Door: MvdM
Externe beïnvloeding van de cel
Samenvatting 2021
1
,Door: MvdM
Thema A HC + ZS 1 + 3: Signaaltransductie
Inleiding
Cellen reageren voortdurend op signalen van de buitenwereld. Signalen kunnen zowel licht, geur of bijvoorbeeld de
bloedglucose-concentratie zijn. Communicatie is noodzakelijk voor goede samenwerking tussen cellen. Er is een heel
systeem ontwikkeld om de signaleren waar te nemen en daarop te reageren. Communicatie vindt deels plaats via
signaalstoffen en deels via elektrische impulsen in het neurale netwerk.
Er wordt gestreefd naar een optimale situatie voor 4 niveaus:
1. Cellulair niveau
- Intracellulair [K+], [ATP]
2. Lokaal niveau
- Lokale doorbloeding, mortiliteit darmedeel
3. Individueel niveau
- [glucose], pH of CO2 in bloed
- lichaamstemperatuur
4. Sociale groep
- Roedel en territoriumgedrag
Er wordt meestal gestreefd naar homeostase. Hiervoor is communicatie nodig. Hoe wordt de homeostase geregeld?
1) Meten van de actuele situatie, waarden of parameter door middel van sensoren en zintuigen
2) Vergelijken van de actuele waarden met normale waarden
3) Activeren of remmen van processen, zodat de normale waarde weer bereikt wordt
Uitgangspunten:
- Een cel wil niets en denkt niet
- Een cel reageert op signalen en / of zendt signalen uit
Glucostase voorbeeld regulering
Glucostase = regulering van de glucoseconcentratie in bloed door insuline-/glucagonverhoudingen
Wat moet je doen als je wil vasten?
a) De pancreas meet dat de bloedsuiker daalt
b) De pancreas geeft glucagon af
c) - Glucagon geeft een signaal aan de lever om suiker te maken en glycogeen af te breken → glucose maken
- Glucagon geeft een signaal aan organen om minder suiker te gaan gebruiken → minder glucosegebruik
- Glucagon geeft een signaal aan vet om af te
breken, waardoor de suikerverbranding nu
overgaat naar de vetverbranding.
d) De glucosespiegel stijgt weer
e) De pancreas geeft insuline af om te voorkomen dat de
glucoseconcentratie te ver stijgt
Wat zou het gevolg zijn als
• De pancreas geen insuline maakt?
De glucoseconcentratie wordt veel te hoog, want de
hoge waarde wordt niet gemeten of gereguleerd
= type 1 diabetes mellitus
• De insulinereceptoren niet meer gevoelig zijn voor
insuline?
= Type 2 diabetes mellitus
2
,Door: MvdM
Signaaltransductie: SOTR
De zogenaamde signaaltransductiecascades bemiddelen bij het waarnemen en
verwerken van informatie vanuit de omgeving. Hierbij worden externe signalen
waargenomen, versterkt en geïntegreerd om zo een reactie te veroorzaken, zoals
enzymactiviteit, genexpressie of activiteit van een ionkanaal.
Overzicht SOTR
Bij het onderwerp signaaltransductie staan vier algemene aspecten van celcommunicatie en signaalstoffen centraal:
SOTR. Er is een stimulus en deze wordt ontvangen door een ontvanger. Dit signaal wordt doorgegeven (transductie)
en het leidt tot een respons.
1. Stimulus/ signaalstof
Een stimulus ( wond / maaltijd) zorgt voor de vorming, transport en eliminatie van een signaalstof.
Er zijn drie typen signaalstoffen. De naamgeving is afhankelijk van de cellen die ze maken en ontvangen. Ze
worden ook wel primaire messengers genoemd.
a. Hormonen
b. Neurotransmitters
c. Cytokines
3
, Door: MvdM
2. Ontvanger:
Herkenning en binding van signaalstoffen aan een cellulaire Ontvanger van het signaal: de receptoren. De
meeste signaalmoleculen zijn namelijk te groot of te polair om de celmembraan te passeren en zullen daarom
het signaal doorgeven aan de receptor op het celmembraan. De membraanreceptors brengen de info over
vanaf de omgeving naar het intracellulaire milieu.
Deze membraanreceptoren zijn integrale membraaneiwitten en bestaan uit een extracellulair en een
intracellulair domein. Met een bindingsplaats op het extracellulaire domein wordt een specifiek signaalmolecuul
herkend, ook wel een ligand genoemd. Nadat het ligand-receptorcomplex is gevormd, vindt er
conformatieverandering plaats van zowel het intra- als extracellulaire domein.
