EBC “Externe beïnvloeding van de cel”
Endogene beïnvloeding van de cel - Thema A: Afdeling biochemie
Hoe werken endogene stoffen op de cel?
- Soorten signaalstoffen en receptoren
- Signaaltransductiepaden
Hoorcollege 1
Communicatie is noodzaak voor goede samenwerking tussen cellen (en mensen). Cellen en
organismen moeten dus hun omgeving monitoren en erop reageren
Ongeveer 10-100 biljoen cellen werken samen in een lichaam en communiceren met elkaar
Streven naar een optimale situatie
Intracellulair [K+] [ATP]
Lokale doorbloeding, motiliteit darmdeel
[Glucose], pH, CO2 in bloed
Lichaamstemperatuur
Regeling homeostase
Meten actuele situatie, waarden of parameters dmv sensoren en zintuigen
Vergelijken van actuele waarden met normale waarden
Activeren of remmen van processen, zodat de normale waarde (weer) bereikt wordt
Uitgangspunten
Een cel wil niks en denkt niet
Een cel reageert op signalen en of zendt signalen uit (omdat hij zo gemaakt is);
meerdere cellen bij elkaar zorgen ervoor dat signalen worden verstuurd. Is er teveel:
geen signaal; is er te weinig: signalen worden verzonden || er zijn meerdere
manieren: constante bezorging, wordt het teveel stop bezorging
Glucose bezorging is goed voorbeeld: alvleesklier is de glucose sensor: is bloedsuiker
te laag komt er glucagon vrij, is bloedsuiker te hoog komt er insuline vrij (glucostase:
regulering glucose concentratie in bloed door insuline/glucagon verhouding)
glucose laag (signalen komen van spier, lever) – signaal naar hersenen –
spijsverteringsstelsel: ga eten || diabetes: insuline wordt niet afgegeven, bloedsuiker
te hoog, insuline toedienen van buitenaf
Diabetes mellitus: pancreas maakt geen insuline; cellen luisteren niet naar insuline
(insuline receptor ongevoelig) of receptor geeft het niet goed door SOTR: (S)
hormonen/neurotransmitters/cytokines – (O) receptoren – (T) transductie
(intracellulaire doorgevers) – (R) respons
Hoorcollege 3 signaaltransductie
Respons verschilt per cel
Hetzelfde signaal kan in verschillende cellen een totaal andere respons veroorzaken:
- Hartspiercel: acetylcholine bindt aan receptor afname samentrekking en
snelheid
- Speekselcel: acetylcholine bindt aan receptor speeksel wordt
geproduceerd
, - Skeletspiercel: acetylcholine bindt aan receptor samentrekking/aanspanning
Cellen kunnen snel of langzaam reageren op signalen
- Neurogene signalen gaan via ion kanalen, gaan super snel (msecs)
- Eiwitfunctie gaat snel, maar niet super snel (sec-min)
- Eiwitsynthese, moeten meer eiwitten maken, gaan langzaam (min-uren)
Hormonen
Signaalmoleculen kunnen over een korte of lange afstand werken
- Endocriene regulering: pancreas, signaal naar lever – spier – hersenen (scheidt af
aan het bloed, alles wat met de bloedbaan te maken heeft, reguleert) (hormoon)
- Paracriene regulering: alle cellen ernaast krijgen een signaal; erg lokaal geregeld
(buurcellen van maximaal 1 cm afstand) (local mediator)
- Neuronale regulering: werkt over grote afstanden; echte overdracht zit bij de
synapsen (ene zenuwcel – zenuwcel of zenuwcel - doelcel); alleen naar de
buurcellen, qua signalering paracrien, qua afstand endocrien (neurotransmitter)
- Contactafhankelijke regulering: cellen botsen, heeft een signaalmolecuul,
buurman heeft een receptor, die binden (membrane bound signal molecule)
- Autocriene regulering: cel heeft zelf een receptor en een signaalmolecuul; dus
signalering met jezelf
Hormonen; 4 chemische groepen
Hormonen gemaakt uit vetzuren
- Bijvoorbeeld prostaglandines en endocannaboides
Hormonen gemaakt uit aminozuren
