Werkcollege 2A
Voorbereiding
2. a) Glycolyse zorgt ervoor dat glucose wordt omgezet naar pyruvaat en daardoor
daalt de concentratie van glucose in het bloed.
Glycogenolyse is het proces waarbij glycogeen wordt afgebroken en omgezet in
glucose, daardoor stijgt de concentratie van glucose in het bloed.
Gluconeogenese is het opnieuw vormen van glucose. Bij gluconeogenese wordt
glucose uit niet-koolhydraatbronnen als aminozuren en glycerol, maar vooral uit
pyrodruivenzuur, gemaakt. De concentratie van glucose in het bloed stijgt daardoor.
Glycogenese is het proces dat zorgt voor de vorming van glycogeen uit glucose door
insuline, daardoor daalt de concentratie van glucose in het bloed.
b) Wanneer er een hoge concentratie van glucose in het bloed aanwezig is door
bijvoorbeeld het consumeren van voedsel. Dan zorgt dat ervoor dat glucose via de
Glut-2 transporters van de β-cellen van de alvleesklier naar binnen gaan. Er komt
ook een enzym bij kijken en dat is glucokinase die de glucose fosforyleert (kan de cel
niet meer uit). Deze gefosforyleerde glucose, daar treedt glycolyse op. Hierbij komt
ATP vrij die zorgt ervoor dat de K+(ATP) kanalen dichtgaan en dit zorgt voor een
depolarisatie. De Ca2+ kanalen registeren een verschil in lading en deze gaan open,
waardoor er calciumionen binnenstroomt. Dat zorgt voor de activatie van PLC. Die
zet dan DAG + 1,4,5-Ins-P3 aan. Dit zorgt voor meer afgifte van Ca2+ ionen uit
intracellulaire opslagplaatsen en deze zorgen samen met het kinase PKC dat
exocytose plaatsvindt van de vesicles waar insuline inzitten.
Er zijn een aantal factoren die dit beïnvloeden, zoals de concentratie glucose in het
bloed, aminozuren, vetzuren, GIT hormonen (incretines), D-cellen, A-cellen en
insuline zelf. Beweging en zenuwstelsel.
,c) Dat gebeurt in de lever, de spieren en de vetcellen. De verlaging van
glucoseconcentratie in het plasma gebeurt in de lever door een daling van de
gluconeogenese activiteit en het stimuleren van de glycogeen synthese. In de
spieren gebeurt dit door de verhoging van glucose inname en het stimuleren van
glycogeen synthese. In de vetcellen gebeurt dit door de verhoging van glucose
inname.
d) Dat gebeurt in de lever, het hart, skeletspieren en vetweefsel. De verhoging van
glucoseconcentratie in het plasma gebeurt in de lever door het stimuleren van de
glucose synthese door glucagon.
,e) Vlak na het eten is de glucoseconcentratie hoog en de β-cellen in de alvleesklier
registreren dit en maken insuline aan. Dit zorgt voor de stimulatie van glucose
opname door cellen en het stimuleert ook synthese van glycogeen in de lever.
Daardoor daalt de concentratie van glucose in het bloed. GLUT-2 is insuline
onafhankelijk en zal daarom eerst werken en na een paar uur is er insuline
afgegeven en daardoor is GLUT-4 ook actief.
f) GLUT-2 transporters zijn insuline ongevoelig en zijn aanwezig in bètacellen (in de
lever) en GLUT-4 transporters zijn wel gevoelig voor insuline en zijn aanwezig in
weefselcellen (spieren en vetcellen). Door de binding van insuline aan een insuline
receptor, zorgt deze ervoor dat er een signaal transductie cascade op gang komt. Dit
zorgt voor de werving van GLUT-4 transporters van vesicles. Die worden in het
celmembraan gebracht en daardoor kan glucose de cel in.
Opdrachten
Vraag 1
a) De glucose komt in dit geval in door de GLUT-2 transporters en dit proces is
insuline onafhankelijk.
b) De glucoseopname daalt na de GLUT 2 knock out (A), er is uiteindelijk een
constante opname. De synthese van insuline daalt hierdoor ook (B), er
ontstaat ook een constante synthese. De beta-cellen maken minder insuline
aan en geven het minder af (C en D). Na verloop van tijd zorgt dit ervoor dat
de concentratie van glucose in het plasma hoog is na het eten bijvoorbeeld. In
de bèta-cel zit er dan weinig glucose, want er zijn geen GLUT-2 transporters.
c) Dat het de cel niet uit kan. Ook zodat er glycolyse kan optreden, waardoor er
ATP ontstaat die uiteindelijk zorgt voor het instromen van Ca2+ en exocytose
van insuline, waardoor glycose naar glycogeen wordt omgezet en de
concentratie van glucose daalt in het bloed.
d) Als die hoger is dan de grens van GSIR, dan werkt deze naar behoren,
wanneer er een hoge concentratie glucose in het plasma aanwezig is. Hoe
hoger de BGPR, hoe meer fosforylatie van glucose plaatsvindt.
e) V455M/V455M. Deze heeft een hogere BGPR dan het wildtype en fosforyleert
dus sneller en dit zorgt voor een lagere concentratie glucose in het bloed.
