Cellen en weefsels – Hoorcolleges 2
Hoorcollege 1: 4 oktober 2019
Een eukaryoot heeft compartimentalisatie, waar een prokaryoot dit niet heeft. Bij eukaryoten kan er
in elk organel een specifiek biochemisch proces plaatsvinden.
- Celkern en mitochondria hebben een dubbelmembraan.
- Middels fase separatie heb je cel lokalisatie (en bepaalde chemische processen in één
gebied) zonder membranen.
Een celkern is ongeveer 10 micrometer.
Drie types transport:
1. Moleculair/gated transport
a. Diffussie in het membraan
b. Diffussie in het cytosol
c. Geting tussen cytosol en nucleus.
2. Eiwit translocatie
a. Van cytosol naar chloroplast, mitochondria, ER en
peroxisomen.
3. Vesiculair transport
a. Betrokken bij de secretie pathway. Al dit transport is
de novo; ook als je het golgi verwijdert, kan het weer
ontstaan.
De cel heeft signaal sequenties voor correct transport. Dit zijn een
soort postzegeltjes die op de eiwitten zitten.
- KDEL-sequentie: (Lys-Asp-Glu-Leu) behoud van eiwit in ER.
De nucleaire poriën zijn eigenlijk megagroot, hier moet dan ook grote cargo door heen. Ribosomen
zijn megagroot en moeten uit de kern getransporteerd worden. Het kern membraan is een dubbel
membraan die wordt onderbroken door kern poriën. Een porie is eigenlijk geen ‘mega gat’ maar
heeft ook veel spul om zich heen zitten. Het is opgebouwd uit 30 verschillende soorten eiwitten,
waarvan er wle 1000 in één nucleopore zit.
- Er hangt een soort ‘netje’ onder.
- De nucleoporie is opgebouwd uit scaffold nucleoporines (kunnen membranen buigen) en
channeled nucleoporines.
- Er zit een wild haarwerk van sliertjes in en buiten de porie.
Het gat moet best dynamisch zijn: soms moeten er kleine en dan weer heel grote moleculen door.
- Moleculen (kleiner dan 5 kDa) kunnen heel snel heen en weer gaan.
- Eiwitten van 60 kDa kunnen ook door de poriën heen diffunderen, maar dit gaat een stukje
langzamer (door de fibrillen moeten de eiwitten erdoorheen gezeefd worden).
- Eiwitten van meer dan 60 kDa hebben een actief import- of exportproces nodig. Dit gaat ook
weer best wel snel.
NLS: nucleair localisation signals (Lys-Lys-Lys-Arg-Lys)
NES: nucleair export signals.
Je hebt geen ontvouwing nodig van een eiwit om van of naar de celkern te komen.
Je hebt verschillende import moleculen om eiwitten naar de celkern te brengen. Nucleair import
receptors (importins) kunnen direct of indirect de NLS sequenties herkennen van de cargo eiwitten.
,Importins kunnen binden aan de FG (fibrilaire structuren) repeats om het nucleaire transport te
beginnen. Deze reacties hebben een lage affiniteit, waardoor concentratie van de importines
belangrijk is voor dit transport.
De cel creëert een gradiënt van geïnactiveerd Ran eiwit (GTPase) en geactiveer Ran om bidirectioneel
transport mogelijk te maken. In het cytosol is er een GAP eiwit waardoor Ran van GTP naar GDP gaat.
In de kern bevindt zich de GAF (guanine exchange factor) die het Ran weer activeert. Ran wordt door
het importine uitgewisseld voor het cargomolecuul. In het cytoplasma wordt inactief Ran weer
losgelaten.
Bij een transcriptiefactor wil je eigenlijk dat alle factoren na één aan knop massaal de kern in gaan.
Dit wordt gedaan middels fosforylering en shielding (schermt NLS af tot de signalering aan komt).
Bij transport naar het mitochondria moet het cargo ontvouwen worden (of ongevouwen gemaakt
worden). In de matrix van de mitochondriën kan het weer vouwen.
Daarnaast is er niet één eiwit die de translocatie uitvoert: er gebeuren daadwerkelijk dingen tussen
de twee membranen. Voor het transport van ongevouwen eiwitten zijn translocator eiwitten nodig.
