De gehele tentamenstof voor het eerste deeltentamen van Celbiologie & Immunologie. Hierin zijn het boek (essential cell biology), de hoorcolleges en werkgroepen verwerkt in een logische volgorde.
- ECB H18
Alle organismen hebben een celdelingscyclus waarbij materiaal wordt verdubbeld en nieuwe cellen
ontstaan. Beide dochtercellen krijgen exact hetzelfde genoom. De duur van de celdelingscyclus
varieert per cel, maar het mechanisme is steeds hetzelfde. Wanneer cellen te ver gedifferentieerd
zijn, kunnen ze niet meer delen.
M-fase: mitose (kernsplitsing)
G1: cel groeit
S-fase: DNA-replicatie
G2: Celorganelreplicatie
Tijdens de G-fase wordt bepaald of celdeling doorgaat. In sommige gevallen groeit de cel niet voordat
hij gaat delen in de G1-fase, de cel wordt dan kleiner.
De celcyclus heeft een controlesysteem van regulatoreiwitten (checkpoints) om ervoor te zorgen dat
de celdeling goed verloopt. DNA-beschadigingen moeten bijvoorbeeld hersteld worden. Wanneer de
checkpoints niet goed werken kan regulatie niet goed plaatsvinden. Bijv.: cdk-inhibitors
Het controlesysteem wordt dus aangestuurd door eiwitten. Deze eiwitten worden inactief/actief door
(de)fosforylering. Het aan- en uitzetten van de eiwitten gebeurt heel snel.
De activiteit van het controlesysteem wordt dus bepaald door fosforylering!
Kinase: +P
Fosfatase: -P
Kinases werken pas als er cycline aan bindt. Kinase vertoont geen enzymatische activiteit zonder het
cycline. Men noemt dit enzym CDK. -> cyclin dependent kinase. CDK + cycline = actief complex
Er zijn in de celcyclus meerdere typen cyclines en kinases.
Vb.: G2 -> M-fase door M-cdk
G1 -> S-fase door S-cdk
De voorletter staat hierbij voor de fase waarin de celcyclus terecht komt.
De concentratie cycline verandert gedurende de celcyclus. De concentratie neemt toe naarmate de
genen voor de transcriptie van cycline aanstaat. De concentratie fluctueert gedurende de celcyclus.
APC zorgt ervoor dat de [M-cycline] en [S-cycline] sterk afneemt. APC plaatst ubiquitineketens op de
cyclines waardoor ze inactief worden. -> negatieve terugkoppeling
1
,Doordat de concentratie cycline toeneemt, ontstaat er C-cdkcomplex. Dit complex is echter nog niet
meteen actief.
1. Het C-cdkcomplex bevat P-groepen die eraf moeten om het complex aan te zetten.
2. Inhibitors kunnen aan het complex zijn gebonden en de activiteit van het complex tegengaan.
De celcyclus wordt hierdoor vertraagd waardoor de cel bijvoorbeeld langer kan groeien.
G1 -> S, mogelijke inhibitors aan het complex
G2 -> M, mogelijke P-groepen aan het complex
M -> G1, APC bindt ubiquitine
- G1-fase
Als deze fase wordt goedgekeurd dan loopt de celcyclus vaak gewoon in één keer door. Vanuit de M-
fase heeft de cel veel actieve C-cdkcomplexen. Deze moeten worden gedeactiveerd in de G-fase. De
cel gaat anders meteen DNA-repliceren. Cyclines worden opgeruimd en inhibitors worden aan
complexen toegevoegd om deze onschadelijk te maken. Cdk werkt dus niet in de G1-fase.
Cellen van zoogdieren delen alleen als ze signalen krijgen van buitenaf, mitogenen. Wanneer de cel
dit signaal niet krijgt komt het dus niet in de G1-fase. Door de mitogenen worden eiwitten
geactiveerd die een rol spelen bij de celdeling, bijvoorbeeld retoblastoma-eiwitten. Deze eiwitten zijn
negatief voor de celdeling. Het eiwit bindt aan transcriptiefactoren waardoor genen die te maken
hebben met celdeling uit gaan staan. Mitogenen activeren cytokinen die Rb’s fosforyleren waardoor
ze los gaan van de transcriptieregulatoren. Het gen gaat zo ‘aan’staan.
