Inhoudsopgave
H17: CYTOSKELET.....................................................................................................................................0
1. Intermediaire filamenten....................................................................................................................................1
1.1. Intermediaire filamenten zijn sterk en touwachtig.......................................................................... 1
1.2. Intermediaire filamenten verstevigen cellen tegen mechanische stress.............................. 3
1.3. De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het kernomhulsel steunen...........4
2. Microtubuli...........................................................................................................................................................6
2.1. Microtubuli zijn holle buisjes van tubulinepolymeren met 2 structureel andere uiteinden
6
2.2. Het centrosoom is een belangrijk microtubulus organizerendcentrum in dierlijke cellen
7
2.3. Microtubuli vertonen dynamische instabiliteit............................................................................. 8
2.4. Microtubuli worden behouden door assemblage endesassemblage....................................9
2.5. Microtubuli organizeren het binnenste van een cel...................................................................10
2.6. Motor eiwitten drijven intracellulair transport aan...................................................................... 11
2.7. Organellen bewegen langs microtubuli......................................................................................... 13
2.8. Cilia en flagella bevatten stabiele microtubuli die door dyneine bewegen....................... 13
3. Actine filamenten............................................................................................................................................. 15
3.1. Actine vormt dunne flexiebele proteïnedraden............................................................................16
3.2. Actine vertoont treadmilling..............................................................................................................16
3.3. Actine-bindende proteïnen controleren het gedrag van actinefilamenten....................... 19
3.4. Actine-rijke celcortex verstevigt de plasmamembraan......................................................... 20
3.5. Celbewegingen hangen af van actine.......................................................................................... 20
3.6. Myosine is een actine motor: contractiele structuren...............................................................21
3.7. Extracellulaire signalen → schikking van de actine filamenten.............................................22
4. Spiercontractie................................................................................................................................................ 23
4.1. De spiercontractie hangt af van bundels actine en myosine................................................. 23
4.2. Tijdens spiercontractie glijden actinefilamenten langs myosine filamenten................... 24
4.3. De spiercontractie begint door plotse stijging van cytosolaire Ca.....................................27
4.4. Krachtontwikkeling door spiercontractie......................................................................................31
,H17: CYTOSKELET
Eukaryote cellen nemen vele vormen aan, organizeren de celinhoud op andere manieren en
interageren met de omgeving
➔ afhankelijk van het cytoskelet = netwerk van eiwitfilamenten in het cytoplasma.
➔ geeft ook ondersteuning aan de cel, zeker belangrijk bij dierlijke cellen zonder celwand
➔ DYNAMISCHE structuur, niet statisch: zowel de “bot-” als “spierfunctie” van het skelet
1) Vezelachtige structuren (Intermediare filamenten):
Dit zijn als het ware de sterke touwen van onze cellen. Ze zorgen voor stevigheid en stabiliteit
binnen de cel.
2) Microtubuli (Tubuline):
Stel je voor dat alle structuren in de cel als een wirwar beginnen vanuit één punt en vervolgens
uitwaaieren naar alle richtingen. Dit zijn de microtubuli.
3) Actine filamenten (Actine):
Deze filamenten zijn dunner dan de andere structuren. Ze werken samen met motoreiwitten. Ze
kunnen contracties veroorzaken, waardoor de cel kan bewegen en de vorm kan veranderen.
1. Intermediaire filamenten
1.1. Intermediaire filamenten zijn sterk en touwachtig
● Ze lopen kris-kras door cellen en maken contact met de plasmamembraan.
● Naburige filamenten stoppen bij de plasmamembraan en liggen in elkaars
verlengde.
● Desmosomen zijn punten waarmee naburige filamenten vasthangen aan
de plasmamembraan.
● Ze geven treksterkte aan de cel bij uitrekking.
● Intermediaire filamenten zijn de sterkste en duurzaamste
cytoskeleteiwitten, essentieel voor celstabiliteit.
Intermediaire filamenten vormen getwijnde
strengen van coiled-coil dimeren met globulaire
koppen
1
,Intermediaire filamenten worden gevormd door de associatie van coiled-coil dimeren tot
tetrameren, die vervolgens verder worden geassembleerd tot stevige filamenten met een
uniforme structuur.