Mitochondria hebben hun eigen ribosomen (mito-ribosomes) en hun eigen DNA.
Translocatoren van de import
- Translocatie apparaten: TIM en TOM
- Insertie apparaten: SAM
Mitochondriaal transport:
1. Een ongevouwen eiwit heeft een signaal peptide die door een import receptor wordt
herkend (TOM-complex).
a. Voor dit proces is energie heel belangrijk. Energie wordt geleverd door chaperones
(gebruiken ATP). Ook hier speelt de touwtrek functie van de chaperones een rol.
2. De receptor wordt in een transport competente staat gebracht
, a. Kan direct overgaan naar het TIM-complex. Voor dit proces wordt energie geleverd
uit een elektrisch chemische gradiënt, wordt ook weer gecreëerd middels ATP. De
chaperones hebben ook een soort touwtrek vermogen om het peptide door de
membranen heen te trekken.
b. Kan tussen de membranen in terecht komen, en dan middels een tweede stap bij het
TIM-complex terecht komen.
3. In de matrix vouwt het eiwit weer en wordt het signaal peptide verwijderd.
Een mitochondriaal membraaneiwit kan in het inner membraan van de mitochondria terecht komen
middels het SAM-complex. In het membraan vind je vooral beta-barrel proteins die als een lineaire
polypeptide keten aankomen (middels periplasmische chaperones).
- Het SAM-complex lijkt heel erg op het oorspronkelijke bacteriëele BAM-complex, en is zelf
ook een beta-barrel.
Peroxisomen verdelen zich over de dochtercellen en kunnen hierna groeien, maar kunnen ook de
novo gecreëerd worden (middels het vesiculaire transport).
COS-cellen zijn platte cellen op een schaaltje met alleen een opbolling bij de nucleus. Hierdoor kun je
heel mooi de structuur van organellen zien.
Het ER is een van de grootste organellen, het is een heel groot netwerk van lipiden. Het netwerk
bestaat uit tubules en sheets. Voor het vormen van tubules uit lipiden zijn de reticulons eiwitten
nodif. De sheets worden gemaakt en gestabiliseerd door Climp, Kinectin en p180.
De sheets zijn nodig voor de translerende polysomen, de tubules voor calcium opslag.
- 30% van ons genoom wordt aangemaakt in het ER. Dit is een heel geöxideerd milieu; zo
kunnen zwavel bruggen (tussen cystine) heel makkelijk gevormd worden.
- Het ER is gespecialiseerd in glycosylering; hier worden alle glycoproteinen dus eengamaakt.
- Het ER doet ook aan eiwit kwaliteits controle (Unfolded Protein Respons).
- Het ER is betrokken bij het vormen van andere organellen.
- Het ER is betrokken bij calcium opslag.
Het ER kan gefractioneerd en gevesciculeert worden. Zo krijg je dus allemaal kleine ER vesicles
(microsomen) die je onder de EM kan bekijken. Door het maken van de microsomen zijn de eerste
processen van translocatie in het ER onderzocht. Zo zijn er twee typen transport gevonden:
1. Co-translationele translocatie: tijdens de synthese wordt een signaal peptide herkend dor
een signal recognition particle (SRP). Het SRP gaat een interactie aan met het ribosoom en
zet de translatie stil, waardoor er docking naar een kanaal plaatsvindt, dit kanaal is de
receptor voor het SRP. Tijdens de translatie wordt de groeiende eiwit keten het ER in
geduwd. Daarnaast is er een signal peptidase die het hydrofobe signaal peptide er af knipt.
Vervolgens kunnen de eiwitten in het ER getransporteerd worden middels de vasiculaire
transport naar het buiten milieu.
a. Drukkracht zorgt voor translocatie.
2. Post-translationele translocatie: zie je ook bij mitochondriën; een volledig eiwit wordt
ontvouwen en getransloceerd (door Sec61 translocon kanaal). Wordt vooral gevonden door
eukaryoten. Ook hier heb je een Hsp70 binding protein (BiP) die de trekkracht uitvoert.
a. Trekkracht zorgt voor translocatie.
Het Sec61 eiwit is eigenlijk maar een heel klein eiwit, waardoor er maar één polypeptide per keer
heen gaat. Het Sec61 complex kan lateraal openen zodat een polypeptide erdoorheen kan
diffunderen om naar de bilaag te komen.