3. Transductie:
Transductie van het signaal in de cel: de intracellulaire doorgevers.
De conformatieverandering van de receptor zorgt voor een verandering in de concentratie kleine moleculen,
second messengers, die worden gebruikt om informatie van het ligand-receptor-complex door te geven. De
second messengers kunnen diffunderen naar andere delen van de cel (zoals de kern) om daar bepaalde
processen te beïnvloeden. Daarnaast kunnen ze het signaal versterken met zelfs al een lage concentratie
signaalmoleculen.
Belangrijke second messengers zijn:
a. cAMP
b. cGMP
c. calciumionine
d. inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3)
e. diacylglycerol (DAG).
4. Respons
Respons van de cel op het signaal. De respons
verschilt per celtype.
5. Beëindigen van signaal
Nadat het signaal en de informatie is overgedragen, moet het ook weer beëindigd worden. Als dit niet zou
gebeuren, zou de gevoeligheid van de cel op nieuwe signalen afnemen. Ook zou het kunnen leiden tot
ongecontroleerde celgroei en kanker.
Signaalstof
Stoffen die de respons kunnen initiëren heten hormonen/ neurotransmitters en cytokines. De naam is afhankelijk
van het type stelsel dat ze produceert.
➤ Kenmerken signaalstof
Er zijn vier voorwaarden waar een signaalstof S aan moet voldoen:
1) Veel verschillende verbindingen kunnen als S worden gebruikt in de natuur:
a) Aminozuur
b) Cholesterol
c) Vetzuur
d) Eiwit/ Peptide
2) Er moet voldoende reserve van S zijn (gemaakt) of S moet snel uit universeel aanwezige substraten kunnen
worden aangemaakt of geïmporteerd.
a. Neurotransmitters en sommige hormonen worden vesiculair opgeslagen, zoals in synaptische vesicles
b. Snelle aanmaak / import (GABA uit glutamaat; catecholamines en tyrosine; steroïden uit cholesterol;
prostaglandines, tromboxanen en leukotriënen uit arachidonzuur; calciumionen uit de extracellulaire
‘pool’
4
Externe beïnvloeding van de cel
Samenvatting 2021
1
,Door: MvdM
Thema A HC + ZS 1 + 3: Signaaltransductie
Inleiding
Cellen reageren voortdurend op signalen van de buitenwereld. Signalen kunnen zowel licht, geur of bijvoorbeeld de
bloedglucose-concentratie zijn. Communicatie is noodzakelijk voor goede samenwerking tussen cellen. Er is een heel
systeem ontwikkeld om de signaleren waar te nemen en daarop te reageren. Communicatie vindt deels plaats via
signaalstoffen en deels via elektrische impulsen in het neurale netwerk.
Er wordt gestreefd naar een optimale situatie voor 4 niveaus:
1. Cellulair niveau
- Intracellulair [K+], [ATP]
2. Lokaal niveau
- Lokale doorbloeding, mortiliteit darmedeel
3. Individueel niveau
- [glucose], pH of CO2 in bloed
- lichaamstemperatuur
4. Sociale groep
- Roedel en territoriumgedrag
Er wordt meestal gestreefd naar homeostase. Hiervoor is communicatie nodig. Hoe wordt de homeostase geregeld?
1) Meten van de actuele situatie, waarden of parameter door middel van sensoren en zintuigen
2) Vergelijken van de actuele waarden met normale waarden
3) Activeren of remmen van processen, zodat de normale waarde weer bereikt wordt
Uitgangspunten:
- Een cel wil niets en denkt niet
- Een cel reageert op signalen en / of zendt signalen uit
Glucostase voorbeeld regulering
Glucostase = regulering van de glucoseconcentratie in bloed door insuline-/glucagonverhoudingen
Wat moet je doen als je wil vasten?
a) De pancreas meet dat de bloedsuiker daalt
b) De pancreas geeft glucagon af
c) - Glucagon geeft een signaal aan de lever om suiker te maken en glycogeen af te breken → glucose maken
- Glucagon geeft een signaal aan organen om minder suiker te gaan gebruiken → minder glucosegebruik
- Glucagon geeft een signaal aan vet om af te
breken, waardoor de suikerverbranding nu
overgaat naar de vetverbranding.
d) De glucosespiegel stijgt weer
e) De pancreas geeft insuline af om te voorkomen dat de
glucoseconcentratie te ver stijgt
Wat zou het gevolg zijn als
• De pancreas geen insuline maakt?