- Thyroide hormoon, epinephrine, norepinephrine, worden gemaakt uit tyrosine
Eiwit/peptide hormonen
- Peptide hormonen (klein eiwit); oxytocine en ADH
- Eiwit hormonen (groot eiwit); groeihormoon, insuline en TSH
Steroïde hormonen
- Gemaakt uit cholesterol; bijvoorbeeld testosteron, estradiol en cortisol
- Kleine structuurwijziging maakt een groot verschil; estradiol zorgt dat je een
vrouw bent, testosteron maakt dat je een man bent; molecuulstructuur is
minimaal verschillend
- Dihydrotestosteron (5-alpha-reductase) is nodig voor de mannelijke genitale
ontwikkeling; als een defect is iemand die eruit ziet als een vrouw, maar geen
vrouwelijke geslachtsorganen en hormonen maakt (middlesex)
- Door de kleine verschillen moet de receptor dus selectief zijn; onderscheid maken
tussen hormonen die op elkaar lijken;
- De receptor moet sensitief zijn (hoeveel signaalstof nodig is om het te laten
werken (affiniteit))
Receptoren
2 soorten receptoren
Intracellulaire receptoren
- Nucleaire receptoren: transcriptiefactor gekoppelde receptoren; oestrogeen
receptor: inactief (blokkeert transcriptie) – estradiol – actief (activeert
transcriptie) (receptor geeft conformatieverandering)
, - Monoxide (NO) receptoren: guanylaat cyclase; actief guanylaat cyclaat maakt
second messenger cyclisch GMP (cGMP) – spiercel relaxeert
Membraan-receptoren
- Ion kanaal-gekoppelde receptoren (hormoon bindt – kanaal gaat open)
- G-protein-gekoppelde receptoren (zitten in membraan; transmembraandomein
nodig)
- Tyrosine kinase-gekoppelde receptoren
Ion kanaal gekoppelde receptor: ligand gated ion kanaal
Snelle transmissie over synapsen in zenuwstelsel en andere elektrisch-exciteerbare
cellen
Chemisch signaal: neurotransmitter aan buitenzijde cel elektrisch signaal in de
vorm van verandering voltage over plasmamembraan
G-protein-gekoppelde receptoren (GPCRs)
Familie van 7-helix-transmembraan-receptoren
Grootste familie van eiwitten:
Meer dan 200 isovormen voor hormonen
1000 receptoren voor externe stoffen (feromonen, licht, geur, smaak)
>30% van alle geneesmiddelen werkt op GPCRs
Bèta-blocker (remt bèta adrenerge receptoren); H2 antagonist (remt type 2
histamine receptor; brandend maagzuur); H1 antagonist (remt type 1 histamine
receptor; allergieën)
Licht receptor, rodopsine, is G-eiwit gekoppelde receptor || beta adrenerge receptor
is ook GPCR
Hormonen binden vaak aan meerdere types G-protein-coupled receptoren (1,2,3,
alfa, beta etc)
Type muscarine receptor voor acetylcholine, is GPCR: geactiveerd door acetylcholine
en synthetische agonisten (iperexo); geremd door inverse agonist (QNB) en
antagonisten
(Tyrosine) kinase-gekoppelde receptoren
Dimeren; inactief katalytisch domein – signaal molecuul in vorm van dimeer bindt –
actieve katalytisch domein || signaalmolecuul bindt – geactiveerd geassocieerd
enzym (kinase) bindt
Familie van kinase-gekoppelde receptoren reageren veelal op groei en differentiatie
hormonen; bestaan uit dimeren met elk 1 transmembraan domein
O: transductie
Doorgeven wordt versterkt; er is conformatieverandering
Veel doorgeef moleculen (T) van SOTR zijn dus kinases en G-proteins of second
messengers of de enzymen die second messengers maken
2 basisprincipes voor conformatieverandering van een eiwit
Fosforylering: aanplakken van een fosfaat (Pi) groep door een kinase
Klein molecuul op allostere site binden (hormoon, GTP of second messengers)
2 belangrijkste eisen voor een zinvol signaal
Endogene beïnvloeding van de cel - Thema A: Afdeling biochemie
Hoe werken endogene stoffen op de cel?