Basisstructuur:
● Intermediaire filamenten bestaan uit coiled-coil dimeren, die op hun beurt
associëren tot tetrameren.
● Een coiled-coil dimer is een structuur waarbij twee eiwitten rond elkaar gewikkeld
zijn, gevormd door twee identieke monomeren.
● Deze dimeren associëren begin-begin, waarbij de N-terminus van het ene eiwit
aan de N-terminus van het andere eiwit bindt, en de C-terminus aan de
C-terminus.
Tetrameren:
● Twee dimeren vormen samen een tetrameer door associatie begin-einde. Hierbij
liggen de N-terminus van het ene dimer en de C-terminus van het andere dimer
tegenover elkaar: ze zijn dus antiparallel
● Dit zorgt ervoor dat de filamenten niet gepolariseerd zijn; er is geen specifieke
richting van links naar rechts of van rechts naar links.
Verdere assemblage:
● Deze tetrameren kunnen vervolgens worden geassembleerd tot filamenten met
een buisvormige structuur.
● Veel van deze buisvormige structuren kunnen op hun beurt in serie worden
geschakeld, waardoor lange filamenten ontstaan.
Uniformiteit:
● Omdat de antiparallelle ligging ervoor zorgt dat de uiteinden van de filamenten er
hetzelfde uitzien, zijn ze niet polair; ze hebben geen specifieke richting.
● Dit resulteert in stevige filamenten, waarbij veel basiseenheden door interacties
met elkaar zijn verbonden.
Intermediaire filamenten verstevigen cellen (cytoskelet)
● Keratinefilamenten in huidcellen (keratinocyten): Deze filamenten verstevigen de cellen in
de huid, wat essentieel is voor de structuur en integriteit van de huid. Ze dienen ook als
contactpunten voor naburige cellen, vooral bij desmosomen, waardoor weefsels worden
versterkt en celcohesie wordt gehandhaafd.
● Laminefilamenten: In de celkern
verstevigen laminefilamenten het
kernomhulsel, dat de kern
beschermt en de vorm ervan
handhaaft, en zo het DNA
beschermt tegen beschadiging.
2
,1.2. Intermediaire filamenten verstevigen cellen tegen mechanische stress
IF vormen lange kabels die aan desmosomen in de celmembraan binden. Dit mechanisme zorgt
voor stevige verbindingen tussen naburige cellen, waardoor weefsels versterkt worden en
celcohesie behouden blijft. Dit is vooral belangrijk bij de versteviging van lange axonen in
neuronen en bij spiercellen.
Vier klassen van intermediaire filamenten
elke klasse vertoont polymerizatie van een specifieke eiwit subunit
3
,1.3. De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het
kernomhulsel steunen
De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het kernomhulsel ondersteunen. Tijdens
celdeling worden ze gefosforyleerd, wat zorgt voor het uiteenvallen van de nucleaire lamina aan
het einde van de mitose, waardoor chromosomen bereikbaar worden.
In de celkern bevindt zich een dubbel membraan, de nucleaire envelop, waarin het
kernporecomplex zit. Onder dit membraan bevindt zich de nucleaire lamina, een gaasachtige
structuur die de kern versterkt.
Tijdens celdeling moet de nucleaire envelop verdwijnen zodat het DNA kan worden verdeeld. Dit
wordt gereguleerd door fosforylering van lamines. Als dit proces niet goed verloopt, kunnen er
problemen ontstaan zoals progeria, een aandoening die leidt tot versnelde veroudering. Dit
onderstreept het belang van goed functionerende intermediaire filamenten in de celkern.
Plectine bindt IF aan elkaar en aan microtubuli en actinefilamenten
● IF binden aan plectine: Plectine is een eiwit dat fungeert als een soort lijm voor IF. Het
bindt aan IF en bundelt ze samen, waardoor de stabiliteit en stevigheid van het cytoskelet
wordt vergroot. Deze interactie tussen IF en plectine zorgt voor cross-linking tussen IF.
