TG B1 MOD01 Celbiologi 1 - TG B1 MOD01 Celbiologie Hoorcollege 1: Apoptose Celdood Er zijn twee - Studeersnel (2023)

TG B1 MOD01 Celbiologie

Hoorcollege 1: Apoptose

Celdood

Er zijn twee manieren van celdood:

● Apoptose = cel zelfmoord 🠀 gereguleerd. De cel functioneert niet meer of het DNA is beschadigd dus offert de cel zichzelf op. De cel valt uit elkaar in blaasjes met daarin organellen en dergelijken die gerecycled kunnen worden. Apoptose helpt het aantal cellen reguleren en in het embryo zorgt het voor het afsterven van weefsel dat niet meer nodig is zoals vliezen.● Necrose 🠀 er is schade aan de cel van buitenaf zoals zuurgraad, druk of alcohol. Dit leidt tot zelfdood.

Apoptose proces

1. Initiatie 🠀 signaleren van probleem
2. Uitvoering (executie)
3. Fagocytose 🠀 opruimen van de restjes

1. Initiatie

Er zijn twee vormen van initiatie; intrinsiek(van binnen de cel) en extrinsiek(van buiten de cel).Intrinsiek gaat als volgt: Er is een onomkeerbare breuk in het DNA dit activeert ATM dit bindt aanp53(tumor supressor) dit activeert Bax (bak) dit maakt poriën in het membraan van mitochondriën.Bcl2 remt de functie van Bax en Bak, de balans tussen Bcl2 en de Bax/Bak activiteit bepaald dus of erwel of geen celdood zal plaatsvinden. Cytochrome C komt vrij uit het mitochondriën en bindt in hetcytoplasma met een adaptor protein (APAF) dit zorgt dat procaspase (inactieve vorm) wordt omgezetin Caspase (Cysteine is het actieve deel, Asparinezuur wordt doorgeknipt door Caspase. Caspase zorgtdus voor de afraak van eiwiten) Caspase activeert andere procaspases en knipt eiwiten door.Extrinsiek gaat als volgt: als een cel een gevaar is voor het organisme of niet meer nodig is kan eenandere cel TNFα(tumornecrosefactor α) uitscheiden. Dit bindt aan de TNF receptor aan debuitenkant van het celmembraan. De death domain aan de cytoplastische kant van de receptor wordtgeactiveerd(signaaltransductie via receptor). activeerd TRADD wat FADD activeert activeerd ProCaspase tot Caspase.

2. Uitvoering

DNA knippen: normaal zit DNase vast een inhibitor waardoor het inactief is. Caspase kan de inhibitoreraf knippen waardoor DNase geactiveerd wordt. Geactiveerd DNase knipt DNA om de 180baseparen. Tussen die 180 baseparen ziten eiwiten waar het DNA omheen zit gebonden waardoorhet daar niet geknipt kan worden.Cytoskelet knippen: Caspase kan ook eiwiten van het cytoskelet doorknippen waardoor het uiteenvalt. Hierdoor verliest de cel zijn stevigheid en valt uiteen in blaasjes (apoptotische blebs). In dezeblebs kunnen nog organellen ziten en delen van de nucleus die nog in takt zijn. Dit uiteenvallen inblaasjes heeft als gevolg dat er geen ontstekingsreactie optreed in het omliggende weefsel (bijnecrose ontstaat wel een ontstekingsreactie).

3. Fagocytose

Door bepaalde herkenningspunten op de buitenkant van het membraan van de blebs kunnenbijvoorbeeld macrofagen de blebs herkennen en fagocyteren. In de macrofaag komen de blebs inlysosomen die ze verder verwerken.

Hoorcollege 2: Introductie DNA en chromosomen

Cellen

Cellen zijn kleine membraan-omgeven eenheden gevuld met een waterige oplossing chemicaliën, diehet vermogen hebben te reproduceren.

