Examenvragen Celbiologie 2011-2015 PDF

EXAMENVRAGEN CELBIOLOGIE 2011 - 2015 1. Chloroquine + schema 2. Digoxine 3. Hoe kunnen virussen toch gedetecteerd worden? 4. Trypanosomen + schema 5. Glusose transport in de cel + schema 6. Gated transport + schema 7. 3 intracellulaire transporten (endocytische, biosynthetische-secretorische en retrieval pathway) 8. Membraan fluïditeit bewijzen + schema 9. Chemi-osmotische koppeling + oxidatieve fosforylering + schema’s 10. Defect in receptor-gemedieerde endocytose + welke ziekte eruit vloeit? 11. Voltage gated kanaal (schema al gegeven) 12. Verschil tussen multi confocale laser microscopie en elektronenmicroscopie + voordelen + schema 13. Schema met microvilli, desmosoom, … 14. Transport van Golgi naar lysosoom, COP I, COP II, Clathrine 15. Ziekte van Hurler 16. FRET: uitleggen (inzichtsvraag: 2 eiwitten interageren, hoe kun je het experiment bewijzen?) 17. CO-translate en post-translatie + schema 18. Duid alle mogelijke oorzaken van epidermolys bullose aan a. Genetisch defect in myosine filamenten b. Genetisch defect in actine filamenten c. Genetisch defect in intermediaire filamenten d. Genetisch defect in nucleaire lamina e. Genetisch defect in keratine 19. Principe van Osmose + oxidatieve fosforylatie (waar en hoe + schema) 20. Wat is SERCA + schema 21. Hoe worden kankercellen resistent tegen geneesmiddelen en welk eiwit is daarbij betrokken? 22. Three pathways to degradation in lysosomes was gegeven. Processen en organellen benoemen. 23. Gated transport, wat en hoe + schema 24. Schema gegeven, alle vesikels en organellen benoemen + alle pathways 25. Wat gebeurt er bij familiaire hypercholesterolemie (moleculair) + schema van Transport van cholesterol 26. Grafiek met actie-potentiaal gegeven. Benoem + vul de ionenkanaalstaten (closed, open, inactivated) + uitleggen in detail 27. Schema p71 gegeven. Alles benoemen 28. Schematische wijze FRET uitleggen (via distrofine gen dat defect is en wat het gevolg is van het distrofine gen 29. Hoe komt het dat een virus dat zich in de cel verbergt, toch geëlimineerd kan worden? Toon schematisch aan 30. Na+ en glucose-transport uitleggen en schematisch weergeven 31. Functie golgi apparaat via figuur van elk onderdeel 32. Trypanosoom virus uitleggen en schema 33. Afbeelding van transport gegeven, coating en organellen benoemen 34. Receptor gemedieerde endocytose uitleggen met een medische relevantie 35. Uitleggen waarom eiwitten in het ER worden gecontroleerd, wat als het niet goed opgevouwen is en hoe kun je het goed laten opvouwen? 36. Hurler syndroom uitleggen 37. Wat loopt er fout bij mucoviscidose? 38. Wat is een axoneem en hoe ziet het eruit? 39. Wat is een hemidesmosoom? 40. Uit wat bestaat het cytoskelet? Geef elementen + specifieke eigenschappen en karakteristieken 41. Polarisatiemicroscoop 42. Wat doen Rab en SNARE? 43. Wat is COPI, COPII en wat is hun functie? 44. Wat gebeurt er met een dyneine defect en wat zijn de gevolgen? 45. Leg nucleair export uit adhv tekening 46. Wat veroorzaakt ABCD1 gendefficientie? 47. Geef 3 verschillende manieren van sorteren/transportprocessen in de cel en leg dit uit 48. Wat veroorzaakt het Zellwegersyndroom? 49. Gegeven: een figuur van de signaalfuncties van inositol fosfolipiden in het cytosolzijdige deel van het plasmamembraan. Duid alle delen aan en geef de geschikte naam van de processen. En leg uit wat foso-onosiden zijn en wat ze doen? 50. FRET: principe uitleggen en schema geven 51. Verschil poly-en multi-ubiauinilatie en waar komen ze respectievelijk voor? 52. Functies ruw en glad ER 53. Monoclonale antilichamen: hoe komt men hieraan en wat is hun voorbeel bij FACS? 54. Trypanosomen hebben veranderlijke eiwitten op hun membraan (VSG): wat is hier het nut van en hoe zijn ze verankerd? 55. Geef het principe van de chemi-osmotische koppeling 56. Hoe kunnen we een maximumaantal H2O bruggen realiseren en trans-membranaire eiwitten meestal alpha helices? 57. Eiwit translocators in mitochondriale membranen 58. Signaal peptides, wat is het? 59. Ontwikkeling plastides 60. Belangrijke specifieke membraan functies: 61. Post-translationeel en co-translationeel 62. Endocytose schema 63. Hoe komt het dat een membraan van een cel negatief geladen is? 64. Hoe kan fluiditeit van membraan bewezen worden? 65. Functies peroxisomen + reacties 66. ATP synthese, waar en beschrijf hoe de energie wordt overgedragen 67. Oligosaccharide processing in golgi 68. Binding antigenische peptides op MHC in ER 69. Fagocytose: receptoren 70. Verschillende typen ATP-afhankelijke pompen en ABC transporters 71. Single pass en multipass transmembranair eiwit 72. SRP receptor en signaal hypothese 73. Hoe kan je interactie tussen BiP aantonen? (FRET) 74. Hoe omzeilen trypanosomen het immuunsysteem? 75. Foto van epitheelcellen gegeven, duid aan: vili, tight junction, desmosoom, actine, hemidesmosoom en basale lamina 76. Foto actiepotentiaal gegeven: leg uit 77. Selectiviteit van K+ kanalen + schema 78. Structuur en functie myofibril + tekening 79. Uitleggen nucleair export adhv tekening 80. Leg de werking van myosine uit 81. Cholesterolopname, waar en hoe? 82. pH in lysosomen: welke en hoe komt die er? 83. Waarom gebruiken we immersie-olie? 84. Wat is het verschil tussen polarisatie en fasecontrast microscopie? 85. Wat is het verschil tussen SEM en TEM 86. Waarom wordt er gebruik gemaakt van goud bij een elektronenmicroscoop? ANTWOORDEN EXAMENVRAGEN CELBIOLOGIE 1. Een ander type ATP-afhankelijke transporter is de ABC-transporter. Deze bevatten ATP- Binding Cassettes, welke kleine moleculen doorheen membranen transporteren. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld P-type, V-type en F-type pompen, welke enkel ionen transporteren. Een voorbeeld is het CFTR-eiwit dat defect is bij mucoviscidose. Dit eiwit zorgt voor passief transport van chloride-ionen met de elektrochemische gradiënt mee, maar ATP is nodig om het kanaal te openen en sluiten. ABC-transporters zijn ook betrokken bij het ontstaan van resistentie tegen chloroquine (bij malaria), of anti-kanker medicijnen. In het plasmamembraan van kankercellen zitten ABC-transporters (MDR, multidrug resistentie glycoproteïne) die chemotherapeutica naar buiten transporteren. In een normale cel zijn er niet voldoende transporters om alle hydrofobe chemotherapeutica naar buiten te transporteren en de cel zal hierdoor sterven. In kankercellen die meer MDR-eiwitten in hun plasmamembraan hebben, zullen de medicijnen efficiënter naar buiten getransporteerd worden, waardoor ze wel kunnen overleven. Deze hebben dus een selectief groeivoordeel en kunnen zich vermenigvuldigen. 2. In het plasmamembraan bevinden zich ook ATP-afhankelijke pompen, oftewel transport ATPases, zoals P-type pompen. Dit zijn multipass transmembranaire eiwitten die vooral gebruikt worden om ionengradiënten op te bouwen. Een voorbeeld hiervan is de Na+/K+- ATPase. Deze antiporter pompt Na+ tegen de elektrochemische gradiënt naar buiten en K+ naar binnen, waarvoor de energie geleverd wordt door ATP-hydrolyse. Deze pomp kan geïnhibeerd worden door bijvoorbeeld het cardiotoxine digoxine. Dit wordt gebruikt als geneesmiddel om de hartslagfrequentie te verminderen, maar de contractiekracht te vergroten. Indien de pomp niet meer werkt, neemt de Na+- concentratie in de cel toe. Door de toename in intracellulair Na+ zal er minder Na+ in de cel en minder Ca2+ uit de cel getransporteerd worden door de werking van de Na+/Ca2+-exchanger (passief transport). Hierdoor neemt de Ca2+-concentratie in de cel toe, wat zorgt voor een verhoogde contractiekracht. 