Hoorcollege 1: 4 oktober 2019
Een eukaryoot heeft compartimentalisatie, waar een prokaryoot dit niet heeft. Bij eukaryoten kan er
in elk organel een specifiek biochemisch proces plaatsvinden.
- Celkern en mitochondria hebben een dubbelmembraan.
- Middels fase separatie heb je cel lokalisatie (en bepaalde chemische processen in één
gebied) zonder membranen.
Een celkern is ongeveer 10 micrometer.
Drie types transport:
1. Moleculair/gated transport
a. Diffussie in het membraan
b. Diffussie in het cytosol
c. Geting tussen cytosol en nucleus.
2. Eiwit translocatie
a. Van cytosol naar chloroplast, mitochondria, ER en
peroxisomen.
3. Vesiculair transport
a. Betrokken bij de secretie pathway. Al dit transport is
de novo; ook als je het golgi verwijdert, kan het weer
ontstaan.
De cel heeft signaal sequenties voor correct transport. Dit zijn een
soort postzegeltjes die op de eiwitten zitten.
- KDEL-sequentie: (Lys-Asp-Glu-Leu) behoud van eiwit in ER.
De nucleaire poriën zijn eigenlijk megagroot, hier moet dan ook grote cargo door heen. Ribosomen
zijn megagroot en moeten uit de kern getransporteerd worden. Het kern membraan is een dubbel
membraan die wordt onderbroken door kern poriën. Een porie is eigenlijk geen ‘mega gat’ maar
heeft ook veel spul om zich heen zitten. Het is opgebouwd uit 30 verschillende soorten eiwitten,
waarvan er wle 1000 in één nucleopore zit.
- Er hangt een soort ‘netje’ onder.
- De nucleoporie is opgebouwd uit scaffold nucleoporines (kunnen membranen buigen) en
channeled nucleoporines.
- Er zit een wild haarwerk van sliertjes in en buiten de porie.
Het gat moet best dynamisch zijn: soms moeten er kleine en dan weer heel grote moleculen door.
- Moleculen (kleiner dan 5 kDa) kunnen heel snel heen en weer gaan.
- Eiwitten van 60 kDa kunnen ook door de poriën heen diffunderen, maar dit gaat een stukje
langzamer (door de fibrillen moeten de eiwitten erdoorheen gezeefd worden).
- Eiwitten van meer dan 60 kDa hebben een actief import- of exportproces nodig. Dit gaat ook
weer best wel snel.
NLS: nucleair localisation signals (Lys-Lys-Lys-Arg-Lys)
NES: nucleair export signals.
Je hebt geen ontvouwing nodig van een eiwit om van of naar de celkern te komen.
Je hebt verschillende import moleculen om eiwitten naar de celkern te brengen. Nucleair import
receptors (importins) kunnen direct of indirect de NLS sequenties herkennen van de cargo eiwitten.
,Importins kunnen binden aan de FG (fibrilaire structuren) repeats om het nucleaire transport te
beginnen. Deze reacties hebben een lage affiniteit, waardoor concentratie van de importines
belangrijk is voor dit transport.
De cel creëert een gradiënt van geïnactiveerd Ran eiwit (GTPase) en geactiveer Ran om bidirectioneel
transport mogelijk te maken. In het cytosol is er een GAP eiwit waardoor Ran van GTP naar GDP gaat.
In de kern bevindt zich de GAF (guanine exchange factor) die het Ran weer activeert. Ran wordt door
het importine uitgewisseld voor het cargomolecuul. In het cytoplasma wordt inactief Ran weer
losgelaten.
Bij een transcriptiefactor wil je eigenlijk dat alle factoren na één aan knop massaal de kern in gaan.
Dit wordt gedaan middels fosforylering en shielding (schermt NLS af tot de signalering aan komt).
Bij transport naar het mitochondria moet het cargo ontvouwen worden (of ongevouwen gemaakt
worden). In de matrix van de mitochondriën kan het weer vouwen.
Daarnaast is er niet één eiwit die de translocatie uitvoert: er gebeuren daadwerkelijk dingen tussen
de twee membranen. Voor het transport van ongevouwen eiwitten zijn translocator eiwitten nodig.
Mitochondria hebben hun eigen ribosomen (mito-ribosomes) en hun eigen DNA.
