Week 3: Cytoskelet, celdeling en celwand
College
Fluorescentie
• GFP is een eiwit dat groene fluorescentie produceert
○ Mutaties in de GFP sequentie veranderen de kleur en de intensiteit van de
fluorescentie
○ Door het GFP DNA te fuseren met een andere DNA sequentie kan het naar een
bepaalde intracellulaire lokalisatie gericht worden
▪ Fusies met GFP derivaten kunnen specifieke organellen zichtbaar maken en
co-localiseren
• Een fluorescerend molecuul absorbeert fotonen en produceert daardoor fotonen met
een hogere golflengte --> hebben een lagere energie waarde dan lagere golflengtes
• Een dichroische spiegel maakt selectief de fluorescentie zichtbaar
Cytoskelet
• Dynamische rail
○ De rail groeit en krimpt continue
○ Is alleen aanwezig indien nodig
○ Gaat van elke plaats naar elke andere plaats
○ Produceert zichzelf wanneer het nodig is, en is ALTIJD optijd
○ Individuen kunnen op dynamische rail zitten
○ Meerdere individuen kunnen tegelijkertijd op dynamische rail zitten
○ Organiseert de maatschappij fysiek rondom zichzelf
○ Start wanneer de rail een signaal ontvangt
○ Cytoskelet van eukaryotische organisme is een dynamische rail
▪ Microtubuli (polymeer van eiwit tubuline)
□ 25 nm
□ Polair
□ Dieren, planten en schimmels
□ Holle buisjes die bestaan uit alfa- en beta-tubuline dimeren
▪ Actine-filamenten (polymeer van het eiwit actine)
□ 10 nm Zowel actine filamenten als
□ Niet polair microtubuli vertonen dynamische
□ Alleen bij dieren instabiliteit
▪ Intermediaire filamenten (o.a. lamine en keratine) • Polymeren kunnen groeien en
□ 6 nm krimpen
□ Polair • Fases van groei en krimp
□ Dieren, planten en schimmels wisselen elkaar af
• Dynamische instabiliteit van microtubuli
○ Afwisselende fases van groei (polymerisatie), stoppen met groeien, krimpen
(depolymerisatie), en het hervatten van de groei
○ Omdat alle alfa/beta dimeren in dezelfde richting wijzen, zijn microtubuli polair
(plus en min kant)
○ Omdat de + kant GTP-tubuline beter bindt dan de -kant, is er meer groei aan de
+kant
○ Met GTP-tubuline-kap groeien microtubuli beter dan zonder GTP kap
○ In de buis hydrolyseert GTP tot GDP
○ Als GDP tubuline aan een uiteinde zit, depolymeriseert de microtubulus
○ Gamma-tubuline stabiliseert de -kant en is vaak een beginpunt van polymerisatie
○ Corticale microtubuli in een plantencel groeien vooral lang bestaande microtubuli
○ Dynamische instabiliteit van de microtubuli bepalen de vorm van het ER in dierlijke
cellen
○ Belangrijk omdat
▪ Dynamische instabiliteit maakt snelle reorganisatie van het cytoskelet na het
ontvangen van signalen mogelijk
▪ Het is niet de polymerisatie van microtubuli die energie (GTP of ATP) kost,
maar de dynamische instabiliteit
• Actine polymerisatie
○ Als ATP-actine monomeren incorporeren in een actine filament, wordt de ATP
gehydrolyseerd
○ ADP-actine dissocieert van filamenten aan de uiteinden
○ Listeria beweeg door actine polymerisatie
▪ Listeria mobiliseert het actine cytoskelet van de gastheercel om zich te
Dierlijke cellen:
bewegen in de cel
Actine cytoskelet:
○ Migratie van fibroblasen voor wondheling: beweging door actine polymerisatie
• Celvorming
○ Moeboide beweging: vorming van pseudopodien en beweging door actine
• Celmigratie
polymerisatie
○ Treadmilling: als polymerisatie aan de +kant gelijk is aan de depolymerisatie aan
Microtubuli:
de -kant, lijkt het actine filament te bewegen
• Intracellulair transport
▪ Zowel actine filamenten als microtubuli vertonen treadmilling
CBI-10306 Pagina 1
, • Intracellulair transport
▪ Zowel actine filamenten als microtubuli vertonen treadmilling
• Detectie van groeiende microtubuli
○ EB1 is een eiwit dat bindt aan de top van groeiende microtubule
○ Hier gebruiken we EB1-GFP om de dynamiek van microtubuli in een levende cel
goed te volgen
