VAN MOLECUUL TOT CEL
Inhoud
Hoorcolleges
➢ Mitochondriën en energiehuishouding
➢ Regulatie genexpressie
➢ Celorganellen en eiwitsortering
➢ DNA replicatie
➢ Cytoskelet, cel-cel verbindingen en extracellulaire matrix
➢ Cel adaptatie
➢ Inleiding snijzaal
Zelfstudieopdrachten
➢ Mitochondriën en energiehuishouding
➢ Zit het in de familie?
➢ Sortering en afbraak van eiwitten
➢ Wie het kleine niet eert: microscopische technieken
➢ Cytoskelet, cel-cel verbindingen en extracellulaire matrix
➢ Biomembranen en membraaneiwitten
Vaardigheidsonderwijs
➢ Botten, banden en gewrichten II
➢ Aanpassing op niveau van genexpressie
1 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
,HOORCOLLEGES
Mitochondriën en energiehuishouding
Energiehuishouding is in feite ATP turnover (ATP -> ADP + Pi -> ATP).
Explosieve fysieke uitdaging: Anaërobe metabolisme, lactaatvorming.
ATP wordt gebruikt voor:
• De biosynthese van macromoleculen (eiwit en RNA synthese)
• Spiercontractie (actomyosine ATPase)
• Actief iontransport (Na/K ATPase)
• Thermogenese (komt al vrij bij bovenste processen)
ATP komt vrij uit katabolisme van koolhydraten, vetten en eiwitten.
ATP (her)aanmaak kan middels
• Aaërobe glycolyse
• Vetzuuroxidatie (mitochondriale processen)
• Creatinefosfaat (instant ATP)
• Aanaërobe glycolyse (lactaat)
Mitochondriën
• Resultaat van endosymbiose.
• Honderden per cel.
• Het bestaat uit een dubbele membraan waarvan de buitenmembraan te vergelijken
is met de plasmamembraan en de binnenmembraan op die van de primitieve
bacterie.
• Buitenmembraan: minder selectief.
• Binnenmembraan: heel selectief.
• Het oppervlak van het binnenmembraan wordt vergroot door cristae (uitstulpingen),
die nodig zijn om lokaal een H+ gradiënt te maken. Hoe meer cristae, hoe meer ATP
synthese.
• Bevat circulair DNA (prokaryoot) en een eigen translatieapparaat.
• mtDNA geproduceerd door de kern + cytoplasma --> daarna getransporteerd naar
het mitochondriën.
• Geen junk (zinloos) DNA: heel compact, de rest ligt in de kern.
• Aëroob ATP produceren, maar ook glucose, haem en steroïdhormoon.
2 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
,Er is sprake van maternale overerving aangezien de mitochondriën uit de zaadcel in de
staart achterblijven. Ze vermenigvuldigen door deling en door toevallige mutaties kan
heteroplasmie ontstaan (verschillende soorten mitochondriën door mutaties). Hierdoor
kunnen ene cellen meer gemuteerde mitochondriën bevatten dna andere cellen.
Aërobe glycolyse vindt voor een kleine deel in de cytosol plaats. Hierbij ontstaat per
glucosemolecuul 2 pyruvaat, 2 ATP en 2 NADH. Pyruvaat gaat de mitochondriën in waar de
rest van de ATP synthese plaatsvindt. Vervolgens wordt acetyl-CoA gevormd, dit gaat de
citroenzuurcyclus in. Hierna worden veel elektronen overgedragen naar NAD+ of FAD
waardoor NADH en FADH2 ontstaan (elektronencarriers). Via oxidatieve fosforylering
dragen zij hun elektronen over (oxidatie) via de mitochondriale binnenmembraan (cristae) op
zuurstof waardoor water wordt geproduceerd. Hierbij wordt het meeste ATP gevormd
(fosforylering).
3 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
, • De twee bovenste processen zijn analoog aan elkaar.
• Verschil:
− Vetzuur proces in de cytosol kost ATP, bij glucose levert het ATP en NADH.
• Glycolyse: bijzonderheid is dat ATP opgewekt kan worden zonder zuurstof
aanwezigheid.
• Verzuur activatie: geheel afhankelijk van de mitochondriën en zuurstof.
Vetzuuroxidatie vindt geheel in het mitochondrion plaats. Via bèta-oxidatie wordt een
vetzuur omgezet in acetyl CoA wat vervolgens weer de citroenzuurcyclus in gaat.
Intermitochondriale ruimte
Matrix van de mitochondrien
Elektronen van NADH passeert complexen I, III en IV voordat het overgaat op zuurstof.
Wanneer het complex elektronen opneemt verandert het van vorm, om terug te veranderen
en elektronen over te geven (via een mobile carrier CoQ: komplex II) naar het volgende
complex en hierbij komt energie vrij waarmee H+ naar buiten wordt gepompt. Vervolgens
gebeurt precies hetzelfde alleen wordt het elektron overgedragen naar cytochroom C. Bij de
oxidatie van NADH naar NAD+ worden in totaal 10 protonen naar buiten gepompt. Het
opgebouwde protonengradiënt wordt weer gebruikt om ATP te maken. Dit gaat middels ATP
synthase (hier kan H+ weer naar binnen): bij elke drie protonen die door het complex heen
gaan wordt ADP gekoppeld aan fosfaat. ADP en fosfaat ontstaan in de cytosol en moeten
4 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
Inhoud
Hoorcolleges
➢ Mitochondriën en energiehuishouding
➢ Regulatie genexpressie
➢ Celorganellen en eiwitsortering
➢ DNA replicatie
➢ Cytoskelet, cel-cel verbindingen en extracellulaire matrix
➢ Cel adaptatie
➢ Inleiding snijzaal
Zelfstudieopdrachten
➢ Mitochondriën en energiehuishouding
➢ Zit het in de familie?
