Van Cel tot Weefsel Samenvatting
Hoorcollege 1 – Introductie
Prokaryoten en Eukaryoten
Prokaryoten = eencellige organismen
Cellulaire kenmerken:
- Simpele structuur
- Geen celkern, circulair DNA-molecuul los in cytosol
- Geen intracellulaire membranen, dus geen compartimentering
Eukaryoten = meercellige organismen
Cellulaire kenmerken:
- Complexe structuur met organellen en cytoskelet
- Wel een celkern, lineaire DNA-moleculen liggen hierin opgeslagen
- Wel intracellulaire membranen, dus wel compartimentering
Eukaryoten zijn uit prokaryoten ontwikkeld
Hoorcollege 2 – Bouw van de cel
Compartimentering
Compartimentering van de cel zorgt ervoor dat celfuncties gereguleerd en gespecialiseerd kunnen worden binnen
verschillende compartimenten van de cel
Functies van compartimentering:
- Regulatie van genexpressie door translocatie van transcriptiefactoren
- Secretie van eiwitten en de regulatie hiervan
- Synthese en expressie van transmembraaneiwitten
- Endocytose
- Organel-specifieke milieus, die geoptimaliseerd zijn voor specifieke taken
Een groot verschil tussen prokaryoten en eukaryoten is dus ook de compartimentering, door het ontstaan van deze
compartimentering, konden de eukaryoten tot veel complexere organismen ontwikkelen
Belangrijke membranen
Zoals net besproken spelen membranen en compartimentering een cruciale rol in het effectief functioneren van
een cel, de belangrijkste membranen hierbij zijn:
1. Het plasmamembraan
2. Het kernmembraan/nucleaire envelop/kernenvelop
3. Het ruw endoplasmatisch reticulum
4. Het smooth endoplasmatisch reticulum
5. Het golgi-apparaat
,Het plasmamembraan
Het plasmamembraan is de scheiding van en de verbinding tussen extracellulair en intracellulair milieu
Bouw → een lipide bilaag met hierin membraaneiwitten (kanalen, transporters, receptoren, glycoproteinen)
Functies → barrière, beweging, cel-cel communicatie, cel-cel herkenning
De kernenvelop
De kernenvelop scheidt het cytoplasma van de celkern
Bouw → het bestaat uit 2 membranen met kernporiën waar moleculen doorheen kunnen bewegen, kleine eiwitten
en ionen kunnen hier vrij doorheen bewegen, grote eiwitten hebben actief transport nodig om de nucleus binnen te
gaan
• Deze eiwitten hebben een nucleair lokalisatie signaal (= bepaalde aminozuurvolgorde) nodig om de kern in
te komen
• Dit signaal wordt herkend door een nucleair import receptor die hieraan bindt en het complex naar binnen
transporteert
Functies → regulatie van genexpressie met behulp van kentransport, een dergelijke reactie verloopt als volgt:
1. De cel krijgt een signaal van buitenaf dat bindt aan een receptor
2. De receptor verandert van conformatie en geeft het signaal door naar binnen
3. Signaaltransductiecascade
4. Transcriptiefactor (in het cytoplasma) ondergaat conformatieverandering, waardoor het nucleair lokalisatie
signaal aan de buitenkant komt te liggen
5. NLS wordt herkend door de nucleair import receptor en mag de kern in
6. Transcriptiefactor gaat op de promotor zitten → transcriptie
7. Het nieuwe eiwit komt tot expressie
Het ruw endoplasmatisch reticulum (RER)
Het RER speelt een grote rol in de eiwitproductie
Bouw → het is een uitstulping van de kernenvelop, met een binnen- en buitenmilieu, ook liggen en ribosomen op het
oppervlak (daarom ruw)
Functies → eiwitproductie (plasmamembraaneiwitten, secretie eiwitten, membraaneiwitten van het vacuolaire
systeem, eiwitten in het lumen van het vacuolaire systeem)
Het smooth endoplasmatisch reticulum (SER)
Het SER speelt een grote rol bij de synthese van vetzuren en fosfolipiden
Bouw → het zijn buisvormige uitstulpingen van de kernenvelop die tussen het RER inzitten, geen ribosomen (daarom
glad)
Functies → synthese van vetzuren voor membranen en hormonen, en calciumopslag
