Cellen
H1: Van het lichaam tot de cel
De belangrijkste macromoleculen (biopolymeren) zijn eiwitt en, suikers, vett en en
nucleïnezuren.
De organellen
- De plasmamembraan
Beschermt en omsluit de celinhoud, een dubbele lipide membraan amfipatische moleculen
(fosfolipiden en proteïnen). Het is een selectieve filter en creëert actief een concentratiegradiënt met
behulp van toegewijde pompen en kanalen.
Membraanproteïnen herkennen specifieke moleculen en kunnen deze internaliseren zonder dat de
integriteit van de membraan verloren gaat. Interactie mogelijk maken met de extracellulaire
omgeving en andere cellen.
- De celkern
Centrum van cellulaire activiteit, bevat DNA en apparaat voor RNA-synthese. De cellulaire
gebeurtenissen gebeuren in de kern, zoals gewijzigde transcriptie van genen die via een
boodschapper (mRNA) vertaald worden in proteïnen. Chromosomen en DNA-sequenties nemen sub-
volumes in de kern in.
Kern in interfase verscheidene membraanloze proteïne inclusies, gekend als nucleair bodies of
kernlichaampje. Meest gekende zijn de nucleoli verantwoordelijk voor de synthese van de
ribosomen (RNA bevattende partikels die essentieel zijn voor de eiwitsynthese).
De kern is omgeven door een dubbele lipide kernmembraan waarvan de buitenste continue is met
het ruw endoplasmatisch reticulum. Nucleaire poriën perforeren op gezette plaatsen de
kernmembraan en zorgen voor selectieve uitwisseling van macromoleculen tss de kern en het
cytoplasma.
- De ribosomen
De synthese van eiwitten, zijn eigenlijk geen organellen want ze hebben GEEN membraan! Kleine
macromoleculaire structuren (30nm) komen in hoge oplage in cel en staan in voor proteïnesynthese.
Bestaan uit 2 ongelijke sub-eenheden met verschillende sedimentatie coëfficiënt: 40S subunit bindt
mRNA en initieert de aanmaak van het eiwit, 60S subunit houdt aangroeiende eiwitketen vast.
Komen ofwel vrij voor in cytoplasma ofwel gebonden op het ruw endoplasmatisch reticulum waar ze
peptideketens tijdens aanmaak onmiddellijk naar het lumen van het ER verplaatsen.
Ribosomen in mitochondriën en chloroplasten, voor organel specifieke proteïnesynthese. Polysoom
is een structuur waar verschillende ribosomen assembleren.
- De mitochondriën
Zijn vrij grote dynamische structuren, CELADEMHALING en de samenhangende energie productie.
Stel dat de cel een sterke energetische functie uitoefent zullen er meer mitochondriën aanwezig zijn.
Een mitochondrion heeft een dubbele membraan, buitenste is relatief homogeen, binnenste vormt
1
,invaginaties die ook wel cristae worden genoemd. Hoe meer inademing de mitochondriën moet
doen, hoe meer cristae aanwezig zijn.
Elk mitochondrion heeft een eigen circulair genoom, dat eigen eiwitten codeert maar sommige
eiwitten in de mtc zijn gecodeerd door het nucleair genoom. moeten aangemaakt worden in het
cytoplasma en worden vervolgens geïmporteerd.
- De chloroplasten
Komen alleen voor in FS, kan gebeuren door de aanwezigheid van chlorofyl, een pigment dat zonlicht
absorbeert. Chlorofyl zit in thylakoiden (afgeplatte zakjes in de grana van de chloroplasten).
Chloroplasten hebben een unieke structuur met dubbele membraan en een eigen, circulair DNA.
Endosymbiont-theorie: suggereert dat mtc en chloroplasten hun oorsprong vinden in types
oerbacterien die in nauw symbioseverband leefden met een primaire voorloper van de
eukaryote cel
o De proto-eukaryote cel zou door fagocytose deze voorlopers hebben opgenomen
wat leidt tot permanente residentie.
