1
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
, Inleiding
Beste toekomstige Biomedische wetenschappen studenten,
Wij, masterstudent Geneeskunde en bachelor student Geneeskunde mét ervaring met de opleiding
Biomedische Wetenschappen, hebben een samenvattingsbundel gemaakt voor de selectie van
Biomedische Wetenschappen 2023 in Amsterdam (UvA). De samenvatting bevat héél hoofdstuk
16 uit het boek Essential Cell Biology. De samenvatting geeft de leerstof op een overzichtelijke
manier weer en bevat alle belangrijke plaatjes uit H16 van het eerdergenoemde boek. Het is in het
Nederlands geschreven en samengevat uit de bijbehorende literatuur. De leerstof vanuit de
powerpoint is dus niet opgenomen in deze samenvatting.
Naast deze samenvatting komt er ook een grote oefenbundel online, zodat je jouw kennis kan
testen! Houd ons Stuvia-account, en onze Instagram (@decentraleBMW) hiervoor in de gaten!
Aangezien wij veel ervaring hebben met selecties en tentamens van zowel Biomedische
Wetenschappen als Geneeskunde, zal de oefenbundel een goede oefening zijn voor de
daadwerkelijke selectie.
Het is verboden om deze samenvatting te delen met andere mensen, wegens copyright. Het delen
of kopiëren van de inhoud wordt dan ook streng gestraft door Stuvia. Daarnaast gaan we er natuurlijk
van uit dat jullie strijden voor je eigen rangnummer en niet die van een ander.
Wij wensen jullie heel veel succes met de voorbereiding!
2
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
, Essential Cell Biology
Hoofdstuk 16: Cel signalering
In dit hoofdstuk worden een aantal belangrijke manieren besproken hoe cellen signalen uitzenden én
interpreteren.
Algemene principes van cel signalering
Informatie kan in verschillende vormen voorkomen, en bij communicatie worden
signalen waaruit die informatie afkomstig is vaak omgezet in de ene vorm naar de andere. Dit proces
van conversie wordt signaaltransductie genoemd. In een typische communicatie
tussen cellen produceert de signaalcel een bepaald type extracellulair
signaalmolecuul dat wordt gedetecteerd door de doelcel. De meeste cellen kunnen zowel signalen
verzenden als ontvangen. Doelcellen bezitten receptoren die specifiek op hun bijpassende
signaalmolecuul reageren. Signaaltransductie begint als zo’n extracellulair signaal op de receptor
aangrijpt en de doelcel aanzet om intracellulaire signaalmoleculen aan het werk te zetten. Intracellulair
kan dan het celgedrag aangepast worden.
Signalen kunnen werken over een lange of korte afstand
Cellen in meercellige organismen gebruiken honderden soorten extracellulaire signaalmoleculen
om met elkaar te communiceren. De signaalmoleculen kunnen eiwitten, peptiden, aminozuren,
nucleotiden, steroïden, vetzuurderivaten, of zelfs opgeloste gassen zijn.
Cel-cel communicatie:
• Endocriene communicatie: de meest voorkomende manier van cel tot cel communicatie
gaat via de bloedsomloop met behulp van hormonen bij dieren en via het sap bij planten.
Cellen die hormonen produceren heten endocriene cellen. Hormonen hebben een
wijdverspreid effect in het lichaam, omdat ze via het bloed verspreid worden.
o Een deel van de alvleesklier (pancreas) is bijvoorbeeld een endocriene klier dat
verschillende hormonen produceert, onder andere insuline.
• Paracriene communicatie: een andere vorm van cel tot cel communicatie is via paracriene
signalering, waarbij de signaalmoleculen lokaal door de extracellulaire vloeistof diffunderen
naar dichtbij gelegen cellen. Dit zijn dus lokale mediatoren.
o Veel van de signaalmoleculen die inflammatie reguleren op de plek van infectie of die
celproliferatie controleren in een genezende wond werken op deze manier.
• Autocriene communicatie: In sommige gevallen kunnen cellen reageren op de lokale
mediatoren die ze zelf produceren. Deze vorm van cel-cel communicatie heet autocriene
signalering.
o Een voorbeeld hiervan is dat kankercellen op deze manier hun eigen overleving en
proliferatie kunnen bevorderen.