Het golgi-apparaat
Het golgi-apparaat speelt een grote rol bij de modificatie en sortering (bepaalt of het eruit gaat of niet) van eiwitten
Bouw → bestaat uit op elkaar gestapelde membranen
Functies → transport en modificatie van eiwitten
Cel cortex, membraandomeinen en glycocalyx
De cel cortex is een netwerk van eiwitten dat vastzit aan het celmembraan met transmembraaneiwitten
,Functie → versterkt het plasmamembraan
Membraandomeinen = een regio van het celmembraan dat gespecialiseerd is en waar specifieke membraaneiwitten
te vinden zijn, membraaneiwitten zitten vast in zo’n regio aan bijv. de celcortex of structuren buiten de cel
Functie → voorkomen dat membraaneiwitten de hele tijd transversaal over het membraan bewegen
De glycocalyx = de gehele laag van koolhydraten aan de buitenkant van de cel, deze zitten aan het uiteinde van een
eiwit gebonden, dit complex heet een proteoglycaan
Functie → trekken water aan en zorgen zo voor een glibberig oppervlak wat handig is voor bijv. witte bloedcellen om
niet te plakken en snel te bewegen, cel-cel herkenning, beschermt cel tegen mechanische stress
Hoorcollege 3 – Eiwitsynthese en secretieroute
Eiwitproductie in het RER
Eiwitsynthese kan op verschillende manieren verlopen, afhankelijk van de aanwezigheid en positie van de ER-signal
sequence (= hydrofobe start transfer sequence)
Productie van een cytosolair eiwit:
1. Het mRNA bevindt zich in het cytosol en wordt afgelezen door vrije ribosomen
2. Er is geen ER-signal sequence aanwezig en de eiwitsynthese wordt in het cytosol afgemaakt
3. Het eiwit kan in het cytosol blijven of naar de nucleus gaan met een NLS
Productie van een secretie-eiwit:
1. Het mRNA bevindt zich in het cytosol en wordt afgelezen door vrije ribosomen
2. De signal recognition particle (SRP) herkent de ER-signal sequence en bindt hierop, daardoor stopt het
ribosoom tijdelijk met de eiwitsynthese
3. Het complex (ribosoom, mRNA en het eerste deel van het eiwit, met SRP) wordt naar het ruw
endoplasmatisch reticulum (RER) gebracht
4. De SRP wordt herkend door een SRP receptor op het ER membraan, het complex bindt op de receptor
• De SRP laat op dit moment los en kan hergebruik worden
5. De eiwitsynthese gaat nu door via het translocatie kanaal, waarbij het eiwit aan de binnenkant van het
membraan komt te liggen
6. Als de synthese klaar is knipt een signal peptidase de ER signal sequence eraf en ligt het eiwit los in het
lumen van het ER
7. Het eiwit gaat van ER naar golgi en wordt vanuit hier gesecreteerd of blijft in het lumen van het vacuolaire
systeem
, Productie van een type 1 transmembraan eiwit:
In de productie van type 1 transmembraan eiwitten is er naast een hydrofobe start transfer sequence ook een
hydrofobe stop transfer sequence nodig, deze zorgt ervoor dat een eiwit niet verder door het translocatiekanaal gaat
1. Bij een type 1 transmembraan eiwit zit de N-terminus naar het lumen van het ER gericht, en de C-terminus
naar het cytosol
2. De eerste stappen van productie verlopen hetzelfde, totdat de hydrofobe stop transfer sequence het
translocatiekanaal bereikt
3. Dan stopt het eiwit met bewegen door het translocatiekanaal en wordt de rest van het eiwit aan de
buitenkant afgemaakt
4. Als het eiwit af is knipt een signal peptidase de er signal sequence / start transfer sequence eraf en zit het
eiwit bij de stop transfer sequence vast in het membraan
Productie van een type 2 transmembraan eiwit:
1. Bij een type 2 transmembraan eiwit zit de C-terminus naar het lumen gericht en de N-terminus naar het
cytosol
2. Hiervoor moet de ER signal sequence halverwege het eiwit zitten, dit heet dan de internal start transfer
peptide, deze sequentie wordt nu natuurlijk niet weggeknipt