DNA

De structuur van DNA:

● Suiker-fosfaat keten● Anti-parallel● Dubbele helix● Grote en kleine groeve● DNA = negatief geladen dus bindt aan positief geladen eiwiten● Baseparen G <-> C(3 waterstofuggen) en A <-> T(2 waterstofruggen)● Volledig complementair● Ligt in het nucleus met dubbele membraan● Nuclear Lamina = laag over binnenmembraan● Fosfaatgroep(PO4) aan 5’● OH-groep aan 3’

Functies van DNA:

● Informatie in DNA is aanwezig als een lineaire code die gekopieerd kan worden● Volgorde basen specifereert genen specifeert volgorde aminozuren bepaald vouwing eiwit bepaald eigenschappen van eiwit● Genoom = complete DNA code

Chromosomen

Een man heeft 24 verschillende chromosomen en een vrouw heeft 23 verschillende chromosomenzoals te zien in een humaan karyogram.

Prokaryotisch DNA is circulair en heeft 1 chromosoom(niet echt een chromosoom). Eucaryotisch DNAis lineair en bevat meer dan 1 chromosoom.

Chromatine = DNA + verpakkingseiwitenCentromeer = nucleotiden die nergens voor coderen, maar puur een hechtingsplaats vormenHistongroepen zorgen voor vouwen van de eiwiten tot nucleosomenNucleosoom 8 histon eiwiten met DNA zorgt ervoor dat al het DNA heel klein verpakt kan wordenen in de celkern pastChromosomen kun je alleen zien tijdens de celdeling. Tijdens de interfase kan dit dus niet.Chromatine kan bepaalde vormen aannemen(htps:youtube/watch?v=eYrQ0EhVCYA&feature=related) en de dochtercellen kunnen deze vorm overnemen maar, maar dehelft van de informatie word overgedragen, eiwiten zorgen ervoor dat de rest van de histonendezelfde informatie krijgen.

● Verlies van structuur leidt tot ziekten● Cytoskelet eiwiten zijn belangrijk voor het transport van moleculen in de cel● Cytoskelet speelt grote rol in het juist verlopen van de celdeling

Bestaat uit:

● Intermediaire filamenten o Touwachtige structuren o Bestaat uit tetrameer subunits zoals hiernaast weergegeven o Geven vooral weerstand tegen breuk in cellen. o Ziten vast aan DESMOSOMEN (structuren tussen cellen) HEMIDESMOSOOM(structuur tussen cel en substraat). o Verschillende soorten: -keratine filamenten –vimentin filamenten –neurofilamenten – nuclear lamins(in celkern, lijkt op jute)● Microtubuli o Centrosoom is het organisatiecentrum(meestal in de buurt van celkern). ● Tubilin ring in centrosoom wand 🠀 nuclease punt = startpunt voor voming tubilines. Ze groeien met + kant naar buiten. ● Dragen bij aan organisatie van mitose ● Bepalen positie van celkern o Microtubili zijn dynamisch instabiel door polymerisatie en depolymerisatie van tubiline subunits. (het groeit en krimpt continu, wordt opgebouwd en afgebroken, uit zichzelf krimpt ie liever. GTP GDP gebonden proces). o Bestaat uit alpha en beta subunits, deze twee worden telkens aan een ander paar gekoppeld in een ronde vorm zodat een buisje word gevormd. o + kant is waar beta boven zit. De – kant is waar alpha boven zit. o Cel polarisatie(assymetrisch worden van de cel) doordat microtubili vast komt te ziten in capping proterein aan binnenkant celmembraan, ondertussen blijft het doorgroeien waardoor er een soort uitstulping komt in de cel. o Het is een transportroute voor dynein(naar de min) en kinesin(naar de plus) 🠀 soort vrachtwagentjes die natuurlijk energie kosten.● Actine filamenten o In de kruipende cel/migerende cel 🠀 actine cortex(laag aan binnenkant celmembraan) 🠀 actine gaat polymeriseren in bepaalde richting, daar hecht ie aan 🠀 omdat er spanning komt in het celmembraan aan de achterkant laat het los 🠀 zo kruipt de cel vooruit

o Een enkele draad(dus de dunste), bestaat uit actine monomeren die op elkaar geschakeld worden en een soort helix vormen.o Actine kan groeien en krimpen tegelijk 🠀 groeien aan de ene kant en krimpen aan de andere kant. Groeien kost weer ATP en afreken bouwt ATP op.o Veel verschillende eiwiten die voor verschillende actine-organisatie vormen zorgen.o Actine-myosine interactie 🠀 myosine kan over actine heen lopen

