Samenvatting Celleer

SAMENVATTING CELLEER
1. INLEIDING TOT DE CYTOLOGIE............................................................................................................3
1.1 Indeling cellen in het biologische universum + evolutie stamboom obv DNA-kenmerken............3
1.2 Centrale dogma celbiologie.........................................................................................................4
1.3 Virussen........................................................................................................................................4
2. DE BOUW VAN EEN EUKARYOTE (MENSELIJKE) CEL............................................................................4
2.1. De celmembraan of plasmalemma..............................................................................................5
2.1.1 Celmembraan biochemisch....................................................................................................5
2.1.7.1 Stevigheid.......................................................................................................................7
2.1.7.1.1 Tight Junctions.........................................................................................................7
2.1.7.2.1.1 Diffusie..............................................................................................................7
2.1.7.2.1.2 Gefaciliteerde diffusie.......................................................................................8
2.1.7.2.1.3 Osmose.............................................................................................................8
2.1.7.2.1.4 Filtratie..............................................................................................................8
2.1.7.2.2.1 Primair actief transport.....................................................................................8
2.1.7.2.2.2 Secundair actief transport.................................................................................9
2.1.7.2.3 Uitwisseling: endo- + exocytose (bijzondere vormen van actief transport)..............9
2.1.7.2.3.1 Endocytose........................................................................................................9
2.1.7.3.2.1 Intracellulaire receptor....................................................................................11
2.1.7.3.2.2 Membraanreceptor.........................................................................................12


1

, 2.1.7.3.3 Signaaltransductie proces......................................................................................12
2.1.7.3.3.1 Signaal transductie..............................................................................................12
2.1.7.3.4 Membraanreceptoren die signalen doorgeven: 3 soorten signaalreceptoren
2.1.7.3.4.1 Ion-kanaal gekoppelde signaalreceptoren..........................................................12
2.2 Het cytoplasma...........................................................................................................................12
2.2.1 Het cytosol (70% van celvolume).........................................................................................12
2.2.2. De celorganellen.................................................................................................................13
2.3 De Celkern...............................................................................................................................26
2.3.1 De nucleolus........................................................................................................................26
2.3.2 Het chromatine bestaat uit chromosomen..........................................................................26
2.3.2.3 Bepaalde sequenties zijn essentieel om de celcyclus goed te laten verlopen...............27
2.3.2.4 Chr-DNA ‘functioneel’ ingedeeld...................................................................................28
2.3.2.5 Chr-DNA ‘anatomisch of geografisch’............................................................................28
2.3.2.6 Small-intermediate-large-scale chromosomale organisatie..........................................28
2.3.2.7  23 paar chromosomen/ diploïd....................................................................................28
2.3.2.8.2 Exogene oorzaken..................................................................................................29
2.3.2.10.2.1 Onmiddellijk herstel van chemische MGMT wijzigingen...............................29
2.3.2.10.2.2 Bij beschadiging van stukjes DNA op 1 enkele streng of single strand repair 29
2.3.2.10.2.3 Bij beschadiging van de dubbele DNA streng of double strand repair..........30
2.3.2.10.2.3.1 Non-homologous end joining (NHEJ).........................................................30
3. DE GENETISCHE CODES.....................................................................................................................30
4. DE EIWITSYNTHESE...........................................................................................................................31
4.1 Het centrale dogma van de celbiologie.......................................................................................31
4.2 De transcriptie............................................................................................................................31
4.2.6 mRNA van kern naar cytosol....................................................................................................32
4.3 De translatie................................................................................................................................33
4.3.1 Start eiwitsynthese is speciaal.................................................................................................34
5. DE CELCYCLUS...................................................................................................................................34
..........................................................................................................................................................34
5.1 De vier fasen van de celcyclus.....................................................................................................35
5.2 Het cel-cyclus controle systeem..................................................................................................35
5.3 De duplicatie van het DNA in de eukaryote cel...........................................................................36
5.4 De mitose....................................................................................................................................37
5.5 De meiose...................................................................................................................................38
5.6 Celdood: necrose en apoptose...................................................................................................39
6. CEL DIFFERENTIATIE..........................................................................................................................39

2

, 6.1 Celdifferentiatie door selectieve gen-activatie............................................................................39
6.2 Mechanismen van genexpressie-regulatie..................................................................................39
6.2.1 Controle van de transcriptie adhv transcriptie regulatoren.................................................40
6.2.2  4 motieven kenmerken transcriptie regulatoren.................................................................40
6.3 RNA als regulator van de gen-expressie: "regulerend RNA".......................................................40
6.3.3 Long-non coding RNA..............................................................................................................41
7. DE EXTRACELLULAIRE MATRIX..........................................................................................................41
8. ADDENDUM......................................................................................................................................43
8.2.1 Ionbinding............................................................................................................................43
8.2.2 Covalente binding................................................................................................................43
8.2.3 Waterstofbrugbinding..........................................................................................................43
8.2.4 Anorganische moleculen......................................................................................................43
8.2.5 Organische moleculen.........................................................................................................43
8.2.5.5 energierijke verbindingen.................................................................................................45
Buitenbeentje: vitamines..........................................................................................................45




