op dat molecule o = inactieve vorm van een fluorescerend molecule te introduceren in een cel en het vervolgens plotseling activeren op een gekozen plaats in de cel door er een laser op te richten o proces maakt gebruik van een inactieve fotosensitieve precursor, ook wel “caged molecule” = ingekapseld waardoor het niet kan fluoresceren o Via laseractivatie zal het lichtgevoelig fluorochroom activeren en licht emitteren o techniek laat dus toe om de beweging van proteïnen en moleculen te volgen in functie van de tijd. - Fluorescentie-microscopie:Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) (EXAMEN: FRET of FRAP) o sterk gerichte laser gebruikt om de fluorescentie in een bepaald gebied van een cel te doven (bleachen) o analyseren of de resterende fluorescerende proteïnen al dan niet het gebleekte gebied binnentreden = informatie verkrijgen over de kinetische parameters van het proteïne in functie van de tijd 20 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o uitgevoerd met een confocale microscoop = waardevolle kwantitatieve data opleveren over het proteïne van interesse zoals diffusiecoëfficiënten actieve transportsnelheden bindings- en dissociatiesnelheden van andere proteïnen - fluorescentie-microscopie: Aequorin o luminescent proteïne afkomstig van een kwal o zendt licht uit in de aanwezigheid van vrij Ca2+ en reageert op verschillen in Ca2+ concentraties o Wanneer een spermatozoïde een oocyt bevrucht, zal er een Ca2+ golf ontstaan die zich voortplant over de hele eicel o Ca2+ flux kan men visualiseren door Aequorin te injecteren in de oocyt vooraleer de bevruchting plaatsvindt o Aequorin kan ook gebruikt worden om Ca2+ in cellen van planten en andere organismen te bestuderen - Fluorescentie-microscopie:Introductie van substanties in cellen o bepaalde substanties levende cellen introduceren om zo specifieke processen te bestuderen o 1. via een glazen micropipet in de cel te injecteren nadeel: elke cel individueel moet injecteren, waardoor men geen grote cel aantallen kan bestuderen o 2. structuur van het plasmamembraan van een cel gedeeltelijk verstoren met behulp van een elektrische schok (electroporatie) Grote populaties aan cellen te introduceren met substanties Permeabiliteit vergroten: creëert poriën in het celmembraan zonder intracellulaire membranen te beschadigen o 3. membraan omsloten vesikels die deze substanties bevatten vesikels zullen versmelten met het plasmamembraan van de cel om zo hun substanties af te leveren voor het leveren van nucleïnezuren in dierlijke cellen o 4. DNA en RNA ook fysiek in cellen worden geïntroduceerd vooraf te coaten met kleine goudpartikels en ze vervolgens aan hoge snelheid te introduceren in de cel meer courante transfectie-technieken kunnen worden gebruikt om DNA in cellen te introduceren (vb. calciumfosfaat transfectie, electroporatie) 21 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - fluorescentie-microscopie:Optisch pincet o met laser organellen en chromosomen verplaatsen o Fotonen dragen een kleine hoeveelheid stuwkracht = object dat een lichtstraal absorbeert of weerkaatst een kleine kracht zal ervaren o intens gerichte laserstraal (vaak infraroodlaser) wordt gefocusseerd op een object met een hogere brekingsindex dan zijn omgeving, wordt de straal gebroken, waardoor zeer grote aantallen fotonen van richting veranderen o Het patroon van fotondeflectie zorgt ervoor dat het object behouden wordt op de focus van de straal o Men kan vervolgens deze laserstraal besturen en het subcellulair object zal zich mee verplaatsen - “Atomic force” microscopie (AFM) o individuele moleculen manipuleren en verplaatsen o bestaat uit een hefboomachtige arm waarop een scherp punt is geplaatst (AFM tip) en wordt gebruikt om het oppervlak van cellen