• Neuronale signalering: neuronen kunnen signalen over lange afstanden overbrengen, op
een snelle en specifieke manier. In tegenstelling tot hormonen kunnen neuronen heel
specifiek bepaalde cellen aanspreken.
o Het axon van een neuron eindigt op de synapsen van de doelcellen, die ver van het
neuronale cellichaam kunnen liggen.
o Een neuron kan elektrische impulsen versturen met een snelheid tot 100 m/seconde.
o De elektrische signalen worden omgezet in een chemische vorm à elke
elektrische impuls stimuleert het zenuwuiteinde om een neurotransmitter vrij te
geven. De neurotransmitter diffundeert dan door de synapsspleet naar de doelcel,
binnen 1 milliseconde.
• Contact-afhankelijke communicatie: bij deze vorm van cel-tot-cel communicatie maken
cellen direct fysiek contact via signaalmoleculen in het plasmamembraan van de signaalcel en
receptoreiwitten in het plasmamembraan van de doelcel.
o Tijdens de embryonale ontwikkeling zorgt contact-afhankelijke signalering ervoor dat
aangrenzende cellen die in eerste instantie gelijk zijn aan elkaar, zich gaan
specialiseren om verschillende celtypen te vormen.
3
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
,Figuur 1. Verschillende manieren van cel-cel communicatie
Figuur 2. Contact-afhankelijke signalering reguleert de aanmaak van zenuwcellen in fruitvliegjes (Drosophila). Het
zenuwstelsel van een vlieg ontstaat in het embryo uit een laag vol epitheelcellen. Geïsoleerde cellen beginnen zich te
specialiseren als neuronen, terwijl buurcellen niet-neuronale cellen blijven en de structuur van de epitheliale laag
behouden. De signalen die dit proces controleren worden via directe cel op cel communicatie doorgegeven. Elk
toekomstige neuron levert een remmend signaal op nabij gelegen cellen, waardoor deze cellen zich niet ontwikkelen naar
neuronen. Dit proces heet laterale inhibitie. Zowel het signaalmolecuul als het receptormolecuul zijn transmembraan
eiwitten.
Elke cel reageert op een beperkt aantal extracellulaire signalen, afhankelijk van zijn geschiedenis en
huidige staat
Cellen worden blootgesteld aan honderden verschillende signaalmoleculen in de omgeving. Elke cel
moet zeer selectief reageren op de mix van signalen, volgens de gespecialiseerde functie van de cel.
Of een cel reageert op een signaalmolecuul hangt allereerst af van het feit of de cel een receptor
bevat voor dat signaal. Elke receptor wordt normaal gesproken geactiveerd door slechts één type
signaal.
4
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
,Zonder de juiste receptor, zal de cel niet reageren op het signaal. Door alleen een beperkte
hoeveelheid receptoren te produceren, beperkt een cel zich tot een kleine hoeveelheid signalen
waarop het kan reageren. Met alleen deze aanpassing kunnen extracellulaire signalen alsnog het
gedrag van een cel op veel mogelijke manieren aanpassen, denk bijvoorbeeld aan verandering van de
celvorm, celbeweging, celmetabolisme of genexpressie.
Het signaal van een geactiveerde receptor activeert over het algemeen intracellulaire
signaalmoleculen. Deze moleculen werken in een cascade en veranderen uiteindelijk de activiteit
van effectoreiwitten, die bepaalde directe effecten hebben op het gedrag van de cellen. Dit
intracellulaire systeem varieert per type cel, zodat verschillende soorten cellen op verschillende
manieren op hetzelfde signaal reageren.
Figuur 3. Hetzelfde signaalmolecuul kan verschillende reacties opwekken in verschillende doelcellen. Acetylcholine bindt
aan dezelfde receptor op pacemakercellen (A) en speekselkliercellen (B), maar het veroorzaakt een verschillende respons in
de celtypen. Skeletspiercellen (C) produceren een ander receptortype voor hetzelfde signaal. D: Voor zo’n veelzijdig
molecuul, heeft acetylcholine een vrij eenvoudige chemische structuur.
Een typische cel bezit verschillende soorten receptoren,
elk met tientallen tot honderdduizenden exemplaren. Een
dergelijke variëteit zorgt ervoor dat de cel een relatief
klein aantal signaalmoleculen toelaat om controle uit
te oefenen over het celgedrag.