3. Cellen hebben de mogelijkheid om virussen die in de cel zijn binnengetreden op te merken, en hebben de capaciteit om via het intracellulair vesiculair transport antigenische peptiden te presenteren aan cytotoxische T cellen. Bij dit proces komt een virus de cel binnen via endocytose en wordt deze opgenomen door het endosoom. Tijdens de fusie van het virus met het endosoom komt het erfelijk materiaal van het virus vrij in de cel en zal dit replicatie en translatie ondergaan. Dit erfelijk materiaal kan zowel RNA als DNA zijn. Virale eiwitten, afkomstig van het virus, zullen door het proteasoom gedegradeerd worden tot virale peptiden. Deze zullen verder via een ABC-transporter in het ER-lumen getransporteerd worden. In het ER-lumen binden de virale peptiden met klasse I major histocompatibility complex (MHC) moleculen, om vervolgens getransporteerd te worden naar het Golgi- apparaat. Ten slotte zal dit peptide-MHC complex van het Golgi apparaat naar het celoppervlak getransporteerd worden, waar deze door cytotoxische T cellen herkend kunnen worden. 4. Slaapziekte is een ziekte die veroorzaakt wordt door een protozoaire parasiet, trypanosoom, die overgebracht wordt door de tseetseevlieg. Slaapziekte kan in een sluimerende staat voorkomen zolang de ziekte zich nog niet in de hersenen heeft gevestigd. Bij de West-Afrikaanse slaapziekte (t. brucei gambiense) kan dit jaren duren. De Oost- Afrikaanse slaapziekte (t. brucei rhodesiense) verloopt echter agressiever en kan in enkele maanden fataal zijn. Wanneer de parasiet de hersenen binnendringt, ontstaan verwardheid, slaapstoornissen, epileptische aanvallen, moeite met lopen en gevoelloosheid in handen en voeten. Uiteindelijk vermagert de patiënt snel, raakt in coma en sterft. De ziekte loopt, wanneer zij niet wordt behandeld, altijd dodelijk af. Afrikaanse slaapziekte bedreigt dagelijks meer dan 60 miljoen mensen in rurale gebieden onder de Sahara. De trypanosoom parasiet is omgeven door variabele oppervlakte-eiwitten (VSG) welke verankerd zijn via GPI. Deze VSG-eiwitten spelen een zeer belangrijke rol om de immuunrespons tegen de parasiet te omzeilen, op basis van verschillende mechanismen. 1) Coating van het membraan met VSG De VSG moleculen zorgen voor een dichte eiwit “coating” waardoor de parasiet afgeschermd wordt door een mogelijke aanval van het immuunsysteem van de gastheer 2) Antigenische variatie Bij blootstelling aan trypanosoom parasieten, zal het immuunsysteem na verloop van tijd antilichamen genereren die op de VSG-eiwitten kunnen binden. Door moleculaire recombinatie in het DNA van het trypanosoom, slaagt deze erin een andere VSG-variant op zijn membraan tot expressie te brengen. Die nieuwe variant wordt dan niet meer herkend door de oorspronkelijke antilichamen, en nieuwe antilichamen moeten aangemaakt worden om op deze nieuwe variant te kunnen binden. Dit proces herhaalt zich voortdurend, waardoor de parasiet telkens een stap voor blijft op een mogelijk aanval van het immuunsysteem. Dankzij antigenische variatie van het VSG kan de trypanosoom parasiet op deze manier het immuunsysteem van de gastheer omzeilen (= immuno-evasie). 3) Afknippen VSG als afleidingsmanoeuvre De VSG moleculen kunnen afgeknipt worden van het plasmamembraan van de parasiet door het fosfolipase. Deze afgeknipte, vrije VSG-moleculen doen dan dienst als ‘afleidingsmanoeuvre’ waarop antilichamen kunnen binden zonder consequenties voor het trypanosoom zelf, welke hierdoor opnieuw kan ontkomen aan het immuunsysteem. 5. Een voorbeeld van actief transport gedreven door een ionengradiënt is het transport van glucose de cel in, via de Na+/glucose-transporter. In het plasmamembraan is er een Na+- gradiënt, waardoor transport van Na+ van buiten naar binnen de energie levert voor het actief transport van andere moleculen tegen de gradiënt in. Na+ dat naar binnen wordt getransporteerd, wordt weer de cel uitgepompt door een ATP-afhankelijke Na+-pomp om de gradiënt te onderhouden. Deze pomp levert dus indirect de energie voor het transport van de moleculen die co-transport ondergaan met Na+. Dit wordt ook wel secundair actief transport genoemd. De Na+/glucose- transporter heeft twee reversibele toestanden, waarbij de binding van Na+ en glucose coöperatief is. Dit wil zeggen dat de binding van de ene molecule zorgt voor een conformationele wijziging die de affiniteit voor het andere molecule vergroot. Enkel als beide moleculen gebonden zijn zal het transport plaatsvinden. Aangezien de Na+-concentratie buiten de cel hoger is, is het waarschijnlijker dat de glucosetransporter bindt in toestand A dan in toestand B. Het transport van Na+ en glucose de cel in (toestand A naar B) is dus meer waarschijnlijk dan omgekeerd. 6. Bij dit type transport worden eiwitten getransporteerd tussen het cytosol en de nucleus, welke topologisch equivalent zijn, via nucleaire porie complexen (NPC’s) in het nucleaire membraan. Deze nucleaire porie complexen zijn selectief en gebruiken actief transport om macromoleculen en macromoleculaire complexen te transporteren. Kleine moleculen kunnen echter ook passeren via diffusie (passief transport). 7. Intracellulair vesiculair transport zorgt voor de transfer van moleculen tussen verschillende compartimenten van de endocytische, biosynthetische-secretorische en retrieval pathway. De compartimenten die in deze pathways betrokken zijn, zijn topologisch equivalent. Dit intra-cellulair vesiculair transport omvat exocytose, een biosynthetische/secretorische pathway waardoor nieuw gesynthetiseerde eiwitten, carbohydraten en lipiden naar het plasma membraan of extracellulaire ruimte getransporteerd worden. Endocytose is het tegenovergestelde proces waarbij het plasmamembraan een invaginatie ondergaat en er vesikels ontstaan die hun inhoud afleveren aan interne compartimenten, zoals de endosomen. In het geval van exocytose is de inhoud van het transport vesikel afkomstig van de intracellulaire ruimte, bij endocytose van de extracellulaire ruimte. De retrieval pathway zorgt voor het omgekeerde transport naar het ER. 8. Membranen zijn fluïde structuren, waarin de membraaneiwitten zowel om hun eigen as kunnen bewegen (rotationele diffusie) als lateraal doorheen het membraan (laterale diffusie). Om deze laterale diffusie experimenteel aan te tonen zijn er drie mogelijkheden : 1) Heterokaryons Een eerste mogelijkheid is om heterocaryons te vormen tussen cellen van een muis en mens. Deze heterocaryons worden gelabeld met verschillende gelabelde fluorescente antilichamen gericht tegen muis- en mens-specifieke membraaneiwitten. Initieel zijn de muis- en mens- specifieke eiwitten ieder begrensd tot één helft van het heterocaryon. Na verloop van tijd zullen de membraaneiwitten lateraal diffunderen en zullen de eiwitten verdeeld zijn over het gehele plasmamembraan. 