Samenvatting Blok 5 Diergeneeskunde Externe beïnvloeding van de cel (EBC)
16 views 0 purchase
Course
Externe beinvloeding celfunctie (DB1BEBC)
Institution
Universiteit Utrecht (UU)
Volledige samenvatting en uitwerking van alle studiestof van blok 5 van Diergeneeskunde 'Externe beïnvloeding van de cel', inclusief de hoorcolleges, werkcolleges, studiewijzer/syllabus en alle opgegeven stof uit de leerboeken.
Blok 5 Externe beïnvloeding van de cel
Deel A: Hoe werken signaalstoffen in op cellen?
Stof: Hoofdstuk 16 Alberts: Cell communication, hoofdstuk 12 Alberts: Transport across cell membranes.
Bijbehorend: hoorcollege 1 (inleiding), hoorcollege 2 (inleiding), hoorcollege 3 (signaalstoffen, SOTR-conceppt
celsignaaltransductieroutes), werkcollege 1 (signaaltransductie mechanismen), werkcollege 2
(signaaltransductiemechanismen).
Hoofdstuk 16 Cell communication
Cellen moeten kunnen communiceren voor de ontwikkeling, groei en normaal functioneren van een
organisme. Cellen moeten signalen kunnen ontvangen, interpreteren en uitzenden.
Algemene principes van cel signalen
Signaal transductie: het omzetten van het ene signaal in het andere.
Celcommunicatie bestaat uit het uitzenden van een extracellulair signaal door een signalerende cel
en het ontvangen van dat signaal door de doelcel met zijn specifieke receptor. Dan begint de
signaaltransductie en zet de doelcel het extracellulaire signaal om in intracellulaire signaalmoleculen
die effectoreiwitten activeren die de cel direct beïnvloeden.
Signalen werken in een korte of lange tijd Communicatiestijlen
Er zijn heel veel verschillende typen extracellulaire signaalmoleculen waaronder eiwitten, peptiden,
aminozuren, nucleotiden, steroïden, vetzuur afgeleide moleculen, opgeloste gassen én elektrische
signalen. Ze vallen onder hormonen, cytokinen (lokale mediatoren), neurotransmitters, contact-
afhankelijke moleculen en feromonen. Er zijn vijf mogelijke communicatiestijlen.
1. Endocrien signaleren
- Extracellulair signaal: hormonen
- Signalerende cellen: endocriene cellen
- Hele lichaam via het bloed
- Voorbeeld: endocriene klieren van de
pancreas die insuline produceren dat de
opname van glucose stimuleert in cellen
over het hele lichaam.
2. Paracrien signaleren
- Extracellulair signaal: lokale mediatoren
- Signalerende cellen: paracriene cellen
- Lokaal via weefselvloeistof
- Voorbeeld: ontstekingscellen, cellen die
de celdeling controleren
3. Autocrien signaleren
- Extracellulair signaal: lokale mediatoren
- Signalerende cellen: autocriene cellen
- Lokaal via weefselvloeistof. Autocriene
cellen reageren op hun eigen signalen
- Voorbeeld: kankercellen die hun eigen overleving en deling regelen
4. Neuronaal signaleren
- Extracellulair signaal: elektrisch signaal en neurotransmitter
- Signalerende cellen: neuronen
- Via axonen en synapsen aan een persoonlijke cel waar het mee in verbinding staat
,5. Contact-afhankelijk signaleren
- Extracellulair signaal: direct contact tussen signaalstof en receptor op membranen
- Voorbeeld: embryonale cellen
Een exocriene klier levert zijn product buiten het lichaam af en dat dient dus niet als signalering,
zoals de traanklier, zweetklier, melkklier etc. Deze klieren hebben dan ook afvoerbuizen.
Elke cel reageert op een beperkt aantal extracellulaire signalen, afhankelijk van zijn eigen
geschiedenis en huidige staat Selectie
Een cel wordt blootgesteld aan ontelbaar veel signalen, maar reageert heel specifiek. De cel moet
ten eerste een receptor voor het signaal hebben en verschillende gespecialiseerde cellen brengen
verschillende receptoren tot expressie. Ten tweede verschillen cellen in het intracellulaire
signaalpad dat ze voor een signaal hebben, ook al ontvangen ze het signaal met dezelfde receptor.
