P1-27
DNA bestaat uit dezelfde set van 4 monomeren nucleotiden.
DNA wordt afgelezen transcribed omgezet in een set van polynucleotiden RNA
De meeste worden translated in een ander soort polymeer een eiwit
Centrale dogma: de stroom van informatie (van DNA naar RNA naar eiwit maar niet andersom)
DNA naar RNA: transcriptie
RNA naar eiwit: translatie
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren (20 verschillende), de rangschikking van aminozuren zorgt voor een andere 3D-structuur conformatie
De volgorde van nucleotiden in een DNA-molecuul bepaalt de volgorde van aminozuren in een eiwit
Eiwitten katalyseren de replicatie van DNA en de transcriptie van RNA en de translatie van RNA in eiwitten feedback loop
Alleen levende cellen kunnen zelfreplicatie doen.
Virussen bevatten ook DNA en RNA maar kunnen niet reproduceren, ze parasiteren in cellen zodat deze kopieën maken virussen zijn niet levend zijn
inactief en loom buiten de host cel maar vertonen kwaadaardige controle wanneer ze binnen zijn.
Mutaties: veranderingen in de sequentie van nucleotiden in het DNA de dochtercellen zijn niet exacte kopieën van hun ouders.
Mutaties kunnen slecht, goed of neutraal zijn.
De basis van evolutie: genetische verandering en selectie het proces waarbij levende soorten geleidelijk aangepast en veranderd worden aan hun omgeving
in steeds geavanceerdere manieren
Genoom: de volledige volgorde van nucleotiden in het DNA van een organisme biedt een genetisch programma dat de cel instrueert hoe het zich moet
gedragen.
Alle cellen bevatten dezelfde genen maar laten verschillende genen tot uiting komen
Lichtmicroscoop in 17e eeuw ontdekt. In 1930 werd de elektronenmicroscoop uitgevonden gebruiken bundels/stralen van elektronen ipv licht. Omdat
elektronen een veel kortere golflengte hebben kunnen deze microscopen veel verder inzoomen.
1665 Hooke benoemt cellen.
Cel theorie: het werk van schwann en schleiden en andere 19e eeuwse microscopisten leidde langzaam tot de realisatie dat alle levende cellen gevormd
worden door de groei en deling van bestaande cellen.
1859: theorie van evolutie (Darwin): legt uit hoe random variatie en natuurlijke selectie leidt tot diversiteit tussen organismes die gemeenschappelijke afkomst
hebben.
Elke cel is meestal/gemiddeld 5-20 µm in diameter
De interne structuur van een cel onderscheiden is lastig: ze zijn klein, transparant en grotendeels kleurloos kleuren of refractie index
(lichtmicroscoop/gespecialiseerde optische technieken)
Dierlijke cel: scherp afgelijnde grens: plasmamembraan.
Met een goede LM kan tot 0,2 µm (de helft vd golflengte van zichtbaar licht) structuren gezien worden. Kleiner dan 0,2 µm wordt een waas/blur
Fluorescentie microscopen: mbv geavanceerde methodes van verlichting en elektronische beeldverwerking kunnen we fluorescent gelabelde cellen in veel
fijner detail zien de meest recente hebben een resolutie van 20 nm (de grootte ve ribosoom)
Elektronenmicroscoop: de hoogste vergroting en de beste resolutie tot enkele nm
Voorbereiding: fixeren (inleggen in een reactieve chemische oplossing), ingebed in vaste was of resin, gesneden of coupes in dunne snedes en gekleurd voordat
het bekeken kant worden bij EM veel dunner en er kan niet naar levende cellen gekeken worden
EM: Dunne plakjes gekleurd met elektron compacte zware metalen
Plasmamembraan: 5 nm dik
EM kan individuele grote moleculen bekijken
Transmissie EM: kijkt naar dunne plakjes weefsel, elektronen ipv licht door het preparaat
Scanning EM: verstrooid elektronen over het opp vh preparaat
EM kan niet individuele atomen bekijken xray crystallografie en cryoelektron microscopie wordt hiervoor gebruikt
De prokaryotische cel (p11)
Bacteriën zijn de simpelste structuur hebben geen organellen naast ribosomen, geen kern die hun DNA vasthoudt
