GZC1 - Samenvatting van alle colleges

Gezonde en zieke cellen I
(aantekeningen)
Week 1: De cel en zijn moleculen
HC01 De cel en zijn (macromoleculen)
GZC1
Het cytoplasma is naast de organellen, gevuld met
cytosol waar macromoleculen zoals RNA, eiwitten en
ribosomen zich bevinden.
Een lichaam bestaat uit 70% water en 30%
chemicaliën. Water is een neutraal, maar polair
molecuul (de lading van de elektronen is niet
evenredig verdeeld). Hierdoor kunnen ook
waterstofbruggen gevormd worden. Dit is een
zwakke verbinding maar in grote hoeveelheid, sterk.
 H2O: goed oplosmiddel voor polaire (hydrofiele) stoffen, apolaire
(hydrofobe) stoffen worden verdreven.
Het plasma membraan houd de twee waterige milieus binnen en buiten de cel
gescheiden. Het membraan is een fosfolipide-dubbellaag. De koppen van een
fosfolipide liggen richting het waterige milieu, de hydrofobe vetstaarten gaan
naar elkaar toe liggen; van het water af. Een fosfolipide is dus amfipatisch
(hydrofobe en hydrofiele kant).
 Door de amfipatische eigenschap van een fosfolipide kan een micel
ontstaan; alle hydrofobe staarten zoeken elkaar op en de hydrofiele kanten
wijzen naar buiten, waardoor er een klein rondje ontstaat.
De chemicaliën die het lichaam bevat, bestaat vooral uit organische (C-
bevattende) macromoleculen. Dit zijn suikers, aminozuren, nucleotiden en
vetzuren.
*Suiker en vetten worden behandeld in de zelfstudies*
Back to the basics
Het aantal plekken dat een atoom over heeft in zijn schil; geeft aan hoeveel
covalente bindingen deze aan kan gaan. Dit is een hele sterke binding. Bij een
ionische binding wordt er een elektron overgegeven om de
elektronenconfiguratie te krijgen. Hierdoor krijg je een positief en een negatief
ion die elkaar aantrekken.
o Vraag: Als NaCl wordt opgelost in water, hoe zullen de watermoleculen die
bij de ionen zitten, gericht zijn?
Als NaCl opgelost is in water zijn de zuurstofatomen (-) naar de
natriumionen (+) gericht zijn en de waterstofatomen (+) naar de chloride-
ionen (-).

Eiwitten
De 3D vorm van een eiwit is bepalend voor de
(eiwit)functie. Deze vorm en structuur wordt
bepaald door de aminozuurvolgorde. Elk aminozuur
is via dit figuur opgebouwd, maar verschillen in de
zijketen (R).

,  De primaire structuur: verschillende aminozuren worden aan elkaar
gekoppelt via een (enzymatische) condensatiereactie; er komt een H2O
molecuul vrij.

De N-terminus is de kant van de keten met de aminogroep, je leest de keten vanaf hier.
De C-terminus is de kant van de keten met de carboxylgroep.
 De secundaire
structuur: er zijn twee vormen waarin een aminozuurketen kan voorkomen;
de α-helix en de β-sheet. Dit kan, omdat er rotatie mogelijk is rondom het
centrale carbonatoom.
α-helix: wordt gestabiliseerd door H-bruggen tussen C=O en N-H groepen
in de polypeptide backbone; de zijtakken wijzen naar buiten. Deze H-brug
vind plaats tussen C=O (n) en een N-H dat 4 plekken verder zit (n+4). Een
hele draai vind plaats om de 3.6 aminozuren.
β-sheet: de hoofdketen is vrijwel uitgestrekt, waarbij de zijketens naar
boven en onder uitsteken. Een β-sheet heeft verschillende ketens die
parallel of antiparallel kunnen liggen. Er bevinden zich H-bruggen tussen
C=O en N-H groepen op de naastgelegen ketens.
 De tertiaire structuur: de driedimensionale formatie van alle secundaire
structuren. De eigenschappen van de zijketens bepalen deze formatie. De
apolaire zijketens zitten hierbij naar binnen, en de polaire zijketens zijn
naar buitengericht (naar de waterige omgeving). Hierdoor zijn eiwitten dus
ook amfipatisch.
o Een eiwit domein is een segment van één polypeptideketen dat
onafhankelijk kan vouwen in een bepaalde structuur en zo zijn eigen
functie heeft.
 De quaternaire structuur: verschillende 3D eiwitten werken samen (sub
units) om zo een eiwitcomplex te vormen. Een dimeer heeft 2 sub units:
een heterodimeer heeft twee verschillende, een homodimeer heeft twee
dezelfde.
o Een superhelix (coiled coil) is een quaternaire structuur dat bestaat
uit α-helixi die samen een superhelix vormen. Zo worden de stevige
eiwitten keratine en collageen gevormd.
Alle eiwitten gaan selectieve interacties aan met andere moleculen (eiwitten,
ionen, suikers, nucleotiden etc.). Het molecuul waarmee zij een interactie
aangaan, noem je een ligand. Het molecuul wordt zo gevouwen, dat de binding
sites precies zo liggen en er een selectieve fit ontstaat.
Modificaties van aminozuren na de eiwitvouwing (post-translationaire
modificaties) kunnen de vorm en functie van een eiwit veranderen.