2) FRAP Een tweede mogelijkheid om de fluïditeit te visualiseren is de techniek ‘fluorescence recovery after photobleaching’ (FRAP). Hierbij worden membraaneiwitten 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, omdat de gebleachte moleculen diffunderen vanuit deze regio en er ongebleachte moleculen hiervoor in de plaats komen. 3) FLIP Als laatste kan ‘fluorescence loss in photobleaching’ (FLIP) gebruikt worden. Bij deze techniek worden de membraaneiwitten ook fluorescent gelabeld. Een bepaald gebied van het plasmamembraan wordt voortdurend aangestraald met een laser, waardoor er continue photobleaching plaatsvindt van alle moleculen in deze regio. Omdat het membraan fluïde is, zullen op een gegeven moment alle membraaneiwitten eenmaal deze regio gepasseerd zijn, waardoor het gehele plasmamembraan fluorescentie verliest. 9. Mitochondriën zorgen voor energie-conversie door chemo-osmotische koppeling. Er is dus een link tussen de vorming van chemische verbindingen om ATP te genereren (‘chemi’) en membraan-transport processen (‘osmo’). In de eerste fase wordt de energie van elektronentransport gebruikt om een proton (H+)- gradiënt te creëren. In de tweede fase wordt deze protongradiënt gebruikt om ATP te synthetiseren. In de mitochondriën worden pyruvaat (eindproduct van glycolyse) en vetzuren (eindproduct van beta- oxidatie) verwerkt via de citroenzuur (Krebs-) cyclus. Hierbij worden er elektronen met een hoge energie overgedragen op elektronendonoren, zoals NADH en FADH2. Deze kunnen vervolgens hun elektronen afdragen aan de elektronentransportketen in het binnenste mitochondrieel membraan. Hier combineren deze elektronen met O2. De energie die hierbij vrijkomt (in de vorm van een protongradiënt) wordt door de binnenste membraan gebruikt om de omzetting van ADP + Pi tot ATP te katalyseren. Dit totale proces van netto energie overdracht wordt oxidatieve fosforylatie genoemd. 10. Receptor-gemedieerde endocytose is een zeer selectief proces voor de import van extracellulaire moleculen. Een voorbeeld van een molecule dat via deze methode in de cel wordt opgenomen is cholesterol, dat essentieel is voor de membraanfunctie. Cholesterol wordt in het bloed getransporteerd als cholesterylesters in de vorm van lipide-eiwitten, die ook wel low-density lipoproteïnen (LDLs) worden genoemd. Wanneer een cel cholesterol nodig heeft voor de synthese van membranen zal een LDL-receptor aangemaakt worden en getransporteerd worden naar het plasmamembraan. Hier kunnen LDL-partikels binden aan de receptor, welke vervolgens associeert met een clathrine-molecule via een adaptor eiwit. Dit complex wordt naar het endosoom getransporteerd. In het endosoom komt LDL vrij van zijn receptor door de lage pH en wordt het via late endosomen naar het lysosoom gentransporteerd. Daar zullen de cholesterylesters in de LDL-partikels hydrolyseren, waardoor het cholesterol vrij komt en door de cel gebruikt kan worden voor membraansynthese. De LDL-receptoren die hun cargo hebben afgegeven worden gerecycleerd naar het plasmamembraan. Wanneer cholesterol in een grote hoeveelheid accumuleert in de cel zal een feedback-loop ervoor zorgen dat zowel de eigen cholesterolsynthese als de synthese van LDL-receptoren stopgezet worden. Familiale hypercholesterolemie (FH) is een erfelijke aandoening waarbij een te hoog cholesterolgehalte in het bloed aanwezig is. Deze individuen hebben een defect of ontbrekend gen voor de LDL- receptor, waardoor deze gereguleerde pathway verstoord wordt. Dit resulteert in een verhoogde hoeveelheid cholesterol in het bloed, die kan leiden tot hypercholesterolemie kan de LDL-receptor afwezig zijn, maar er kunnen ook defecten zijn in de extracellulaire binding van de receptor met LDL of een defecte internalisatie van de receptor. Indien dit laatste het geval is, verhindert dit de interactie van de LDL-receptor met de coated-pit. Indien een patiënt heterozygoot is voor een mutatie in het gen voor de LDL-receptor heeft deze een verhoogd risico op atherosclerose en een hartinfarct. Homozygote patiënten zullen een zeer hoge mortaliteit hebben op jonge leeftijd door atherosclerose en hartinfarcten. IJzer kan niet rechtstreeks opgenomen worden door cellen en wordt daarom in het bloed vervoerd terwijl het gebonden is aan transferrine. De transferrine-receptor, die bindt met transferrine-Fe2+, volgt een vergelijkbare recycling pathway als LDL-receptoren. Anders dan bij de opname van LDL wordt ook de ligand gerecycleerd. In het endosoom ondergaat transferrine, door de lage pH, een conformatieverandering waardoor ijzer vrij komt. Het transferrine zelf blijft in de vorm van apo- transferrine echter op de transferrine-receptor gebonden. Dit complex zal vervolgens vanuit het vroege endosoom gerecycleerd worden en overgebracht worden naar het plasma membraan. Bij de neutrale pH-waarde van de extracellulaire vloeistof zal het apo-transferrine dissociëren van de receptor en opnieuw beschikbaar zijn om opnieuw Fe2+ te binden. 11. Ionenkanalen zijn nauwe, selectieve poriën, die bestaan uit polaire aminozuren die de opening begrenzen, en hydrofobe aminozuren die interageren met de lipide bilayer. Deze poriën fluctueren tussen een open en een gesloten toestand. In de open toestand kunnen ionen via diffusie (dus passief transport) door het kanaal getransporteerd worden. Dit gaat 105 keer sneller dan met een gewone transporter. De poriën laten enkel ionen van een bepaalde grootte doorheen het kanaal, waarbij de kleinste opening als een selectiviteitsfilter dient. De kanalen zijn niet continu open, maar ze zijn ‘gated’, waardoor ze enkel openen na een specifieke stimulus, zoals een elektrische (‘voltage gated’), een mechanische, of het binden van een ligand (bijv. neurotransmitters, ionen of nucleotiden). Indien er een continue chemische of elektrische stimulus is, gaan de meeste kanalen over in een geïnactiveerde toestand, waardoor ze niet meer geactiveerd kunnen worden totdat de stimulus verdwijnt. De meest voorkomende ionenkanalen zijn K+-kanalen. Deze kanalen hebben een porie bestaande uit vier subunits, die een vestibule en een selectiviteitsfilter vormen. In de vestibule wordt K+ gestabiliseerd door het negatieve uiteinde van de “pore helix”, welke K+ naar de selectiviteitsfilter trekt. In de selectiviteitsfilter zitten carbonyl-zuurstof atomen. Als K+ de porie binnengaat wordt het gedehydrateerd, maar het verlies aan energie wordt gecompenseerd door een interactie met de carbonylgroepen (surrogaat voor H2O). Deze zuurstofatomen zijn zo gepositioneerd dat enkel K+ kan binden. Voor een Na+-ion, dat kleiner is, zijn de carbonyl-zuurstof atomen te ver weg, waardoor het niet door de porie gaat. 12. Multi-foton laser confocale microscopie Elektronenmicroscopie Intracellulaire organellen en macromoleculaire complexen visualiseren met een atomaire resolutie Gebruik maken van laserlicht die een Niet geschikt voor levende cellen excitatiegolflengte heeft die 2x groter is Niet geschikt voor ‘real-time’ of high-throughput dan de excitatiegolflengte