Hoorcollege 1 – Introductie
Prokaryoten en Eukaryoten
Prokaryoten = eencellige organismen
Cellulaire kenmerken:
- Simpele structuur
- Geen celkern, circulair DNA-molecuul los in cytosol
- Geen intracellulaire membranen, dus geen compartimentering
Eukaryoten = meercellige organismen
Cellulaire kenmerken:
- Complexe structuur met organellen en cytoskelet
- Wel een celkern, lineaire DNA-moleculen liggen hierin opgeslagen
- Wel intracellulaire membranen, dus wel compartimentering
Eukaryoten zijn uit prokaryoten ontwikkeld
Hoorcollege 2 – Bouw van de cel
Compartimentering
Compartimentering van de cel zorgt ervoor dat celfuncties gereguleerd en gespecialiseerd kunnen worden binnen
verschillende compartimenten van de cel
Functies van compartimentering:
- Regulatie van genexpressie door translocatie van transcriptiefactoren
- Secretie van eiwitten en de regulatie hiervan
- Synthese en expressie van transmembraaneiwitten
- Endocytose
- Organel-specifieke milieus, die geoptimaliseerd zijn voor specifieke taken
Een groot verschil tussen prokaryoten en eukaryoten is dus ook de compartimentering, door het ontstaan van deze
compartimentering, konden de eukaryoten tot veel complexere organismen ontwikkelen
Belangrijke membranen
Zoals net besproken spelen membranen en compartimentering een cruciale rol in het effectief functioneren van
een cel, de belangrijkste membranen hierbij zijn:
1. Het plasmamembraan
2. Het kernmembraan/nucleaire envelop/kernenvelop
3. Het ruw endoplasmatisch reticulum
4. Het smooth endoplasmatisch reticulum
5. Het golgi-apparaat
,Het plasmamembraan
Het plasmamembraan is de scheiding van en de verbinding tussen extracellulair en intracellulair milieu
Bouw → een lipide bilaag met hierin membraaneiwitten (kanalen, transporters, receptoren, glycoproteinen)
Functies → barrière, beweging, cel-cel communicatie, cel-cel herkenning
De kernenvelop
De kernenvelop scheidt het cytoplasma van de celkern
Bouw → het bestaat uit 2 membranen met kernporiën waar moleculen doorheen kunnen bewegen, kleine eiwitten
en ionen kunnen hier vrij doorheen bewegen, grote eiwitten hebben actief transport nodig om de nucleus binnen te
gaan
• Deze eiwitten hebben een nucleair lokalisatie signaal (= bepaalde aminozuurvolgorde) nodig om de kern in
te komen
• Dit signaal wordt herkend door een nucleair import receptor die hieraan bindt en het complex naar binnen
transporteert
Functies → regulatie van genexpressie met behulp van kentransport, een dergelijke reactie verloopt als volgt:
1. De cel krijgt een signaal van buitenaf dat bindt aan een receptor
2. De receptor verandert van conformatie en geeft het signaal door naar binnen
3. Signaaltransductiecascade
4. Transcriptiefactor (in het cytoplasma) ondergaat conformatieverandering, waardoor het nucleair lokalisatie
signaal aan de buitenkant komt te liggen
5. NLS wordt herkend door de nucleair import receptor en mag de kern in
6. Transcriptiefactor gaat op de promotor zitten → transcriptie
7. Het nieuwe eiwit komt tot expressie
Het ruw endoplasmatisch reticulum (RER)
Het RER speelt een grote rol in de eiwitproductie
Bouw → het is een uitstulping van de kernenvelop, met een binnen- en buitenmilieu, ook liggen en ribosomen op het
oppervlak (daarom ruw)
Functies → eiwitproductie (plasmamembraaneiwitten, secretie eiwitten, membraaneiwitten van het vacuolaire
systeem, eiwitten in het lumen van het vacuolaire systeem)
Het smooth endoplasmatisch reticulum (SER)
Het SER speelt een grote rol bij de synthese van vetzuren en fosfolipiden
Bouw → het zijn buisvormige uitstulpingen van de kernenvelop die tussen het RER inzitten, geen ribosomen (daarom
glad)
Functies → synthese van vetzuren voor membranen en hormonen, en calciumopslag
