Table of Contents
DE BEGRIPPEN GENEXPRESSIE EN DIFFERENTIATIE..............................................................................................................................7
8.1.1.VERSCHILLENDE CELTYPES VAN EEN MULTICELLULAIR ORGANISME BEVATTEN HETZELFDE DNA..................................................................7
Bewijs: Gedifferentieerde cellen bevatten al de genetische informatie.....................................................................................7
8.1.2.VERSCHILLENDE CELLEN EXPRIMEREN VERSCHILLENDE GROEPEN VAN PROTEÏNEN....................................................................................9
8.1.3.EEN CEL KAN ZIJN EXPRESSIEPATROON AANPASSEN O.I.V. EXTERNE STIMULI OP CELAFHANKELIJKE WIJZE.....................................................9
8.1.4. MULTIPELE STAPPEN DIE GENEXPRESSIE KUNNEN CONTROLEREN.......................................................................................................10
HOE TRANSCRIPTIEREGULATOREN WERKEN......................................................................................................................................11
8.2.1.TRANSCRIPTIEFACTOREN (=GENREGULATORISCHE PROTEÏNEN) BINDEN AAN REGULATORISCHE DNA SEQUENTIES.......................................11
8.2.1.2. Een transcriptieregulator bindt op de grote DNA groeve: contacten tussen aminozuren en nucleotiden.................11
8.2.1.2. Hoe baseparen herkend worden door gen-regulatorische eiwitten zonder de DNA helix te openen........................11
8.2.2.REGELING VAN DE GENTRANSCRIPTIE BIJ BACTERIËN.......................................................................................................................12
8.2.2.1.Operons en polycistronische mRNAs bij bacteriën.......................................................................................................12
8.2.2.2.Genexpressie gecontroleerd door activatorproteïnen al dan niet samen met cofactor..............................................14
8.2.2.3.Het Lac operon wordt gecontroleerd door 2 door een activator en een repressor (CAP en lac repressor).................15
8.2.3. INITIATIE VAN EUKARYOTE GENTRANSCRIPTIE IS EEN COMPLEX FENOMEEN..........................................................................................15
8.2.3.1. drie RNA polymerasen in eukaryote cellen..................................................................................................................16
8.2.3.2.Eukaryote RNA polymerasen werken samen met een ganse reeks algemene transcriptiefactoren............................16
8.2.3.3. Genregulatorische proteïnen, zowel repressors en activators (enhancers), binden vaak duizenden baseparen ver
van de promoter........................................................................................................................................................................17
8.3.3.4.DNA verpakking in nucleosomen en in meer compacte vormen controleert eukaryote gentranscriptie
(epigenetische regeling).............................................................................................................................................................17
DE MOLECULAIRE ORGANISMEN DIE INSTAAN VOOR HET MAKEN VAN VERSCHILLENDE SOORTEN CELLEN..................................20
8.3.1.EUKARYOTISCHE GENEN WORDEN GEREGELD DOOR COMBINATIES VAN REGULATORISCHE EIWITTEN.........................................................20
8.3.2. ÉÉN ENKELE GENREGULATOR KAN DE EXPRESSIE VAN MEERDERE GENEN TEGELIJK REGELEN....................................................................20
8.3.3.DOOR COMBINATIES VAN ENKELE REGULATOREIWITTEN KUNNEN VEEL VERSCHILLENDE CELTYPEN ONTSTAAN.............................................21
8.3.4.GEDIFFERENTIEERDE CELTYPES KUNNEN GEHERPROGRAMMEERD WORDEN TOT PLURIPOTENTE STAMCELLEN..............................................22
8.3.5.DE VORMING VAN EEN GANS ORGAAN KAN GECONTROLEERD WORDEN DOOR 1 ENKEL GEN...................................................................22
8.3.6.STABIELE PATRONEN VAN GENEXPRESSIE KUNNEN OVERGEËRFD WORDEN IN DOCHTERCELLEN.................................................................23
POST-TRANSCRIPTIONELE CONTROLES...............................................................................................................................................25
8.4.1.GENEXPRESSIE KAN GECONTROLEERD WORDEN DOOR REGELING TRANSLATIE-INITIATIE..........................................................................25
HOE ONTSTAAT GENETISCHE VARIATIE................................................................................................................................................8
9.1B ZES VERSCHILLENDE MECHANISMEN DIE GENEN EN GENOMEN HET MEEST DRASTISCH KUNNEN WIJZIGEN......................................................8
9.1.1. ALLEEN VERANDERINGEN IN DE KIEMBAANCELLIJN WORDEN DOORGEGEVEN AAN DE VOLGENDE GENERATIE..............................................10
9.1.2. PUNTMUTATIES ONTSTAAN DOOR FOUTEN IN DNA REPLICATIE EN HERSTEL => KUNNEN EIWITSEQUENTIE OF DE GENREGULATIE VERANDEREN 10
9.1.3. PUNTMUTATIES KUNNEN DE EIWITSEQUENTIE OF GENREGULATIE VERANDEREN...................................................................................11
9.1.4. GENDUPLICATIE EN DIVERGENTIE ZORGEN VOOR HET ONTSTAAN VAN FAMILIES VAN VERWANTE GENEN...................................................12
9.1.5. DUPLICATIE EN DIVERGENTIE PRODUCEERDEN DE GLOBINE-GENFAMILIE.............................................................................................13
9.1.6.GENDUPLICATIE EN MUTATIES GEBEUREN MEER FREQUENT ALS SELECTIEDRUK LAAG IS..........................................................................14
9.1.7.GENOOMDUPLICATIE KAN SOORTEN DOEN ONTSTAAN.....................................................................................................................14
9.1.8. NIEUWE GENEN KUNNEN ONTSTAAN DOOR “EXON DUPLICATIE” OF DOOR “EXON SHUFFLING”..............................................................16
9.1.9. MOBIELE GENETISCHE ELEMENTEN VERSNELLEN GENOOMEVOLUTIE..................................................................................................17
Gen- en exonduplicatie, exonshuffling......................................................................................................................................17
Gen-inactivatie...........................................................................................................................................................................17
Gen-regulatie.............................................................................................................................................................................17
De verplaatsing van een exon....................................................................................................................................................18
9.1.10. HORIZONTALE GENTRANSFER DOOR CONJUGATIE (EENCELLIGEN)....................................................................................................18
TRANSPOSONS EN VIRUSSEN..............................................................................................................................................................19
9.2.1. MOBIELE GENETISCHE ELEMENTEN CODEREN VOOR DE COMPONENTEN DIE NODIG..............................................................................19
ZIJN VOOR HUN MOBILITEIT............................................................................................................................................................... 19
9.2.2. HET MENSELIJKE GENOOM BEVAT TWEE GROTE FAMILIES VAN TRANSPOSON SEQUENTIES.....................................................................20
9.2.3. VIRUSSEN KUNNEN BEWEGEN TUSSEN CELLEN EN TUSSEN ORGANISMEN............................................................................................20
9.2.4. RETROVIRUSSEN KEREN DE NORMALE STROOM VAN GENETISCHE INFORMATIE OM...............................................................................20
.....................................................................................................................................................................................................