van het imaging fluochroom. Preparatie specimens is complex Indien in het focaal vlak 2 Groter risico voor artefacten excitatiefotonen dicht bijeen komen, kunnen deze interfereren en samen het fluorochroom exciteren → fluorescent licht emitteren Fluorescentie vermindert in functie van 1/z2 waarbij z gelijk staat aan de axiale afstand tot het focaal punt Fluorescentielicht komt hierdoor bijna uitsluitend in het confocaal vlak met geen fluorescentie boven of onder dit vlak Voordeel gebruik rood excitatielicht: diep penetrerend vermogen → dikkere specimen Licht minder energetisch → minder schadelijk voor levende cellen 13. Zoals zojuist vermeld speelt het cytoskelet een belangrijke rol in de stabiliteit van de netwerktopologie van cellen. De apicale oppervlakte, of bovenste laag, van het darmepitheel is bedekt met verschillende microvilli die in contact staan met het darmlumen. De vorm van de microvilli zorgt ervoor dat het celoppervlak maximaal benut wordt voor voedselabsorptie. Net onder de microvilli bevindt zich een netwerk van actine filamenten met als doel de cel te verstevigen, maar ook als verbinding tussen cellen via adherens junctions. Dit belet het voedsel zomaar binnen te sijpelen. Binnen de cel zorgen intermediaire filamenten voor de integriteit van de cel en voor de verbinding tussen adhesieve structuren, zoals desmosomen en hemidesmosomen. De verticale filamenten, of microtubuli, coördineren nieuwe gesynthetiseerde componenten naar hun juiste locatie. Desmosomen en hemidesmosomen spelen een belangrijke rol in de verankering van de cellen. Desmosomen zorgen samen met intermediaire filamenten voor de verankering aan naburige epitheelcellen. Hemidesmosomen daarentegen zorgen samen met intermediaire filamenten voor de verankering met de extracellulaire matrix (basale lamina). Op deze manier zorgen deze “anchoring junctions” voor de stevigheid en integriteit van het epitheelnetwerk. 14. Clathrine coating medieert transport vanuit het plasmamembraan & Golgi-endosoom COPI coating medieert transport vanuit het Golgi- apparaat COPII coating medieert transport vanuit het ER 15. Genetische defecten in bijvoorbeeld de lysosomale hydrolases veroorzaken diverse lysosomale opstapelingsziekten. Door de defecten stapelen onverteerde producten zich op in de lysosomen, wat pathologische consequenties heeft, vooral in het zenuwstelsel. Meestal is er sprake van een mutatie in een gen dat codeert voor één van de specifieke hydrolases. Ook kan er een defect zijn in GlcNAc phosphotransferase, waardoor er geen fosforylatie van de hydrolases meer plaatsvindt en er dus geen M6P gevormd wordt (Hurler syndroom). Er zal geen sortering plaatsvinden van de hydrolases, waardoor deze gesecreteerd worden en niet naar de lysosomen gebracht. In de lysosomen vindt er dus geen afbraak plaats, waardoor de afvalstoffen zich ophopen en grote intracellulaire inclusies ontstaan (I-cell disease). 16. Fluorescence resonance energy transfer (FRET) imaging wordt gebruikt voor de visualisatie van eiwit-eiwit interacties. Hierbij worden twee verschillende eiwitten gefuseerd met een verschillend fluorescent eiwit. Het emissiespectrum van het ene fluorescerende eiwit overlapt met het excitatiespectrum van het tweede eiwit. Het geëmitteerde licht van het eerste eiwit kan dus benut worden om het tweede eiwit te exciteren. Als beide eiwitten interageren en dus zeer dicht bij elkaar komen (1-10 nm), dan zal de energie van het geabsorbeerde licht getransfereerd worden van het ene fluorescente eiwit naar het andere. Er zal dus licht van een langere golflengte geëmitteerd worden dan wanneer er geen eiwitinteractie is. 17. Het ER heeft een structurele en functionele diversiteit in verschillende celtypes. Hiervoor zullen regio’s van het ER zich specialiseren. Het ruw ER is de regio waar de eiwitsynthese plaatsvindt. Dit gebeurt door middel van ribosomen die op het ER membraan zijn gebonden via co-translationeel transport. Co- translationeel transport gaat gepaard met het SRP eiwit en zijn respectievelijke receptor die het transport faciliteert. Import van eiwitten naar mitochondriën, nucleus, peroxisoom of chloroplast, waarvan hun polypeptide keten volledig is gesynthetiseerd wordt ook wel post-translationeel transport genoemd. 18. In de heterogene familie van intermediaire filamenten bestaan er verschillende onderlinge families van filamenten. De familie van keratinefilamenten is één hiervan. Keratinefilamenten komen in verschillende celtypes voor en zijn heel divers. Ze verlenen mechanische integriteit aan epitheelcellen dankzij de verankering aan andere intermediaire filamenten, die zich bevinden op desmosomen (cel- cel contact) en hemidesmosomen (cel- matrix contact). Een defect in het netwerk van keratinefilamenten leidt tot epidermolysis bullosa. Hierdoor scheuren cellen los en veroorzaken ze zeer pijnlijke blaren op de huid. 19. ZIE VRAAG 9 20. Regio’s zonder membraangebonden ribosomen worden het glad ER genoemd. Het glad ER zorgt voor de biosynthese van lipiden (Vb. detoxificatie-enzyme cytochrome P450 in hepatocyten), hormonen (Vb. testosteron-producerende Leydig cel testis) en het sarcoplasmatisch reticulum in spiercellen. Bij deze laatste speelt het SERCA eiwit een belangrijke rol. Het SERCA eiwit fungeert als een P-type calciumpomp die er voor zorgt dat Ca2+ actief getransporteerd wordt in een spiercel. Bij spiercontractie zal Ca2+ uit het ER in het cytosol gepompt worden, terwijl bij spierrelaxatie Ca2+ terug uit het cytosol in het ER lumen gepompt wordt. De regio van het glad ER van waaruit transportvesikels afgesplitst worden om naar het Golgi-apparaat getransporteerd te worden, wordt ook wel het transitionele ER genoemd. 21. ZIE VRAAG 1 22. Om de potentieel schadelijke effecten van incorrect opgevouwen eiwitten tegen te gaan, zal een accumulatie van incorrect opgevouwen eiwitten in het ER een “unfolded protein response” stimuleren. Dat houdt in dat meerdere transcripties van genen die coderen voor ER chaperone eiwitten en eiwitten betrokken in retro-translocatie en eiwit-degradatie gestimuleerd zullen worden. Hierbij worden 3 verschillende pathways geactiveerd om de opvouw-capaciteit van eiwitten in het ER te verbeteren: (1) Activatie van IRE1, (2) Activatie van PERK en (3) Activatie van ATF6. 23. ZIE VRAAG 6 24. ZIE VRAAG 13 25. ZIE VRAAG 10 26. In neuronen vindt er signaaloverdracht plaats aan de hand van veranderingen in het membraanpotentiaal. Deze signalen verspreiden zich naar andere delen van de cel. Normaal gezien zou dit signaal verzwakken, tenzij het geamplificeerd wordt, wat belangrijk is bij lange afstanden zoals in neuronen. Indien een elektrische stimulus een bepaalde drempel (“threshold”) overschrijdt, stimuleert het een ‘explosie’ van elektrische activiteit die zich propageert via de neuronale plasmamembraan. Dit wordt onderhouden door een automatische amplificatie wat tot de voortbeweging van het signaal leidt. Zo een zenuwimpuls wordt ook wel een actiepotentiaal genoemd. Een actiepotentiaal wordt geïnitieerd door depolarisatie van het plasmamembraan, waardoor het membraanpotentiaal positief wordt. Indien de depolarisatie een drempelwaarde overschrijdt, gaan er ‘voltage-gated’ Na+-kanalen open, waardoor Na+ de cel binnenstroomt met de elektrochemische gradiënt mee. Deze influx van Na+ leidt tot verdere depolarisatie, waardoor er nog meer Na+-kanalen opengaan: zelf-amplificatie. Als de elektrochemische drijfkracht nihil is, worden de Na+-kanalen geïnactiveerd. Ze kunnen dan enkel opnieuw geopend worden als het membraanpotentiaal terug de initiële negatieve waarde bereikt heeft. Ondertussen worden ook ‘voltage-gated’ K+-kanalen geopend, die K+ de cel uit laten stromen, waardoor het membraanpotentiaal zich sneller herstelt. Er kan geen nieuwe actiepotentiaal plaatsvinden als de Na+-kanalen geïnactiveerd zijn. Hierdoor kan het signaal ook maar één richting op gaan en zich zo verplaatsen over de zenuwuiteinden. 