Celcyclus

1. S(synthese) 🠀 (groei, replicatie, klaarmaken voor deling) deel van interfase
2. G2 (groei en laatste klaarmaken voor deling, G=gap) deel van interfase
3. M (Mitose + cytokinese 🠀 celdeling)
4. G1 (groei) deel van interfase

Er zijn op sommige plekken in de celcyclus checkpoints die kijken op de cyclus weer verder moet. Diestellen vragen als, is er DNA fouten? Is het DNA al gerepliceerd? Moet de cel wel delen? Zijn allechromosomen goed geordend?

Belangrijke eiwiten bij die controle(checkpoints):

● Cyclines: regeleiwiten die cyclisch aan en afwezig zijn geduderend ede celcyclus● Cdk’s(cyclin-dependent Kinases): functie afhankelijk van aanwezigheid van cyclines maar de concentratie is constant. Cycline accumulatie tijdens interfase, daarna bindingmet Cdks (cycline-Cdk complex), daardoor fosforylering van histonen en andere bij de celcyclus betrokken eiwiten. (BEKIJK DIAS NOG EENS DOEN(55,56)● Cyclin wordt afgebroken door een signaaltje van ubiquitin dat bindt aan cycline bindt

Actine en myosine filamenten zorgen voor een contractiele ring waardoor de cel in tweeën deelt.Microtubli trekken de chromatiden uit elkaar tijdens de mitose. De microtubili ontstaan weer randomtot ze iets te pakken hebben. Ze ontstaan uit centromeren.

Transcriptie, translatie en transport

Centrale dogma = DNA RNA eiwiten

Transcriptie

Amplificatie = 1 gen veel productRegulatie = gen expressie, wat gaat aan en uit tijd en plaats afhankelijkBij RNA is de suikergroep niet bewerkt maar gewoon suiker. Daarnaast heb je Uracil ipv Thymine.Uracil lijkt erg op thymine maar mist een niet-bindende zijgroep. RNA is eigenlijk enkelstrengs maarhet kan soms dat het om zichzelf heen gaat wikkelen omdat het toevallig complementaire delenheeft.

synthetase koppelt het aminozuur aan het tRNA. Translatie vindt plaats in ribosomen. Een ribosoomis een combinatie van rRNA(ribosomaal RNA) en een hele hoop eiwiten. Er bevinden zichverschillende binding sites bij de A-site wordt het gescand, is dit het goede tRNA? bij de P-site wordthet aminozuur aan de keten gekoppeld bij de E-site kan het tRNA weer weg.

De translatie start doordat de kleineribosoom subunit opzoek gaat naar hetstartcodon AUG doormiddel vanMethonine. Vervolgens komt de groteribosoom subunit erbovenop en gaatde ribosoom de aminozuurketen verdermaken zoals hiernaast te zien.

Op het stopcodon wordt een eiwitgekoppeld, GEEN anticodon! Als ditkomt, kan geen nieuwe koppelinggemaakt worden terminatie = deaminozuurketen wordt afgekoppeld enhet ribosoom complex valt uit elkaar inde grote en de kleine ribosoom subunit.Polyribosoom/polysoom = heel veel ribosomen tegelijk op een stuk mRNA.

Het mRNA wordt ook weer afgebroken in het cytoplasma. Dit kan al voordat een ribosoom bindtgeen translatie.