1 21
,RECONSTRUCTIE VAN DE STAMBOOM VAN LEVENDE WEZENS.........................................................................................................21
9.3.1.GENEN DIE EEN SELECTIEF VOORDEEL BIEDEN, ZIJN BEHOUDEN IN EVOLUTIE........................................................................................22
9.3.2.MENS EN CHIMPANSEE GENOMEN EN CHROMOSOMEN ZIJN ERG GELIJKAARDIG...................................................................................24
9.3.3. VERGELIJKING VAN HET GENOOM TUSSEN MENS EN MUIS...............................................................................................................26
=> Hoe meer men teruggaat in de tijd, hoe meer sequentieverschillen!..................................................................................26
9.3.4.VERGELIJKING VAN HET GENOOM TUSSEN VERTEBRATEN..................................................................................................................28
9.3.5. GENOOMVERGELIJKING SUGGEREERT DAT “JUNK DNA” MINSTENS GEDEELTELIJK GEMIST KAN WORDEN..................................................28
9.3.6. SOMMIGE GENETISCHE INFORMATIE IS GECONSERVEERD SINDS HET BEGIN VAN HET LEVEN....................................................................29
DE STUDIE VAN HET MENSELIJK GENOOM.........................................................................................................................................31
9.4.1.(DES)ORGANISATIE VAN HET GENOOM.........................................................................................................................................31
9.4.2.GENETISCHE VARIATIE IN HET HUMAAN GENOOM IS DE BRON VAN ONZE INDIVIDUALITEIT......................................................................33
*Copy number polymorfism......................................................................................................................................................33
INLEIDING............................................................................................................................................................................................41
HET BELANG VAN CELLULAIRE MEMBRANEN..........................................................................................................................................41
11.1.1. EIGENSCHAPPEN VAN WATER..................................................................................................................................................42
11.1.2.OPGELOSTE STOFFEN IN WATER................................................................................................................................................43
LIPIDEN DUBBELLAGEN.......................................................................................................................................................................44
11.2.1.MEMBRAANLIPIDEN VORMEN EEN DUBBELLAAG IN WATER.............................................................................................................44
11.2.2.EEN LIPIDENDUBBELLAAG IS EEN TWEE-DIMENSIONALE VLOEISTOF...................................................................................................45
11.2.3.VLOEIBAARHEID VAN DE MEMBRAAN BIJ 1 TEMP HANGT AF VAN ZIJN FOSFOLIPIDE SAMENSTELLING.......................................................47
11.2.4.DE ASYMMETRISCHE VERDELING VAN FOSFOLIPIDEN EN GLYCOLIPIDEN.............................................................................................47
11.2.5. MEMBRAANSYNTHESE EN ASSYMETRIE BEGINT IN HET ER.............................................................................................................48
11.2.6.BEHOUD VAN ASYMMETRIE TIJDENS VESIKELTRANSPORT................................................................................................................48
11.2.7.PERMEABILITEIT VAN DE MEMBRAAN.........................................................................................................................................48
MEMBRAANPROTEÏNEN......................................................................................................................................................................49
11.3.1. VERSCHILLENDE WIJZEN WAAROP PROTEÏNEN ASSOCIËREN MET MEMBRANEN...................................................................................49
11.3.2. VERSCHILLENDE WIJZEN WAAROP PROTEÏNEN ASSOCIËREN MET MEMBRANEN...................................................................................50
11.3.3.POLYPEPTIDEKETENS DIE DE DUBBELLAAG OVERBRUGGEN : DE ALFA HELIX........................................................................................51
11.3.4.MEMBRAANEIWITTEN LOSSEN OP IN DETERGENTEN EN KUNNEN DAN WORDEN GEZUIVERD...................................................................52
11.3.5.DE STRUCTUUR VAN ENKELE MEMBRAANEIWITTEN.......................................................................................................................53
11.3.6.HET PLASMAMEMBRAAN IS GESTEUND EN VERSTERKT DOOR DE CELCORTEX MEMBRAANSKELET)...........................................................53
11.3.7.EUKARYOTE CELLEN ZIJN BEDEKT MET EEN KOOLHYDRATENLAAG.....................................................................................................54
11.3.8.BEWEGING VAN MEMBRAANEIWITTEN.......................................................................................................................................55
12A.1.PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT.................................................................................................................................63
12A.1.1.DE IONENCONCENTRATIE VERSCHILT STERK BINNEN EN BUITEN DE CEL............................................................................................64
12A1.2. LIPIDENDUBBELLAGEN ZIJN ONDOORDRINGBAAR VOOR IONEN EN OPGELOSTE STOFFEN.....................................................................64
12A.1.3. TWEE SOORTEN MEMBRAANTRANSPORTEIWITTEN: CARRIERS/TRANSPORTERS EN KANALEN................................................................65
(B )Carrier/ transporter..............................................................................................................................................................65
12A.2. TRANSPORTERS EN HUN FUNCTIE...........................................................................................................................................65
12A.2.1.EEN ELEKTROCHEMISCHE GRADIËNT HEEFT 2 COMPONENTEN: EEN CHEMISCHE CONCENTRATIEGRADIËNT EN ELEKTRISCHE GRADIËNT.........65
12A.2.2. PASSIEF EN ACTIEF TRANSPORT............................................................................................................................................. 66
12A.2.3. TYPE 1: CARRIERS IN GEFACILITEERDE DIFFUSIE = PASSIEF TRANSPORT.................................................................................66
Voorbeeld : glucosetransporter GluT1-4...................................................................................................................................66
*GluT3........................................................................................................................................................................................68
*GluT1........................................................................................................................................................................................68
12A.2.4. TYPE 2: CARRIERS IN PRIMAIR ACTIEF TRANSPORT = POMPEN............................................................................................68
VOORBEELD Na+/ K+-ATPase( P-type ):.....................................................................................................................................68