Bij alle celdelingsfasen kan de cel de deling stopzetten als blijkt dat het DNA beschadigd is. In de G1-
fase gebeurt dit door de concentratie en de activiteit van het eiwit P53 te verhogen. P53 is een
transcriptiefactor dat het gen voor de vorming van P21 aanzet. P21 is een inhibitor voor CDK. P21
bindt aan S-cdk waardoor deze onschadelijk wordt gemaakt. De cel gaat nu niet in de S-fase en heeft
de tijd om het DNA te herstellen. Bij te erge beschadiging van het DNA kan P21 zeggen voor
apoptose.
- S-fase
DNA-replicatie moet in extreme precisie gebeuren om mutaties te voorkomen. Elke nucleotide moet
dus goed gekopieërd worden. Voorafgaand aan de replicatie is er enige voorbereiding nodig. ‘Origins
of replication’ worden in de G1-fase al gevormd. Een origin recognition complex (ORC) wordt aanDNA
en zet het eiwit Cdc6 aan. DNA-helicase wordt nu geactiveerd en de DNA-streng wordt opengeritst.
Het signaal voor de start van de replicatie wordt gegeven door S-cdk. Helicase wordt geactiveerd.
Helicase wordt geactiveerd en de ‘replication fork’ blijft bij elkaar. Ook gaat S-cdk dubbele replicatie
tegen. Cdc66 wordt gefosforyleerd door S-cdk waardoor DNA-replicatie niet nogmaals op gang kan
komen.
Wanneer de cel het DNA volledig heeft gerepliceerd en de centrosomen en de G2-fase heeft
doorlopen kan het in de M-fase terecht komen. (Centrosomen zijn los van elkaar) Eerst splitst de kern
en daarna het cytoplasma.
- M-fase
De M-fase duurt relatief kort. De chromosomen moeten in deze stap gelijk verdeeld worden. M-cdk
zet de M-fase in gang. M-cdk wordt tijdens de G2-fase opgebouwd. Het enzym wordt pas actief aan
het einde van de G2 door fosforylering door Cdc25. M-cdk wordt pas actief na fosforylering van beide
zijdes. Cdc25 verwijderd voor de M-fase de fosfaatgroepen. Wanneer er een foutje in het DNA zit,
blijft Cdc25 inactief. M-cdk werkt negatief ten opzichte van de kinase Wee1.
2
,M-cdk kan zelf ook M-cdk activeren. De concentratie van het enzym stijgt dan explosief.
Condensis: Ringen die ervoor zorgen dat de chromosomen iets strakker bijeengepakt zijn zodat de
replicatie makkelijker gaat. Condensis wordt actief na fosforylatie van M-cdk.
Cohesins: De zuster chromatides worden stevig bij elkaar gebonden door dit molecuul. Ook een soort
ringvormen. In de late M-fase gaan deze los.
Codensis en cohesins lijken qua structuur erg op elkaar. Deze eiwitten zijn essentieel in de mitosis.
Nadat de chromosomen door condensis bij elkaar zijn gebonden komt het spoelfiguur kijken. (mitotic
spindle) Spoelfiguur splitst de chromosomen, een contractile ring het cytoplasma (cytokinese)
Spoelfiguur: opgebouwd uit zogeheten microtubules en eiwitten die daarmee interacteren.
Contractile ring: opgebouwd uit actine- en myosinefilamenten die in een ring liggen. Wanneer deze
samentrekken wordt het membraan van de cel naar binnen gertokken.
Mitose is de periode waarin de chromosomen zichbaar zijn onder het microscoop. Tijdens de mitose
splitsen de chromosomen van elkaar doordat cohesin loslaat. Het spoelfiguur trekt de chromosomen
uit elkaar.
Het centrosoom vormt de 2 beginpunten voor het spoelfiguur. Nadat het centrosoom gerepliceerd is
blijven deze nog even aan elkaar zitten aan één kant van de kern. Tijdens de mitose gaan beide
chromosomen apart. Beide centrosomen krijgen een reeks microtubules, een zogenoemde aster.