● Interacties met andere structuren: IF kunnen ook interageren met andere structuren in de
cel, zoals microtubuli, actinefilamenten en desmosomen. Deze interacties worden
mogelijk gemaakt door plectine en andere eiwitten die fungeren als schakeleiwitten.
groen = plectine
blauw= IF
rood=
microtubuli
4
,Linker Proteins Connect Cytoskeletal Filaments and Bridge the Nuclear Envelope
Linkerproteïnen spelen een cruciale rol bij het verbinden van cytoskeletale filamenten en het
overbruggen van de nucleaire envelop. Hier is een overzicht van hun functies:
● Verbinding tussen cytoskelet en nucleaire envelop: Onder de nucleaire envelop bevindt
zich de nucleaire lamina, die interageert met chromatine. Specifieke eiwitten met een
transmembraandomein steken door de nucleaire envelop en verbinden de lamina met het
cytosol, waardoor direct contact wordt gemaakt tussen de kern en het cytoskelet.
● Bridging tussen cytoskeletcomponenten: Linkerproteïnen faciliteren de interacties tussen
verschillende elementen van het cytoskelet, zoals actinefilamenten, plectine en
motoreiwitten die binden aan microtubuli. Ze fungeren als schakels tussen deze
componenten, waardoor de cel een samenhangende structuur behoudt.
● Verbinding tussen cytoskelet en lamina: Naast het verbinden van verschillende delen van
het cytoskelet, vormen linkerproteïnen ook verbindingen tussen het cytoskelet en de
nucleaire lamina. Hierdoor ontstaat een netwerk dat de celkern omgeeft en ondersteunt,
terwijl het tegelijkertijd verbonden blijft met de rest van de cel.
5
, 2. Microtubuli
Microtubuli zijn structuren die in alle eukaryotische cellen voorkomen en een belangrijke
organisatorische rol spelen:
● Verankering van organellen: Microtubuli fungeren als een soort 'skelet' in de cel en dienen
als verankering voor organellen, zoals het endoplasmatisch reticulum, de Golgi-apparaten
en mitochondriën.
● Snelwegen voor transport: Ze fungeren als snelwegen voor intracellulair transport,
waarlangs motoreiwitten zich verplaatsen en verschillende moleculen en organellen door
de cel worden getransporteerd.
● Verdeling van chromosomen tijdens celdeling: Tijdens celdeling, genaamd mitose, zorgen
microtubuli voor het verdelen van chromosomen naar de dochtercellen. Een belangrijk
onderdeel hiervan is de delingsspoel, gevormd vanuit het microtubulair organiserend
centrum (MTOC). Dit mechanisme is essentieel voor een correcte verdeling van
chromosomen en dus voor de voortplanting van cellen.
Het bijzondere aan microtubuli is hun dynamische instabiliteit. Dit betekent dat ze voortdurend
groeien en krimpen, waardoor ze flexibel zijn en snel kunnen reageren op de behoeften van de cel.
Ze vormen als het ware de transportroutes van de cel, waarlangs vesikels en andere moleculen
worden verplaatst. Deze routes zijn echter niet altijd stabiel en kunnen verdwijnen en weer
verschijnen afhankelijk van de behoeften van de cel.
2.1. Microtubuli zijn holle buisjes van tubulinepolymeren met 2 structureel
andere uiteinden
- Microtubuli zijn holle buisjes gemaakt van
tubuline polymeren, bestaande uit α- en
β-tubuline heterodimeren.
- Deze heterodimeren hebben structureel
verschillende uiteinden, waardoor microtubuli
een polaire structuur hebben: α aan het ene
uiteinde (-) en β aan het andere uiteinde (+).
- Dit geeft microtubuli een richting en zin, wat
belangrijk is voor intracellulair transport.
- Heterodimeren van α- en β-tubuline kunnen
lineair aan elkaar worden geschakeld, waardoor
ze protofilamenten vormen die lateraal naast
elkaar kunnen liggen.