De polypeptide moet functioneel worden gemaakt, als dit niet snel genoeg gebeurd wordt het alweerafgebroken. Polypeptiden moeten functioneel gemaakt worden, niet covalente bindingen en drvingforces(bijvoorbeeld hydrofiel en hydrofoob) hebben hier invloed op. Er zijn ook covalentebindingen(fosforylering en glycosylering). De polypeptide gaat vouwen waardoor er een bepaalde 3Dstructuur ontstaat.

Ribozym = een stukje RNA dat een reactie katalyseert.

Proteasome = breekt eiwiten af als er teveel is van een eiwit of als het verkeerd gevouwen is. Maarhet breekt ook random eiwiten af. Proteasome vindt je in het cytosol, in lysosomen(in proteosomen)en in celkern. Afreken van een eiwit kan versnelt worden door er een ‘vlaggetje’ aan tehangen(Ubiquitin tag).

Transport

● Transport voor kernporie(gated transport)● Transport over het membraan(protein translocators)● Transport via vesicles● Combinatie van sorteren signalen en sorteren receptoren.

Hiernaast is een overzicht te zien vantransport binnen een cel.Nucleus: Door een nuclear porecomplex kan import en exportplaatsvinden. Kleine hydrofieledeeltjes kunnen vrij door de poriënheen bewegen. Als eenmacromolecuul naar binnen wil,moet het VRAAG STELLEN, HOEWERKT DIT?Mitochondria: eiwit wordt herkenddoor een receptor, en kan daarna hetmitochondria in getransporteerdworden. Er moet een eiwitcomplex inhet binnenste en buitenste membraan ziten.

Endoplasmatisch reticulum: op het moment dat een eiwit gemaakt wordt door een ribosoom gaathet gelijk het ruw endoplastmatisch reticulum in dmv ribosymen. Dit gebeurd in het ruwendoplasmatisch reticulum. Hiervoor moet een receptor eiwit op het membraan een ribosoom herkennen waarna het robosoom koppelt aan een translocater channel waardoor een polypeptide gelijk naar binnen gaat na synthese. Bij transmembraan eiwiten wordt een eiwit maar voor de helft doorgelaten waarna het eiwit in het membraan vast zit. Dit heeft allemaal betrekking op het RER(ruw endoplastimatischreticulum), de functies hiervan zijn:

● Eiwitsynthese● Glycosylering● Vooral veel RER in cellen die producten uitscheiden● Het is een membraanfabriek, het maakt integrale eiwiten en fosfolipiden.● Het is een check point want eiwiten mogen alleen het RER uit als ze oke zijn, chaperone binden aan mislukte eiwiten waardoor ze in het RER blijven.

Er is ook endoplasmatisch reticulum zonder ribosomen erop, het SER:

● Niet betrokken bij eiwitsynthese● Vetstofwisseling, synthese cholesterol● Synthese steroidhormonen● Absorptie, synthese en transport van veten● Ontgifting● Afraak glycogeen 🠀 glucose● Sarcoplasmatisch reticulum in spiercellen.

o Het poortje gaat open door een chemisch signaal(signaal molecuul)o Er kunnen ionen door diffusie de cel in en uit● G-eiwit gekoppelde receptoren 🠀 activatie van intracellulaire schakelaaro G-eiwit = kan GTP omzet hebben en is daarvan afhankelijko Transmembraan eiwit kan als het een signaal binnen krijgt het G-eiwit activeren, ditkan dan binnen de cel dan weer voor een andere reactie zorgeno Verschillende routes(PLAATJES IN JE BOEK SNAPPEN)o Enorm gevarieerdo Zodra het een signaal krijgt veranderd het een beetje van vorm 🠀 dit heeft gevolgenvoor G-eiwito Helft van medicijnen werken op deze receptoreno Zodra het gekoppeld blijft aan heen signaal molecuul blijft het ook geactiveerdo Doeleiwiten▪ Ionkanalen open zeten▪ Adenylaat cyclase: ATP 🠀 cAMP, productie van second messenger▪ Fosfolipase C 🠀 productie van calium en IP● Enzym-gekoppelde receptoren

