Cellulaire Biochemie
Samenvatti ng leerdoelen cellulaire biochemie 1 e leerjaar periode D
Inhoudsopgave
Celstructuur en functie.................................................................................................................................. 3
Verschillen en overeenkomsten tussen prokaryoten en eukaryoten cellen kunnen beschrijven..........................3
De structuur en functie van celorganellen en ribosomen kunnen uitleggen........................................................4
De biosynthese route van membraan en secretie-eiwitten kunnen beschrijven..................................................6
De structuur en functie kunnen beschrijven van de 3 vormen van cytoskelet (microtubuli, actine- en
intermediaire filamenten) en de rol die motoreiwitten hebben...........................................................................6
De structuur en functie kunnen uitleggen van de extracellulaire matrix.............................................................7
De structuur en functie kunnen uitleggen van dierlijke en plantaardige intercellulaire verbindingen (tight
junctions, desmosomen, gap junctions en plasmodesmata)...............................................................................7
Extra info..............................................................................................................................................................7
Membranen en transport............................................................................................................................... 8
Bouw en functie van biologische membranen kunnen beschrijven.....................................................................8
Uitleggen hoe de vloeibaarheid van membranen kan worden beïnvloed door temperatuur, fosfolipide
samenstelling en cholesterol................................................................................................................................8
Beschrijven hoe eiwitten in een membraan verankerd kunnen zitten en kanalen kunnen vormen.....................9
Passief en actief transport, inclusief de in de les behandelde voorbeelden, kunnen noemen.............................9
De begrippen isotoon, hypertoon, en hypotoon kunnen toelichten...................................................................11
Fagocytose, pinocytose, receptor-gemedieerde endocytose en vesiculair transport kunnen beschrijven........11
Metabolisme en enzymen............................................................................................................................ 12
De begrippen metabole, anabole en katabole reactie kunnen beschrijven.......................................................12
De thermodynamische begrippen open systeem, gesloten systeem, 1 e en 2e hoofdwet, en de termen enthalpie
(H), entropie (S) en vrije energie (G) kunnen toepassen....................................................................................12
Aan de hand van een beschrijving van een reactie kunnen aangeven of G, H en S positief, negatief of 0
zullen zijn............................................................................................................................................................13
Aan de hand van een gegeven formule beredeneren hoe de werkelijke G afhangt van de G 0 en
concentraties van de reactanten........................................................................................................................13
In een grafiek de relatie weergeven tussen vrije energie (G) en enthalpie (H) en het verloop van een reactie 13
De begrippen endergoon, exergoon, endotherm en exotherm kunnen toepassen............................................13
Uitleggen hoe een endergone reactie in de cel kan verlopen............................................................................14
Uitleggen hoe enzymen reacties kunnen versnellen..........................................................................................15
De invloed van pH, temp, cofactoren en co-enzymen op de enzymactiviteit uitleggen....................................15
Uitleggen hoe enzymactiviteit bepaling of een substraatbepaling in de praktijk wordt uitgevoerd.................16
Aan de hand van gegeven data de enzymactiviteit of substraat concentratie berekenen................................16
Berekeningen uitvoeren met zuren, basen en buffers........................................................................................16
Een buffer kiezen bij een bepaalde pH en een protocol opstellen hoe je die buffer kan maken........................16
1
,Enzymkinetiek............................................................................................................................................. 17
Het Michaelis-Menten model van enzymkinetiek kunnen beschrijven..............................................................17
Een Michaelis-Menten grafiek en een Lineweaver-Burk plot kunnen tekenen en aangeven hoe hieruit de K M
en Vmax af te leiden zijn.......................................................................................................................................18
Uitleggen wat competitieve en niet-competitieve remming inhoudt en het effect daarvan kunnen weergeven
in een Michaelis-Menten grafiek of Lineweaver-Burk plot................................................................................18
Verschillen tussen Michaelis-Menten en allosteren enzymen uitleggen............................................................19
Uitleggen hoe allosterische remmers en activatoren de enzymactiviteit beïnvloeden......................................19
Beschrijven hoe metabole routes d.m.v. negatieve en positieve feedback gereguleerd kunnen worden..........19
Glycolyse regulatie....................................................................................................................................... 20
Uitleggen waarom koolstofverbindingen met veel waterstof bij oxidatie veel energie opleveren....................20
Beschrijven wat er globaal gebeurt tijdens de glycolyse, citroenzuurcyclus en de elektronentransportketen
inclusief de rol van NAD+/ NADH en ATP............................................................................................................20
De netto reacties beschrijven van de glycolyse, pyruvaatshuttle, citroenzuurcyclus, oxidatieve fosforylering en
alcohol en melkzuur vergisting...........................................................................................................................21
Beschrijven hoe koolhydraten, aminozuren, vetzuren en glycerol kunnen worden geoxideerd en daarbij ATP
opleveren............................................................................................................................................................21
Beschrijven hoe de glycolyse gereguleerd wordt via hexokinase en fosfofructokinase.....................................22