- Meestal zijn er 13 protofilamenten die samen een buisvormige structuur vormen
6
H17: CYTOSKELET.....................................................................................................................................0
1. Intermediaire filamenten....................................................................................................................................1
1.1. Intermediaire filamenten zijn sterk en touwachtig.......................................................................... 1
1.2. Intermediaire filamenten verstevigen cellen tegen mechanische stress.............................. 3
1.3. De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het kernomhulsel steunen...........4
2. Microtubuli...........................................................................................................................................................6
2.1. Microtubuli zijn holle buisjes van tubulinepolymeren met 2 structureel andere uiteinden
6
2.2. Het centrosoom is een belangrijk microtubulus organizerendcentrum in dierlijke cellen
7
2.3. Microtubuli vertonen dynamische instabiliteit............................................................................. 8
2.4. Microtubuli worden behouden door assemblage endesassemblage....................................9
2.5. Microtubuli organizeren het binnenste van een cel...................................................................10
2.6. Motor eiwitten drijven intracellulair transport aan...................................................................... 11
2.7. Organellen bewegen langs microtubuli......................................................................................... 13
2.8. Cilia en flagella bevatten stabiele microtubuli die door dyneine bewegen....................... 13
3. Actine filamenten............................................................................................................................................. 15
3.1. Actine vormt dunne flexiebele proteïnedraden............................................................................16
3.2. Actine vertoont treadmilling..............................................................................................................16
3.3. Actine-bindende proteïnen controleren het gedrag van actinefilamenten....................... 19
3.4. Actine-rijke celcortex verstevigt de plasmamembraan......................................................... 20
3.5. Celbewegingen hangen af van actine.......................................................................................... 20
3.6. Myosine is een actine motor: contractiele structuren...............................................................21
3.7. Extracellulaire signalen → schikking van de actine filamenten.............................................22
4. Spiercontractie................................................................................................................................................ 23
4.1. De spiercontractie hangt af van bundels actine en myosine................................................. 23
4.2. Tijdens spiercontractie glijden actinefilamenten langs myosine filamenten................... 24
4.3. De spiercontractie begint door plotse stijging van cytosolaire Ca.....................................27
4.4. Krachtontwikkeling door spiercontractie......................................................................................31
,H17: CYTOSKELET
Eukaryote cellen nemen vele vormen aan, organizeren de celinhoud op andere manieren en
interageren met de omgeving
➔ afhankelijk van het cytoskelet = netwerk van eiwitfilamenten in het cytoplasma.
➔ geeft ook ondersteuning aan de cel, zeker belangrijk bij dierlijke cellen zonder celwand
➔ DYNAMISCHE structuur, niet statisch: zowel de “bot-” als “spierfunctie” van het skelet
1) Vezelachtige structuren (Intermediare filamenten):
Dit zijn als het ware de sterke touwen van onze cellen. Ze zorgen voor stevigheid en stabiliteit
binnen de cel.
2) Microtubuli (Tubuline):
Stel je voor dat alle structuren in de cel als een wirwar beginnen vanuit één punt en vervolgens
uitwaaieren naar alle richtingen. Dit zijn de microtubuli.
3) Actine filamenten (Actine):
Deze filamenten zijn dunner dan de andere structuren. Ze werken samen met motoreiwitten. Ze
kunnen contracties veroorzaken, waardoor de cel kan bewegen en de vorm kan veranderen.
1. Intermediaire filamenten
1.1. Intermediaire filamenten zijn sterk en touwachtig
● Ze lopen kris-kras door cellen en maken contact met de plasmamembraan.
● Naburige filamenten stoppen bij de plasmamembraan en liggen in elkaars
verlengde.
● Desmosomen zijn punten waarmee naburige filamenten vasthangen aan
de plasmamembraan.
● Ze geven treksterkte aan de cel bij uitrekking.
● Intermediaire filamenten zijn de sterkste en duurzaamste
cytoskeleteiwitten, essentieel voor celstabiliteit.
Intermediaire filamenten vormen getwijnde
strengen van coiled-coil dimeren met globulaire
koppen
1
,Intermediaire filamenten worden gevormd door de associatie van coiled-coil dimeren tot
tetrameren, die vervolgens verder worden geassembleerd tot stevige filamenten met een
uniforme structuur.