Een combinatie van signalen kan een reactie oproepen
die afwijkt van de som van de effecten die elk signaal
afzonderlijk zou veroorzaken. De aanwezigheid van een
signaal zal dus vaak de effecten van een ander signaal
wijzigen. Een combinatie van signalen kan een cel in
staat stellen te overleven; een andere combinatie zou het
kunnen laten differentiëren op een gespecialiseerde
manier; en een andere combinatie kan juist voor
celdeling zorgen. Bij afwezigheid van signalen zijn de
meeste dierlijke cellen geprogrammeerd om apoptose
(zelfdoding) te plegen.
Figuur 4. Een cel is afhankelijk van meerdere extracellulaire signalen. Elk celtype heeft een bepaalde reeks receptoreiwitten
waardoor de cel kan reageren op een specifieke set van extracellulaire signalen. Deze signaalmoleculen werken in
combinaties om het gedrag van de cel te reguleren. Zoals hier is weergegeven, hebben cellen multipele signalen (blauwe
pijlen) nodig om te overleven, additionele signalen (rode pijlen) nodig om te groeien en delen, en weer andere signalen
(groene pijlen) nodig om te differentiëren. Als er geen ‘survival’ signalen zijn, ondergaan de meeste cellen apoptose.
De onderstaande tabel bevat voorbeelden van hormonen, lokale mediatoren, neurotransmitters en
contactafhankelijke signaalmoleculen. Later in het hoofdstuk wordt hier verder op in gegaan.
5
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
, Signaalmolecuul Plaats van productie Chemische structuur Sommige functies
Hormonen
Adrenaline (epinefrine) Bijnier Derivaat van het Verhoogt de bloeddruk,
aminozuur tyrosine hartslag en metabolisme
Cortisol Bijnier Steroïd (derivaat van Beïnvloedt het
cholesterol) metabolisme van
eiwitten, koolhydraten en
vetten in de meeste
weefsels
Estradiol Ovarium (eierstok) Steroïd (derivaat van Induceert en onderhoudt
cholesterol) secundaire vrouwelijke
geslachtskenmerken
Insuline Bèta-cellen van de Eiwit Stimuleert de glucose
pancreas (alvleesklier) opname, eiwit synthese
en vetsynthese in
verschillende celtypen
Testosteron Testis (teelballen) Steroïd (derivaat van Induceert en onderhoudt
cholesterol) secundaire mannelijke
geslachtskenmerken
Schildklierhormoon Schildklier Derivaat van het Stimuleert het
(thyroxine) aminozuur tyrosine metabolisme in veel
celtypen
Lokale mediatoren
Epidermale groeifactor Verschillende cellen Eiwit Stimuleert epidermale en
(EFG) vele andere celtypen om
te prolifereren
‘Platelet-derived growth Verschillende cellen, o.a. Eiwit Stimuleert veel celtypen
factor’ (PDGF) bloedplaatjes om te prolifereren
‘Nerve growth factor’ Verschillende Eiwit Bevordert de overleving
(NGF) geïnnerveerde weefsels van bepaalde klassen
van neuronen: bevordert
hun overleving en groei
van hun axonen
Histamine Mestcellen Derivaat van het Zorgt ervoor dat
aminozuur histidine bloedvaten verwijden en
meer permeabel worden,
wat helpt om inflammatie
te veroorzaken
Stikstofmonoxide (NO) Zenuwcellen; Opgelost gas Zorgt ervoor dat gladde
endotheelcellen van spiercellen zich
bloedvaten ontspannen; reguleert de
activiteit van
zenuwcellen.
Neurotransmitters
Acetylcholine Zenuwuiteinden Derivaat van choline Excitatoire
neurotransmitter in veel
neuromusculaire
synapsen en in het CZS
GABA Zenuwuiteinden Derivaat van het Inhibitoire
aminozuur glutaminezuur neurotransmitter in het
CZS
Contact-afhankelijke signaalmoleculen
Delta Prospectieve neuronen; Transmembraaneiwit Inhibeert naburige cellen
verschillende andere om op dezelfde manier
ontwikkelende celtypen gespecialiseerd te
worden als de signaalcel.
Figuur 5. Tabel met voorbeelden van signaalmoleculen.
6
Copyright 2023 DecentraleBMWUvA