te scannen o AFM tip komt in de buurt van het oppervlakte komt, zal de kracht tussen de AFM tip en het oppervlak (Wet van Hooke) ervoor zorgen dat de arm afbuigt o De afbuiging kan vervolgens gemeten worden met behulp van een laser die gereflecteerd wordt door de arm en aankomt in een detector o Deze detector zal elke afbuiging meten waardoor men elke proteïne aanwezig op de oppervlakte van de cel zal detecteren. o gebruikt worden om afzonderlijke moleculen op de oppervlakte op te pakken en te verplaatsen (moleculaire versie van een optische pincet) mechanische eigenschappen van proteïnemoleculen in detail worden gemeten Deze elasticiteit van het spiermolecule titin te bestuderen - Autoradiografie o Incorporatie van 3H-thymidine in het DNA van delende cellen: visualisatie door autoradiografie Preparaat overdekt met fotografische emulsie (donker) Radioactiviteit vervalt en zendt hierbij straling uit waardoor zilverdepositie de locatie van het isotoop weerspiegelt o hoe radioactieve isotopen worden gebruikt om het pad van specifieke moleculen in de cel te volgen o Bij radioactieve isotopen is de kern onstabiel en ondergaat willekeurige desintegratie om een ander atoom te produceren o In de loop van deze integraties worden ofwel energetische subatomaire deeltjes, zoals elektronen, of stralingen, zoals gammastralen, afgegeven o Men kan deze radioactieve isotopen in een gewenst molecule binnenbrengen, waardoor men het lot van dit molecule kan traceren mbv een lichtmicroscoop 22 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o gebruik maken van verschillende radioactieve isotopen die elk een andere halfwaardetijd bevatten 2.2. Elektronenmicroscopie - Voordelen o visualiseren van intracellulaire organellen en structuren o visualiseren van macromoleculaire complexen o nagenoeg atomaire resolutie (0.1 nm) o 3D analyses mogelijk - Nadelen o niet geschikt voor levende cellen, “real-time” of high throughput (geen H2O : vacuüm tube) o complexe specimen preparatie o groter risico voor artefacten - Er zijn twee vormen van elektronenmicroscopie: transmissie elektronenmicroscopie (TEM) en scanning elektronenmicroscopie (SEM) o TEM gelijkt sterk op dat van een lichtmicroscoop De bron van illuminatie is een filament of kathode dat elektronen emitteert aan de top van een cilindrische kolom Aangezien elektronen kunnen botsen met luchtmoleculen, moet deze kolom vacuüm gezogen worden De elektronen worden versneld onder hoogspanning van het filament/kathode dankzij een nabijgelegen anode dat de elektronen toelaat om door een klein gaatje te passeren waardoor ze zo een elektronenstraal vormen die langs de kolom reist Magnetische ‘coals’ geplaatst langs de kolom focussen de elektronenstraal, net zoals glazen lenzen het licht focussen in een lichtmicroscoop Preparaten worden gekleurd met elektronendicht materiaal. Sommige van de elektronen die door het preparaat passeren worden verspreid door structuren die het elektronendicht materiaal bevatten, waardoor een beeld gevormd wordt Het beeld wordt gevisualiseerd  Op een fluorescerend scherm  opgenomen worden met een fotografische plaat  met een hoge resolutie digitale camera Omdat de verstrooide elektronen uit de bundel verloren gaan, verschijnen de dichte gebieden van het specimen in het beeld als gebieden met verminderde elektronenflux, die donker lijken 23 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Resolutie: 0.1 nm (1A°) o Theoretische resolutie van 0.002 nm, maar Correctie van aberraties moeilijker Kleine N.A. Enkel centrum van EM lenzen kan benut worden Inherente beperkingen van preparaten, radiatieschade,… - Preparaat voorbereiding o preparaat aan een zeer hoog vacuüm wordt blootgesteld = levend weefsel gedood en bewaard door fixatie o fixatie glutaaraldehyde