planten-/bacteriecellen.............................................................................................................................................................71
2+ 2+
VOORBEELD : Ca -ATPase/Ca -pomp ( P-type )....................................................................................................................72
= rigor mortis..............................................................................................................................................................................73
12A.2.5. TYPE 3: CARRIERS IN SECUNDAIR ACTIEF TRANSPORT = GEKOPPELD TRANSPORT...................................................................74
Hoe werkt het gekoppeld transport?........................................................................................................................................74
VOORBEELD van secundair transport : Na+/Ca2+ uitwisselaar...................................................................................................75
VOORBEELD (2) van secundair transport: De Na+/glucose symporter of Na+/glucose co-transporter.....................................75
= paracellulair.............................................................................................................................................................................76
2
, 12A.2.6. ELEKTROCHEMISCHE H-GRADIËNTEN STIMULEREN HET TRANSPORT VAN OPGELOSTE STOFFEN IN PLANTEN, SCHIMMELS EN BACTERIËN+....78
12B.3. IONENKANALEN EN MEMBRAANPOTENTIAAL........................................................................................................................78
12B.3.1. IONENKANALEN ZIJN IONEN- SELECTIEF EN WORDEN GEREGELD DOOR POORTJES..............................................................................79
Coördinatie en hydratatie van ionen.........................................................................................................................................79
openen en sluiten van een ionenkanaal....................................................................................................................................79
12B.3.2.IONENKANALEN SCHOMMELEN WILLEKEURIG TUSSEN DE OPEN EN GESLOTEN TOESTAND....................................................................80
12B.3.3. DRIE SOORTEN STIMULI DIE HET OPENEN EN SLUITEN VAN IONENKANALEN BEÏNVLOEDEN..................................................................80
12B.3.4. EERSTE TYPE IONENKANALEN: STRESSGESTUURDE IONENKANALEN................................................................................................80
12B.3.5. TWEEDE TYPE IONENKANALEN: SPANNINGSGEVOELIGE IONENKANALEN..........................................................................................82
12B.3.6. DERDE TYPE IONENKANALEN: LIGAND-GESTUURDE IONENKANALEN...............................................................................................82
12B.3.7.HET MEMBRAANPOTENTIAAL..................................................................................................................................................83
DE KORTE VERKLARING.............................................................................................................................................................83
12B.4.IONENKANALEN EN SIGNAALOVERDRACHT IN PRIKKELBARE CELLEN.....................................................................................84
12B.4.1.DE ELEKTROCHEMISCHE GRADIËNT IS EEN VORM VAN POTENTIËLE ENERGIE......................................................................................85
hydrodynamisch stroom - spanningsmodel...............................................................................................................................85
12B.4.2.DE DRIJVENDE KRACHT BEPAALT DE STERKTE VAN ELEKTRISCHE STROOM OVER DE PLASMAMEMBRAAN IN PRIKKELBARE CELLEN...........85
12B.4.3.DE ACTIEPOTENTIAAL MAAKT LANGE AFSTANDSCOMMUNICATIE MOGELIJK DOOR SPANNINGS-AFHANKELIJKE KANALEN.............................86
Actiepotentiaal...........................................................................................................................................................................87
12B.4.4.GELEIDING VAN ACTIEPOTENTIALEN.........................................................................................................................................89
12B.3.5. PRIKKELOVERDRACHT IN DE SYNAPS: LIGAND GESTUURDE IONENKANALEN......................................................................................90
MITOCHONDRIËN EN OXIDATIEVE FOSFORYLERING........................................................................................................................102
14.1.1. STRUCTUUR VAN DE MITOCHONDRIËN....................................................................................................................................103
14.1.2. GLYCOLYSE EN KREBS CYCLUS GENEREREN HOGE ENERGIE ELEKTRONEN.........................................................................................104
14.1.3. EEN CHEMI-OSMOTISCH PROCES GEBRUIKT OPGESLAGEN ENERGIE IN CARRIER MOLECULEN OM PROTONEN TE POMPEN..........................104
14.1.4. DE RESPIRATORISCHE ELECTRONEN-TRANSPORTKETEN POMPT 5 PROTONEN OVER DE BINNENSTE MITOCHONDRIALE MEMBRAAN..............104
14.1.5. DE ELECTROCHEMISCHE PROTONENGRADIËNT OVER DE BINNENSTE...............................................................................................105
MITOCHONDRIALE MEMBRAAN..........................................................................................................................................................105
14.1.6. DE PROTONGRADIËNT WORDT GEBRUIKT VOOR ATP SYNTHESE...................................................................................................105
14.1.7. ACTIEVE TRANSPORTPROCESSEN AANGEDREVEN DOOR DE PROTONEN- GRADIËNT............................................................................106
OVER DE BINNENSTE MITOCHONDRIALE MEMBRAAN..............................................................................................................................106
14.1.8. OXIDATIEVE FOSFORYLERING PRODUCEERT HET MEESTE VAN DE CELLULAIRE ATP............................................................................106
14.1.9. SNELLE ADPATP CONVERSIE HOUDT DE ATP/ADP RATIO HOOG............................................................................................107
ELECTRONENTRANSPORT EN PROTONENPOMPEN..........................................................................................................................107
14.2.1. H+ POMPEN VERPLAATSEN H+ DOORHEEN MEMBRAAN VIA TRANSFER VAN ELECTRONEN IN DE MEMBRAAN..........................................107
14.2.3. TRANSPORTMECHANISME VAN ELECTRONEN............................................................................................................................108
Fe-S centers..............................................................................................................................................................................108
Ubiquinone...............................................................................................................................................................................108
Cytochroom c...........................................................................................................................................................................108
14.2.4. CYTOCHROOM OXIDASE OXIDEERT CYT C EN REDUCEERT O2.........................................................................................................109
Mogelijke gevaren....................................................................................................................................................................109
CHLOROPLASTEN EN FOTOSYNTHESE...............................................................................................................................................110