Het intracellulaire signaalpad schakelt dan andere effectoreiwitten in. Ten derde kunnen cellen
verschillende receptoren hebben voor eenzelfde signaal waardoor ze er ook anders op reageren.
De effectoreiwitten beïnvloeden de cel direct en veranderen de vorm, beweging, metabolisme of
genexpressie.
Een cel heeft een set van verschillende receptoren in duizenden kopieën op zijn membraan wat het
gevoelig maakt. Een signaal op zichzelf kan een ander effect op de cel hebben dan een combinatie
van signalen omdat de intracellulaire paden interacties met elkaar aangaan.
De reactie van een cel op een signaal kan snel of langzaam zijn Snelheid
Een cel reageert snel of langzaam op een signaal. Snelle reactie is mogelijk doordat het
signaalmolecuul de activiteit beïnvloedt van eiwitten die zich al in de cel bevinden, zoals met
acetylcholine en het samentrekken van spiercellen en de secretie door kliercellen.
Een langzame reactie komt doordat het bijvoorbeeld de genexpressie verandert en er eerst nieuwe
eiwitten gemaakt moeten worden voordat er wat gebeurt, zoals bij de celdeling en celgroei.
Sommige hormonen steken het
plasmamembraan over en binden aan
intracellulaire receptoren Extracellulaire
signaalmoleculen
Er zijn twee klassen van extracellulaire
signaalmoleculen.
- Grote en/of hydrofiele signaalmoleculen
binden aan receptoren op het celmembraan
en wakkeren een intracellulair signaalpad aan.
- Kleine en/of hydrofobe signaalmoleculen
diffunderen door het celmembraan en binden
aan een intracellulaire receptor (nucleaire
receptor) (die eerst inactief was en door een
grote conformatieverandering actief wordt)
dat meestal transcriptie van bepaalde genen
aanzet. De nucleaire receptor bevindt zich in
het cytosol of in de celkern.
Steroïde hormonen: cortisol, oestradiol en testosteron en thyroïde hormonen: thyroxine en
opgeloste gassen vallen onder deze klasse. Elk hormoon werkt in op een andere nucleaire receptor,
elke cel heeft andere nucleaire receptoren en elke receptor werkt op verschillende sets van
regulerende DNA sequenties. De receptoren die geactiveerd zijn door het signaalmolecuul wakkeren
verder dus niet echt een signaalpad aan maar zorgen zelf direct voor het effect (TF, enzym etc.).
,Sommige opgeloste gassen steken het plasmamembraan over en activeren intracellulaire enzymen
direct Directe werking van extracellulaire signaalmoleculen: opgeloste gassen
Zoals hierboven genoemd kunnen gassen ook
het plasmamembraan oversteken. Zij
reguleren direct de activiteit van
intracellulaire eiwitten (enzymen) zodat het
signaal snel is. Het intracellulaire enzym in zijn
geactiveerde vorm voert specifieke reacties
uit.
Een voorbeeld is stikstofmono-oxide dat
wordt geproduceerd van het aminozuur
arginine en diffundeert gelijk naar buurcellen.
Het wordt buiten de cel door water en
zuurstof ontzettend snel weer omgezet in
nitriet en nitraat en werkt daarom heel lokaal.
Endotheelcellen (bloedvat omlijnende cellen)
laten NO vrij in respons op neurotransmitters
van zenuwuiteinden in de buurt. NO
diffundeert naar omlijnende gladde
spiercellen en bindt daar aan het intracellulaire enzym guanylyl cyclase dat GTP omzet in cyclisch
GMP (cGMP). cGMP zorgt voor de ontspanning van de spiercellen. Bloed kan nu makkelijker door
de bloedvaten stromen. Nitroglycerine wordt in het lichaam omgezet in NO en wordt daarom als
medicijn toegediend aan mensen met hartproblemen om werkdruk te verminderen. Let op! Dit is
acetylcholine op de muscarine receptor M3 (Gq) dat dus NO vrijlaat!