cross linkt covalente proteïnemoleculen cross-linkt met hun buren stabilisatie door osmiumtetroxide dat aan de lipide dubbele laag en proteïnen bindt o elektron heeft een zeer klein penetrerend vermogen = coupes zo dun mogelijk (50-100 nm dikte) = coupes dehydrateren en inbedden in paraffine dat polymeriseert = vaste blok kunststof o coupes gesneden worden op een microtoom o Door het preparaat snel in te vriezen kan men de originele structuren zo goed mogelijk behouden, zo snel mogelijk anders kristalliseert water in ijs o Impregnatie met zware metalen/zouten voor contrast (hoger atoomnummer, meer elektronen, meer contrast - Immunogoud elektronenmicroscopie o Gebruik van antilichamen om macromoleculen te lokaliseren o Procedure dunne sectie incuberen met een specifiek primair antilichaam dunne sectie incuberen met secundair antilichaam waaraan een colloïdaal goudpartikel (elektronendicht = zwarte stip) is bevestigd Dunne secties = moeilijker 3D rangschikking van cellulaire componenten in de TEM = misleidend 3D beeld kan worden gereconstrueerd uit seriële secties = langdurig en moeilijk proces o Een nadeel van immunogoud labelen antilichamen en colloïdale goudpartikels dringen niet door in de paraffine (inbedding) enkel antigen detectie op oppervlak van sectie = lage gevoeligheid + verkeerde conclusies o oplossing specimen labelen met kleine goudpartikels (1 nm) voordat het in plastic wordt ingebed , nog steeds toegankelijk kleine goudpartikels niet goed zichtbaar = gecoat met extra zilver/ goud Nanogoud-Fab’ probes  nanogoudpartikel gebonden aan een enkel Fab gedeelte (= één variabele arm van een antilichaam = kleiner dan igG-goud probe = betere penetratie 24 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Metal-shadowing o Hoog contrast, macromoleculen beperken resolutie o sproeit een metaal vanuit een schuine hoek op het specimen zodat men op sommige plaatsen een dikkere coating heeft dan andere = dikteverschil zorgt voor schaduw = 3D beeld o coupes zijn dun of klein genoeg zodat de elektronstraal ze rechtstreeks kan binnendringen. o interne structuur van cellen kan gevisualiseerd worden = snelle invriezing nodig + openbreken met mes o freeze drying =het ijsniveau op het gebroken oppervlak wordt verlaagd door de sublimatie faseovergang van vast naar gas) van ijs in een vacuüm bij temperatuursverhoging o organisch materiaal van de cel ontbinden zodat men enkel een metalen replica heeft van de interne structuren van de cel = interne structuren visualiseren in 3D en bestuderen - Negatieve kleuring o Hoog contrast, macromoleculen beperken resolutie o macromoleculen, ondersteund op een dun koolstofvlies, gemengd met een oplossing van zware metaalzouten (vb. uranyl acetaat) o zeer dun metaalvlies het koolstofvlies overal bedekken behalve op plekken waar macromoleculen aanwezig zijn = negatief beeld - Cryo-elektron microscopie (Cryo-EM) + “single particle reconstruction” (Nobelprijs) o Visualisatie met hoge resolutie (0.5nm) o signaal/ruis ratio: ongunstig om details te zien o Hogere dosis elektronen: meer schade/verstoring – minder betrouwbaar o Oplossing: integratie/combinatie van meerdere beelden (>1000) en digitale reconstructie van “gemiddeld” beeld - “Single particle reconstruction + molecular model fitting” o X-stralendiffractie: 3D structuur; maar vergt kristallisatie o te grote en/of variable structuren bemoeilijkt kristallisatie o EM: geen kristallisatie nodig o aan de hand van gekende hogere resolutie structuur van subeenheid (bekomen via X-diffractie) en de lagere resolutie structuur bekomen via EM kan men door “model fitting” hoge resolutie 3D EM structuren bekomen (kleiner dan 1 nm resolutie) 25 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Scanning elektronenmicroscopie (SEM) o opvallende electronenbundel / vacuüm tube o spanningsverschil kathode-anode 20000V o coupe is gefixeerd, gedroogd en gecoat worden met een dunne laag van zware metalen o condensorlens convergeert electronen-stralen tussen deflectorplaten, waarna stralen opnieuw divergeren o wisselende spanning: bewegende electronenbundel: x-y scanning o convergentie door objectief - primaire (1°) reflecterende electronen + secundaire (2°) electronen losgeslagen vanuit het specimen zelf o ook fluorescentie kan worden opgewekt o detectoren detecteren 1° of 2° electronen of fluorescentie o digitaal 3D beeld van het oppervlak met grote scherptediepte o niet geschikt voor levende cellen, “real-time”of high throughput o chemische fixatie o kritisch puntdrogen of vriesdrogen o weefsel bedekt met goudlaag om electronen af te leiden naar specimenhouder; zoniet zou weefsel electrostatisch opladen en barsten o voordeel: geen superpositie van 2D beelden nodig om een 3D beeld te bekomen o resolutie van ongeveer 10 nm en een vergroting van 20.000x = hele cellen en weefsels te bestuderen ipv subcellulaire organellen. 26 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen Hoofdstuk 3: membraan structuur - Celmembranen o zijn essentieel voor het leven van een cel (zie hoofdstuk 1: ontstaan van een protocel) o plasmamembraan  omsluit de cel  scheidt het cytosol van de extracellulaire omgeving  Omsluit intracellulaire organellen, zodat er een verschil kan zijn in de samenstelling tussen deze organellen en het cytosol o Membranen kunnen ook gebruikt worden om ion gradiënten te vormen  dankzij gespecialiseerde membraaneiwitten  wat belangrijk is bij ATP-synthese  transmembranair transport of transmissie van elektrische signalen (vb. bij neuronen) o In membranen zitten receptoren  die als sensor voor externe signalen dienen  waardoor de cel kan reageren op omgevingsstimuli of signalen van andere cellen o 30% van alle proteïnen in een cel  membranaire proteïnen  die essentieel zijn voor de celfysiologie - Elk membraan heeft de volgende eigenschappen o Een membraan bestaat uit een dunne film van lipiden en proteïnen, samengehouden door vooral non-covalente bindingen o Membranen zijn dynamische, fluïde structuren, waarin de meeste moleculen vrij kunnen bewegen o De lipiden zijn gearrangeerd in een dubbele laag van ongeveer 5 nm dik, waardoor deze relatief impermeabel is voor H2O o Transmembranaire proteïnen mediëren vrijwel alle andere functies van het membraan  transporteren van moleculen  katalyseren van membraan-geassocieerde reacties  zoals ATP-synthese o Transmembranaire proteïnen zorgen ook voor structurele en functionele interacties met het cytoskelet en intracellulaire moleculen/proteïnen. - De belangrijkste functies van membranen zijn: o Transmembranair transport van moleculen o Signaaltransductie o Cel-cel interactie en adhesie o Intracellulaire ‘trafficking’ van proteïnen (interne membranen) o ATP-synthese o Endocytose en exocytose - elk membraan van elk celorganel heeft een andere functie - elk celtype heeft een andere functie 27 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen 3.1 de dubbele lipide laag (lipid bilayer) - Bouwstenen en vorming van de dubbele laag o basisstructuur voor alle celmembranen o visualisatie met een elektronenmicroscoop o rangschikken lipiden zich spontaan in twee lagen, o cel bevat 500-1000 verschillende lipiden, drie klassen  fosfolipiden (meest frequent)  cholesterol  glycolipiden o Fosfolipiden  polaire hydrofiele kop  twee hydrofobe koolwaterstofstaarten  meestal vetzuren  in lengte verschillen  één of meerdere cis-dubbele bindingen, terwijl de andere staart dit niet heeft  Deze cis-dubbele binding = knik in de staart  Verschillen in lengte en saturatie van de vetzuurstaarten = hoe fosfolipide moleculen gerangschikt staan naast elkaar = invloed op de vloeibaarheid van het membraan o De meest voorkomende fosfolipiden in dierlijke cellen  Fosfoglyceriden  3-koolstof glycerol backbone - fosfoglyceriden. o verschillende vetzuren en kopgroepen te combineren = verschillende fosfoglyceriden o meest voorkomende in dierlijke celmembraan  Fosfatidylethanolamine  Fosfatidylserine  Fosfatidylcholin o belangrijke fosfolipide = sphingomyelin  opgebouwd uit sphingosine in plaats van glycerol - lipide lagen o bevatten cholesterol en glycolipiden o Het plasmamembraan van eukaryoten bevat veel cholesterol  bevat een typische steroïde ringstructuur  een polaire kopgroep  non-polaire koolwaterstofstaart.  steroïde ringstructuur stevig is  zal cholesterol het membraan rigider/stijver maken o vloeibaarheid/fluïditeit van het membraan bepaald door  aantal onverzadigde bindingen (cis-dubbele binding)  aantal cholesterol 28 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - De vorm en amfifiele aard van de fosfolipidemoleculen o veroorzaken spontaan een dubbele laag vormen in waterige omgevingen o aggregeren spontaan om hun hydrofobe koolwaterstofstaarten in het inwendige te begraven o + hydrofiele koppen bloot te stellen aan water o Afhankelijk van hun vorm, kunnen ze dit op twee manieren doen  Vorming van sferische micellen: staart naar binnen  kegelvormig  Vorming van dubbele lagen of bilayers: staarten ingeklemd tussen de kopgroepen  cilindrische vorm - cilindrische vorm is energetisch gunstiger o fosfolipiden zich rangschikken om een lipide dubbele laag te vormen. o fundamenteel voor het creëren van een levende cel o fluïditeit cruciaal is voor membraanfuncties 3.1.1 Membraan fluïditeit, dynamiek en structurele verschillen zorgen voor een functionele heterogeniteit - dubbele membraan blijft dynamisch o lipiden zich lateraal diffunderen, roteren en zelfs overgaan naar de andere kant van het membraan (“flip-flop”)  zelden voor (< 1 per maand)  bestaan enkele enzymen die dit proces kunnen versnellen  zeldzaam proces = probleem voor de synthese van deze dubbele laag  plaatsvindt in het endoplasmatisch reticulum - flip flop o synthese van lipiden aan de cytosolische monolaag = membraan asymmetrisch groeit  noodzakelijk om de nieuwgevormde lipiden te transporteren van de binnen- naar de buitenlaag van het membraan  enzymatische katalysator nodig, een fosfolipide translocator - Membraan fluïditeit o afhankelijk van de chemische samenstelling (cholesterol, on- en verzadigde lipiden) + temperatuur  verandering in de omgevingstemperatuur = verandering in de compositie van plasmamembranen  optimale fluïditeit o structurele verschillen in verschillende regio’s van het membraan  invloed op de functie  in het membraan domeinen zijn met verschillende diktes  door een verschil in chemische samenstelling  koolwaterstofketens van onverzadigde lipiden meer uit elkaar zijn verspreid (door cis-dubbele binding) dan deze van verzadigde lipiden o gevolg: lipide dubbele laag opgesteld uit onverzadigde lipiden dunner dan met verzadigde lipiden 29 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o “lipid raft” (lipiden vlot) (EXAMEN: + schets)  verschillende samenstelling en functie  dikker in structuur  bepaalde proteïnen in membraan concentreren  preferentiële incorporatie of exclusie van bepaalde proteïnen  heterogeniteit = verschil in functie zal zorgen  bevatten proteïnen die verantwoordelijk zijn  voor het transport van moleculen  proteïnen complexen vormen voor signaaltransductie - overmaat aan lipiden stockeren in lipide druppeltjes o membraan van het endoplasmatisch reticulum o lipide overmaat gestockeerd in een vesikel (= lipide druppel) o opgebouwd uit  fosfolipide monolaag  geassocieerde proteïnen