○ In dierlijke cellen groeien microtubuli vanaf het centrosoom
Transport over het cytoskelet door motoreiwitten
• Myosine motoreiwitten 'lopen' over actine filamenten
Actine filamenten
○ Motoreiwitten zijn ATPases: de energie voor de beweging is afkomstig van de
• Myosine
hydrolyse van ATP
• Door binding aan organellen kunnen motor organellen transporteren
Microtubuli
• Kinesine en dyneine zijn motoreiwitten die bewegen over microtubuli
• Kinesine (naar +kant)
○ Kinesine beweegt naar de +kant van de microtubuli
○ Planten hebben geen
○ Dyneine beweegt naar de -kant van de microtubuli
dyneine dus dan kan
• Voorbeelden in verschillende soorten cellen kinesine wel naar -kant
○ Cytoplasmastroming in plantencellen: beweging van organellen met myosines over
• Dyneine (naar -kant)
actine bundels
▪ De organellen zijn gebonden aan myosine motoreiwitten die stapjes maken
over het cytoskelet Intracellulair transport:
▪ Plantencellen: actine filamenten zijn transportroutes Planten: Actine
○ Spiersamentrekking in dieren: myosine beweging over actinefilamenten Dieren en schimmels:
▪ Contractie: myosinebeweging trekt actine filamenten in een sarcomeer naar microtubuli
elkaar toe
▪ Ontspanning: myosine laat los van de actine filamenten en de spier verlengt
• In polair groeiende cellen voert het cytoskelet Golgi vesikels aan met bouwstoffen
• Corticale microtubuli in plantencellen: celwand vorming
○ Niet-delende plantencellen hebben corticale microtubuli
○ Liggen tegen het plasmamembraan in een 2D vlak
Celwandvorming bij plantencellen
• De celwand van plantencellen bestaat uit cellulose microfibrillen en celwandmatrix (alle
andere stoffen die in de celwand zitten)
• De cellulose microfibrillen zijn vergelijkbaar met het ijzer en de matrix materialen met
het beton in gewapend beton
• De oriëntatie van cellulose microfibrillen in de celwand bepaalt de groeirichting van
plantencellen
○ Turgordruk is het zelfde in alle richtingen
○ De elasticiteit van de celwand wordt bepaald door de richting van de cellulose
microfibrillen
• Celwand matrix wordt in Golgi vesikels door middel van exocytose in de celwand
gebracht
• Cellulose microfibrillen worden gemaakt door cellulose synthasen, eiwitcomplexen in het
plasmamembraan
○ Cellulose synthase complexen bewegen door het plasmamembraan
▪ De groeiende cellulose microfibril die door de complexen geproduceerd
wordt, duwt de complexen vooruit Plantencellen:
▪ De bewegingsrichting van cellulose synthase complexen (rozetten) wordt • Corticale microtubuli bepalen
bepaald door corticale microtubuli (zitten aan de binnekant van het de richting van cellulose
membraan) microfibril productie, en dus
de richting van celgroei
Celdeling • Intracellulair transport
• Het proces waarbij uit een cel twee cellen ontstaan met dezelfde genetische (cytoplasmastroming) vindt
eigenschappen als de oorspronkelijke cel plaats over dikke bundels
• Voorafgaand aan de celdeling vind er een verdubbeling plaats van de chromosomen actinefilamenten
• Tijdens de kerndeling (mitose) gaan de twee sets van chromosomen uit elkaar, zodat de
dochtercellen een complete set van chromosomen krijgen Dierlijke cellen:
• Daarna vindt scheiding plaats van het cytoplasma (cytokinese) • Microtubuli verzorgen het
• Stadia van celdeling (plantencel) intracellulaire transport
○ Profase • Actine filamenten zijn
▪ Condensatie van chromatine betrokken bij celbeweging en
○ Prometafase celvorm en
▪ Afbraak kernenvelop spiersamentrekking
○ Metafase
▪ Chromatide in equatoriaal vlak
○ Anafase
▪ Segregatie van chromatiden
○ Vroege telofase en late telofase
▪ Decondensatie van chromatine en vorming kernenveloppen
▪ En cytokinese vindt plaats (nieuwe celwand wordt gevormd, scheiding van de
dochter cellen)
• Stadia van celdeling (dierlijke cel)
○ Profase
○ Metafase