- Het endomembraansysteem
Vervaardigt proteïnen voor diverse bestemmingen zoals secretie. Bestaat uit het endoplasmatisch
reticulum, het golgi-apparaat en de lysosomen (essentieel voor materiaalverwerking).
- Het endoplasmatisch reticulum
tubulair, membraannetwerk vlak bij de kern, ruw & glad. Startpunt van de membraansynthese en
synthese van gesecreteerde proteïnen, ook eiwitten gemaakt die rol vervullen in andere organellen.
Ruw ER is bedekt met ribosomen en heeft een belangrijke rol in eiwitsynthese, -maturatie en -
modificatie. Glad ER heeft belangrijke metabole functies in welbepaalde weefsels zoals lipide en
steroïde synthese in lever en vetweefsel en speelt een rol in ontgifting van een groot aantal
vetoplosbare metabolieten, zoals barbituraten.
- Het golgi apparaat
Bestaat uit een groepje afgeplatte cisternen die omgeven zijn door een membraan. Haar functie is
om pas gesynthetiseerde eiwitten naar de juiste plaats in de cel te transporteren. Dynamisch kan
heel snel herstructureren. Er worden voornamelijk eiwitten verder gemodificeerd onder andere door
verwijdering of additie van suikerresidu’s. transport = afsnoering van membraanvesikels
- De lysosomen
Staan in voor cellulaire vertering. Zure vesikels met een dubbele membraan en een breed spectrum
aan afbraakenzymen. Grote partikels na internalisatie door fagocytose naar het lysosoom geleid
worden. Kleinere partikels na pinocytose of receptor gemedieerde endocytose. Beschadigde
organellen of aberrante proteïne-aggregaten kunnen door autofagie ook fuseren met de lysosomen
ernstige schade voorkomen.
- Peroxisoom
Is belangrijk voor de vertering van vetten. Hoge concentratie aan vetzuur verterende enzymen en is
betrokken bij de afbraak van waterstofperoxiden.
2
, - Het cytoskelet
Zorgt voor structuur en mobiliteit, het is een intern netwerk van proteïnen dat instaat voor de
specifieke vorm & krachtweerstand van de cel. Bestaat uit een aantal dikke, holle buisjes en dunne
microfilamenten alsook intermediaire filamenten.
Microtubuli werken als een soort stut; ze zorgen voor een hoge belasting dat onderhouden kan
worden en geven vorm aan grote structurele elementen (bv axonema van het cilia), verantwoordelijk
voor de positionering van cellen
Actine belangrijke rol in de beweging van de cel en gespecialiseerde celstructuren zoals trilharen
Intermediaire filamenten weerstaan van mechanische stress, cytoskelet fungeert als een soort
kabelbaan voor transport van geïnternaliseerde of te secreteren vesikels. Transport wordt gericht
gemedieerd door verschillende energie-afhankelijke moleculaire motoren.
H2: Membranen
Membranen: defi niëren cellen basisprincipe, afgesloten van de omgeving soort
van interface: communicati eplaats
- Compartimentalisatie
- Lokalisatie van functie
- Selectief transport
- Signaaldetectie
- Intercellulaire communicatie
Membraanlipiden hebben een amfipatisch karakter, dit wilt zeggen dat ze hydrofiel zijn aan
1 kant en hydrofoob aan de andere kant. In een waterige oplossing zullen zij dus micellen of
dubbellagen vormen, deze zijn alleen stabiel aan een water-vet interface en zullen in de oplossing
vanzelf opvouwen tot de energetisch meest stabiele structuur, sfeer of liposoom.
- De hoofdbestanddelen van de lipiden dubbellaag zijn fosfolipiden, cholesterol en
glycolipiden.
o Fosfolipiden: verschillende soorten, zoals esters van vetzuurketens met een
ruggengraat van glycerol of sfingosine.
Belangrijkste fosfolipiden: fosfatidylcholine, fosfatidylethanolamine,
fosfatidylserine, fosfatidylinositol.