Prokaryoten: geen kern (pro:voor)
Eukaryoten: wel een kern
0,2 mm (200µm): zichtbaar met blote oog
200 nm: lichtmicroscoop
20 nm: fluorescentie microscoop levende cellen
0,2 nm: EM
1 nm: TEM
3-20 nm: SEM
LM: 1000x vergroten tot 0,2 µm/200nm
Prokaryoten: enkele mm lang, bevatten een celwand om het plasmamembraan heen
Prokaryoten worden verdeeld in bacteriën en archaea
Planten kunnen geen N2 uit de atmosfeer halen ze hebben bacteriën nodig. Ook bevatten ze speciale organellen voor fotosynthese: chloroplasten
Archaea zitten op onleefbare plekken: vulkanen, maag, bevroren meren etc
Eukaryote cel (p16)
Eencellige organismes: amoeben of gisten
Kern: de kern bestaat uit twee membranen die de nucleaire envelop vormen en bevat DNA-moleculen (extreem lange polymeren met de genetische
informatie). In LM worden deze DNA-moleculen zichtbaar als individuele chromosomen
Mitochondria: de meest opvallende organel in het cytoplasma
Cellulaire respiratie: het gebruiken van O2 en afgeven van CO2 door mitochondria
Mitochondria hebben hun eigen DNA en reproduceren door te delen.
Chloroplasten zijn grote, groene organellen in de cellen van planten en algen. Ze hebben inwendige stapeling van membranen die het groene pigment chlorofyl
bevatten. Chloroplasten bevatten ook hun eigen DNA
Fotosynthese: het vangen van energie uit zonlicht om energierijke suikermoleculen te maken O2 is een bijproduct.
ER: meeste membraan onderdelen worden hier gemaakt
Golgi: stapels van platgedrukte membraanomgeven zakjes moleculen gemaakt in het ER worden aangepast en ingepakt zodat ze gesecreteerd uit de cel
kunnen worden of naar een ander celcomponent getransporteerd.
,Lysosomen: kleine, onregelmatig gevormde organellen waarin intracellulaire vertering plaatsvindt
Peroxisomen: kleine, membraanomgeven blaasjes die een afgezonderd milieu vormen voor een scala aan reacties waarbij waterstofperoxide wordt gebruikt om
toxische moleculen te inactiveren.
Membranen vormen ook veel soorten van kleine transportblaasjes die materialen overzetten van een membraanomgeven organel naar een andere.
Een continue/doorlopende uitwisseling van materialen vindt plaats tussen het ER, het golgi apparaat, de lysosomen, het plasmamembraan en de buitenkant vd
cel
Cytosol: het deel vh cytoplasma dat niet in intracellulaire membranen zit
Cytoskelet: actine filamenten, intermediaire filamenten (versterkt cellen) en microtubuli (helpen bij chromosomen uit elkaar trekken)
Motor eiwitten: gebruiken ATP om organellen en eiwitten door het cytoplasma te dragen/trekken.
Euchromatine is minder compact en de meeste actieve genen bevinden zich daar. Heterochromatine is veel compacter en is voornamelijk inactief.
P140:
Antilichamen zijn eiwitten die heel dicht binden met hun doelwitten antigenen.
Elk antilichaam molecuul is gemaakt uit 2 lichte en 2 zware ketens twee antigeenbindingsplaatsen die identiek zijn
Antilichamen worden gemaakt door B lymfocyten of B cellen. Elke B cel heeft een ander antilichaam op zijn oppervlak dat dient als receptor om een specifiek
antigeen te herkennen. Wanneer het antigeen bindt aan deze receptor/antilichaam wordt de B cel gestimuleerd om te delen en grote hoeveelheden
antilichaam in oplosbare vorm af te geven
P141
Je kan antilichamen kleuren met fluorescente verf en dan bekijken met een fluorescentie microscoop
Je kan gouddeeltjes op een antilichaam stoppen en dan met EM bekijken
Monoclonale antilichamen: als een B cel met een kankercel deelt, ontstaat een cel die voor onbepaalde tijd deelt/voor altijd en anti-A antilichamen afgeeft
Biochemische detectie: antigeen A wordt via elektroforese van de andere moleculen gescheiden elektrisch veld beweegt geladen deeltjes.