Basisstructuur:
● Intermediaire filamenten bestaan uit coiled-coil dimeren, die op hun beurt
associëren tot tetrameren.
● Een coiled-coil dimer is een structuur waarbij twee eiwitten rond elkaar gewikkeld
zijn, gevormd door twee identieke monomeren.
● Deze dimeren associëren begin-begin, waarbij de N-terminus van het ene eiwit
aan de N-terminus van het andere eiwit bindt, en de C-terminus aan de
C-terminus.
Tetrameren:
● Twee dimeren vormen samen een tetrameer door associatie begin-einde. Hierbij
liggen de N-terminus van het ene dimer en de C-terminus van het andere dimer
tegenover elkaar: ze zijn dus antiparallel
● Dit zorgt ervoor dat de filamenten niet gepolariseerd zijn; er is geen specifieke
richting van links naar rechts of van rechts naar links.
Verdere assemblage:
● Deze tetrameren kunnen vervolgens worden geassembleerd tot filamenten met
een buisvormige structuur.
● Veel van deze buisvormige structuren kunnen op hun beurt in serie worden
geschakeld, waardoor lange filamenten ontstaan.
Uniformiteit:
● Omdat de antiparallelle ligging ervoor zorgt dat de uiteinden van de filamenten er
hetzelfde uitzien, zijn ze niet polair; ze hebben geen specifieke richting.
● Dit resulteert in stevige filamenten, waarbij veel basiseenheden door interacties
met elkaar zijn verbonden.
Intermediaire filamenten verstevigen cellen (cytoskelet)
● Keratinefilamenten in huidcellen (keratinocyten): Deze filamenten verstevigen de cellen in
de huid, wat essentieel is voor de structuur en integriteit van de huid. Ze dienen ook als
contactpunten voor naburige cellen, vooral bij desmosomen, waardoor weefsels worden
versterkt en celcohesie wordt gehandhaafd.
● Laminefilamenten: In de celkern
verstevigen laminefilamenten het
kernomhulsel, dat de kern
beschermt en de vorm ervan
handhaaft, en zo het DNA
beschermt tegen beschadiging.
2
,1.2. Intermediaire filamenten verstevigen cellen tegen mechanische stress
IF vormen lange kabels die aan desmosomen in de celmembraan binden. Dit mechanisme zorgt
voor stevige verbindingen tussen naburige cellen, waardoor weefsels versterkt worden en
celcohesie behouden blijft. Dit is vooral belangrijk bij de versteviging van lange axonen in
neuronen en bij spiercellen.
Vier klassen van intermediaire filamenten
elke klasse vertoont polymerizatie van een specifieke eiwit subunit
3
,1.3. De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het
kernomhulsel steunen
De nucleaire lamines zijn intermediaire filamenten die het kernomhulsel ondersteunen. Tijdens
celdeling worden ze gefosforyleerd, wat zorgt voor het uiteenvallen van de nucleaire lamina aan
het einde van de mitose, waardoor chromosomen bereikbaar worden.
In de celkern bevindt zich een dubbel membraan, de nucleaire envelop, waarin het
kernporecomplex zit. Onder dit membraan bevindt zich de nucleaire lamina, een gaasachtige
structuur die de kern versterkt.
Tijdens celdeling moet de nucleaire envelop verdwijnen zodat het DNA kan worden verdeeld. Dit
wordt gereguleerd door fosforylering van lamines. Als dit proces niet goed verloopt, kunnen er
problemen ontstaan zoals progeria, een aandoening die leidt tot versnelde veroudering. Dit
onderstreept het belang van goed functionerende intermediaire filamenten in de celkern.
Plectine bindt IF aan elkaar en aan microtubuli en actinefilamenten
● IF binden aan plectine: Plectine is een eiwit dat fungeert als een soort lijm voor IF. Het
bindt aan IF en bundelt ze samen, waardoor de stabiliteit en stevigheid van het cytoskelet
wordt vergroot. Deze interactie tussen IF en plectine zorgt voor cross-linking tussen IF.