27. ZIE VRAAG 13 28. In spiercellen is het dystrofine eiwit verantwoordelijk voor de verankering van het cytoskelet en het extracellulaire matrix. De ziekte van Duchenne is een erfelijke ziekte die musculaire dystrofie veroorzaakt door het gebrek aan dystrofine (een mutatie in het dystrofine gen) in het membraan van de spiervezels. Hierdoor verliezen de spiercellen hun integriteit en stevigheid. Deze skeletale spieren en hartspieren zullen op zeer korte tijd degenereren en zullen de aanleiding zijn van een vroege dood door hartfalen. Deze patiënten leven niet langer dan 25 jaar. Tot op heden bestaat er geen middel om te genezen van deze vreselijke ziekte. 29. ZIE VRAAG 3 30. ZIE VRAAG 5 31. Het Golgi-apparaat, ook wel Golgi complex genoemd, is verantwoordelijk voor : De synthese van polysacchariden De synthese van glycosaminoglycanen De synthese van oligosacchariden door glycosylatie van eiwitten en lipiden Transport van de meeste eiwitten en lipiden naar andere cellulaire compartimenten 32. ZIE VRAAG 4 33. ZIE AFBEELDING VRAAG 6 34. ZIE VRAAG 10 35. De buitenste nucleaire membraan is continu met het membraan van het endoplasmatisch reticulum (ER). Het membraan bevat ribosomen, net zoals het ER, die betrokken zijn bij eiwitsynthese. De eiwitten die door deze ribosomen worden gesynthetiseerd, worden naar de perinucleaire ruimte (tussen de binnenste en buitenste membraan) getransporteerd. Deze ruimte is continu is met het ER lumen. Genetische defecten aan het nucleaire membraan leiden tot laminopathieën zoals musculaire dystrofie (spier), neuropathie (zenuwstelsel), dermopathie (huid), cardiomyopathie (hart), melorheostosis (beenderen), lipodystrofie (vetten) en progeria (veroudering). 36. ZIE VRAAG 15 37. Omdat membranen uit een hydrofobe lipide bilayer bestaan, worden alleen water en nietN polaire moleculen doorgelaten door simpele diffusie. Voor polaire moleculen, zoals ionen, suikers, aminozuren en nucleotiden, gaat diffusie te traag en zijn er membranaire transporteiwitten nodig. Indien er een defect is in deze transporteiwitten worden er ziektes veroorzaakt zoals mucoviscidose. Hierbij is er een defect in het CFTR-eiwit, waardoor het transport van chloride-ionen in de longen verstoord is. Het transmembranaire karakter van eiwitten wordt gekenmerkt door hun structureel motief: de α-helix. Dit is energetisch de meest gunstige structuur. De α-helices bestaan uit aminozuren waarvan de zijgroep meestal hydrofoob is. De peptide binding zelf is polair en interageert met zichzelf via waterstofbruggen, aangezien H2O ontbreekt. Het maximaal aantal waterstofbruggen kan enkel voorkomen indien er een α-helix structuur gevormd is. 38. De beweging van een cilie of een flagel is mogelijk dankzij de verbuiging van de kern, ook wel een axoneem genoemd. Het axoneem bestaat uit microtubuli, welke samen met geassocieerde eiwitten gestructureerd zijn in een kenmerkend en ordelijk patroon. 39. Desmosomen zorgen samen met intermediaire filamenten voor de verankering aan naburige epitheelcellen. Hemidesmosomen daarentegen zorgen samen met intermediaire filamenten voor de verankering met de extracellulaire matrix (basale lamina). Op deze manier zorgen deze “anchoring junctions” voor de stevigheid en integriteit van het epitheelnetwerk. 40. Het cytoskelet kent drie belangrijke filamenten : Actine filamenten Microtubuli Intermediaire filamenten Het actine filament bestaat uit een erg flexibele twee-strengige, spiraalvormige polymeerstructuur van het eiwit actine. Hoewel deze verspreid in de cel voorkomt, komt ze voornamelijk voor in de cortex van de cel, net onder het plasmamembraan. Microtubuli bestaan uit bijna onbuigbare, langwerpige, holvormige cilinders van het eiwit tubuline. Vaak zijn ze verbonden aan het single microtubule-organizing center (MTOC), ook wel centrosoom genoemd. Het intermediaire filament is een touw-achtige vezelstructuur die bestaat uit een heterogene familie van intermediaire filament eiwitten. Vaak komen ze voor als vlechtwerk in de nucleaire lamina net onder de binnenste nucleaire membraan. Een andere type intermediaire filament strekt zich over het cytoplasma uit en zorgt voor de mechanische kracht van de cel. In epitheelcellen zorgt het intermediaire filament voor cel-cel junctions en zorgt hierbij voor de stevigheid en integriteit van het epitheelnetwerk. 41. Bij een polarisatiemicroscoop zijn er twee polarisatiefilters die loodrecht op elkaar staan. Een lichtstraal van een normale lichtbron wordt op een eerste polarisatiefilter gericht. Deze filter zorgt ervoor dat het licht lineair gepolariseerd wordt en het specimen kan bereiken. 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. Deze is 90° gedraaid ten opzichte van de eerste filter. Dus enkel materialen met een optisch actieve structuren kunnen gevisualiseerd worden in een polarisatiemicroscoop. 42. Rab-eiwitten spelen een centrale rol in de specifiteit van dit vesiculair verkeer. Rab-eiwitten zijn, zoals coat-recruitment GTPase eiwitten, ook geassocieerd met de familie van de monomerische GTPases. Dankzij hun hoge selectieve distributie zijn ze geschikt als moleculaire merker voor verschillende membraan types en hun specificieke vesiculaire verkeer. De werking van Rab-eiwitten is analoog aan deze van de coat-recruiment GTPase eiwitten. Eens het actieve Rab-eiwit gebonden is op het membraan (Rab-GTP) van een vesikel, bindt het met Rab-effectoren die vesikel transport, membraan tethering en fusie faciliteren. In tegenstelling tot geconserveerde Rab-eiwitten zijn Rab-effectoren erg variabel. Sommige RabNeffectoren fungeren als motor eiwit dat vesikels transporteert langs actine filamenten en microtubuli. Andere RabNeffectoren fungeren meer als tethering-eiwitten. Deze tetheringNeiwitten omvatten domeineiwitten met lange ‘slierten’ die kunnen binden aan RabNGTP op vesikels, en deze vervolgens richting het target-membraan bewegen. Rab-effectoren spelen ook een rol in de interactie met SNARE-eiwitten en hierdoor ook een rol in de koppeling van membraan-tethering aan fusie, aangezien SNARE-eiwitten membraanfusie mediëren. 