- Soorten signaalstoffen en receptoren
- Signaaltransductiepaden
Hoorcollege 1
Communicatie is noodzaak voor goede samenwerking tussen cellen (en mensen). Cellen en
organismen moeten dus hun omgeving monitoren en erop reageren
Ongeveer 10-100 biljoen cellen werken samen in een lichaam en communiceren met elkaar
Streven naar een optimale situatie
Intracellulair [K+] [ATP]
Lokale doorbloeding, motiliteit darmdeel
[Glucose], pH, CO2 in bloed
Lichaamstemperatuur
Regeling homeostase
Meten actuele situatie, waarden of parameters dmv sensoren en zintuigen
Vergelijken van actuele waarden met normale waarden
Activeren of remmen van processen, zodat de normale waarde (weer) bereikt wordt
Uitgangspunten
Een cel wil niks en denkt niet
Een cel reageert op signalen en of zendt signalen uit (omdat hij zo gemaakt is);
meerdere cellen bij elkaar zorgen ervoor dat signalen worden verstuurd. Is er teveel:
geen signaal; is er te weinig: signalen worden verzonden || er zijn meerdere
manieren: constante bezorging, wordt het teveel stop bezorging
Glucose bezorging is goed voorbeeld: alvleesklier is de glucose sensor: is bloedsuiker
te laag komt er glucagon vrij, is bloedsuiker te hoog komt er insuline vrij (glucostase:
regulering glucose concentratie in bloed door insuline/glucagon verhouding)
glucose laag (signalen komen van spier, lever) – signaal naar hersenen –
spijsverteringsstelsel: ga eten || diabetes: insuline wordt niet afgegeven, bloedsuiker
te hoog, insuline toedienen van buitenaf
Diabetes mellitus: pancreas maakt geen insuline; cellen luisteren niet naar insuline
(insuline receptor ongevoelig) of receptor geeft het niet goed door SOTR: (S)
hormonen/neurotransmitters/cytokines – (O) receptoren – (T) transductie
(intracellulaire doorgevers) – (R) respons
Hoorcollege 3 signaaltransductie
Respons verschilt per cel
Hetzelfde signaal kan in verschillende cellen een totaal andere respons veroorzaken:
- Hartspiercel: acetylcholine bindt aan receptor afname samentrekking en
snelheid
- Speekselcel: acetylcholine bindt aan receptor speeksel wordt
geproduceerd
, - Skeletspiercel: acetylcholine bindt aan receptor samentrekking/aanspanning
Cellen kunnen snel of langzaam reageren op signalen
- Neurogene signalen gaan via ion kanalen, gaan super snel (msecs)
- Eiwitfunctie gaat snel, maar niet super snel (sec-min)
- Eiwitsynthese, moeten meer eiwitten maken, gaan langzaam (min-uren)
Hormonen
Signaalmoleculen kunnen over een korte of lange afstand werken
- Endocriene regulering: pancreas, signaal naar lever – spier – hersenen (scheidt af
aan het bloed, alles wat met de bloedbaan te maken heeft, reguleert) (hormoon)
- Paracriene regulering: alle cellen ernaast krijgen een signaal; erg lokaal geregeld
(buurcellen van maximaal 1 cm afstand) (local mediator)
- Neuronale regulering: werkt over grote afstanden; echte overdracht zit bij de
synapsen (ene zenuwcel – zenuwcel of zenuwcel - doelcel); alleen naar de
buurcellen, qua signalering paracrien, qua afstand endocrien (neurotransmitter)
- Contactafhankelijke regulering: cellen botsen, heeft een signaalmolecuul,
buurman heeft een receptor, die binden (membrane bound signal molecule)
- Autocriene regulering: cel heeft zelf een receptor en een signaalmolecuul; dus
signalering met jezelf
Hormonen; 4 chemische groepen
Hormonen gemaakt uit vetzuren
- Bijvoorbeeld prostaglandines en endocannaboides
Hormonen gemaakt uit aminozuren