14.3.1. CHLOROPLASTEN LIJKEN OP MITOCHONDRIËN MAAR HEBBEN EEN EXTRA COMPARTIMENT.................................................................110
14.3.2. CHLOROPLASTEN GEBRUIKEN ENERGIE VAN ZONLICHT OM KOOLSTOF TE FIXEREN.............................................................................110
14.3.3. CHLOROFYL/BLADGROEN ABSORBEERT ENERGIE VAN FOTONEN....................................................................................................111
14.3.4. GEËXCITEERD CHLOROFYL STUURT ENERGIE IN EEN REACTIECENTRUM...........................................................................................111
14.3.5. LICHTENERGIE DRIJFT DE SYNTHESE VAN ATP EN NADPH..........................................................................................................111
14.3.6. KOOLSTOFFIXATIE GEBRUIKT ATP EN NADPH OM CO2 OM TE ZETTEN IN SUIKERS.........................................................................112
15.1. MEMBRAAN-OMSLOTEN ORGANELLEN...................................................................................................................................120
15.1.1. EEN OVERZICHT VAN DE MEMBRAANOMSLOTEN COMPARTIMENTEN.............................................................................................120
15.1.2. EVOLUTIE VAN MEMBRAAN-OMSLOTEN ORGANELLEN................................................................................................................121
15.2. PROTEÏNESORTERING...............................................................................................................................................................121
15.2.1. DRIE VERSCHILLENDE MECHANISMEN VOOR IMPORT VAN PROTEÏNEN IN MEMBRAAN-OMSLOTEN COMPARTIMENTEN.............................121
15.2.2. SIGNAALSEQUENTIES STUREN EIWITTEN NAAR HET JUISTE COMPARTIMENT.....................................................................................122
15.2.3. DE NUCLEUS IMPORTEERT EIWITTEN VIA HET KERNPORIECOMPLEX................................................................................................122
De energie van GTP hydrolyse drijft het nucleair transport aan.............................................................................................123
3
, 15.2.4. EIWITTEN WORDEN ONTPLOOID VOOR OPNAME IN DE MITOCHONDRIËN........................................................................................123
15.2.5. EIWITTEN WORDEN TIJDENS DE SYNTHESE HET ER BINNENGEBRACHT............................................................................................124
15.2.6. EEN SOLUBEL EIWIT KOMT IN HET ER LUMEN VIA HET TRANSLOCON.............................................................................................124
15.3. VESIKELTRANSPORT.................................................................................................................................................................125
15.3.1. TRANSPORT VESIKELS VERPLAATSEN OPLOSBARE EIWITTEN EN MEMBRAANEIWITTEN TUSSEN COMPARTIMENTEN...................................125
15.3.2. EEN PROTEÏNEMANTEL HELPT VESIKELS VORMEN.......................................................................................................................126
15.3.3. VESIKEL DOCKING EN FUSIE HANGT AF VAN TETHERS EN SNARES................................................................................................127
15.4. SECRETORISCHE WEGEN..........................................................................................................................................................128
15.4.1. POST-TRANSLATIONELE MODIFICATIES IN HET LUMEN VAN HET ER...............................................................................................128
15.4.2. EXIT UIT HET ER HANGT AF VAN EEN KWALITEITSCONTROLE........................................................................................................128
15.4.3. MISFOLDED PROTEÏNEN IN HET LUMEN VAN HET ER STIMULEREN DE AANMAAK VAN CHAPERONES EN EXPANSIE VAN HET ER..................129
15.4.4. EIWITTEN WORDEN VERDER GEMODIFICEERD EN GESORTEERD IN HET GOLGI-APPARAAT...................................................................129
15.4.5. SECRETORISCHE EIWITTEN WORDEN VRIJGEZET UIT DE CEL VIA EXOCYTOSE.....................................................................................129
15.5. ENDOCYTOTISCHE WEGEN.......................................................................................................................................................130
15.5.1. GESPECIALISEERDE FAGOCITERENDE CELLEN NEMEN GROTE PARTIKELS OP......................................................................................130
15.5.2. OPNAME VAN VLOEISTOF EN MACROMOLECULEN VIA PINOCYTOSIS..............................................................................................130
15.5.3. RECEPTOR-GEMEDIEERDE ENDOCYTOSE...................................................................................................................................130
15.5.4. SORTERING VAN GE-ENDOCYTEERD MATERIAAL IN DE ENDOSOMEN..............................................................................................131
15.5.5. LYSOSOMEN ZIJN DE PLAATS VOOR INTRACELLULAIRE VERTERING..................................................................................................131
15.5.6. MEMBRAAN CONTACT SITES.................................................................................................................................................132
16.1. ALGEMENE PRINCIPES VAN SIGNAALOVERDRACHT................................................................................................................139
16.1.1. SIGNALEN KUNNEN OP KORTE EN VERRE AFSTAND WERKEN.........................................................................................................139
16.1.2. EÉN SIGNAALMOLECULE LEIDT TOT VERSCHILLENDE ANTWOORDEN IN ANDERE TYPES DOELCELLEN......................................................140
16.1.3. EXTRACELLULAIRE SIGNALEN KUNNEN TRAAG OF SNEL WERKEN....................................................................................................140
16.1.5. OPGELOSTE GASSEN ALS SIGNAALMOLECULES...........................................................................................................................140
16.1.6. EXTRACELLULAIRE SIGNALEN VERANDEREN DE ACTIVITEIT VAN EEN REEKS INTRACELLULAIRE PROTEÏNEN VIA SECUNDAIRE BOODSCHAPPERS. 141
16.1.7. VEEL INTRACELLULAIRE SIGNAALPROTEÏNEN GEDRAGEN ZICH ALS MOLECULAIRE SCHAKELAARS...........................................................141
16.1.8. DRIE KLASSES PLASMAMEMBRAAN RECEPTOREN.......................................................................................................................142
16.2. G-PROTEÏNE GEKOPPELDE RECEPTOREN.................................................................................................................................142
16.2.1. GPCRS ACTIVEREN SUBEENHEDEN VAN G-PROTEÏNEN...............................................................................................................142
16.2.2. G-PROTEÏNEN KOPPELEN RECEPTORACTIVERING AAN OPENEN VAN K+ KANALEN IN PM VAN HARTCELLEN............................................143
16.2.4.4. Regeling van de hartfrequentie in de pacemaker....................................................................................................144
cAMP en K kanaal hebben een invloed op hartfrequentie......................................................................................................144
16.2.3. G PROTEÏNEN ACTIVEREN MEMBRAAN GEBONDEN ENZYMEN DIE SECUNDAIRE BOODSCHAPPERS VORMEN............................................145
16.2.4. DE CYCLISCH-AMP PATHWAY KAN ENZYMEN ACTIVEREN EN GENEXPRESSIE STIMULEREN..................................................................145