1. INLEIDING TOT DE CYTOLOGIE

 Cel= kleinste anatomische en functionele eenheid van leven, gevormd door
deling van eerder bestaande cellen

 4 basisconcepten die cel definiëren:

A. Bouwstenen van alle leven
B. Kleinste functionerende eenheden van leven
C. Worden gevormd door deling van eerder bestaande cellen
MAAAR!!  1e cellen door juiste fysico-chemische processen + mensen kunnen
genomen maken (niet helemaal waar dus)
D. Hebben een inwendig evenwicht = homeostase


1.1 Indeling cellen in het biologische universum + evolutie
stamboom obv DNA-kenmerken


- Eukaryoten (deze cursus):
▪ Goed gespecialiseerd
▪ 1 of meercellig  Groot
▪ Protista, animalia, fungi
▪ Celdifferentiatie: verschillende cellen ontwikkelen
subspecialisaties en gaan verschillen van vorm en

3

, functie
▪ Ontstonden door samensmelting 2 cel-types:
eubacteria + archae-bacteria
▪ LECA = last eukaryotic common ancestor
(voorvader van alle eukaryoten)
- Prokaryoten:
▪ Eencellig
▪ Eenvoudig, geen kern, weinig organellen (protista)
▪ Eubacteria + archae-bacteriae


1.2 Centrale dogma celbiologie

Centrale dogma van de celbiologie: “Alle cellen zijn gekenmerkt door identieke basischemie”

- Erfelijk materiaal= DNA
- DNA  mRNA  eiwit

(!) mRNA-editing: deaminatie van adenosine in DNA waardoor inosines
verschijnen, hierdoor ontstaan guanines ipv thymines


 Gemiddelde celgrootte= 10 micrometer

(µm)

1.3 Virussen
 (!) VIRUS= GEEN cel want afhankelijk van gastheer-cel voor replicatie

- Receptor gemedieerde endo-cytose


2. DE BOUW VAN EEN EUKARYOTE (MENSELIJKE) CEL
1. Zygote
2. Klievingsdelingen (delen zonder volumetoename) vormen blastomeren
3. Morula (16 blastomeren)  blastocyst met embryonische stamcellen  Embryo

(!) embryonische stamcellen geven aanleiding tot celdifferentiatie



Celdifferentiatie:

- Opp-cel = epithelen
- Steun-cellen= bindweefsel
- Contractiele cellen = spierweefsel
- Zenuwcellen = geleidingscellen

(!) verandering van omgeving kan gedrag volledig aanpassen: bv gladde
spiercellen in baarmoeder zijn hormoongevoelig, spieren in de arm
helemaal niet.


4

,2.1. De celmembraan of plasmalemma

 Buitengewoon dun: 6-10 nm , zichtbaar met EM
 Stevigheid + fysische barrière + selectieve passage + herkennings-of communicatietaken
 Integrines = transmembraaneiwitten die zowel aan het cytoskelet als aan het extracellulaire
milieu vasthangen


2.1.1 Celmembraan biochemisch

 Vetten
 Ronddrijvende eiwitten
 Op vetten en eiwitten: suikergroepen  glycolipiden en glycoproteïnes
 ‘fluid mosaic model’

2.1.2 Membraan-lipiden: 40%
 Glycerofosfolipiden
 Fosfatidylcholine/sphingomyeline!!! – niet-verzadigd (1 dubbele binding)
 Fosfatidylserine
 Fosfatidylinositol
 Fosfatidylethanolamine
 Cardiolipine  zit exclusief in mitochondriale membranen
 Sphinoglipiden
 Andere basis structuur: ‘ceramide’
 Belangrijke rol endocytose
 Fosfatidylcholine & spingomyelines  op buitenblad
 Andere fosfolipiden  op binnenblad celmembraan
 Sterolen
 Cholesterol: verhoogt stijfheid membraan
 Amphiphatisch
 Hydrofiele kop + hydrofobe staart
 Bilayer of membraanlipiden dubbellaag
 Zelf herstellend!
 Selectieve barrière
 Fluïditeit
- Korte koolstofstaarten interageren minder met elkaar dan lange  meer fluïditeit
- Niet-verzadigde vetzuren  dubbele bindingen  ‘knikken’  meer fluïditeit


2.1.3 Membraan-aanmaak


1) Begint in ER: Aan cytosolzijde zitten enzymen die
membraanlipiden synthetiseren.
Hoe kan het membraan dan aan beide zijden tegelijk
groeien??
2) Scramblasen: verdelen de nieuwe eiwitten over de zijden van het membraan.
(!) Toch is membraan erg asymmetrisch qua soorten lipiden aan de binnen en
buitenkant.