- Thyroide hormoon, epinephrine, norepinephrine, worden gemaakt uit tyrosine
Eiwit/peptide hormonen
- Peptide hormonen (klein eiwit); oxytocine en ADH
- Eiwit hormonen (groot eiwit); groeihormoon, insuline en TSH
Steroïde hormonen
- Gemaakt uit cholesterol; bijvoorbeeld testosteron, estradiol en cortisol
- Kleine structuurwijziging maakt een groot verschil; estradiol zorgt dat je een
vrouw bent, testosteron maakt dat je een man bent; molecuulstructuur is
minimaal verschillend
- Dihydrotestosteron (5-alpha-reductase) is nodig voor de mannelijke genitale
ontwikkeling; als een defect is iemand die eruit ziet als een vrouw, maar geen
vrouwelijke geslachtsorganen en hormonen maakt (middlesex)
- Door de kleine verschillen moet de receptor dus selectief zijn; onderscheid maken
tussen hormonen die op elkaar lijken;
- De receptor moet sensitief zijn (hoeveel signaalstof nodig is om het te laten
werken (affiniteit))
Receptoren
2 soorten receptoren
Intracellulaire receptoren
- Nucleaire receptoren: transcriptiefactor gekoppelde receptoren; oestrogeen
receptor: inactief (blokkeert transcriptie) – estradiol – actief (activeert
transcriptie) (receptor geeft conformatieverandering)
, - Monoxide (NO) receptoren: guanylaat cyclase; actief guanylaat cyclaat maakt
second messenger cyclisch GMP (cGMP) – spiercel relaxeert
Membraan-receptoren
- Ion kanaal-gekoppelde receptoren (hormoon bindt – kanaal gaat open)
- G-protein-gekoppelde receptoren (zitten in membraan; transmembraandomein
nodig)
- Tyrosine kinase-gekoppelde receptoren
Ion kanaal gekoppelde receptor: ligand gated ion kanaal
Snelle transmissie over synapsen in zenuwstelsel en andere elektrisch-exciteerbare
cellen
Chemisch signaal: neurotransmitter aan buitenzijde cel elektrisch signaal in de
vorm van verandering voltage over plasmamembraan
G-protein-gekoppelde receptoren (GPCRs)
Familie van 7-helix-transmembraan-receptoren
Grootste familie van eiwitten:
Meer dan 200 isovormen voor hormonen
1000 receptoren voor externe stoffen (feromonen, licht, geur, smaak)
>30% van alle geneesmiddelen werkt op GPCRs
Bèta-blocker (remt bèta adrenerge receptoren); H2 antagonist (remt type 2
histamine receptor; brandend maagzuur); H1 antagonist (remt type 1 histamine
receptor; allergieën)
Licht receptor, rodopsine, is G-eiwit gekoppelde receptor || beta adrenerge receptor
is ook GPCR
Hormonen binden vaak aan meerdere types G-protein-coupled receptoren (1,2,3,
alfa, beta etc)
Type muscarine receptor voor acetylcholine, is GPCR: geactiveerd door acetylcholine
en synthetische agonisten (iperexo); geremd door inverse agonist (QNB) en
antagonisten
(Tyrosine) kinase-gekoppelde receptoren
Dimeren; inactief katalytisch domein – signaal molecuul in vorm van dimeer bindt –
actieve katalytisch domein || signaalmolecuul bindt – geactiveerd geassocieerd
enzym (kinase) bindt
Familie van kinase-gekoppelde receptoren reageren veelal op groei en differentiatie
hormonen; bestaan uit dimeren met elk 1 transmembraan domein
O: transductie
Doorgeven wordt versterkt; er is conformatieverandering
Veel doorgeef moleculen (T) van SOTR zijn dus kinases en G-proteins of second
messengers of de enzymen die second messengers maken
2 basisprincipes voor conformatieverandering van een eiwit
Fosforylering: aanplakken van een fosfaat (Pi) groep door een kinase
Klein molecuul op allostere site binden (hormoon, GTP of second messengers)
2 belangrijkste eisen voor een zinvol signaal