vb. β-adrenerge respons ( adrenaline )....................................................................................................................................145
16.2.5. DE INOSITOL FOSFOLIPIDE PATHWAY LEIDT TOT EEN TOENAME IN INTRACELLULAIRE [CA2+]...............................................................146
Een Ca2+ verhoging triggert veel biologische processen........................................................................................................146
De Ca2+ transient wordt gecontroleerd door pompen, uitwisselaars en kanalen...................................................................146
De Ca2+ toolkit: elk celtype beschikt over een unieke verzameling Ca 2+ geregelde eiwitten..................................................147
16.2.6. INTRACELLULAIRE SIGNAALCASCADES KUNNEN SNEL, GEVOELIG EN AANPASBAAR ZIJN.......................................................................147
16.3. ENZYME-GEKOPPELDE RECEPTOREN.......................................................................................................................................147
16.3.1. ENZYME-GEKOPPELDE RECEPTOREN: RECEPTOR TYROSINE KINASEN (RTK).....................................................................................147
16.3.2. DE MEESTE RTKS ACTIVEREN HET MONOMERE GTPASE RAS.......................................................................................................148
16.3.3. RTKS ACTIVEREN PI3 KINASE EN PRODUCEREN LIPIDE DOCKINGPLAATSEN AAN PM.........................................................................149
16.3.4. SOMMIGE RECEPTOREN ACTIVEREN EEN SNELLE WEG NAAR DE KERN............................................................................................149
16.3.6. PROTEÏNE KINASE NETWERKEN INTEGREREN INFORMATIE OM COMPLEX CELGEDRAG TE CONTROLEREN................................................149
16.3.6.1. Integratie van verschillende signaalwegen...............................................................................................................150
17.1. INTERMEDIAIRE FILAMENTEN..................................................................................................................................................151
17.1.1. DE NUCLEAIRE LAMINES ZIJN INTERMEDIAIRE FILAMENTEN DIE HET KERNOMHULSEL STEUNEN............................................................152
17.2. MICROTUBULI..........................................................................................................................................................................152
17.2.1. HET CENTROSOOM IS EEN BELANGRIJK MICROTUBULUS ORGANIZEREND CENTRUM IN DIERLIJKE CELLEN................................................153
17.2.3. MICROTUBULI VERTONEN DYNAMISCHE INSTABILITEIT EXAMEN.................................................................................................153
17.2.4. MICROTUBULI WORDEN BEHOUDEN DOOR ASSEMBLAGE EN DESASSEMBLAGE.................................................................................153 4
, 17.2.5. EFFECTEN OP MICROTUBULI............................................................................................................................................154
17.2.6. MOTOR EIWITTEN DRIJVEN INTRACELLULAIR TRANSPORT AAN......................................................................................................154
17.2.7. CILIA EN FLAGELLA BEVATTEN STABIELE MICROTUBULI DIE DOOR DYNEINE BEWEGEN........................................................................155
17.3. ACTINE FILAMENTEN................................................................................................................................................................156
17.3.1. ACTINE VERTOONT TREADMILLING.........................................................................................................................................156
17.3.2 EFFECTEN OP TREADMILLING.........................................................................................................................................156
17.3.3. ACTINE-BINDENDE PROTEÏNEN CONTROLEREN HET GEDRAG VAN ACTINEFILAMENTEN.......................................................................157
17.3.5. CELBEWEGINGEN HANGEN AF VAN ACTINE...............................................................................................................................157
17.3.7. EXTRACELLULAIRE SIGNALEN CONTROLEREN DE SCHIKKING VAN DE ACTINE FILAMENTEN...................................................................157
VERSCHIL TUSSEN TREADMILLING EN DYNMAMISCHE INSTABILITEIT.......................................................................................158
17.4. SPIERCONTRACTIE....................................................................................................................................................................158
17.4.1. DE SPIERCONTRACTIE HANGT AF VAN BUNDELS ACTINE EN MYOSINE.............................................................................................158
17.4.2. TIJDENS DE SPIERCONTRACTIE GLIJDEN ACTINE FILAMENTEN LANGS MYOSINE FILAMENTEN................................................................159
SARCOMEREN = contractiele eenheid.....................................................................................................................................159
SPIERCONTRACTIE DOOR SLIDING FILAMENT MECHANISME.................................................................................................159
DE MYOSINE REACTIECYLUS VIA ATP-HYDROLYSE.............................................................................................................159
17.4.3. DE SPIERCONTRACTIE BEGINT DOOR EEN PLOTSE STIJGING VAN CYTOSOLAIRE CA2+..........................................................................160
WERKING VAN T-TUBULI EN SR...............................................................................................................................................160
TROPONINE COMPLEX.............................................................................................................................................................160
Maligne hyperthermie = stijging lichaamstemperatuur..........................................................................................................160
Tijdsverloop twitch contractie spier........................................................................................................................................161
17.4.4. KRACHTONTWIKKELING DOOR SPIERCONTRACTIE.......................................................................................................................161
CONTRACTIESTERKTE...............................................................................................................................................................161
18.1. OVERZICHT VAN DE CELCYCLUS...............................................................................................................................................163
18.2. HET CELCYCLUS CONTROLESYSTEEM.......................................................................................................................................164
18.2.1. HET CELCYCLUS CONTROLE SYSTEEM STEUNT OP CYCLIN-AFHANKELIJKE KINASEN.............................................................................164
18.3. G1 FASE....................................................................................................................................................................................165
18.3.1. MITOGENEN PROMOTEN DE PRODUCTIE VAN CYCLINES DIE DE CELDELING STIMULEREN....................................................................165
18.3.3. DNA BESCHADIGING KAN DE G1 TRANSITIE STOPPEN................................................................................................................166
18.4. S FASE.......................................................................................................................................................................................166