Oppervlakreceptoren ontvangen en geven extracellulaire signalen door via intracellulaire
signaalpaden Indirecte werking van extracellulaire signaalmoleculen
Grote en/of hydrofiele signaalmoleculen binden aan receptoren op het celmembraan en wakkeren
een intracellulair signaalpad aan. De receptoren herkennen het extracellulaire signaalmolecuul en
produceren een nieuw intracellulair signaal die het volgende intracellulaire signaal produceert en zo
voort tot een effectormolecuul wordt geactiveerd. Dat wordt de respons van de cel genoemd.
De componenten van het intracellulaire signaalpad kunnen een of meer functies hebben.
1. Ze ontvangen alleen het signaal en geven het door.
2. Ze amplificeren het signaal (door meerdere moleculen te maken/ activeren).
3. Ze detecteren signalen van meerdere intracellulaire paden, integreren deze en geven dan pas een
signaal door.
4. Ze verspreiden het signaal naar meerdere effectormoleculen.
Er kan sprake zijn van positieve of negatieve feedback wat leidt tot complexe responses (bij
positieve feedback stimuleert een component downstream een component eerder in het pad om het
signaal te versterken op een alles of niets manier, bij negatieve feedback remt een component
downstream een component eerder in het pad om een signaal te remmen).
Sommige intracellulaire signaaleiwitten functioneren als moleculaire switches Intracellulaire
signaalmoleculen
Veel van de intracellulaire signaaleiwitten gedragen zich als moleculaire switches en worden dus
actief door een signaal en pas weer inactief door een ander proces. In hun actieve vorm stimuleren
of remmen ze andere eiwitten in het pad. Het uitschakelproces houdt in dat alle eiwitten in het pad
terugkeren in hun oorspronkelijke staat, klaar om een nieuw signaal op te vangen. Dit is net zo
belangrijk als het inschakelen!
, Er zijn twee klassen moleculaire switches:
• Moleculaire switches die geactiveerd worden door eiwit kinases en geïnactiveerd door eiwit
fosfatases. De moleculaire switches zijn vaak zelf ook kinases en schakelen een fosforylatie cascade
in. De twee klassen kinases zijn serine/threonine kinases en tyrosine kinases.
• Moleculaire switches die geactiveerd worden door GTP dat ze zelf met hun GTPase omzetten in
GDP en zo zichzelf uitschakelen. De twee klassen van GTP-bindende eiwitten zijn de grote, trimere
GTP-bindende eiwitten (G-eiwitten) die signalen doorgeven van G-eiwit-gekoppelde receptoren en
kleine monomere GTPases. Kleine monomere GTPases krijgen hulp van twee regulatoreiwitten.
GEF ruilt de GDP van het eiwit om voor een GTP en activeert het dus. GAP promoot de hydrolyse van
dat GTP en inactiveert het dus.
Oppervlakte receptoren vallen in drie hoofdklassen Oppervlakte receptoren
1. Ion kanaal-gekoppelde receptoren veranderen de permeabiliteit van het plasmamembraan voor
bepaalde ionen waardoor een elektrisch signaal kan ontstaan. zenuw- en spiercellen.
2. G-eiwit-gekoppelde receptoren activeren membraangebonden, grote, trimere GTP-bindende
eiwitten die een enzym of ion kanaal in het plasmamembraan activeren.
3. Enzym-gekoppelde receptoren functioneren als enzymen of binden aan enzymen in de cel.
Er zijn veel meer soorten receptoren dan soorten extracellulaire signaalmoleculen. Dit komt
doordat elk extracellulair signaalmolecuul verschillende receptoren kan binden.
1. Ion kanaal-gekoppelde receptoren
Ion kanaal-gekoppelde receptoren converteren chemische signalen in elektrische
Ion kanaal-gekoppelde receptoren bevinden zich voornamelijk in het post synaptische membraan
van zenuwcellen en spiercellen en binden neurotransmitters. Hun ion kanaal gaat open en Na+, K+
of Ca2+ stromen in of uit de cel door hun gradiënt en dat creëert zo een elektrisch signaal.
Veranderingen in de calciumconcentratie heeft nog een extra functie omdat het calciumgevoelige
eiwitten in het cytosol activeert. Een inleiding op deze soort receptor, hoe het precies werkt komt nu.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller echvandoorn. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.92. You're not tied to anything after your purchase.