CBI-10306 Pagina 2
College
Fluorescentie
• GFP is een eiwit dat groene fluorescentie produceert
○ Mutaties in de GFP sequentie veranderen de kleur en de intensiteit van de
fluorescentie
○ Door het GFP DNA te fuseren met een andere DNA sequentie kan het naar een
bepaalde intracellulaire lokalisatie gericht worden
▪ Fusies met GFP derivaten kunnen specifieke organellen zichtbaar maken en
co-localiseren
• Een fluorescerend molecuul absorbeert fotonen en produceert daardoor fotonen met
een hogere golflengte --> hebben een lagere energie waarde dan lagere golflengtes
• Een dichroische spiegel maakt selectief de fluorescentie zichtbaar
Cytoskelet
• Dynamische rail
○ De rail groeit en krimpt continue
○ Is alleen aanwezig indien nodig
○ Gaat van elke plaats naar elke andere plaats
○ Produceert zichzelf wanneer het nodig is, en is ALTIJD optijd
○ Individuen kunnen op dynamische rail zitten
○ Meerdere individuen kunnen tegelijkertijd op dynamische rail zitten
○ Organiseert de maatschappij fysiek rondom zichzelf
○ Start wanneer de rail een signaal ontvangt
○ Cytoskelet van eukaryotische organisme is een dynamische rail
▪ Microtubuli (polymeer van eiwit tubuline)
□ 25 nm
□ Polair
□ Dieren, planten en schimmels
□ Holle buisjes die bestaan uit alfa- en beta-tubuline dimeren
▪ Actine-filamenten (polymeer van het eiwit actine)
□ 10 nm Zowel actine filamenten als
□ Niet polair microtubuli vertonen dynamische
□ Alleen bij dieren instabiliteit
▪ Intermediaire filamenten (o.a. lamine en keratine) • Polymeren kunnen groeien en
□ 6 nm krimpen
□ Polair • Fases van groei en krimp
□ Dieren, planten en schimmels wisselen elkaar af
• Dynamische instabiliteit van microtubuli
○ Afwisselende fases van groei (polymerisatie), stoppen met groeien, krimpen
(depolymerisatie), en het hervatten van de groei
○ Omdat alle alfa/beta dimeren in dezelfde richting wijzen, zijn microtubuli polair
(plus en min kant)
○ Omdat de + kant GTP-tubuline beter bindt dan de -kant, is er meer groei aan de
+kant
○ Met GTP-tubuline-kap groeien microtubuli beter dan zonder GTP kap
○ In de buis hydrolyseert GTP tot GDP
○ Als GDP tubuline aan een uiteinde zit, depolymeriseert de microtubulus
○ Gamma-tubuline stabiliseert de -kant en is vaak een beginpunt van polymerisatie
○ Corticale microtubuli in een plantencel groeien vooral lang bestaande microtubuli
○ Dynamische instabiliteit van de microtubuli bepalen de vorm van het ER in dierlijke
cellen
○ Belangrijk omdat
▪ Dynamische instabiliteit maakt snelle reorganisatie van het cytoskelet na het
ontvangen van signalen mogelijk
▪ Het is niet de polymerisatie van microtubuli die energie (GTP of ATP) kost,
maar de dynamische instabiliteit
• Actine polymerisatie
○ Als ATP-actine monomeren incorporeren in een actine filament, wordt de ATP
gehydrolyseerd
○ ADP-actine dissocieert van filamenten aan de uiteinden
○ Listeria beweeg door actine polymerisatie
▪ Listeria mobiliseert het actine cytoskelet van de gastheercel om zich te
Dierlijke cellen:
bewegen in de cel
Actine cytoskelet:
○ Migratie van fibroblasen voor wondheling: beweging door actine polymerisatie
• Celvorming
○ Moeboide beweging: vorming van pseudopodien en beweging door actine
• Celmigratie
polymerisatie
○ Treadmilling: als polymerisatie aan de +kant gelijk is aan de depolymerisatie aan
Microtubuli:
de -kant, lijkt het actine filament te bewegen
• Intracellulair transport
▪ Zowel actine filamenten als microtubuli vertonen treadmilling
CBI-10306 Pagina 1
, • Intracellulair transport
▪ Zowel actine filamenten als microtubuli vertonen treadmilling
• Detectie van groeiende microtubuli
○ EB1 is een eiwit dat bindt aan de top van groeiende microtubule
○ Hier gebruiken we EB1-GFP om de dynamiek van microtubuli in een levende cel
goed te volgen