In alle gevallen kan de gevoeligheid erg vergroot worden door meerdere lagen van antilichamen te gebruiken sandwich methode kleinere aantallen van
antigeen moleculen kunnen opgespoord worden
P352:
Om een eiwit te visualiseren kan je een gelabeld antilichaam laten binden duurt lang en geen garantie op succes
Een andere manier is om reporter gen te gebruiken, een eiwit wat gemakkelijk gevolgd kan worden door zijn enzymatische activiteit of fluorescentie activiteit.
Het imiteert/bootst het gen na waardoor het op dezelfde plek, op hetzelfde moment en dezelfde hoeveelheden het reporter eiwit maakt als het normale eiwit
gemaakt zou worden. Een van de meest populaire reporter eiwitten zijn groene fluorescente eiwitten (GFP).
Het gen dat GFP codeert fuseert met de regulatoire sequenties van een gen wat je wil bestuderen, dan kan de expressie van het resulterende reporter gen
gemonitord worden door fluorescentie microscopie.
Soms wordt het DNA dat codeert voor GFP direct vastgemaakt aan het eiwit coderende gedeelte van het gen dat we onderzoeken GFP gefuseerd eiwit
GFP-fusie: standaard strategie voor het tracken van niet enkel de locatie maar ook de verplaatsing van specifieke eiwitten in levende cellen.
HC2
P365 membraan structuur
Plasmamembraan: kan niet met LM gezien worden, bestaat uit 2 lagen van lipide moleculen van 5 nm (50 atomen) dik.
In het plasmamembraan zitten kanalen en transporters eiwitten die alleen specifieke, kleine moleculen en ionen erdoor laten.
Het membraan kan groeien en zichzelf helen
Eukaryoten hebben veel interne membranen ER, golgi, endosomen en mitochondria.
Lipiden bilaag: permeabiliteitsbarriere voor de meeste wateroplosbare moleculen
P380
De celmembraan is dun en fragiel een geraamte van eiwitten versterkt en ondersteunt de celmembranen, deze zijn aan het membraan vastgemaakt via
transmembraan eiwitten.
Een netwerk van filamenteuze/draadvormige eiwitten stabiliseert het plasmamembraan dit heet de cel cortex
Rode bloedcellen hebben voornamelijk het dimeer eiwit spectrine, een lange, dunne, flexibele kabel van 100 nm lang
Spectrine: behoudt de biconcave vorm
Rode bloedcellen: gebruiken schors voor mechanische sterkte
Dierlijke cellen: actine en myosine in de schors. Gebruiken hun schors om selectief materiaal op te nemen uit hun omgeving, om van vorm te veranderen en te
bewegen. Cellen gebruiken hun cortex ook om de diffusie van eiwitten binnen het plasmamembraan te beperken.
P381
Omdat een membraan een 2D vloeistof is, kunnen veel eiwitten, net als lipiden, vrij bewegen in het blak van de bilaag
Een membraan kan bepaalde eiwitten in gebieden begrenzen en zo membraan domeinen vormen.
Een cel kan apicale en basale oppervlaktes hebben, deze asymmetrische verdeling van membraaneiwitten wordt onderhouden door een barrière die gevormd is
langs een tight junction. Op deze plek vormen gespecialiseerde grenseiwitten een doorlopende belt om de cel waar de cel contact heeft met zijn aanliggende, zo
creëert het een sluiting/verzegeling tussen aangrenzende plasmamembranen, membraaneiwitten kunnen niet langs deze junction diffunderen.
Sommige lipiden in de buitenste laag vd plasmamembraan hebben suikers covalent gebonden. Hetzelfde geldt voor de meeste eiwitten in het
plasmamembraan.
De grote meerderheid van deze eiwitten heeft korte suikerketens aan zich gelinkt oligosachariden ze worden glycoproteïnen genoemd.
Proteoglycanen: bevatten een of meer lange polysacharideketens.