18.4.1. S-CDK TRIGGERT DNA REPLICATIE EN VOORKOMT HER-REPLICATIE...............................................................................................166
18.4.2. COHESINES BINDEN DE TWEE ZUSTERCHROMATIDEN SAMEN IN ELK GEREPLICEERD CHROMOSOOM.....................................................166
18.5. M FASE......................................................................................................................................................................................167
18.5.1. ACTIVATIE VAN M-CDK DOOR FOSFORYLERING EN DEFOSFORYLERING...........................................................................................167
18.6. MITOSE.....................................................................................................................................................................................167
18.6.1. NOG VOOR M-FASE TIJDENS DE INTERFASE...........................................................................................................................167
18.6.2. PROFASE........................................................................................................................................................................ 168
18.6.3. PROMETAFASE....................................................................................................................................................................168
18.6.4. METAFASE..................................................................................................................................................................... 168
18.6.5. ANAFASE........................................................................................................................................................................ 168
18.6.6. TELOFASE..........................................................................................................................................................................169
18.7. CYTOKINESE..............................................................................................................................................................................169
18.7.1. DIERLIJKE CELLEN VERANDEREN VAN VORM IN M-FASE..............................................................................................................170
18.7.3. ONTSTAAN VAN NIEUWE ORGANELLEN IN DE DOCHTERCELLEN.....................................................................................................170
18.8. CONTROLE VAN HET CELAANTAL EN GROOTTE.......................................................................................................................170
18.8.1. APOPTOSE VS NECROSE....................................................................................................................................................170
18.8.2. APOPTOSE MAAKT GEBRUIK VAN EEN INTRACELLULAIRE PROTEOLYTISCHE CASCADE..........................................................................171
18.8.3. INTRINSIC PATHWAY............................................................................................................................................................171
18.8.4. EXTRINSIC PATHWAY.....................................................................................................................................................172
18.8.5. VERSCHILLENDE GROEPEN EXTRACELLULAIRE SIGNALEN CONTROLEREN CELDELING, CELGROEI EN OVERLEVEN........................................172
18.8.6. OVERLEVINGSFACTOREN ONDERDRUKKEN VAAK APOPTOSIS VIA VERHOOGDE BCL2 EXPRESSIE............................................................172
18.8.7. EXTRACELLULAIRE MITOGENEN STIMULEREN DE CELDELING.........................................................................................................172 5
, 18.8.8. GROEIFACTOREN STIMULEREN DE GROEI VAN CELLEN.................................................................................................................173
18.8.9. SOMMIGE EXTRACELLULAIRE SIGNAALEIWITTEN ONDERDRUKKEN DE CELDELING, GROEI OF OVERLEVING...............................................173
19.1. DE VOORDELEN VAN SEKS.......................................................................................................................................................173
19.1.1. ASSEXUEEL-SEKSUEEL..........................................................................................................................................................173
ASEXUEEL.................................................................................................................................................................................173
SEKSUEEL..................................................................................................................................................................................173
19.1.2. DE VOORDELEN VAN SEX......................................................................................................................................................174
19.2. MEIOSE EN BEVRUCHTING.......................................................................................................................................................174
CHROMOSOMEN....................................................................................................................................................................... 175
CROSS-OVER................................................................................................................................................................................175
GENETISCHE INFORMATIE.........................................................................................................................................................175
NON-DISJUNCTIE......................................................................................................................................................................175
19.3. MENDEL EN DE ERFELIJKHEIDSWETTEN..................................................................................................................................175
KENMERKEN MENGEN NIET: DISCRETE KENMERKEN...............................................................................................................................176
ENKELE DEFINITIES...................................................................................................................................................................176
INSECT......................................................................................................................................................................................176
DIHYBRIDE KRUISING...............................................................................................................................................................176
DOMINANT OF RECCESIEF.......................................................................................................................................................176
19.4. GENETICA ALS EXPERIMENTEEL MIDDEL.................................................................................................................................177
19.4.6. ONTDEKKING VAN ZELDZAME GENETISCHE MUTATIES DIE HET RISICO VERHOGEN OP ERNSTIGE ZIEKTES VIA GENOMICS............................177
20.1. DE EXTRACELLULAIRE MATRIX EN BINDWEEFSELS..................................................................................................................183
SOORTEN WEEFSEL + VERBINDINGEN..................................................................................................................................................183
CELCONTACTEN........................................................................................................................................................................184