DNA
DNA is een polymeer van nucleotiden die wordt gevormd door een
condensatiereactie. Een nucleotide bestaat uit een base (G, C, A en T),
fosfaatgroep, en een suikermolecuul. In het DNA is een deoxyribose en in het
RNA is dit een ribose. Het verschil in deze suikergroepen is één H-groep.
Pyrimidine zijn enkele ringen; thymine, cytosine en uracil (alleen in RNA).
Purines zijn dubbele ringen; adenine en guanine.
De phosphaatdiester-binding wordt gevormd door polymerase. Een OH-groep zit
aan het 3’ einde gebonden, op deze plek kan verder gebouwd worden door er
een fosfaat aan te plakken. Aan de andere kant, de 5´ kant , zit een fosfaatgroep.

, Histonen zijn eiwitten waaromheen DNA gebonden kan worden. Een histon is een
octameer en bestaat uit 8 subunits: 2 x H2A, 2 x H2B, 2 x H3 en 2 x H4. Een
histon met daaromheen DNA vormt een nucleosoom. Deze histonen met
steuneiwitten samen vormen dan weer een chromatine. Deze chromatinen
samen vormen een chromosoom. De chromosomen hebben elk hun
eigen regio in de nucleus.
Waar de hoogste graad van compactie is, zal weinig transcriptie
plaatsvinden. Zodoende is er ook geen genexpressie van dit
materiaal. Heterochromatine is vaak meer compact; weinig
transcriptie. Het centromeer is vaak een heterochromatine. Een
euchromatide is losser verpakt; meer transcriptie. Deze mate van
compactie wordt bepaald door chromatine remodeling enzymen
(zorgen voor de bewegelijkheid) en modificatie van histonen. Naast
een DNA code bestaat er dus ook een histon code (bestaande uit
aminozuren), dit wordt ook wel epigenetica genoemd.
RNA is een enkele keten. Het kan een eigen 3D structuur vormen
door complementaire stukjes te vinden. Hierdoor ontstaan dus ook
verschillende soorten RNA zoals; mRNA, rRNA, miRNA, tRNA, siRNA,
lncRNA en ander oncoderende RNA’s.
De bepaling van de aminozuurvolgorde:
1. Transcriptie: RNA synthese
RNA polymerase bindt aan het DNA, ontwikkeld het voor een
stukje, zodat er een stukje DNA vrijkomt (matrijsstreng) wat als
tamplate functioneert waar een RNA aan gevormd kan worden.
Ook koppelt het ribo-nucelotiden van het RNA en vormt het op
die manier een keten.
Het RNA polymerase herkent een promotor en start/stop
sequenties. De σ-factor (en andere transcriptiefactoren) bindt aan de
promotor. Elongatiefactoren zorgen dat het RNA pol II zich over het DNA
kan blijven bewegen.
Direct na RNA vorming door het RNA polymerase II, vindt RNA processing
plaats. Hieronder worden 5’ capping, 3’ polyadenylatie een RNA splicing
verstaan.
2. Translatie: eiwitsynthese
Eèn codon bestaat uit 3 nucleotiden. Vaak bestaan er meerdere soorten
codons die coderen voor hetzelfde aminozuur.
Ribosomen bestaan voor het grootste deel uit ribosomaal RNA (rRNA) en
ribosomale eiwitten. Het is opgebouwd uit een grote en een kleine subunit.
Wanneer deze bij elkaar komen ontstaan er drie binding sites (E, P en A).
Ieder aminozuur heeft zijn eigen
aminoacyl tRNA synthetase, deze is
specifiek voor een aminozuur met
zijn eigen tRNA. Dit enzym faciliteert
een covalente binding tussen de 3’
eind van het tRNA en de C-terminus
van het aminozuur.
Een tRNA komt op de plek van de A-
binding site. Wanneer het tRNA
complementair zijn aan de mRNA
streng bind het met het aminozuur