E70K/E70K. Deze heeft een lagere BGPR dan het wildtype en fosforyleert
langzamer en dit zorgt voor een wat hogere concentratie glucose in het bloed.
M210K/M210K. Deze heeft een zeer lage BGPR en is lager dan de grens van
GSIR en fosforyleert bijna niet. De concentratie van glucose in het bloed is
dan ook zeer hoog.
Vraag 2
a) De insuline secretie is bij GLP-1 hoger dan bij placebo tussen t=0 min. En
t=110 min. De glucose wordt dus omgezet in glycogeen door insuline, dus is
de concentratie van glucose lager in het bloed bij GLP-1.
b) Incretines zitten in de darmen en daar komt de glucose bij orale toediening
langs en bij i.v. niet.
c) Wanneer er een hoge concentratie glucose aanwezig is in het bloed. Zeker
voordelig, want het willekeurig binden van deze incretines aan de receptoren
gebeurt wel vaker en dat is er onnodige insuline afgifte.
, d) Bij het wildtype is er nog een hoge concentratie van het eiwit CD26 aanwezig,
bij het heterotype is dat minder en bij het homogene mutant is dat vrijwel niets.
Dit is gedaan om te kijken of ze wel een knock out konden maken. Dienen als
controle.
e) Bij A zie je dat de concentratie van glucose in het bloed van het mutant CD26
lager is dan bij het wildtype. Bij B zie je dat de concentratie van glucose van
het mutant CD26 in het plasma lager is dat bij het wildtype. In C zie je dat de
concentratie van insuline van het mutant CD26 in het plasma hoger is dat bij
het wildtype. Bij D zie je dat de concentratie van GLP-1 van het mutant CD26
in het plasma hoger is dat bij het wildtype.
Als er geen CD26 meer aanwezig is, dan remt het GIP en GLP-1 niet meer. Deze
eiwitten stimuleren de insuline secretie en de opname van glucose uit het bloed.
Hierdoor vindt een veel snellere opname van glucose uit het bloed plaats.
f) Bij het vasten zou je een je alleen een glucagon afgifte hebben. Insuline en
dus GLP-1 wordt bijna niet aangemaakt. Hierdoor zal het verschil tussen de
wildtype en CD26 knockout muizen niet zichtbaar zijn. Insuline werkt alleen bij
eten en niet bij vasten. Minder incretine afgifte.
g) Een hogere concentratie incretine is nodig, dus weinig CD26 zou fijn zijn, of
een inhibiter voor CD26. Analoge incretine.
Vraag 3
a) Sympatisch zenuwstelsel heeft te maken met lichamelijke activiteiten.
Parasympatisch heeft te maken met rust en herstel. Bij sympatisch is er meer
glucose nodig, dus dan moet de insuline afgifte minder worden. Bij
parasympatisch is er geen energie nodig, dus dan kan glucose in glycogeen
opgeslagen worden, meer insuline afgifte.
b) De spieren hebben energie en dus glucose nodig om te verbranden. Remt
glycogeen synthese.
Vraag 4
a) Spieren en vetcellen. Veel weefsels. (lever ook).
b) De insulinereceptor is een heterotetrameer, bestaat uit 4 eenheden. Een alfa
en een bèta domein, die verbonden zijn met zwavelbruggen. Tyrosine-kinase
betekent dat het tyrosine residuen kan fosforyleren en deze activeren.
Vraag 5
a) Dat is een cytosolische eiwit die gefosforyleert kan worden door de
insulinereceptor. Bevindt zich in het cytosol. De IRS eiwitten zijn
dockingseiwitten, wat betekent dat eiwitten verderop hieraan kunnen binden
en deze kunnen fosforyleren en dus activeren.
b) Je ziet dat wanneer IRS-1 niet aanwezig is, er dus minder GLUT-4
transporters in het membraan aanwezig is, doordat er minder translocatie van
de GLUT-4 moleculen naar het membraan is.
c) Meer eiwitsynthese en minder eiwitafbraak. Meer synthese van triglyceride en
minder lipolyse en oxidatie van vetten. Eiwitmetabolisme en vetmetabolisme.