➢ Sortering en afbraak van eiwitten
➢ Wie het kleine niet eert: microscopische technieken
➢ Cytoskelet, cel-cel verbindingen en extracellulaire matrix
➢ Biomembranen en membraaneiwitten
Vaardigheidsonderwijs
➢ Botten, banden en gewrichten II
➢ Aanpassing op niveau van genexpressie
1 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
,HOORCOLLEGES
Mitochondriën en energiehuishouding
Energiehuishouding is in feite ATP turnover (ATP -> ADP + Pi -> ATP).
Explosieve fysieke uitdaging: Anaërobe metabolisme, lactaatvorming.
ATP wordt gebruikt voor:
• De biosynthese van macromoleculen (eiwit en RNA synthese)
• Spiercontractie (actomyosine ATPase)
• Actief iontransport (Na/K ATPase)
• Thermogenese (komt al vrij bij bovenste processen)
ATP komt vrij uit katabolisme van koolhydraten, vetten en eiwitten.
ATP (her)aanmaak kan middels
• Aaërobe glycolyse
• Vetzuuroxidatie (mitochondriale processen)
• Creatinefosfaat (instant ATP)
• Aanaërobe glycolyse (lactaat)
Mitochondriën
• Resultaat van endosymbiose.
• Honderden per cel.
• Het bestaat uit een dubbele membraan waarvan de buitenmembraan te vergelijken
is met de plasmamembraan en de binnenmembraan op die van de primitieve
bacterie.
• Buitenmembraan: minder selectief.
• Binnenmembraan: heel selectief.
• Het oppervlak van het binnenmembraan wordt vergroot door cristae (uitstulpingen),
die nodig zijn om lokaal een H+ gradiënt te maken. Hoe meer cristae, hoe meer ATP
synthese.
• Bevat circulair DNA (prokaryoot) en een eigen translatieapparaat.
• mtDNA geproduceerd door de kern + cytoplasma --> daarna getransporteerd naar
het mitochondriën.
• Geen junk (zinloos) DNA: heel compact, de rest ligt in de kern.
• Aëroob ATP produceren, maar ook glucose, haem en steroïdhormoon.
2 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
,Er is sprake van maternale overerving aangezien de mitochondriën uit de zaadcel in de
staart achterblijven. Ze vermenigvuldigen door deling en door toevallige mutaties kan
heteroplasmie ontstaan (verschillende soorten mitochondriën door mutaties). Hierdoor
kunnen ene cellen meer gemuteerde mitochondriën bevatten dna andere cellen.
Aërobe glycolyse vindt voor een kleine deel in de cytosol plaats. Hierbij ontstaat per
glucosemolecuul 2 pyruvaat, 2 ATP en 2 NADH. Pyruvaat gaat de mitochondriën in waar de
rest van de ATP synthese plaatsvindt. Vervolgens wordt acetyl-CoA gevormd, dit gaat de
citroenzuurcyclus in. Hierna worden veel elektronen overgedragen naar NAD+ of FAD
waardoor NADH en FADH2 ontstaan (elektronencarriers). Via oxidatieve fosforylering
dragen zij hun elektronen over (oxidatie) via de mitochondriale binnenmembraan (cristae) op
zuurstof waardoor water wordt geproduceerd. Hierbij wordt het meeste ATP gevormd
(fosforylering).
3 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
, • De twee bovenste processen zijn analoog aan elkaar.
• Verschil:
− Vetzuur proces in de cytosol kost ATP, bij glucose levert het ATP en NADH.
• Glycolyse: bijzonderheid is dat ATP opgewekt kan worden zonder zuurstof
aanwezigheid.
• Verzuur activatie: geheel afhankelijk van de mitochondriën en zuurstof.
Vetzuuroxidatie vindt geheel in het mitochondrion plaats. Via bèta-oxidatie wordt een
vetzuur omgezet in acetyl CoA wat vervolgens weer de citroenzuurcyclus in gaat.
Intermitochondriale ruimte
Matrix van de mitochondrien
Elektronen van NADH passeert complexen I, III en IV voordat het overgaat op zuurstof.
Wanneer het complex elektronen opneemt verandert het van vorm, om terug te veranderen
en elektronen over te geven (via een mobile carrier CoQ: komplex II) naar het volgende
complex en hierbij komt energie vrij waarmee H+ naar buiten wordt gepompt. Vervolgens
gebeurt precies hetzelfde alleen wordt het elektron overgedragen naar cytochroom C. Bij de
oxidatie van NADH naar NAD+ worden in totaal 10 protonen naar buiten gepompt. Het
opgebouwde protonengradiënt wordt weer gebruikt om ATP te maken. Dit gaat middels ATP
synthase (hier kan H+ weer naar binnen): bij elke drie protonen die door het complex heen
gaan wordt ADP gekoppeld aan fosfaat. ADP en fosfaat ontstaan in de cytosol en moeten
4 Uitwerkingen geneeskunde 1A1 - Judith Bus