Globaal beschrijven hoe gluconeogenese, glycogenolyse, glycogeensynthese en vetzuuroxidatie plaatsvinden
............................................................................................................................................................................22
Extra info............................................................................................................................................................22
Celsignalering.............................................................................................................................................. 23
De begrippen endocriene, neurocriene, paracriene en autocriene signalering toepassen................................23
De voordelen beschrijven van een meer staps route bij signaaltransductie......................................................23
Structuur en functie kunnen beschrijven van intracellulaire receptoren, G-protein-linked receptors (GPCRs),
tyrosine-kinase receptors (RTKs), en ligand-gated ion channels........................................................................24
De rol van kinase en fosfatasen bij signaaltransductie uitleggen......................................................................25
De vorming en werking van de second messengers cAMP, IP 3, DAG en CA2+ beschrijven..................................26
Beschrijven hoe signaaltransductie routes gereguleerd kunnen worden..........................................................26
Beschrijven hoe een signaalstof leidt tot het activeren van genexpressie.........................................................26
Beschrijven hoe een signaal in de doel cel wordt versterkt/geamplificeerd......................................................26
Beschrijven waarom een cel niet op elk signaal reageert en waarom verschillende cellen een andere respons
kunnen geven op eenzelfde signaalstof.............................................................................................................26
Uitleggen hoe ‘scaffolding proteins’ de efficiëntie van de signaaltransductie verhogen..................................27
Extra info............................................................................................................................................................27
Vragen......................................................................................................................................................... 28
Celstructuur en functie.......................................................................................................................................28
Membranen en transport...................................................................................................................................30
Metabolisme en enzymen..................................................................................................................................31
Enzymkinetiek.....................................................................................................................................................32
2
, Glycolyse regulatie.............................................................................................................................................33
Celsignalering.....................................................................................................................................................34
Antwoorden................................................................................................................................................ 35
Celstructuur en functie.......................................................................................................................................35
Membranen en transport...................................................................................................................................36
Metabolisme en enzymen..................................................................................................................................37
Enzymkinetiek.....................................................................................................................................................38
Glycolyse regulatie.............................................................................................................................................39
Celsignalering.....................................................................................................................................................40
Celstructuur en functie
Verschillen en overeenkomsten tussen prokaryoten en eukaryoten cellen
kunnen beschrijven
Bij eukaryoten ligt het DNA in de celkern en bij prokaryoten ligt het DNA los in het cytoplasma.
Je kunt compartimenten van elkaar onderscheiden op basis van grootte, gewicht, dichtheid en inhoud
Voor celfractionering worden eerst de cellen gehomogeniseerd. Het homogenaat wordt
gecentrifugeerd en het supernatant wordt overgebracht in een nieuwe buis en wordt gecentrifugeerd
bij een hogere snelheid en een langere tijd. Dit wordt meerdere keren herhaald, hierdoor heeft elke
buis uiteindelijk andere cel componenten.
De cel componenten sedimenteren op de volgende volgorde (van eerst naar laatst): 1. Intacte cellen,
erytrocyten, celkernen, flarden celmembraan. 2. Mitochondriën. 3. Lysosomen. 4. Microsomen (ER en
ribosomen). 5. Cytoplasma.
3
,Er is een ondergrens en een bovengrens voor de celgrootte. Als de oppervlakte te klein is vergeleken
met het volume van de cel, dan kan het zijn dat de cel niet genoeg benodigdheden binnenkrijgt. Er
kan wel maar een beperkt aantal van een specifieke stof per seconde over het plasmamembraan.
Voordelen van compartimenten in een eukaryoten cel: de compartimenten zorgen voor verschillende
omgevingen, wat zorgt voor het optimale milieu voor specifieke metabolische functies. Ook helpt het
bij membraangebonden processen, aangezien veel enzymen en eiwitten in het plasmamembraan
zitten. Bij gelijke hoeveelheid van stoffen een hogere concentratie, als een stof namelijk in een
kleinere ruimte wordt gebracht (een organel) dan is de concentratie per volume hoger en is er meer
kans op botsingen.
Nadelen van het hebben van compartimenten: Kost energie om compartimenten te maken en te
onderhouden en het zorgt voor extra belemmering voor transport stoffen.
De structuur en functie van celorganellen en ribosomen kunnen uitleggen
Nucleaus en kernmembraan
De kern bevat een groot deel van de genen in een eukaryoten cel
De kernenvelop omringt de kern, de kernenvelop is een dubbel membraan, dit zijn
lipide bilayers. Het membraan is doorboort met kernporiën die het verkeer met het
cytoplasma regelen. In de kern bevindt zich het DNA in discrete eenheden
genaamd chromosomen. Chromatine is het complex van DNA en eiwitten dat
chromosomen vormt. Ook bevat de kern een nucleolus, hier start de synthese van
ribosomen, door synthese van rRNA.