5

, = chemisch niet gelijk
3) Membraanlipiden worden verder gemodificeerd ter
hoogte van het golgi-apparaat: eiwitten en suikers worden
gekoppeld
4) Flippasen: enzymen die bepaalde fosfolipiden naar de cytolische zijde kantelen
5) Floppasen: kantelen lipiden naar de niet-cytolische zijde.
 Beide enzymen in Golgi-apparaat


2.1.4 Membraan eiwitten: 55%


 Integrale membraaneiwitten
 Transmembraan eiwitten
 Andere hangen vast met een amphiphatische α-helix
 Hangen als lipo-proteïne covalent vast aan membraan, direct ofwel indirect
 Perifere membraaneiwitten
 Koppeling met een integraal membraaneiwit
 1/3 van onze genen codeert voor membraaneiwitten !!


SOORTEN transmembraaneiwitten:

o Kanaaleiwitten en transporteiwitten
o Dragereiwitten
o Receptoreiwitten en integrines
o Celherkenning
o Enzymen
o Celcortex
- Rode bloedcel: spectrine filamenten (mutatie in spectrine  bloedarmoede)
o verankeringseiwitjes


2.1.5 Membraan-localisatie v/d eiwitten


 Als ijsblokjes drijven
 Organisatie van membraaneiwitten in membraan-domeinen
 Om dergelijke domeinen te organiseren: 4 mechanismes:
- Koppeling aan de celcortex
- Koppeling aan extracellulaire eiwitten
- Koppeling aan de transmembraaneiwitten van een andere cel
- Gebruik maken van een tight-junciton band die als riem omheen de cel zit
 Lipid raft of vettige vlotten: bijzondere lipide samenstelling
 Veel cholesterol en verzadigde fosfolipiden
 Weinig fluïditeit
 Weinig mobiliteit


2.1.6 Membraansuikers: 5%


 Glycoproteïnen en glycolipiden

6

,  Celherkenning, celvasthechting + rol als receptor
Vb. bloedgroepen  bepaald door suikerketens
Vb. Suikerketens op neutrofielen
 Wanneer heel veel suikerketens aan celoppervlak: glycocalix


2.1.7 Celmembraan functies
2.1.7.1 Stevigheid


 Door celmembraan
 Door cytoskelet
 Door cel-cel verbindingen:
 Gewoon tegeneen: cellulaire adhesiemolecules (CAM’s)
▪ Integrines
 Gespecialiseerde cel verbindingen in wat volgt:


2.1.7.1.1 Tight Junctions

 = zonula occludens
 Occludine & claudine
 “riemen”


2.1.7.1.2 Adherent Junctions


 = zonula adherens
 Cadherine


2.1.7.1.3 Gap Junctions

 Transmembraaneiwitten of connexines per 6  hexamerisch hemikanaal (of connexon)
 Hexamere connexonen kunnen ‘docken’ met een corresponderend connexon op een andere
cel, en vormen zo een gap junction
 Doofheid ten gevolge van mutaties in het GJ-B2 gen


2.1.7.1.4 Desmosomen


 = macula adherens
 Cadherines
 Bij hemidesmosomen: integrines ipv cadherines


2.1.7.2 Uitwisseling/transport
2.1.7.2.1 Passief transport
2.1.7.2.1.1 Diffusie



7

,  Van plaats met hoge conc naar plaats met relatief lage concentratie
 Alcohol en vetten  makkelijk door fosfolipiden dubbellaag
 Sterk geladen of polaire moleculen  niet

2.1.7.2.1.2 Gefaciliteerde diffusie


 Gebruik maken van transmembranair eiwitje
 Kan op 2 manieren
1) Via transporter-eiwitje = SPECIFIEK
- Uniport
2) Via een kanaaltje = NIET-SPECIFIEK
- Ofwel permanent open ofwel gecontroleerd open of dicht
- Verschillende kanalen:
o Voltage-gated channels  membraanpotentiaal
o Ligand-gated channels  aan of afwezigheid ligand
o Mechanically-gated channels  aan of afwezigheid mechanische krachten
- Binnenoor

 Factoren die hoeveelheid transport bepalen :
1) Concentratie gradiënt
2) Electrochemische gradiënt
3) Aantal transporteiwitten/kanaaleiwitten
4) Activatie status: on/off


2.1.7.2.1.3 Osmose


 Transport van watermoleculen overheen water-permeabele membraan
 Concentratie opgeloste stoffen is verschillend
 Aquaporines