43. Clathrine coating ! medieert transport vanuit het plasmamembraan & GolgiNendosoom COPI coating ! medieert transport vanuit het GolgiNapparaat COPII coating ! medieert transport vanuit het ER 44. Dyneïne zorgt voor het bidirectioneel transport in de kern van de cilie en flagel. Een mutatie of het ontbreken van dyneïne in ciliën en flagellen leidt tot het syndroom van Kartagener. Het syndroom wordt gekarakteriseerd door een hogere vatbaarheid voor longinfecties (falen van het verwijderen van debris en bacteriën), mannelijke onvruchtbaarheid (immobiele spermatozoïden) en defecten in de vroege embryologische ontwikkeling, waardoor situs inversus (een spiegeling van de organen) ontstaat. 45. Om nucleaire import plaats te laten vinden, moeten de NLS herkend worden door nucleaire import receptoren (NIR). Elk type NIR bindt een bepaalde subset van cargo-eiwitten. Sommige NIR eiwitten kunnen enkel aan de NLS binden met behulp van een nucleaire import adaptor. Tijdens de import bindt de NIR op de fibrillen en op NPC porie eiwitten welke FG-repeats bevatten. Dit zijn aminozuursequenties rijk aan fenylalanine en glycine. Door telkens aan de volgende FGNrepeat sequentie te binden, ‘hopt’ de NIR doorheen de NPC. Nucleaire export verloopt op een gelijkaardige manier. Het cargo-eiwit zal een nucleair exportsignaal (NES) bevatten, dat bindt op een nucleaire export receptor (NER). Deze wordt vervolgens op dezelfde manier doorheen de NPC getransporteerd. 46. / 47. Er zijn 3 verschillende sorteerprincipes: 1) Gated transport Bij dit type transport worden eiwitten getransporteerd tussen het cytosol en de nucleus, welke topologisch equivalent zijn, via nucleaire porie complexen (NPC’s) in het nucleaire membraan. Deze nucleaire porie complexen zijn selectief en gebruiken actief transport om macromoleculen en macromoleculaire complexen te transporteren. Kleine moleculen kunnen echter ook passeren via diffusie (passief transport). 2) Transmembranair transport Transmembranaire eiwit-translocators transporteren eiwitten direct doorheen het membraan vanuit het cytosol naar een topologisch verschillend compartiment. Om getransporteerd te kunnen worden dienen eiwitten meestal ontvouwen te zijn. Het transport vanuit het cytosol naar het ER of de mitochondriën vindt op deze manier plaats. 3) Vesiculair transport Bij vesiculair transport worden eiwitten van het ene compartiment naar het andere getransporteerd door membraan-omsloten intermediairen. Dit kunnen kleine, sferische transportvesikels zijn, maar ook grotere, onregelmatig gevormde organelfragmenten. De vesikels of fragmenten worden geladen met moleculen afkomstig van het lumen van het ene compartiment en splitsen vervolgens hiervan af. Het cargo wordt in het andere compartiment afgegeven door het fuseren van het vesikel met het doelwitmembraan. Omdat er geen transmembranair transport gebeurt, kan dit transport enkel plaatsvinden tussen topologisch equivalente compartimenten. Een voorbeeld hiervan is het transport van solubele eiwitten tussen het ER en het Golgi apparaat. 48. Bij het Zellweger syndroom is er bijvoorbeeld een mutatie in een van de specifieke eiwittransporters voor peroxisomen. Dit leidt tot ‘lege’, dysfunctionele peroxisomen, met hersen-, lever- en nierdysfuncties tot gevolg. Ook is er een verstoorde biosynthese van plasmalogen, waardoor er demyelinatie ontstaat. Dit maakt het tot een neurologisch syndroom. 49. Omdat membranen asymmetrisch zijn, kan er signaaltransductie plaatsvinden van de extracellulaire omgeving naar de intracellulaire omgeving. Door modificatie van lipide polaire hoofdgroepen kunnen bindingsplaatsen voor eiwitten gecreëerd worden. Een voorbeeld hiervan is fosfatidyl-inositol, een fosfolipide dat zich in de cytosolische laag van de celmembranen bevindt. Een extracellulair signaal activeert fosfoïnositide 3Nkinase (PI 3N kinase), wat vervolgens de inositol fosfolipiden fosforyleert. Hierdoor wordt er een docking- site gecreëerd voor verschillende intracellulaire signaal eiwitten aan de cytosolische kant van het membraan, die vervolgens het signaal doorgeven. 50. Zie vraag 16 51. MultiNubiquitinylatie: Ubiquitine bindt op meer dan één plaats en zorgt voor endocytose PolyNubiquitinylatie: Ubiquitine bindt op één plaats, maar vormt een keten van ubiquitineNmoleculen. Deze zorgt voor degradatie via het proteasoom, wat al eerder in deze synopsis beschreven is. 52. Eiwit biosynthese Lipide biosynthese Opslagplaats voor intracellulaire Ca2+ Het ER membraan zorgt voor de productie van alle transmembranaire eiwitten en lipiden van de meeste organellen, waaronder het ER, Golgi apparaat, lysosomen, endosomen, secretorische vesikels en het plasma membraan De meeste lipiden voor mitochondriële en peroxisomale membranen worden in het ER membraan gesynthetiseerd Vrijwel alle eiwitten die gesecreteerd worden, of deze bestemd voor het ER lumen, Golgi apparaat en de lysosomen, worden initieel afgeleverd in het ER lumen 53. Monoclonale antilichamen zijn antilichamen die geproduceerd zijn door één B-cel clone. Ze herkennen slechts één epitoop op antigen X. Hierdoor zal de aspecifieke binding van antilichamen beperkt zijn en zal er minder achtergrondkleuring te zien zijn. Om monoclonale antilichamen te produceren wordt een muis geïmmuniseerd met antigen X, waardoor deze antilichamen tegen antigen X aan gaat maken. De antilichaamNproducerende B-cellen worden vervolgens geïsoleerd. Helaas kunnen B-cellen niet lang overleven in een cultuur en sterven ze af, zodat het onmogelijk is om grote hoeveelheden antilichamen te bekomen vanuit deze B-cel culturen. Het is dus essentieel om de B-cellen “onsterfelijk” te maken. Daarom worden ze gefuseerd met een B-cel tumor cellijn, welke wel ongelimiteerd deelt. Hierdoor ontstaan heterocaryons, die na mitose hybride cellen worden. Deze zogenoemde hybridoma’s kunnen zowel een specifiek antilichaam aanmaken (net zoals de B-cel waarvan ze zijn afgeleid) als ongelimiteerd delen (net als de tumorcel waarvan ze zijn afgeleid). Na het groeien in wells in selectief medium, waarin alleen de hybridoma cellen overleven, wordt het supernatant getest op anti-X antilichamen. Indien een well het antilichaam bevat, worden hieruit alle cellen individueel uitgeplaat. 54. ZIE VRAAG 4 55. ZIE VRAAG 9 56. Het transmembranaire karakter van eiwitten wordt gekenmerkt door hun structureel motief: de α-helix. Dit is energetisch de meest gunstige structuur. De α-helices bestaan uit aminozuren waarvan de zijgroep meestal hydrofoob is. De peptide binding zelf is polair en interageert met zichzelf via waterstofbruggen, aangezien H2O ontbreekt. Het maximaal aantal waterstofbruggen kan enkel voorkomen indien er een α-helix structuur gevormd is. 57. Transmembranaire eiwit-translocators transporteren eiwitten direct doorheen het membraan vanuit het cytosol naar een topologisch verschillend compartiment. Om getransporteerd te kunnen worden dienen eiwitten meestal ontvouwen te zijn. Het transport vanuit het cytosol naar het ER of de mitochondriën vindt op deze manier plaats. 