die vervolgens in het cytoplasma van de cel terechtkomt o Deze intracellulaire vesikels zorgen voor een accumulatie van vetten (fosfolipiden, cholesterol, enz.) o + vindt men vooral terug in adipocyten (vetcellen) 3.1.2 De asymmetrie van het membraan zorgt voor functionele verschillen - De buitenkant van een celmembraan is niet identiek als de binnenkant o rode bloedcellen kopgroepen van de lipiden negatief geladen aan de binnenkant positief geladen aan de buitenkant - modificatie van lipide polaire hoofdgroepen o bindingsplaatsen voor proteïnen = essentiële processen is in signaaltransductie - signaaltransductie (EXAMEN: + schets ) o proteïnen worden gerekruteerd naar de cytosolische kant van het membraan o interactie van een extracellulair signaal met het receptor proteïne = receptor verandering in conformatie  leiden tot een chemische verandering van het proteïne o fosforylatie = fundamenteel mechanisme van signaaltransductie  receptor proteïne fosforylatie ondergaat = receptor is geactiveerd  leiden tot de interactie met andere proteïnen  proteïne dat met de receptor bindt = fosfatidyl-inositol 3-kinase (PI 3- kinase)  ook geactiveerd door de binding  kinase = enzym dat de transfer van fosfaat groepen naar specifieke substraten katalyseert  geactiveerde PI 3-kinase zal fosfaatgroepen koppelen op het substraat fosfatidyl- inositol  suikergroep ingebed in het membraan via hydrofobe ketens  vorming geven tot een gefosforyleerd inositol fosfolipide  Deze structuur met drie fosfaatgroepen vormt een bindingsplaats voor een intracellulair signaal proteïne  Dit signaal proteïne zal het signaal verder doorgeven aan andere moleculen  signaal overgeven naar telkens een ander molecule = essentie vormt van signaaltransductie 30 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen o fosfolipase C in plaats van PI 3- kinase = fundamenteel mechanisme voor signaaltransductie  receptor geactiveerd door binding met een extracellulair signaal  De geactiveerde receptor zal vervolgens fosfolipase C activeren  Een lipase = enzym dat de hydrolyse van lipiden katalyseert  Fosfolipase C zal de fosfolipidenketen van een gefosforyleerd fosfatidyl-inositol molecule knippen  Molecule zal vrijkomen van het membraan om zo het signaal door te geven  leiden tot het vrijmaken van Ca2+ in het endoplasmatisch reticulum  Het resterende fragment in het membraan draagt ook bij tot dit “relay” signaal - Vibrio cholerae o Bacterie o aanleiding geeft tot de infectieuze ziekte cholera o veroorzaakt ernstige waterige diarree o bacterie interfereert met ganglioside (GM1) moleculen ter hoogte van het membraan  leidt tot een verandering in signaaltransductie in darm epitheelcellen  Na infectie vertonen deze cellen een verhoogde concentratie aan het bijzondere nucleotide cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP)  leiden tot de vrijmaking van water en natrium uit de cel  resulteert in dehydratatie en eventuele mortaliteit 3. 2. Membraanproteïnen - De proteïnen hebben verschillende structuren = verschillende functies o 8 verschillende modaliteiten in de structuur van membraanproteïnen  “Single-pass” proteïne  proteïne dat één enkele keer het membraan doorkruist  bezit een alfa-helix structuur dat de hydrofobe omgeving van het membraan kan doorkruisen  kan vetzuur bevatten dat voor verdere verankering in het membraan zorgt  “Multi-pass” proteïne  doorkruist meerdere malen het membraan  Beta-barrel  stabiele structuur dat bestaat uit een aantal proteïnen dat verschillende keren het membraan doorkruisen  Amfifiele alfa-helix  bevat hydrofobe en hydrofiele eigenschappen  interageert slechts met één laag van de dubbele lipide laag  Eenzijdig covalente binding  proteïne is niet ingebed in het membraan  GPI anchor (glycosylfosfatidyl