SOORTEN EXTRACELLULAIRE MATRIX VAN BINDWEEFSEL.........................................................................................................................184
EXTRACELLULAIRE MATRIX VAN HET BOT...............................................................................................................................184
COLLAGEEN.................................................................................................................................................................................. 184
AANMAAK ( door fibroblasten )...............................................................................................................................................185
PROTEOGLYCANEN + GLYCOSAMINOGLYCANEN (GAG)..........................................................................................................................185
VERBINDING VAN EXTRACELLULAIRE MATRIX EN CYTOSKELET IN DE CEL......................................................................................................186
INTEGRINE................................................................................................................................................................................186
20.2. EPITHELEN................................................................................................................................................................................186
DARMEPITHEELCELLEN.....................................................................................................................................................................187
DICHTE JUNCTIES............................................................................................................................................................................ 187
ADHERENS JUNCTIES........................................................................................................................................................................187
DESMOSOMEN............................................................................................................................................................................... 187
HEIDESMOSOMEN...........................................................................................................................................................................188
GAP JUNCTION............................................................................................................................................................................... 188
20.3. WEEFSELINTEGRITEIT EN VERNIEUWING: STAMCELLEN.........................................................................................................188
3 SLEUTELFACTOREN VOOR CELLULAIRE ORGANISATIE............................................................................................................................188
VAN STAMCEL NAAR TERMINAAL GEDIFFERENTIEERD.............................................................................................................................188
CELVERVANGING IN DUNNE DARM.........................................................................................................................................189
CELVERVANING VAN DE HUID.................................................................................................................................................189
CELVERVANGING VAN VERSCHILLENDE BLOEDCELTYPES.......................................................................................................189
20.4.EMBRYONALE STAMCELLEN ESC...............................................................................................................................................189
GEPERSONALISEERDE ESC GENEREREN DOOR THERAPEUTISCH KLONEN......................................................................................................190
REPRODUCTIEF VS THERAPEUTISCH KLONEN.........................................................................................................................190
THERAPEUTSCH KLONEN.................................................................................................................................................................. 190
20.5. KANKER.....................................................................................................................................................................................191
OORZAKEN.................................................................................................................................................................................... 191
ONTWIKKELING TOT KANKER............................................................................................................................................................. 192
TWEE HOOFDKLASSEN VAN GENEN DAT EEN CRUCIAAL BELANG HEBBEN BIJ KANKER.....................................................................................192
TUMOR SUPPRESSOR GENEN..................................................................................................................................................192
(PROTO) ONCOGENEN.............................................................................................................................................................193
6
, GEVOELIGE PLAATSEN VOOR MUTATIES (HOT SPOTS) DIE TOT KANKER KUNNEN LEIDEN................................................................................193
VERLOOP VAN MUTATIE TOT METASTASE............................................................................................................................................ 193
Hoofdstuk 8: Regeling van genexpressie
genexpressie = DNA codeert informatie in volgorde van zijn nucleotiden(sequentie) om bepaalde
proteïnen aan te maken. Een nucleotidensequentie van DNA wordt overgeschreven naar een
nucleotidensequentie RNA die op zijn beurt vertaald wordt in de aminozuursequentie van proteïnen.
Alle cellen van een multicellulair organisme bezitten hetzelfde genoom.
Een genoom bevat de gehele erfelijke informatie van een cel en instrueert de cel hoe hij moet
functioneren en moet groeien in een organisme met honderden andere celtypes.
De begrippen genexpressie en differentiatie
8.1.1.VERSCHILLENDE CELTYPES VAN EEN MULTICELLULAIR ORGANISME BEVATTEN
HETZELFDE DNA
200 verschillende soorten cellen,
o bv; neuron (= zenuwcel), lymfocyt (=soort witte bloedcel), spiercel…
hebben hetzelfde DNA maar gaan elk verschillende genen tot expressie laten komen. Hierdoor
hebben ze een verschillende genexpressie en verschillend RNA en proteïnen.
nooit 100% van alle genen aangesproken voor genexpressie.
Voor elke cel is dit een andere variatie
DUS: zygote (eicel versmolten met zaadcel)
=> differentiatie
=> 200 celtypen
(de terminale differentiatie = eindstadium) = eens de cel is gedifferentieerd kan deze niet terug gaan
naar ervoor. ( onomkeerbaar)
!! Bij cel differentiatie en er geen verlies van gen info
Bewijs: Gedifferentieerde cellen bevatten al de genetische informatie
(A) De nucleus van een huidcel van een kikker wordt met een pipet in een
onbevruchte eicel gebracht waarvan men de nucleus heeft
vernietigd door UV licht. Wanneer de eicel wordt bevrucht, groeit
deze uit tot een normaal embryo en een kikkervisje (maar niet
tot het volwassen stadium). Hiermee kunnen we vaststellen dat 1
cel al het erfelijk materiaal bevat.
huidcel=somatische cel => hebben hier een nucleaire transfer
uitgevoerd: we gaan een nucleus transfereren van een
somatische cel (lichaamscel=diploïd) naar een eicel
(geslachtscel=haploïd)
(B) Bij planten kan men zelfs uit individuele
cellen een volledige volwassen plant laten groeien. Bv cellen
uit een wortel die in een cultuurfles worden gebracht met
nutriënten die de cel levend houden. Al deze cellen kunnen
uitgroeien tot een volwassen wortel.