Belangrijkste sfingolipiden: sfingomyeline komt enkel voor in dierlijke
membranen.
o Glycolipiden: suikerhoudende lipiden hebben meest uitgesproken asymmetrie in
membranen. Deze zijn aan een serine backbone gebonden.
Aan de lumenzijde van epitheelcellen zullen glycolipiden de cellen beschermen tegen extreme
omstandigheden zoals bv lage pH. In andere cellen cel-cel herkenning door binding met
suikerbindende eiwitten (lectinen).
Glycosfingolipiden: als antigenen in immuunreacties zoals deze van humane
bloedgroepen (A, B, O antigenen)
Hoe achterhalen welke bloedgroep? Bij agglutinatie (samenklonteren) is er herkenning, als er geen
agglutinatie is dan is het een niet-compatibel antilichaam bloedmengsel.
3
, Gangliosiden (meest complexe) bevatten oligosacharideketens met 1 of
meerdere siaalzuurmoleculen waardoor ze een negatieve lading hebben.
Komen voor in membranen v zenuwcellen elektrische signaaltransductie
o Sterolen: een substantiële fractie in membranen van eukaryote cellen. Het
voornaamste is cholesterol (2 nm kleine molecule) nestelt zich tussen de fosfolipiden
en stabiliseert de membraan. Amfipatisch desondanks haar kleine hydrofobe kop.
Membraanfluïditeit
Fosfolipiden kunnen roteren rond hun eigen lengte-as. Kunnen binnen 1 laag lateraal diffunderen
met een snelheid µm/sec, zodat de omtrek van een bacterie in een seconde kan afgelegd worden.
Flip-flop van fosfolipiden: dit is een beweging van de buitenste naar binnenste laag of
omgekeerd, gebeurd zelden spontaan. Enzymen nodig: scramblases/flippases
Kenmerkende transitietemperatuur: de fluïditeit of vloeibaarheid van de membraan varieert
met de temperatuur, gaat over van een vloeibare toestand naar een gelachtige toestand
(fase transitie).
o Om correct te blijven functioneren is het essentieel dat de membraan in vloeibare
toestand blijft.
o Onverzadigdheden: lager fase-transitietemperatuur
o De transitietemperatuur kan verlaagd worden door:
Verandering van de saturatiegraad van de vetzuurketens
Verkorting van vetzuurketens
Wijziging van de samenstelling van cholesterol
HOMEOVISKEUZE ADAPTATIE: bacteriën, gist en poikilotherme dieren wiens lichaamstemperatuur
fluctueert met de omgevingstemperatuur passen de samenstelling van hun membraan aan met de
groeitemperatuur en kunnen op die manier de vloeibaarheid van de membraan regelen.
Mutanten studie; mutante cellijnen die geen cholesterol kunnen synthetiseren gaan spontaan
lyseren. Ze hebben een zwakke membraan en kunnen hun eigen gewicht niet meer dragen.
Door cholesterol toe te voegen zullen de cellen wel overleven
Bacteriën hebben geen cholesterol in hun plasmamembraan. Zij halen hun stevigheid uit de dikke
celwand. Cholesterol bepaalt de membraanstijfheid door de innesteling tussen de fosfolipiden met
de hydrofiele OH-groep naar de hydrofiele koppen van de fosfolipiden gericht.
De innesteling brengt de vetzuurketens in een meer geordende en gestrekte configuratie,
waardoor de membraan minder vloeibaar wordt bij hoge temperatuur.
Het voorkomt de alignering van vetzuurketens bij lagere T T transitie verlaagt.
Rol als fluïditeitbuffer
Cholesterol verlaagt de membraanpermeabiliteit voor kleine polaire moleculen
Membraanasymmetrie
De cel houdt asymmetrie in stand m.b.v. gespecialiseerde enzymen, zoals scramblases en flippases.
- Fosfatidylinositol (aan de binnenkant) wordt gebruikt als herkenningspunt voor
verschillende belangrijke signaaltransductie pathways
- De actieve translocatie of flip-flop van fosfatidylserine naar de EC zijde een indicatie geven
dat de cel afsterft.
4