De glucoseconcentratie wordt veel te hoog, want de
hoge waarde wordt niet gemeten of gereguleerd
= type 1 diabetes mellitus
• De insulinereceptoren niet meer gevoelig zijn voor
insuline?
= Type 2 diabetes mellitus
2
,Door: MvdM
Signaaltransductie: SOTR
De zogenaamde signaaltransductiecascades bemiddelen bij het waarnemen en
verwerken van informatie vanuit de omgeving. Hierbij worden externe signalen
waargenomen, versterkt en geïntegreerd om zo een reactie te veroorzaken, zoals
enzymactiviteit, genexpressie of activiteit van een ionkanaal.
Overzicht SOTR
Bij het onderwerp signaaltransductie staan vier algemene aspecten van celcommunicatie en signaalstoffen centraal:
SOTR. Er is een stimulus en deze wordt ontvangen door een ontvanger. Dit signaal wordt doorgegeven (transductie)
en het leidt tot een respons.
1. Stimulus/ signaalstof
Een stimulus ( wond / maaltijd) zorgt voor de vorming, transport en eliminatie van een signaalstof.
Er zijn drie typen signaalstoffen. De naamgeving is afhankelijk van de cellen die ze maken en ontvangen. Ze
worden ook wel primaire messengers genoemd.
a. Hormonen
b. Neurotransmitters
c. Cytokines
3
, Door: MvdM
2. Ontvanger:
Herkenning en binding van signaalstoffen aan een cellulaire Ontvanger van het signaal: de receptoren. De
meeste signaalmoleculen zijn namelijk te groot of te polair om de celmembraan te passeren en zullen daarom
het signaal doorgeven aan de receptor op het celmembraan. De membraanreceptors brengen de info over
vanaf de omgeving naar het intracellulaire milieu.
Deze membraanreceptoren zijn integrale membraaneiwitten en bestaan uit een extracellulair en een
intracellulair domein. Met een bindingsplaats op het extracellulaire domein wordt een specifiek signaalmolecuul
herkend, ook wel een ligand genoemd. Nadat het ligand-receptorcomplex is gevormd, vindt er
conformatieverandering plaats van zowel het intra- als extracellulaire domein.
3. Transductie:
Transductie van het signaal in de cel: de intracellulaire doorgevers.
De conformatieverandering van de receptor zorgt voor een verandering in de concentratie kleine moleculen,
second messengers, die worden gebruikt om informatie van het ligand-receptor-complex door te geven. De
second messengers kunnen diffunderen naar andere delen van de cel (zoals de kern) om daar bepaalde
processen te beïnvloeden. Daarnaast kunnen ze het signaal versterken met zelfs al een lage concentratie
signaalmoleculen.
Belangrijke second messengers zijn:
a. cAMP
b. cGMP
c. calciumionine
d. inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3)
e. diacylglycerol (DAG).
4. Respons
Respons van de cel op het signaal. De respons
verschilt per celtype.
5. Beëindigen van signaal
Nadat het signaal en de informatie is overgedragen, moet het ook weer beëindigd worden. Als dit niet zou
gebeuren, zou de gevoeligheid van de cel op nieuwe signalen afnemen. Ook zou het kunnen leiden tot
ongecontroleerde celgroei en kanker.
Signaalstof
Stoffen die de respons kunnen initiëren heten hormonen/ neurotransmitters en cytokines. De naam is afhankelijk
van het type stelsel dat ze produceert.
➤ Kenmerken signaalstof
Er zijn vier voorwaarden waar een signaalstof S aan moet voldoen:
1) Veel verschillende verbindingen kunnen als S worden gebruikt in de natuur:
a) Aminozuur
b) Cholesterol
c) Vetzuur
d) Eiwit/ Peptide
2) Er moet voldoende reserve van S zijn (gemaakt) of S moet snel uit universeel aanwezige substraten kunnen
worden aangemaakt of geïmporteerd.
a. Neurotransmitters en sommige hormonen worden vesiculair opgeslagen, zoals in synaptische vesicles
b. Snelle aanmaak / import (GABA uit glutamaat; catecholamines en tyrosine; steroïden uit cholesterol;
prostaglandines, tromboxanen en leukotriënen uit arachidonzuur; calciumionen uit de extracellulaire
‘pool’
4