7
, Reproductief klonen
Met deze techniek kunnen we dieren maken die genetisch identiek zijn aan de donor
WERKWIJZE
o Epitheelcellen uit de eileider worden gebruikt om onbevruchte eicellen te activeren.
o In onbevruchte eicellen is het DNA bij zoogdieren anders georganiseerd en hierdoor
wordt het door middel van een pipet eruit gezogen. Hierbij wordt de nucleus eruit
gehaald, maar de mitochondriën blijven achter (deze bezitten ook DNA).
o Om de 2 cellen te versmelten is een elektrische puls nodig, de ene cel heeft een
nucleus, de andere niet.
o Deze gereconstrueerde zygote gaat door celdeling uitgroeien tot een embryo. Dit embryo
wordt ingebracht bij de toekomstige moeder die het kalfje gaat baren.
Dit wordt ook toegepast in de vee-industrie: klonen verzekert voor 100% dat genetische info
doorgegeven wordt. Hierdoor worden belangrijke eigenschappen behouden zoals vlees, melk…
Voorbeeld
o Dolly °1997- +2003 en lammetje Bonnie
Zijn deze klonen genetisch identiek?
Ja, maar ze zijn licht verschillend doordat het
mitochondriale DNA achterblijft en dit niet
hetzelfde is als van de nucleus van de donor cel.
Klonen bij de mens
In 2008 hebben de Amerikanen Wood en Andrew French
gezorgd voor een grote doorbraak in het onderzoek naar
klonen. Ze hebben de 5 eerste humane embryo’s ontwikkelt
via kloning (deze embryo’s werden vernietigd o.w.v onetisch
en illegaal) Ze hebben dus embryonale stamcellen kunnen
maken(zijn pluripotent) die heel belangrijk zijn voor therapieën
en dit een grote stap vooruit was.
8
,8.1.2.VERSCHILLENDE CELLEN EXPRIMEREN VERSCHILLENDE GROEPEN VAN PROTEÏNEN
Een cel bezit een unieke set van eiwitten…
*2 types proteïnen:
1. Selectieve expressie van 19000 eiwit coderende genen
Een typische cel exprimeert 30-60 % van de eiwit coderende genen
a. House-keeping proteïnen vertonen constitutieve expressie (zorgen voor zaken die
noodzakelijk zijn zoals RNA polymerase, DNA polymerase, histonen, enzymen van
centraal metabolisme…) Deze proteïnen komen in alle cellen voor. deze zijn continue
actief.
b. gespecialiseerde cellen exprimeren specifieke proteïnen typisch voor de speciale
celfunctie Vb: -hemoglobine in erythrocyten (rode bloedcellen)
-insuline in β cellen van de pancreas
-antilichaamsexpressie in immuuncellen
=> deze zijn alleen actief wanneer het nodig is
2. Selectieve expressie van 5000 RNA coderende genen
Er is een lage tot heel hoge expressie mogelijk + niet alle genen komen tot
expressie
*alternatieve mRNA splicing ( het splicen op verschillende manieren waardoor er verschillende
proteïnen uit 1 gen kunnen worden geproduceerd) en post-translationele modificaties (fosforylering,
adenylering…) vergroten nog het expressie-patroon
*waarschijnlijk hebben de cellen ongeveer evenveel genen die coderen voor regulatorische RNAs
(riboswitches, miRNA, siRNA)
8.1.3.EEN CEL KAN ZIJN EXPRESSIEPATROON AANPASSEN O.I.V. EXTERNE STIMULI OP
CELAFHANKELIJKE WIJZE
De meeste gespecialiseerde cellen in een Multi cellulair organisme kunnen hun expressiepatroon
aanpassen als antwoord op extracellulaire signalen.
VERDUIDELIJKING
Tijdens vasten of een zware inspanning kunnen we mogelijke een tijdelijk tekort aan glucose
krijgen en moeten de back-up organismen geactiveerd worden. Hierbij gaan we onze
suikerproductie halen uit de aminozuren. Het hormoon dat hierbij een grote rol speelt is
glucocorticoiden.
In levercellen
Glucocorticoiden (= een steroid hormoon uit de bijnier) werkt als signaal voor de levercellen
voor een stijging van het enzym tyrosineaminotransferase. Dit enzym zorgt er voor dat het
aminozuur tyrosine wordt omgezet in glucose.
als het hormoon niet meer aanwezig is keert de productie van deze eiwitten weer naar rust
niveau
In vetcellen
In vetcellen wordt tyrosineaminotransferase vermindert door glucocorticoiden.
In sommige andere cellen
In sommige andere cellen blijft de tyrosineaminotransferase gelijk door glucocorticoiden.
9
, 8.1.4. MULTIPELE STAPPEN DIE GENEXPRESSIE KUNNEN CONTROLEREN
Elke stap in het DNA kan door een eiwit geregeld worden:
De cel kan de eiwitten controleren door :
1. Te bepalen wanneer en hoe vaak een bepaald gen getranscribeerd wordt BELANGRIJKSTE STAP
2. Te regelen hoe een RNA-transcript gesplitst of verwerkt wordt
3. Te selecteren welke mRNA’s van de kern naar het cytosol gaan
4. Te selecteren hoe snel een mRNA molecule wordt afgebroken
5. Te selecteren welke mRNA door de ribosomen in eiwitten worden vertaald
6. Het reguleren van hoe snel specifieke eiwitten worden vernietigd
7. Van zodra het eiwit gesynthetiseerd is kan het ook nog op verschillende manieren gereguleerd
worden.
=> Dit gehele proces kan verschillend zijn voor genen en dus ook verschillend voor verschillende
celtypes: COMPLEX!
Bij elke stap kan men bepalen of men de stap laat doorgaan of niet.
Er moet een evenwicht zijn tussen de opbouw en de afbraak van RNA. Hoe stabieler dit evenwicht, hoe
langer in de cel, hoe meer eiwitten het kan vormen.
10
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur JuliaDeckers. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €19,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