○ In dierlijke cellen groeien microtubuli vanaf het centrosoom
Transport over het cytoskelet door motoreiwitten
• Myosine motoreiwitten 'lopen' over actine filamenten
Actine filamenten
○ Motoreiwitten zijn ATPases: de energie voor de beweging is afkomstig van de
• Myosine
hydrolyse van ATP
• Door binding aan organellen kunnen motor organellen transporteren
Microtubuli
• Kinesine en dyneine zijn motoreiwitten die bewegen over microtubuli
• Kinesine (naar +kant)
○ Kinesine beweegt naar de +kant van de microtubuli
○ Planten hebben geen
○ Dyneine beweegt naar de -kant van de microtubuli
dyneine dus dan kan
• Voorbeelden in verschillende soorten cellen kinesine wel naar -kant
○ Cytoplasmastroming in plantencellen: beweging van organellen met myosines over
• Dyneine (naar -kant)
actine bundels
▪ De organellen zijn gebonden aan myosine motoreiwitten die stapjes maken
over het cytoskelet Intracellulair transport:
▪ Plantencellen: actine filamenten zijn transportroutes Planten: Actine
○ Spiersamentrekking in dieren: myosine beweging over actinefilamenten Dieren en schimmels:
▪ Contractie: myosinebeweging trekt actine filamenten in een sarcomeer naar microtubuli
elkaar toe
▪ Ontspanning: myosine laat los van de actine filamenten en de spier verlengt
• In polair groeiende cellen voert het cytoskelet Golgi vesikels aan met bouwstoffen
• Corticale microtubuli in plantencellen: celwand vorming
○ Niet-delende plantencellen hebben corticale microtubuli
○ Liggen tegen het plasmamembraan in een 2D vlak
Celwandvorming bij plantencellen
• De celwand van plantencellen bestaat uit cellulose microfibrillen en celwandmatrix (alle
andere stoffen die in de celwand zitten)
• De cellulose microfibrillen zijn vergelijkbaar met het ijzer en de matrix materialen met
het beton in gewapend beton
• De oriëntatie van cellulose microfibrillen in de celwand bepaalt de groeirichting van
plantencellen
○ Turgordruk is het zelfde in alle richtingen
○ De elasticiteit van de celwand wordt bepaald door de richting van de cellulose
microfibrillen
• Celwand matrix wordt in Golgi vesikels door middel van exocytose in de celwand
gebracht
• Cellulose microfibrillen worden gemaakt door cellulose synthasen, eiwitcomplexen in het
plasmamembraan
○ Cellulose synthase complexen bewegen door het plasmamembraan
▪ De groeiende cellulose microfibril die door de complexen geproduceerd
wordt, duwt de complexen vooruit Plantencellen:
▪ De bewegingsrichting van cellulose synthase complexen (rozetten) wordt • Corticale microtubuli bepalen
bepaald door corticale microtubuli (zitten aan de binnekant van het de richting van cellulose
membraan) microfibril productie, en dus
de richting van celgroei
Celdeling • Intracellulair transport
• Het proces waarbij uit een cel twee cellen ontstaan met dezelfde genetische (cytoplasmastroming) vindt
eigenschappen als de oorspronkelijke cel plaats over dikke bundels
• Voorafgaand aan de celdeling vind er een verdubbeling plaats van de chromosomen actinefilamenten
• Tijdens de kerndeling (mitose) gaan de twee sets van chromosomen uit elkaar, zodat de
dochtercellen een complete set van chromosomen krijgen Dierlijke cellen:
• Daarna vindt scheiding plaats van het cytoplasma (cytokinese) • Microtubuli verzorgen het
• Stadia van celdeling (plantencel) intracellulaire transport
○ Profase • Actine filamenten zijn
▪ Condensatie van chromatine betrokken bij celbeweging en
○ Prometafase celvorm en
▪ Afbraak kernenvelop spiersamentrekking
○ Metafase
▪ Chromatide in equatoriaal vlak
○ Anafase
▪ Segregatie van chromatiden
○ Vroege telofase en late telofase
▪ Decondensatie van chromatine en vorming kernenveloppen
▪ En cytokinese vindt plaats (nieuwe celwand wordt gevormd, scheiding van de
dochter cellen)
• Stadia van celdeling (dierlijke cel)
○ Profase
○ Metafase
CBI-10306 Pagina 2