58. Voor de synthese van niet-cytosolische eiwiten, speelt de ER-signaalsequentie of het NN terminaal “leader” peptide een belangrijke rol. Het “signal-recognition particle eiwit” (SRP eiwit) en de “signal-recognition particle receptor” (SRP receptor) zijn betrokken in dit proces. Het SRP eiwit bevindt zich in het cytosol en zorgt voor de binding op de signaal sequentie van een eiwit. Dankzij de hengel-achtige structuur van het SRP eiwit wordt het ribosoom complex geïnhibeerd door de binding van elongatiefactoren op het ribosoom te verhinderen. Dit complex (bestaande uit het mRNA, ribosoom, nakende polypeptideketen met signaalsequentie en SRP) wordt dan getranslokaliseerd naar het ER membraan en bindt het via de SRP op de SRP receptor die ingebed ligt in het ER membraan. Vervolgens bindt de signaal sequentie op de eiwit translocator, zodat het SRP opnieuw vrijkomt en zijn functie kan hervatten. Bijgevolg kan het SRP de binding van de elongatiefactoren op het ribosoom niet meer verhinderen, zodat de polypeptide synthese weer kan voortgezet worden. De polypeptide keten wordt dan tijdens de synthese simultanaan getransporteerd doorheen het ER membraan. Dit proces wordt ook wel het co- translationeel transport genoemd. 59. / 60. De belangrijkste functies van membranen zijn: Transmembranair transport van moleculen Signaaltransductie CelNcel interactie en adhesie Intracellulaire ‘trafficking’ van eiwitten (interne membranen) ATP synthese Endocytose en exocytose 61. Het ER heeft een structurele en functionele diversiteit in verschillende celtypes. Hiervoor zullen regio’s van het ER zich specialiseren. Het ruw ER is de regio waar de eiwitsynthese plaatsvindt. Dit gebeurt door middel van ribosomen die op het ER membraan zijn gebonden via co-translationeel transport. Co-translationeel transport gaat gepaard met het SRP eiwit en zijn respectievelijke receptor die het transport faciliteert. Import van eiwitten naar mitochondriën, nucleus, peroxisoom of chloroplast, waarvan hun polypeptide keten volledig is gesynthetiseerd wordt ook wel posttranslationeel transport genoemd. 62. Endocytose is het tegenovergestelde proces waarbij het plasmamembraan een invaginatie ondergaat en er vesikels ontstaan die hun inhoud afleveren aan interne compartimenten, zoals de endosomen. In het geval van exocytose is de inhoud van het transport vesikel afkomstig van de intracellulaire ruimte, bij endocytose van de extracellulaire ruimte. De retrieval pathway zorgt voor het omgekeerde transport naar het ER. 63. Een bepaald type K+-kanaal bevindt zich altijd in geopende toestand, namelijk de ‘K+-leak channels’. Deze zijn essentieel voor het in stand houden van het membraanpotentiaal van het plasmamembraan. Een membraanpotentiaal is een verschil in elektrische lading aan beide zijden van een membraan. Dit wordt veroorzaakt door elektrogene pompen en kanalen, zoals onder andere de Na+/K+Npomp. Deze pompt Na+ naar buiten en K+ naar binnen. K+ zorgt voor de neutralisatie van de negatief geladen ionen binnen de cel, wat de lekkage van K+ door de K+-leak channels compenseert. Als de elektrische aantrekkingskracht het effect van de concentratiegradiënt compenseert, zal er een rust membraan potentiaal ontstaan (= negatief). 64. ZIE VRAAG 8 65. Een belangrijke functie van de oxidatiereacties is de beta-oxidatie: het verkorten van vetzuurketens tot Acetyl-CoA moleculen. Deze Acetyl-CoA moleculen worden dan terug naar het cytosol getransporteerd voor verdere reacties. Een andere essentiële functie van peroxisomen is het katalyseren van de eerste reacties van de biosynthese van plasmalogens. Dit zijn de belangrijkste fosfolipiden in myeline. In de peroxisomen bevinden zich enzymen die oxidatiereacties aangaan waarbij waterstofperoxide (H2O2) gevormd wordt: RH2 + O2 → R + H2O2 Vervolgens wordt H2O2 door catalase gebruikt om andere substraten, zoals fenolen en alcohol, te oxideren door middel van een peroxidatie reactie: 2H2O2 + R’H2 → R’ + 2H2O 66. ZIE VRAAG 5 67. Bij glycosylatie vormen verschillende groepen oligosacchariden een complex in samenwerking met specifieke enzymen. Deze enzymen zijn verschillend voor elke verwerkingsstap. Uiteindelijk worden zo glycoproteïnen en glycosphingolipiden gesynthetiseerd, waarbij elke oligosaccharide een belangrijke functie heeft. Twee klassen van N-linked oligosacchariden komen voor bij de dierlijke glycoproteïnen, dit zijn de complexe oligosacchariden en high-mannose oligosacchariden. Complexe oligosacchariden: N-linked oligosacchariden, die getrimd zijn in het ER, waar extra suikers (glucose, mannose, etc.) aan binden High-mannose oligosacchariden: NNlinked oligosacchariden, die getrimd zijn in het ER, maar waar géén extra suikers aan binden. Ze bestaan enkel uit twee NN acetylglucosamines en mannose residuen. Alle oligosaccharideketens worden verwerkt in het GolgiNapparaat. 68. Cellen hebben de mogelijkheid om virussen die in de cel zijn binnengetreden op te merken, en hebben de capaciteit om via het intracellulair vesiculair transport antigenische peptiden te presenteren aan cytotoxische T cellen. Bij dit proces komt een virus de cel binnen via endocytose en wordt deze opgenomen door het endosoom. Tijdens de fusie van het virus met het endosoom komt het erfelijk materiaal van het virus vrij in de cel en zal dit replicatie en translatie ondergaan. Dit erfelijk materiaal kan zowel RNA als DNA zijn. Virale eiwitten, afkomstig van het virus, zullen door het proteasoom gedegradeerd worden tot virale peptiden. Deze zullen verder via een ABCNtransporter in het ERNlumen getransporteerd worden. In het ERNlumen binden de virale peptiden met klasse I major histocompatibility complex (MHC) moleculen, om vervolgens getransporteerd te worden naar het GolgiN apparaat. Ten slotte zal dit peptideNMHC complex van het Golgi apparaat naar het celoppervlak getransporteerd worden, waar deze door cytotoxische T cellen herkend kunnen worden. 69. Een derde pathway is fagocytose, dat vooral plaatsvindt in fagocyten zoals macrofagen en neutrofielen. Deze cellen nemen het vreemde object (bijv. microNorganismen) op in een fagosoom, dat op dezelfde manier verwerkt wordt als een autofagosoom. 70. ZIE VRAAG 1 + VRAAG 2 71. Membranaire transportNeiwitten zijn altijd “multipass”Ntransmembranaire eiwitten. Hierin bestaan er twee klassen: kanalen en transporters. Een kanaal vormt een porie gevuld met H2O, en gaat een beperkte interactie aan met het te transporteren molecule. Kanalen zorgen enkel voor passief transport, waarbij het te transporteren molecule met de concentratiegradiënt (of elektrochemische gradiënt) mee wordt getransporteerd, waardoor dit geen energie kost. Een transporter bindt specifiek aan het te transporteren molecule en ondergaat vervolgens conformationele wijzigingen om het molecule doorheen het membraan te transporteren. Dit transport kan zowel actief als passief zijn. Er is sprake van actief transport als het molecule tegen de elektrochemische gradiënt in getransporteerd wordt, omdat hier energie voor nodig is. Deze is afkomstig van ATPNhydrolyse of een ionengradiënt. 