Alle koolhydraten van de glycoproteïnen, proteoglycanen en glycolipiden zitten aan de buitenkant vd plasmamembraan een suiker coating glycocalyx
Suikers trekken water aan slijmerig oppervlak en bescherming tegen mechanische schade
Celoppervlak koolhydraten spelen ook een belangrijke rol bij de cel-cel herkenning en adhesie.
Transmembraaneiwitten lectine zijn gespecialiseerd om bepaalde oligosacharide zijketens te binden (glycoproteïnen en glycolipiden)
P386
Membraanlipiden zijn amfifatische hydrofobe en hydrofiele gedeeltes hierdoor vormt spontaan een bilaag in water
3 belangrijkste klassen van membraanlipide moleculen: fosfolipiden, sterolen en glycolipiden
Alberts Hfst 15
Eiwit sortering: hangt af van de signalen gebouwd in de aminozuur sequentie vd eiwitten Elk compartiment bevat een unieke set van eiwitten die
getransporteerd moeten worden van het cytosol (waar ze worden gemaakt) naar het compartiment waar ze nodig zijn.
Vesiculair transport: Het afsnoeren en fuseren van blaasjes tussen de verschillende compartimenten
Membraan omgeven organellen in eukaryoten:
Cytosol:
Bevat veel metabolische paden, eiwitsynthese, cytoskelet.
, Nucleus:
Bevat genetische informatie (genoom), DNA en RNA-synthese
Omgeven door kernenvelop -> dubbel membraan
Communiceert met het cytosol via kernporiën
Het buitenste nucleaire membraan gaat over in het ER
ER:
Belangrijkste plek voor synthese van nieuwe membranen in de cel
RER -> veel ribosomen ribosomen synthetiseren actief eiwitten in het ER membraan en ER lumen
SER -> geen ribosomen steroïde hormonen gesynthetiseerd bv in sommige endocriene cellen vd bijnieren, verschillende organische moleculen
zoals alcohol worden ontgift in levercellen. SER: opslag van Calcium (Ca2+)
Synthese van de meeste lipiden (SER), synthese van eiwitten voor de distributie naar vele organellen en het plasmamembraan (RER)
Golgi apparaat:
Modificatie, sortering en inpakken van eiwitten en lipiden voor secretie of aflevering naar andere organellen
Dicht bij de kern
Ontvangt eiwitten van ER, modificeert ze en stuurt ze daarna door naar andere bestemmingen in de cel
Lysosomen:
Kleine zakjes van verteringsenzymen Intracellulaire afbraak
Bevatten enzymen die materialen afbreken nemen macromoleculen, kapotte organellen en deeltjes via endocytose op
Endosomen:
Sortering van endocytosed/opgenomen materiaal.
Voordat de materialen naar lysosomen gaan endosomen sorteren en recyclen materiaal terug naar het plasmamembraan
Mitochondria
ATP-synthese door oxidatieve fosforylering
Binnenmembraan is gespecialiseerd in de productie van ATP (dubbel membraan)
Chloroplasten (in plantencellen)
ATP-synthese en koolstof fixatie dmv fotosynthese
Binnenmembraan is gespecialiseerd in de productie van ATP (dubbel membraan)
Peroxisomen:
Oxidatieve afbraak/oxidatie van toxische moleculen en afbraak van lipiden waterstofperoxide productie
Cytoskelet houdt veel organellen op hun plek ER, golgi, mito, chloroplast vooral aan microtubuli. Motoreiwitten gebruiken de energie van ATP-hydrolyse
om deze bewegingen te maken.
Snappen waarom een cel bv veel mitochondria heeft of weinig RER etc
Eukaryote cel kan niet groot worden met alleen een plasmamembraan oppervlakte/volume verhouding is te klein
Evolutie van de membraan omgeven organellen op 2 manieren:
Membranen van de kern, ER, Golgi, endosomen en lysosomen zijn waarschijnlijk ontstaan door invaginatie van het plasmamembraan (plaatje 15.3).
Dit zou verklaren waarom de kernenvelop doorloopt en uit twee membranen bestaat. Endomembraan systeem: ER, golgi, peroxisomen, endosomen
en lysosomen.