● Interacties met andere structuren: IF kunnen ook interageren met andere structuren in de
cel, zoals microtubuli, actinefilamenten en desmosomen. Deze interacties worden
mogelijk gemaakt door plectine en andere eiwitten die fungeren als schakeleiwitten.
groen = plectine
blauw= IF
rood=
microtubuli
4
,Linker Proteins Connect Cytoskeletal Filaments and Bridge the Nuclear Envelope
Linkerproteïnen spelen een cruciale rol bij het verbinden van cytoskeletale filamenten en het
overbruggen van de nucleaire envelop. Hier is een overzicht van hun functies:
● Verbinding tussen cytoskelet en nucleaire envelop: Onder de nucleaire envelop bevindt
zich de nucleaire lamina, die interageert met chromatine. Specifieke eiwitten met een
transmembraandomein steken door de nucleaire envelop en verbinden de lamina met het
cytosol, waardoor direct contact wordt gemaakt tussen de kern en het cytoskelet.
● Bridging tussen cytoskeletcomponenten: Linkerproteïnen faciliteren de interacties tussen
verschillende elementen van het cytoskelet, zoals actinefilamenten, plectine en
motoreiwitten die binden aan microtubuli. Ze fungeren als schakels tussen deze
componenten, waardoor de cel een samenhangende structuur behoudt.
● Verbinding tussen cytoskelet en lamina: Naast het verbinden van verschillende delen van
het cytoskelet, vormen linkerproteïnen ook verbindingen tussen het cytoskelet en de
nucleaire lamina. Hierdoor ontstaat een netwerk dat de celkern omgeeft en ondersteunt,
terwijl het tegelijkertijd verbonden blijft met de rest van de cel.
5
, 2. Microtubuli
Microtubuli zijn structuren die in alle eukaryotische cellen voorkomen en een belangrijke
organisatorische rol spelen:
● Verankering van organellen: Microtubuli fungeren als een soort 'skelet' in de cel en dienen
als verankering voor organellen, zoals het endoplasmatisch reticulum, de Golgi-apparaten
en mitochondriën.
● Snelwegen voor transport: Ze fungeren als snelwegen voor intracellulair transport,
waarlangs motoreiwitten zich verplaatsen en verschillende moleculen en organellen door
de cel worden getransporteerd.
● Verdeling van chromosomen tijdens celdeling: Tijdens celdeling, genaamd mitose, zorgen
microtubuli voor het verdelen van chromosomen naar de dochtercellen. Een belangrijk
onderdeel hiervan is de delingsspoel, gevormd vanuit het microtubulair organiserend
centrum (MTOC). Dit mechanisme is essentieel voor een correcte verdeling van
chromosomen en dus voor de voortplanting van cellen.
Het bijzondere aan microtubuli is hun dynamische instabiliteit. Dit betekent dat ze voortdurend
groeien en krimpen, waardoor ze flexibel zijn en snel kunnen reageren op de behoeften van de cel.
Ze vormen als het ware de transportroutes van de cel, waarlangs vesikels en andere moleculen
worden verplaatst. Deze routes zijn echter niet altijd stabiel en kunnen verdwijnen en weer
verschijnen afhankelijk van de behoeften van de cel.
2.1. Microtubuli zijn holle buisjes van tubulinepolymeren met 2 structureel
andere uiteinden
- Microtubuli zijn holle buisjes gemaakt van
tubuline polymeren, bestaande uit α- en
β-tubuline heterodimeren.
- Deze heterodimeren hebben structureel
verschillende uiteinden, waardoor microtubuli
een polaire structuur hebben: α aan het ene
uiteinde (-) en β aan het andere uiteinde (+).
- Dit geeft microtubuli een richting en zin, wat
belangrijk is voor intracellulair transport.
- Heterodimeren van α- en β-tubuline kunnen
lineair aan elkaar worden geschakeld, waardoor
ze protofilamenten vormen die lateraal naast
elkaar kunnen liggen.
- Meestal zijn er 13 protofilamenten die samen een buisvormige structuur vormen
6