72. Voor de synthese van nietNcytosolische eiwiten, speelt de ERNsignaalsequentie of het NN terminaal “leader” peptide een belangrijke rol. Het “signalNrecognition particle eiwit” (SRP eiwit) en de “signalNrecognition particle receptor” (SRP receptor) zijn betrokken in dit proces. Het SRP eiwit bevindt zich in het cytosol en zorgt voor de binding op de signaal sequentie van een eiwit. Dankzij de hengelNachtige structuur van het SRP eiwit wordt het ribosoom complex geïnhibeerd door de binding van elongatiefactoren op het ribosoom te verhinderen. Dit complex (bestaande uit het mRNA, ribosoom, nakende polypeptideketen met signaalsequentie en SRP) wordt dan getranslokaliseerd naar het ER membraan en bindt het via de SRP op de SRP receptor die ingebed ligt in het ER membraan. Vervolgens bindt de signaal sequentie op de eiwit translocator, zodat het SRP opnieuw vrijkomt en zijn functie kan hervatten. Bijgevolg kan het SRP de binding van de elongatiefactoren op het ribosoom niet meer verhinderen, zodat de polypeptide synthese weer kan voortgezet worden. De polypeptide keten wordt dan tijdens de synthese simultanaan getransporteerd doorheen het ER membraan. Dit proces wordt ook wel het co- translationeel transport genoemd. 73. Het retrograad transport (retrieval pathway) wordt gemedieerd door ER-retrieval signalen. Resterende ERNmembraaneiwitten zullen via het retrograad transport terug naar het ER getransporteerd worden dankzij ER retrieval signalen die direct verbonden zijn aan COPI-coats (transmembranaireNverbonden eiwitten). COPI- coated transport vesikels verhogen de efficiëntie van het retrograad transport naar het ER. Solubele ER-residente eiwitten, zoals het chaperone eiwit BiP, bevatten korte ERNretrieval signalen (KDEL sequentie). Indien een ERNresident eiwit in het GolgiNapparaat terecht komt, zal het aan een KDEL-receptor eiwit binden, welke het eiwit via een COPI-coat weer terug naar het ER transporteert. 74. ZIE VRAAG 4 75. Membranen zorgen ook voor de polariteit van cellen, zoals bijvoorbeeld in epitheelcellen. In deze cellen zijn bepaalde eiwitten specifiek gelokaliseerd aan de apicale zijde van de cel, en andere aan de basale/laterale zijde van de cel. Deze barrière wordt bepaald door een specifieke intercellulaire verbinding, namelijk de tight junction, waardoor er geen eiwitten of lipiden van de apicale naar de basale zijde kunnen migreren (of omgekeerd). 76. ZIE VRAAG 26 77. De meest voorkomende ionenkanalen zijn K+-kanalen. Deze kanalen hebben een porie bestaande uit vier subunits, die een vestibule en een selectiviteitsfilter vormen. In de vestibule wordt K+ gestabiliseerd door het negatieve uiteinde van de “pore helix”, welke K+ naar de selectiviteitsfilter trekt. In de selectiviteitsfilter zitten carbonyl-zuurstof atomen. Als K+ de porie binnengaat wordt het gedehydrateerd, maar het verlies aan energie wordt gecompenseerd door een interactie met de carbonylgroepen (surrogaat voor H2O). Deze zuurstofatomen zijn zo gepositioneerd dat enkel K+ kan binden. Voor een Na+Nion, dat kleiner is, zijn de carbonylNzuurstof atomen te ver weg, waardoor het niet door de porie gaat. 78. De skeletale spier verbonden aan een pees bestaat uit verschillende spierbundels. Een spierbundel bestaat uit verschillende spiervezels, die weer bestaan uit bundels van myofibrillen. Myofibrillen bevatten lange contractiele eenheden die het sarcomeer worden genoemd. Elk sarcomeer vormt een reeks van parallelle en gedeeltelijk overlappende dunne en dikke filamenten. De dunne filamenten bestaan uit actine, nebuline, titine en tropomoduline, waarbij het plus- uiteinde van het actinefilament gehecht is aan de Z-schijf. De min-uiteinden van de actinefilamenten zijn uitgestrekt over het midden van het sarcomeer en overlappen de dikke filamenten. De dikke filamenten bestaan uit bundels van bipolaire myosine II (het motoreiwit). 79. ZIE VRAAG 45 80. De min-uiteinden van de actinefilamenten zijn uitgestrekt over het midden van het sarcomeer en overlappen de dikke filamenten. De dikke filamenten bestaan uit bundels van bipolaire myosine II (het motoreiwit). 81. ZIE VRAAG 10 Lysosomen/Lysosomaal!transport! Lysosomen!zijn!celNcompartimenten,!omgeven!door! 82. Lysosomen zijn celNcompartimenten, omgeven door een membraan, een!membraan,!gevuld!met!hydrolytische!enzymen! gevuld met hydrolytische enzymen die nodig zijn voor de die! nodig! zijn! voor! de! intracellulaire! digestie! van! intracellulaire digestie van macromoleculen. Deze enzymen zijn zure macromoleculen.! Deze! enzymen! zijn! zure! hydrolasen. Ze dienen proteolytisch geactiveerd hydrolasen.! Ze!te worden dienen! en zijn proteolytisch! geactiveerd! te! enkel actief bij een zure pH. De lysosomen zorgen hiervoor door worden! en! zijn! enkel! actief! bij! een! zure!een pH.! De! pH van 4.5N5.0 in stand te houden door middel van V-type ATPases 5.0! lysosomen!zorgen!hiervoor!door!een!pH!van!4.5N in het membraan. Deze ATPase pomptin!stand!te!houden!door!middel!van!V9 H+ de lysosomen in mettype!ATPases! de in! het! membraan.! Deze! ATPase! pompt! H+! de! energie die vrijkomt bij ATPN hydrolyse. De H+Ngradiënt wordt lysosomen! in! met! de! energie! die! vrijkomt! bij! ATPN vervolgens gebruikt om afbraakproducten naar het+ cytosol te hydrolyse.!De!H Ngradiënt!wordt!vervolgens!gebruikt! transporteren. De rest van de cel wordt beschermd tegen deze om! afbraakproducten! naar! het! cytosol! te! hydrolasen door enerzijds de hogere pHtransporteren.!De!rest!van!de!cel!wordt!beschermd!tegen!deze!hydrolasen!door!enerzijds!de! in het cytosol (pH=7.2) en anderzijds het membraan van de lysosomen.hogere! pH!Dit membraan in! het! bevat cytosol! (pH=7.2)! geglycolyseerde en! anderzijds! het! membraan! van! de! lysosomen.! Dit! membraan!bevat!geglycolyseerde!membraaneiwitten,!welke!helpen!om!het!te!beschermen! tegen!de!proteases!in!het!lumen!van!de!lysosomen.!!! ! De! lysosomen! hebben! een! zeer! heterogene! morfologie.! Dit! heeft! te! maken! met! de! verschillende!functies!die!de!zure!hydrolases!in!het!lysosoom!hebben:! · Afbraak!van!macromoleculen! membraaneiwitten, welke helpen om het te beschermen tegen de proteases in het lumen van de lysosomen. 83. / 84. / 85. transmissie elektronenmicroscopie scanning elektronenmicroscopie In een TEM worden elektronen geëmitteerd door Bij SEM gaat de elektronenbundel niet doorheen een kathode in een vacuüm systeem. Deze worden het preparaat, maar wordt deze afgeketst op het op het specimen gefocusseerd door magneten. specimen. Een elektronenbundel (in een vacuüm) Het specimen wordt ‘gekleurd’ met ‘electron- wordt eerst geconvergeerd door een dense material’, zoals zware metalen of zouten. condensorlens tussen deflectorplaten, waarna de Deze stoten elektronen af (scattering) tijdens het stralen weer gedivergeerd worden. De objectieflens passeren van het specimen. De rest van de convergeert de bundel weer. Door middel van het elektronen wordt gefocust en er wordt een veranderen van de spanning tussen de beeld gevormd op een fotografische plaat of een deflectorplaten, kan de elektronenbundel fosforescent scherm. De gescatterde elektronen afgebogen worden en zo het preparaat komen niet op het beeld terecht, waardoor afscannen. De reflecterende elektronen structuren die ‘gekleurd’ zijn, en dus minder (secundaire elektronen) worden opgevangen door elektronen hebben doorgelaten, donker worden een detector en vormen zo een beeld. weergegeven op het beeld. 86. /

Examenvragen Celbiologie 2011-2015 PDF

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript

Upgrade to continue