inositol)  proteïne vastgeankerd via een GPI molecule aan de buitenkant van het membraan  onrechtstreeks gekoppeld aan het membraan  Interacties tussen proteïnen met andere membraanproteïnen (intra- en extracellulair) 31 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Alfa helix (EXAMEN) o energetisch de meest gunstige structuur o bestaan uit aminozuren waarvan de zijgroep meestal hydrofoob is o De peptide binding  Polair  interageert met zichzelf via waterstofbruggen, aangezien H2O ontbreekt o Het maximaal aantal waterstofbruggen kan enkel voorkomen indien er een alfa-helix structuur gevormd is o Hydropathy = maat voor hydrofobiciteit van proteïnen  Een positieve waarde toont aan waar er een alfa-helix zich bevindt o Transmembranaire proteïnen interageren met elkaar  proteïnen knippen met een protease  deeltjes assembleren zich om een functionele eenheid te vormen  door interacties aan te gaan tussen de verschillende alfa-helice  twee genfragmenten bezit die elk een subeenheid van het transmembranair proteïne coderen = assembleren in het membraan o synthese van transmembranair proteïne  alfa-helices in functie van de tijd met elkaar interageren  conformationele veranderingen in de structuur van het proteïne.  Uiteindelijk zal het proteïne correct gevouwen zijn en capabel zijn om zijn functie uit te voeren - Beta-barrels o bevatten een vrij rigide structuur  lagere flexibiliteit bezitten dan alfa-helices o beperkt tot bacteriële-, chloroplast- en mitochondriale membranen  door evolutionaire link tussen chloroplasten en mitochondriën enerzijds en bacteriële membranen anderzijds 3.2.1 Post-transcriptionele modificaties op transmembranaire proteïnen - secundaire modificaties (=post-translationele modificaties) = “maturatie” van dit proteïne o neiging om disulfide bruggen te vormen  via de oxidatie van sulfide  die verder zorgt voor de stabilisatie van de proteïnen o gebonden oligosaccharides  beschermen cel tegen bedreigingen van buitenaf o modificaties vaker aan de buitenzijde van het membraan  cytosol is een reducerende omgeving 32 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen 3.2.2 Laterale diffusie van transmembranaire proteïnen - Membranen zijn fluïde structuren o membraanproteïnen om hun eigen as kunnen bewegen (rotationele diffusie) o lateraal doorheen het membraan (laterale diffusie) bewegen o laterale diffusie aan te tonen zijn er drie mogelijkheden:  Heterokaryons  cellen met twee of meer genetisch verschillende celkernen  gelabeld met verschillende gelabelde fluorescente antilichamen gericht tegen muis- en mens-specifieke membraanproteïnen  Initieel zijn de muis- en mens-specifieke proteïnen ieder begrensd tot één helft van het heterokaryon  Na verloop van tijd zullen de membraanproteïnen lateraal diffunderen  proteïnen verdeeld zijn over het gehele plasmamembraan  FRAP (EXAMEN: wat is het en hoe wordt het gebruikt)  ‘Fluorescence Recovery After Photobleaching’  membraanproteïnen gelabeld met fluorescente markers  In een kleine regio van het membraan worden deze fluorescente markers gebleached door een laser  Na verloop van tijd neemt de fluorescentie in dit gebied weer toe  = gebleachte moleculen diffunderen vanuit deze regio  = ongebleachte moleculen hiervoor in de plaats komen  FLIP (EXAMEN)  ‘Fluorescence Loss In Photobleaching’  Membraanproteïnen fluorescent gelabeld  Een bepaald gebied van het plasmamembraan wordt voortdurend blootgesteld aan een laser = continu photobleaching  alle membraanproteïnen eenmaal deze regio gepasseerd zijn = fluïditeit  = gehele plasmamembraan fluorescentie verliest 3.2.3 Polariteit - bepaalde proteïnen specifiek gelokaliseerd aan de apicale zijde van de cel, en andere aan de basale of laterale zijde van de cel o barrière wordt bepaald door