Colstructie 8: Samenvatting

Samenvatting

Proliferatie = celdeling

● DNA structuur 🠀 hoe ziet het DNA eruit o 5’ , 3’. Welke groepen ziten er en waarom polymeert het van 5 naar 3. Aan de 3 kant zit een vrije hydroxylgroep 🠀 heel makkelijk H proton eraf te halen om nieuwe binding te maken door afsplitsing pyrofosfaatgroep van nieuwe nucleotide● DNA replicatie 🠀 welke eiwiten dragen bij aan DNA replicatie en hoe gebeurd dat o Noodzakelijk voor poliferatie o Tijdens S-fase in de kern o Origin of replication op meerdere plekken tegelijk o Replication forks o Topo isomerase(girase), DNA polymerase, ligase, sliding clamp, helicase, primer, okazaki fragment, single standed DNA binding protein, lagging stand, leading strand, parent strand, nuclease o Telomerase 🠀 niet zo veel aanwezig dat een cel oneindig kan blijven delen. Eind replicatie probleem

● DNA pakking in chromosomen o DNA + histoneiwiten = nuclelosomen o Chromatine 🠀 chromatide 🠀 chromosomen o Ribosomen, transcriptie regulatoren o Nucleolus 🠀 meeste delen van je chromosomen die coderen voor tRNA. Meest actieve deel 🠀 zwart vlekje onder de microscoop.● Celcyclus o G1, G2, mitose met al haar fasen en hoe het eruit ziet en de S-fase o Celcyclus regel-eiwiten: Cyclin dependent kinase 🠀 kan bepaalde eiwiten actief of inactief maken door koppeling fosfaatgroep. Cycline is steeds weer aanwezig in de celcyclus, het maar Cdk actief door ermee te binden. Hierdoor zijn Cdks alleen geactiveerd in de mitose wanneer het nodig is. o Biochemische switches: kinase <-> fosfatase(kan fosfaat groep verwijderen). o P53 gatekeeper pathway goed kennen! Van G1 naar de S fase toe een soort checkpoint. Als het niet in orde is zal p53 een gen aanzeten waardoor een eiwit (p21) wordt aangemaakt waardoor het Cdk complex geremd wordt waardoor de cel zijn DNA niet zal dupliceren. P53 kan ook andere remmende eiwiten stimuleren.● DNA-fout herkenning en reparatie o Proofreading o Mismatch repair o Non-homologe end-joining o Homologe recombinatie o Type mutaties en oorzaken mutaties(depurinatie en dergelijken) o Gevolgen mutaties o Histon modificatie rol in cel replicatie en gen expressie o DNA methylering(cel memory)

Celgroei

Celdood Apoptose, necrose.

Genexpressie

● Transcriptie o Opbouw transcriptiecomplex aan DNA o Enhancer komt erbij, tikt m aan en de RNA polymerase schiet weg en gaat RNA maken. o TATA box wordt herkent, TATA box binding protein bindt daaraan(Transcriptiefactor 2, TFII). Allemaal andere transcriptiefactoren binden en bouwen een complex op, dit complex kan alleen opgebouwd worden als de TATA box binding proteing is gebonden. De TATA box bepaald welke zeiden van het DNA wordt afgelezen. Soms wordt het DNA gelust door de enhancer(sequentie in DNA) waar de activator protein aan bindt waardoor het complex geactiveerd kan worden. Een soort start knop dus.● Translatie o Functie ribosoom o Verschil gebonden(aan het ER 🠀 eiwiten gaan gelijk het ER in) en vrij ribosoom(komen vrij in het cytosol). o Post-translationele eiwit-modificatie o Proteasome 🠀 complex waarbinnen eiwiten worden afgbroken 🠀 herkent eiwiten die een vlaggetje bij zich hebben, ubiquitine label.