Ribosomen
Ribosomen zijn cellulaire componenten die eiwitsynthese uitvoeren (ribosomen worden niet als
organellen aangezien). Je hebt vrije ribosomen (in het cytosol) en gebonden ribosomen (gehecht aan
ER of kernenvelop) dit zijn wel allebei identieke ribosoom, de naam geeft alleen aan waar ze zich
bevinden. Eiwitten gemaakt uit vrije ribosomen functioneren normaal binnen het cytosol
(cytoplasmatische eiwitten). Gebonden ribosomen maken eiwitten die bestemd zijn om in
membranen gebracht te worden (secretie- of membraaneiwitten).
Endoplasmatisch reticulum (ER)
De ER membranen scheiden het binnen gedeelte van het ER (lumen) en het cytosol
Er zijn 2 gebieden in het ER; glad ER (geen ribosomen) en ruw ER (wel ribosomen)
Functies glad ER:
- Synthese van lipiden (vetzuren, fosfolipiden, steroïden)
- Metabolisme van koolhydraten
- Opslag van calcium, ze stimuleren onder andere samentrekking van
spieren, maar ook secretie van blaasjes.
- Ontgiften van schadelijke stoffen: door aanzetten van hydrofiele groepen, hierdoor worden ze beter oplosbaar
makkelijker het lichaam uit getransporteerd worden. Het gebruik van giftige stoffen kan de
verspreiding van glad ER stimuleren, hierdoor wordt de tolerantie voor bepaalde drugs hoger.
Functies ruw ER:
- Vele cellen scheiden eiwitten af die zijn geproduceerd door de ribosomen die gehecht zijn
aan het ruwe ER. In het lumen van het ER, neemt een polypeptide zijn functionele vorm aan.
4
, - Synthese van secretie eiwitten en van membraaneiwitten. De meeste secretie eiwitten zijn
glycoproteïne, eiwitten met koolhydraten covalent gebonden. Ook maakt het
membraaneiwitten en fosfolipiden voor zijn eigen membraan.
- Kenmerken:
• Glycolysering: koppelen van suikers aan eiwitten
• Zwavelbruggen
Glycolysering verbeterd de oplosbaarheid, zorgt voor herkenning en beschermt tegen afbraak. Vindt
plaats aan de lumenale kant van het ER
Zwavelbruggen zijn covalente bindingen tussen -SH groepen van cysteïne aminozuren, ze verstevigen
de tertiaire structuur. Het ER lumen bevat redox enzymen en een omgeving die gunstig is voor het
maken van zwavelbruggen. In het cytosol zouden zwavelbruggen weer gereduceerd worden.
Golgi apparaat
Nadat ze het ER verlaten gaan veel transport blaasjes naar het golgi-
apparaat. Hier worden producten van het ER (bijvoorbeeld eiwitten)
gewijzigd, opgeslagen en dan naar andere bestemmingen gestuurd
De twee zijdes van de golgi stapel zijn de cis face en de trans face.
De cis face is het ontvangst deel van de golgi, en zit ook dicht bij het
ER. De trans face is de verstuur kant. Ook heb je de stapel platte
zakjes (cisternea).
De golgi sorteert de producten en doelt ze op verschillende delen
van de cel. De blaasjes komen bij de trans face en smelten samen
met het plasmamembraan
Lysosomen
Een lysosoom is een membraan omsloten blaas van hydrolytische
enzymen die vele eukaryoten cellen gebruiken om
macromoleculen te verteren. De enzymen en het membraan
worden gemaakt in het ruwe ER.
De voedselvacuole gevormd door fagocytose smelt samen met
een lysosoom, wiens enzymen het voedsel verteren
Lysosomen gebruiken ook de hydrolytische enzymen om het
organisch materiaal van hun eigen cellen te recyclen (autophagy)
Vacuolen
Vacuolen zijn grote blaasjes voortgekomen uit het ER en de Golgi
Functies van vacuolen:
- Opslag van voedsel, organisch en anorganisch materiaal, afvalstoffen en pigmenten
- Cel strekking en groei
- Stevigheid (turgor)
- Lysosoom
Mitochondriën
Heeft een dubbel membraan beide van een fosfolipiden bilayer.
De matrix bevat vele verschillende enzymen en mitochondrieel DNA en
ribosomen
De cristea geven het inner mitochondrische membraan een groot oppervlak, dit
vergroot de productiviteit van de cellulaire ademhaling
Is belangrijk voor de productie van energie: hier vindt de cellulaire ademhaling plaats
Zowel mitochondriën als chloroplasten zijn dynamisch (beweeglijk).
Chloroplasten
5