een specifieke intercellulaire verbinding = ‘tight junction’, o geen proteïnen of lipiden van de apicale naar de basale zijde kunnen migreren o vb spermatozoïden  heterogeniteit = verschil in structuur en samenstelling = functionele diversiteit  specifieke gelabelde monoclonale antilichamen  elk antigen gevisualiseerd wordt in een bepaalde regio van de spermatozoïde 33 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen 3.2.4 Restrictie van lateral diffusie bij transmembranaire proteïnen - laterale mobiliteit van deze membraanproteïnen verhinderen o aggregeren van proteïnen tot proteïnecomplexen = moeilijk om vrij te diffunderen over het membraan o Interactie met intra- en extracellulaire moleculen o transmembranaire proteïnen van twee verschillende cellen met elkaar interageren  essentieel voor intercellulaire interacties  belangrijk voor de tot standkoming van tight junctions o Het membraan van een rode bloedcel  bevat specifieke proteïnen die zeer goed gekarakteriseerd zijn (goede isolatie)  proteïnen kunnen vrij diffunderen over het membraan binnen welbepaalde afbakeningszones  begrensd door spectrine dimeren = soort netwerk vormt binnen dewelke bepaalde moleculen zich vrij kunnen diffunderen  Sommige proteïnen zijn fysiek geankerd aan deze spectrine dimeren = mobiliteit sterk beperkt  spectrine dimeren zijn vastgeankerd aan het plasmamembraan via het ankyrine proteïne  De spectrinemoleculen interageren op hun beurt met andere moleculen (actine, adducine, tropomyosine en band 4.1)  Het transmembranair proteïne glycophorin verankert dit kruisend proteïne complex aan het plasmamembraan  Een genetisch defect van ankyrine  in een abnormale vorm van de rode bloedcel  resulteert in sferocytose = minder rigide zijn + structurele integriteit verliezen  leiden tot anemie (= bloedarmoede)  restrictieve laterale diffusie binnen bepaald membraandomein  slechts occasioneel ontsnapping naar naburig domein 34 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen Hoofdstuk 4: membraantransport 4.1 Principes van membraantransport - Het hydrofobe interieur van een membraan voorkomt de doorgang van de meeste polaire moleculen o laat toe om een vaste concentratie aan soluten te behouden in het cytosol - noodzakelijk om bepaalde wateroplosbare moleculen en ionen te transporteren over het membraan o om de opname van essentiële nutriënten o afvalstoffen uit te scheiden o intracellulaire ionengradiënten te reguleren - algemeen principe o transporters en kanalen o bepaalde verschillen in ionengradiënten te genereren o energie stockeren in de vorm van elektrochemische gradiënten o Deze elektrochemische gradiënten  zijn de drijfkracht voor verschillende transportprocessen  kunnen elektrische signalen overbrengen in elektrisch exciteerbare cellen  zorgt grotendeels voor de vorming van ATP in mitochondriën chloroplasten en bacteriën 4.1.1 Lipide membranen zijn zeer ondoordringbaar voor ionen - permeabiliteitsprobleem - diffusie o hydrofobe moleculen kunnen doorheen een celmembraan o polaire moleculen, zoals de ionen, kunnen dat niet o van hoge naar een lage concentratie, wat geen energie vergt o Deze diffusie snelheid is  Omgekeerd evenredig met het moleculairgewicht  Omgekeerd evenredig met de polariteit/lading  Evenredig met de vetoplosbaarheid (hydrofobiciteit) 35 Gedownload door: eleavv | [email protected] Wil jij €76 per Dit document is auteursrechtelijk beschermd, het verspreiden van dit document is strafbaar. maand verdienen?  Stuvia - Koop en Verkoop de Beste Samenvattingen - Membraanproteïnen o transport van noodzakelijke moleculen toelaten o komen voor in verschillende vormen en in alle membraantypes o Elk van deze proteïnen transporteert ook een specifieke molecuulklasse (zoals ionen, suikers, of aminozuren)