Beide asters bewegen naar de buitenkant van de cel -> centrosoomcyclus.
In de mitose onderscheidt men 5 fasen:
1- Prophase
Dit is de fase waarin het spoelfiguur wordt gevormd. Microtubules zijn opgebouwd door
polymerisatie van tubuline-subunits. Ze kunnen snel groter en kleiner worden (dynamic instability).
Aan het begin van de mitose neemt de stabiliteit van microtubules af door fosforylering door M-cdk.
Tijdens de prophase groeien en krimpen de microtubules steeds om het oppervlak van de cel te
inspecteren. De microtubules van beide centrosomen kunnen met elkaar interacteren. Op deze
manier worden de microtubules gestabiliseerd. De centrosomen heten nu spindle poles.
De microtubules die aan elkaar vast zijn gaan zitten heten interpolaire microtubules. Motoreiwitten
helpen bij de stabiliteit van interpolaire microtubules.
2- Prometaphase
Het kernmembraan breekt open in kleine stukjes door fosforylatie en het verdwijnen van de
membraaneiwitten. Ook verdwijnen de filamenteiwitten die de kernenveloppe stabilizeren. De
samengevoegde microtubules krijgen nu toegang tot de celkern. De microtubules plakken vast aan
kinetochores. Elk chromosoom heeft 2 kinetochores, op beide zustereiwitten eentje. Kinotochores
liggen op het centromeer van het chromosoom. Kinetochores kunnen alleen op het centromeer
plakken als de DNA-sequentie goed is. Een microtubule klinkt random op een kinetochore.Het
chromosoom komt zo vast te zitten aan het spoelfiguur. Omdat de kinetochoresop de
zusterchromosomen aan verschillende kanten zitten, krijgt iedere spindle pole een chromosoom. ->
bi-orientation.
Er komt spanning te staan opde kinetochores waardoor ze beide naar een andere richting worden
getrokken. Dit proces wordt gecontroleerd door een checkpoint.
3
, De hoeveelheid microtubules aan één kinetochore verschilt, bij de mens is dit ong. 20-40
microtubules.
De chromosomen zijn niet passief tijdens deze fase. Ze kunnen microtubules stabilizeren tot
functionele spindles. In cellen zonder centrosoom zorgen motoreiwitten ervoor dat de microtubules
en chromosomen goed liggen. In cellen die wel centrosomen hebben werken ze alle drie samen. De
chromosomen beginnen een beetje te bewegen.
3. Metaphase
De chromosomen verschuiven naar halverwege het spoelfiguur. Steeds een klein beetje heen- en
weer. De tubuline-uiteinden worden geblokkeerd door colchicine. De chomosomen bewegen naar de
pool waar het aan vast zit door alle spanning.
4. Anaphase
De cohesinbinding breekt door alle spanning. De chromatiden gaan uit elkaar. De cohesinbinding
breekt door het protease separase. Deze is voorafgaand aan de anaphase inactief door de inhibitor
securin. APC maakt deze inhibitor onschadelijk.
De chromosomen bewegen op dezelfde snelheid naar beide polen. -> anaphase 1 en anaphase 2.
De kinetochoremoleculen krimpen ineen in anaphase 1.
In anaphase 2 verschuift juist het spoelfiguur dankzij motoreiwitten. Dynein trekt de centrosomen
uiteen. Kinesin trekt de lange interpolaire microtubules uit elkaar.
Dit proces kan pas plaatsvinden als beide chromosomen goed aan het spoelfiguur zijn gehecht.
Chromosomen die niet goed gehecht zijn geven een stopsignaal aan het controlesysteem, o.a. door
het blokkeren van APC. Zonder APC blijven de chromatiden aan elkaar zitten.
5. Telophase
Het spoelfiguur verdwijnt. Er komt een kernenveloppe om beide chromosomen. Eerst krijgen alle
chromosomen een kernmembraan, later trekt dit bij naar één enveloppe. De kerneiwitten etc.
worden gedefosforyleerd. De kern krijgt ook weer kernporiën. De replicatie zou op dit moment weer
opnieuw kunnen beginnen.
4
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 dtb183. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.85. You're not tied to anything after your purchase.