Het golgi-apparaat
Het golgi-apparaat speelt een grote rol bij de modificatie en sortering (bepaalt of het eruit gaat of niet) van eiwitten
Bouw → bestaat uit op elkaar gestapelde membranen
Functies → transport en modificatie van eiwitten
Cel cortex, membraandomeinen en glycocalyx
De cel cortex is een netwerk van eiwitten dat vastzit aan het celmembraan met transmembraaneiwitten
,Functie → versterkt het plasmamembraan
Membraandomeinen = een regio van het celmembraan dat gespecialiseerd is en waar specifieke membraaneiwitten
te vinden zijn, membraaneiwitten zitten vast in zo’n regio aan bijv. de celcortex of structuren buiten de cel
Functie → voorkomen dat membraaneiwitten de hele tijd transversaal over het membraan bewegen
De glycocalyx = de gehele laag van koolhydraten aan de buitenkant van de cel, deze zitten aan het uiteinde van een
eiwit gebonden, dit complex heet een proteoglycaan
Functie → trekken water aan en zorgen zo voor een glibberig oppervlak wat handig is voor bijv. witte bloedcellen om
niet te plakken en snel te bewegen, cel-cel herkenning, beschermt cel tegen mechanische stress
Hoorcollege 3 – Eiwitsynthese en secretieroute
Eiwitproductie in het RER
Eiwitsynthese kan op verschillende manieren verlopen, afhankelijk van de aanwezigheid en positie van de ER-signal
sequence (= hydrofobe start transfer sequence)
Productie van een cytosolair eiwit:
1. Het mRNA bevindt zich in het cytosol en wordt afgelezen door vrije ribosomen
2. Er is geen ER-signal sequence aanwezig en de eiwitsynthese wordt in het cytosol afgemaakt
3. Het eiwit kan in het cytosol blijven of naar de nucleus gaan met een NLS
Productie van een secretie-eiwit:
1. Het mRNA bevindt zich in het cytosol en wordt afgelezen door vrije ribosomen
2. De signal recognition particle (SRP) herkent de ER-signal sequence en bindt hierop, daardoor stopt het
ribosoom tijdelijk met de eiwitsynthese
3. Het complex (ribosoom, mRNA en het eerste deel van het eiwit, met SRP) wordt naar het ruw
endoplasmatisch reticulum (RER) gebracht
4. De SRP wordt herkend door een SRP receptor op het ER membraan, het complex bindt op de receptor
• De SRP laat op dit moment los en kan hergebruik worden
5. De eiwitsynthese gaat nu door via het translocatie kanaal, waarbij het eiwit aan de binnenkant van het
membraan komt te liggen
6. Als de synthese klaar is knipt een signal peptidase de ER signal sequence eraf en ligt het eiwit los in het
lumen van het ER
7. Het eiwit gaat van ER naar golgi en wordt vanuit hier gesecreteerd of blijft in het lumen van het vacuolaire
systeem
, Productie van een type 1 transmembraan eiwit:
In de productie van type 1 transmembraan eiwitten is er naast een hydrofobe start transfer sequence ook een
hydrofobe stop transfer sequence nodig, deze zorgt ervoor dat een eiwit niet verder door het translocatiekanaal gaat
1. Bij een type 1 transmembraan eiwit zit de N-terminus naar het lumen van het ER gericht, en de C-terminus
naar het cytosol
2. De eerste stappen van productie verlopen hetzelfde, totdat de hydrofobe stop transfer sequence het
translocatiekanaal bereikt
3. Dan stopt het eiwit met bewegen door het translocatiekanaal en wordt de rest van het eiwit aan de
buitenkant afgemaakt
4. Als het eiwit af is knipt een signal peptidase de er signal sequence / start transfer sequence eraf en zit het
eiwit bij de stop transfer sequence vast in het membraan
Productie van een type 2 transmembraan eiwit:
1. Bij een type 2 transmembraan eiwit zit de C-terminus naar het lumen gericht en de N-terminus naar het
cytosol
2. Hiervoor moet de ER signal sequence halverwege het eiwit zitten, dit heet dan de internal start transfer
peptide, deze sequentie wordt nu natuurlijk niet weggeknipt