Voorbereiding
2. a) Glycolyse zorgt ervoor dat glucose wordt omgezet naar pyruvaat en daardoor
daalt de concentratie van glucose in het bloed.
Glycogenolyse is het proces waarbij glycogeen wordt afgebroken en omgezet in
glucose, daardoor stijgt de concentratie van glucose in het bloed.
Gluconeogenese is het opnieuw vormen van glucose. Bij gluconeogenese wordt
glucose uit niet-koolhydraatbronnen als aminozuren en glycerol, maar vooral uit
pyrodruivenzuur, gemaakt. De concentratie van glucose in het bloed stijgt daardoor.
Glycogenese is het proces dat zorgt voor de vorming van glycogeen uit glucose door
insuline, daardoor daalt de concentratie van glucose in het bloed.
b) Wanneer er een hoge concentratie van glucose in het bloed aanwezig is door
bijvoorbeeld het consumeren van voedsel. Dan zorgt dat ervoor dat glucose via de
Glut-2 transporters van de β-cellen van de alvleesklier naar binnen gaan. Er komt
ook een enzym bij kijken en dat is glucokinase die de glucose fosforyleert (kan de cel
niet meer uit). Deze gefosforyleerde glucose, daar treedt glycolyse op. Hierbij komt
ATP vrij die zorgt ervoor dat de K+(ATP) kanalen dichtgaan en dit zorgt voor een
depolarisatie. De Ca2+ kanalen registeren een verschil in lading en deze gaan open,
waardoor er calciumionen binnenstroomt. Dat zorgt voor de activatie van PLC. Die
zet dan DAG + 1,4,5-Ins-P3 aan. Dit zorgt voor meer afgifte van Ca2+ ionen uit
intracellulaire opslagplaatsen en deze zorgen samen met het kinase PKC dat
exocytose plaatsvindt van de vesicles waar insuline inzitten.
Er zijn een aantal factoren die dit beïnvloeden, zoals de concentratie glucose in het
bloed, aminozuren, vetzuren, GIT hormonen (incretines), D-cellen, A-cellen en
insuline zelf. Beweging en zenuwstelsel.
,c) Dat gebeurt in de lever, de spieren en de vetcellen. De verlaging van
glucoseconcentratie in het plasma gebeurt in de lever door een daling van de
gluconeogenese activiteit en het stimuleren van de glycogeen synthese. In de
spieren gebeurt dit door de verhoging van glucose inname en het stimuleren van
glycogeen synthese. In de vetcellen gebeurt dit door de verhoging van glucose
inname.
d) Dat gebeurt in de lever, het hart, skeletspieren en vetweefsel. De verhoging van
glucoseconcentratie in het plasma gebeurt in de lever door het stimuleren van de
glucose synthese door glucagon.
,e) Vlak na het eten is de glucoseconcentratie hoog en de β-cellen in de alvleesklier
registreren dit en maken insuline aan. Dit zorgt voor de stimulatie van glucose
opname door cellen en het stimuleert ook synthese van glycogeen in de lever.
Daardoor daalt de concentratie van glucose in het bloed. GLUT-2 is insuline
onafhankelijk en zal daarom eerst werken en na een paar uur is er insuline
afgegeven en daardoor is GLUT-4 ook actief.
f) GLUT-2 transporters zijn insuline ongevoelig en zijn aanwezig in bètacellen (in de
lever) en GLUT-4 transporters zijn wel gevoelig voor insuline en zijn aanwezig in
weefselcellen (spieren en vetcellen). Door de binding van insuline aan een insuline
receptor, zorgt deze ervoor dat er een signaal transductie cascade op gang komt. Dit
zorgt voor de werving van GLUT-4 transporters van vesicles. Die worden in het
celmembraan gebracht en daardoor kan glucose de cel in.
Opdrachten
Vraag 1
a) De glucose komt in dit geval in door de GLUT-2 transporters en dit proces is
insuline onafhankelijk.
b) De glucoseopname daalt na de GLUT 2 knock out (A), er is uiteindelijk een
constante opname. De synthese van insuline daalt hierdoor ook (B), er
ontstaat ook een constante synthese. De beta-cellen maken minder insuline
aan en geven het minder af (C en D). Na verloop van tijd zorgt dit ervoor dat
de concentratie van glucose in het plasma hoog is na het eten bijvoorbeeld. In
de bèta-cel zit er dan weinig glucose, want er zijn geen GLUT-2 transporters.
c) Dat het de cel niet uit kan. Ook zodat er glycolyse kan optreden, waardoor er
ATP ontstaat die uiteindelijk zorgt voor het instromen van Ca2+ en exocytose
van insuline, waardoor glycose naar glycogeen wordt omgezet en de
concentratie van glucose daalt in het bloed.
d) Als die hoger is dan de grens van GSIR, dan werkt deze naar behoren,
wanneer er een hoge concentratie glucose in het plasma aanwezig is. Hoe
hoger de BGPR, hoe meer fosforylatie van glucose plaatsvindt.
e) V455M/V455M. Deze heeft een hogere BGPR dan het wildtype en fosforyleert
dus sneller en dit zorgt voor een lagere concentratie glucose in het bloed.