Mitochondria en chloroplasten bevatten hun eigen kleine genomen en kunnen ook sommige eiwitten maken. Deze organellen waren bacteriën die
zijn “opgegeten” door een eukaryote cel waarmee ze in symbiose leefden.
Gen: stukje DNA dat afgelezen kan worden naar een eiwit. Chromosoom: een enkel DNA-molecuul dat bestaat uit miljoenen nucleotiden. Genoom: verzameling
van alle chromosomen -> elke cel bevat het hele genoom
Mitochondria, chloroplasten en het binnenste van de nucleus eiwitten worden gelijk uit het cytosol geleverd.
Golgi, lysosomen, endosomen en binnenste kernmembraan eiwitten en lipiden worden indirect geleverd via het ER. Eiwitten komen uit cytosol ER in dan
door naar golgi en naar plasmamembraan/andere organellen
Peroxisomen krijgen sommige van hun membraaneiwitten van het ER maar de meeste verteringsenzymen direct uit het cytosol.
Alle eiwitten worden gesynthetiseerd door ribosomen in het cytosol (afgezien van sommige eiwitten die in mito’s en chloroplasten door hun eigen ribosomen
worden gemaakt maar meeste komen uit cytosol). Aminozuurvolgorde bepaalt de eindbestemming vh eiwit, kan een sorting signal bevatten waardoor het eiwit
naar het organel gestuurd, zonder sorting signal blijft het eiwit permanent in het cytosol.
Wateroplosbaar eiwit door membraan ondoordringbaar voor hydrofiel macromolecuul:
Eiwitten: cytosol nucleus door de kernporiën fungeren als een selectieve poort die actief specifieke macromoleculen transporteren maar
ook vrije diffusie toelaat van kleinere moleculen.
Eiwitten: cytosol ER, mito of chloroplast worden getransporteerd mbv eiwit translocators die zich in het membraan bevinden het eiwit zich
moet ontvouwen om door de translocator te gaan. Bacteriën hebben vergelijkbare translocators in hun plasmamembraan en gebruiken dit om
eiwitten van het cytosol naar de buitenkant van de cel te verplaatsen.
Eiwitten die van het ER afkomen (en van ene compartiment naar andere verplaatsen) worden getransporteerd in transport vesicles, die van het ene
membraan afsnoeren en weer fuseren met het andere membraan waar ze heen moeten. Op deze manier leveren de vesicles oplosbare eiwitten,
maar ook eiwitten en lipiden die deel zijn van het vesicle membraan.
Sorting signal: 15-60 aminozuren lang wordt meestal (dus niet altijd) verwijderd van het uiteindelijke eiwit.
Transport cytosol nucleus:
De kernenvelop bestaat uit twee membranen:
- Het binnenste membraan bevat eiwitten die dienen als bindingsplaatsen voor chromosomen en anderen die dienen als anker voor de nucleaire lamina
(een fijn gewoven netwerk van eiwit filamenten die het binnenste van dit membraan belijnen structurele ondersteuning kernenvelop).
- Het buitenste membraan lijkt op dat van het ER, waar het continu mee is
Kernporie: bestaat uit 30 verschillende eiwitten. Warrige polypeptide ketens grote moleculen kunnen er niet doorheen maar kleine wateroplosbare
moleculen kunnen vrij en niet selectief passeren tussen de nucleus en het cytosol.
Als grote moleculen willen passeren door de kernporiën moeten zij het juiste sorting signaal laten zien.
1. De signaal sequentie stuurt eiwit van cytosol naar kern heet nucleair lokalisatie signaal.
2. Dit signaal wordt herkend door cytosolische eiwitten genaamd nucleair import receptoren.
3. Het grote molecuul met het signaal bindt aan deze receptor en gaan samen als een complex de nucleus in.
4. In de nucleus bindt Ran-GTP aan de receptor waardoor de receptor zijn “vracht” loslaat.
5. Samen met Ran-GTP keert de receptor weer terug naar het cytosol via een kernporie.
6. Hier triggert en eiwit Ran om GTP te hydrolyseren.