2.1.7.2.1.4 Filtratie


 Stofjes worden samen met hydrostatische druk doorheen een membraan geperst


2.1.7.2.2 Actief transport

 ATP
 4 klassen op moleculair niveau:
1) P-klasse  pompen ionen
2) F klasse  pompen enkel protonen
3) V- klasse  pompen enkel protonen
4) ABC klasse  pompen macromoleculen

2.1.7.2.2.1 Primair actief transport

 Ionenpompen vervoeren ionen zoals: H+, Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-

8

,  Uitwisselingspompen
 Na-K pomp
 Na uit cel pompen en K in cel pompen
 Membraan potentiaal wordt gecreëerd
 inwendig negatief tov uitwendig milieu


2.1.7.2.2.2 Secundair actief transport

 Maakt gebruik van opgebouwde Na-gradiënt (opgebouwd door andere pomp)dmv
gekoppelde pompen
 Zelf geen ATPase activiteit
o symport  dezelfde richting als Na
o Antiport  tegengestelde richting Na


2.1.7.2.3 Uitwisseling: endo- + exocytose (bijzondere vormen van actief
transport)
2.1.7.2.3.1 Endocytose
2.1.7.2.3.1.1 Receptor gemedieerde endocytose (examen!!!)

 Kleine blaasjes vormen zich aan membraanoppervlak om stoffen in de cel te brengen
 Clathrine gemedieerde endocytose (CME) = best bekende endocytose mechanisme
o Clathrine: ligt aan basis van vorming van de ‘coated pit’: het putje met daarop ligand-
membraanreceptor complexen
o Andere eiwitten:
- Adaptine: koppeling tussen cargo-receptor en clathrine
- Dynamine: eiwit dat zorgt voor finale afsnoeren van vesikel
o Endosomen = vesikeltjes die afgesnoerd worden
 aanvankelijk nog ‘gecoat’ met clathrine
 komt los en wordt gerecycleerd
 in naakte vesikeltje dat overblijft zal de cargo loskomen van de receptor waardoor
een ‘early’ of vroeg endosoom ontstaat
 zal vervolgens afsplitsen naar een ‘late’ of rijp endosoom (met enkel cargo) + een
leeg vesikel dat de receptoren terug naar de celmembraan zal recycleren: ‘recycling
endosome’
 ‘late’ endosomen: ‘docking’ via:
- Rab- eiwitten: adreskaartjes
- SNARE-eiwitten: faciliteren uiteindelijke fusie
• v-SNARE (vesicle)
• t-SNARE (target)
 naast clathrine gemedieerde endocytose: ‘lipid-raft mediated endocytosis’

o superveel cholesterol, verzadigde fosfolipiden …
o deze stukjes kunnen gaan instulpen
- ofwel gemedieerd door caveoline: ‘caveolin-mediated endocytosis’
- ofwel niet door caveoline: ‘clathrin -and caveolin independent
endocytosis’


Membrane bending bij endocytose


9

,  Membraan ‘beweegt’ bij het vormen van endosomen

Het geheel van gezeul met stukjes membraan = ‘membrane trafficking’


2.1.7.2.3.1.2 Pinocytose

 de cel ‘drinkt’ extracellulair vocht met daarin opgeloste stoffen
 pinocytotische vesikeltjes (klein) kunnen fuseren met lysosoom of reizen naar andere kant
van cel om daar via exocytose de inhoud weer vrij te zetten = transcytose

2.1.7.2.3.1.3 Fagocytose

 ganse cellen ‘opeten’
 fagosoom + lysosoom  fagolysoom
 gefaciliteerd proces door antistoffen
 antistoffen = Y-vormig
- vork = ‘fragment of antigen binding’/ Fab
- staart = constante fragment / Fc
 vorm van receptor gemedieerde endocytose (verschil: cargo vs macromoleculen)
 bezetten van bacteriën door antistoffen = opsonisatie
 tuberculose bacil  verhindert fusie fagosoom + lysosoom




2.1.7.2.3.2 Exocytose

 vesikeltjes die in de cel gemaakt zijn kunnen inhoud in extracellulaire milieu vrijgeven

2.1.7.2.3.2.1 Constitutief

 = automatisch
 Bv voor collageen


2.1.7.2.3.2.2 Gereguleerd

 Enkel als er signalen zijn
 Bv voor kliercellen zoals bij pancreascellen om verteringsenzymen vrij te zetten in omgeving


2.1.7.3 Signalisatie

 Communicatie
 Vaak een signaaltransductie  signaal die binnenkomt wordt ‘vertaald’ naar een ander
signaal
 Signalen die cellen uitsturen: eenvoudig
- Gebruik van: extracellulaire signalisatie molecules


2.1.7.3.1 Soorten signalen in multicellulaire organismen
2.1.7.3.1.1 Endocriene signalisatie

 Stofjes in bloedbaan virjlaten


10