E70K/E70K. Deze heeft een lagere BGPR dan het wildtype en fosforyleert
langzamer en dit zorgt voor een wat hogere concentratie glucose in het bloed.
M210K/M210K. Deze heeft een zeer lage BGPR en is lager dan de grens van
GSIR en fosforyleert bijna niet. De concentratie van glucose in het bloed is
dan ook zeer hoog.
Vraag 2
a) De insuline secretie is bij GLP-1 hoger dan bij placebo tussen t=0 min. En
t=110 min. De glucose wordt dus omgezet in glycogeen door insuline, dus is
de concentratie van glucose lager in het bloed bij GLP-1.
b) Incretines zitten in de darmen en daar komt de glucose bij orale toediening
langs en bij i.v. niet.
c) Wanneer er een hoge concentratie glucose aanwezig is in het bloed. Zeker
voordelig, want het willekeurig binden van deze incretines aan de receptoren
gebeurt wel vaker en dat is er onnodige insuline afgifte.
, d) Bij het wildtype is er nog een hoge concentratie van het eiwit CD26 aanwezig,
bij het heterotype is dat minder en bij het homogene mutant is dat vrijwel niets.
Dit is gedaan om te kijken of ze wel een knock out konden maken. Dienen als
controle.
e) Bij A zie je dat de concentratie van glucose in het bloed van het mutant CD26
lager is dan bij het wildtype. Bij B zie je dat de concentratie van glucose van
het mutant CD26 in het plasma lager is dat bij het wildtype. In C zie je dat de
concentratie van insuline van het mutant CD26 in het plasma hoger is dat bij
het wildtype. Bij D zie je dat de concentratie van GLP-1 van het mutant CD26
in het plasma hoger is dat bij het wildtype.
Als er geen CD26 meer aanwezig is, dan remt het GIP en GLP-1 niet meer. Deze
eiwitten stimuleren de insuline secretie en de opname van glucose uit het bloed.
Hierdoor vindt een veel snellere opname van glucose uit het bloed plaats.
f) Bij het vasten zou je een je alleen een glucagon afgifte hebben. Insuline en
dus GLP-1 wordt bijna niet aangemaakt. Hierdoor zal het verschil tussen de
wildtype en CD26 knockout muizen niet zichtbaar zijn. Insuline werkt alleen bij
eten en niet bij vasten. Minder incretine afgifte.
g) Een hogere concentratie incretine is nodig, dus weinig CD26 zou fijn zijn, of
een inhibiter voor CD26. Analoge incretine.
Vraag 3
a) Sympatisch zenuwstelsel heeft te maken met lichamelijke activiteiten.
Parasympatisch heeft te maken met rust en herstel. Bij sympatisch is er meer
glucose nodig, dus dan moet de insuline afgifte minder worden. Bij
parasympatisch is er geen energie nodig, dus dan kan glucose in glycogeen
opgeslagen worden, meer insuline afgifte.
b) De spieren hebben energie en dus glucose nodig om te verbranden. Remt
glycogeen synthese.
Vraag 4
a) Spieren en vetcellen. Veel weefsels. (lever ook).
b) De insulinereceptor is een heterotetrameer, bestaat uit 4 eenheden. Een alfa
en een bèta domein, die verbonden zijn met zwavelbruggen. Tyrosine-kinase
betekent dat het tyrosine residuen kan fosforyleren en deze activeren.
Vraag 5
a) Dat is een cytosolische eiwit die gefosforyleert kan worden door de
insulinereceptor. Bevindt zich in het cytosol. De IRS eiwitten zijn
dockingseiwitten, wat betekent dat eiwitten verderop hieraan kunnen binden
en deze kunnen fosforyleren en dus activeren.
b) Je ziet dat wanneer IRS-1 niet aanwezig is, er dus minder GLUT-4
transporters in het membraan aanwezig is, doordat er minder translocatie van
de GLUT-4 moleculen naar het membraan is.
c) Meer eiwitsynthese en minder eiwitafbraak. Meer synthese van triglyceride en
minder lipolyse en oxidatie van vetten. Eiwitmetabolisme en vetmetabolisme.