Translocatoren van de import
- Translocatie apparaten: TIM en TOM
- Insertie apparaten: SAM
Mitochondriaal transport:
1. Een ongevouwen eiwit heeft een signaal peptide die door een import receptor wordt
herkend (TOM-complex).
a. Voor dit proces is energie heel belangrijk. Energie wordt geleverd door chaperones
(gebruiken ATP). Ook hier speelt de touwtrek functie van de chaperones een rol.
2. De receptor wordt in een transport competente staat gebracht
, a. Kan direct overgaan naar het TIM-complex. Voor dit proces wordt energie geleverd
uit een elektrisch chemische gradiënt, wordt ook weer gecreëerd middels ATP. De
chaperones hebben ook een soort touwtrek vermogen om het peptide door de
membranen heen te trekken.
b. Kan tussen de membranen in terecht komen, en dan middels een tweede stap bij het
TIM-complex terecht komen.
3. In de matrix vouwt het eiwit weer en wordt het signaal peptide verwijderd.
Een mitochondriaal membraaneiwit kan in het inner membraan van de mitochondria terecht komen
middels het SAM-complex. In het membraan vind je vooral beta-barrel proteins die als een lineaire
polypeptide keten aankomen (middels periplasmische chaperones).
- Het SAM-complex lijkt heel erg op het oorspronkelijke bacteriëele BAM-complex, en is zelf
ook een beta-barrel.
Peroxisomen verdelen zich over de dochtercellen en kunnen hierna groeien, maar kunnen ook de
novo gecreëerd worden (middels het vesiculaire transport).
COS-cellen zijn platte cellen op een schaaltje met alleen een opbolling bij de nucleus. Hierdoor kun je
heel mooi de structuur van organellen zien.
Het ER is een van de grootste organellen, het is een heel groot netwerk van lipiden. Het netwerk
bestaat uit tubules en sheets. Voor het vormen van tubules uit lipiden zijn de reticulons eiwitten
nodif. De sheets worden gemaakt en gestabiliseerd door Climp, Kinectin en p180.
De sheets zijn nodig voor de translerende polysomen, de tubules voor calcium opslag.
- 30% van ons genoom wordt aangemaakt in het ER. Dit is een heel geöxideerd milieu; zo
kunnen zwavel bruggen (tussen cystine) heel makkelijk gevormd worden.
- Het ER is gespecialiseerd in glycosylering; hier worden alle glycoproteinen dus eengamaakt.
- Het ER doet ook aan eiwit kwaliteits controle (Unfolded Protein Respons).
- Het ER is betrokken bij het vormen van andere organellen.
- Het ER is betrokken bij calcium opslag.
Het ER kan gefractioneerd en gevesciculeert worden. Zo krijg je dus allemaal kleine ER vesicles
(microsomen) die je onder de EM kan bekijken. Door het maken van de microsomen zijn de eerste
processen van translocatie in het ER onderzocht. Zo zijn er twee typen transport gevonden:
1. Co-translationele translocatie: tijdens de synthese wordt een signaal peptide herkend dor
een signal recognition particle (SRP). Het SRP gaat een interactie aan met het ribosoom en
zet de translatie stil, waardoor er docking naar een kanaal plaatsvindt, dit kanaal is de
receptor voor het SRP. Tijdens de translatie wordt de groeiende eiwit keten het ER in
geduwd. Daarnaast is er een signal peptidase die het hydrofobe signaal peptide er af knipt.
Vervolgens kunnen de eiwitten in het ER getransporteerd worden middels de vasiculaire
transport naar het buiten milieu.
a. Drukkracht zorgt voor translocatie.
2. Post-translationele translocatie: zie je ook bij mitochondriën; een volledig eiwit wordt
ontvouwen en getransloceerd (door Sec61 translocon kanaal). Wordt vooral gevonden door
eukaryoten. Ook hier heb je een Hsp70 binding protein (BiP) die de trekkracht uitvoert.
a. Trekkracht zorgt voor translocatie.
Het Sec61 eiwit is eigenlijk maar een heel klein eiwit, waardoor er maar één polypeptide per keer
heen gaat. Het Sec61 complex kan lateraal openen zodat een polypeptide erdoorheen kan
diffunderen om naar de bilaag te komen.
