Hoofdvragen celbio
1 a) bespreek via een figuur de opbouw en werking van een sarcomeer van de skeletspier
(4p). b) geef de myosine reactiecyclus weer (4p). c) bespreek kort hoe Ca2+ de
spiercontractie en spierrelaxatie controleert.
a) tekening zie Toledo.
Sarcomeren zijn de contractiele elementen, deze zijn opgebouwd uit actine- en myosine II-
filamenten. De scheiding tussen sarcomeren wordt gevormd door de Z-schijven. In het
midden heb je de A-band, dit zijn alle myosinefilamenten, met daarin de H-zone en M-lijn,
dit is de plaats waar alleen de myosinestaarten liggen. De actinefilamenten, met Z-lijn in het
midden, vormen de I-band.
De myosine II is het motoreiwit dat bij actine hoort, dit zal tijdens contractie, met behulp
van energie die vrijkomt uit ATP-hydrolyse, de actinefilamenten dichter bij elkaar trekken,
waardoor de spier verkort en dus samentrekt.
,b) 1: myosine II-hoofdje bindt aan actine, er is geen ATP of ADP gebonden aan myosine.
2: ATP bindt op myosine, waardoor het loskomt van actine.
3: ATP wordt gehydrolyseerd, ADP en P blijven gebonden, het myosinehoofdje knikt naar
voren, richting de + zijde van het actinefilament (= cocked position).
4: de vrije fosfaat wordt vrijgezet, myosine zit in ADP-gebonden vorm en maakt terug
contact met actine, 1 bindingsplaats verder dan het oorspronkelijke contact.
5: ADP wordt uitgestoten, het contact tussen actine en myosine blijft bestaan, maar
myosine knikt terug naar de oorspronkelijke houding. Het is echter gebonden aan actine, en
zal het dus met zich meetrekken = power stroke.
c) Wanneer er een AP gegenereerd wordt in de neuromusculaire synaps, zal dit ervoor
zorgen dat de spanningsgevoelige DHPR van conformatie verandert, waardoor de RyR1 zal
openen. Dit zorgt ervoor dat Ca2+ wordt vrijgezet uit het SR. Ca2+ zal dan binden met
troponine C, wat deel uitmaakt van het troponine complex dat zich op actine bevindt.
Hierdoor zal het complex zijn hefboomfunctie activeren en tropomyosine weghalen.
Tropomyosine lag op de bindingsplaats voor myosine II, deze is nu vrij waardoor Ca 2+ kan
binden, wat de start van de contractie inluidt.
Wanneer Ca2+ door de SERCA-pomp, met verbruik van ATP, weggepompt wordt, zal de
contractie stoppen omdat tropomyosine terug zal binden op actine.
,2 a) beschrijf adhv figuren de stappen die ervoor zorgen dat een eiwit met 1
transmembraan helix in de plasmamembraan terecht komt (in chronologische volgorde,
start vanaf de translatie) (8p). b) hoe bekomt de plasmamembraan zijn unieke lipide
samenstelling en verdeling?
a)Een ribosoom bindt op het mRNA en start de eiwitsynthese. Het mRNA van
transmembraanproteïnen bevat een signaalsequentie voor het ER, wanneer deze bloot
komt te liggen bindt een SRP (signal recognition particle) dat ervoor zal zorgen dat de
eiwitsynthese vertraagt. Dit totdat het SRP bindt met de SRP receptor op de membraan vh
ER, de ribosoom wordt dan verankerd aan een translocon in de membraan. De groeiende
eiwitketen wordt dan door het translocon gestuurd, totdat de stopsequentie in het
translocon komt, dan zal de synthese stoppen. De ribosoom wordt nu losgekoppeld van de
membraan. Nu zal er een vesikel afsplitsen van de membraan, dat zich zal verplaatsen tot
aan de membraan van het Golgi-apparaat, waar het zal fuseren. Dit is afhankelijk van
verschillende eiwitten: het tethering eiwit bindt op het Rab-eiwit en zal de vesikel dichter
trekken. Wanneer deze dicht genoeg is zal het v-SNARE eiwit van de vesikel binden met het
t-SNARE eiwit van de membraan. Hierna zal de fusie plaatsvinden. In het Golgi-apparaat
wordt het eiwit verder gemodificeerd, waarna het terug verpakt wordt in een vesikel en
naar de plasmamembraan gestuurd wordt. Hier zal het terug fuseren met de membraan en
zijn inhoud vrijzetten in de membraan. Dit is de secretorische route, die er dus voor zorgt
dat een eiwit in de plasmamembraan terecht kan komen.
, b) De PM bevat lipiden en eiwitten. Eiwitten worden aangeleverd via de secretorische route,
zoals hierboven uitgelegd. Fosfolipiden worden aangemaakt in het ER en zullen door
scramblases naar luminale zijde verplaatst worden, waardoor ze in de membraan terecht
zullen komen. Fosfatidylcholine is het meest voorkomende lipide in de PM, deze zullen aan
extracellulaire zijde terug te vinden zijn, samen met de glycolipiden. Fosfatidylserine komt
dan weer enkel aan cytosolaire zijde voor. Cholesterol zal zich tussen de vetzuurstaarten
nestelen, dit kan omdat een van beide onverzadigd is, en dus een knik zal vertonen,
waardoor er wat plaats is. Cholesterol zal deze plaats opvullen.
1 a) bespreek via een figuur de opbouw en werking van een sarcomeer van de skeletspier
(4p). b) geef de myosine reactiecyclus weer (4p). c) bespreek kort hoe Ca2+ de
spiercontractie en spierrelaxatie controleert.
a) tekening zie Toledo.
Sarcomeren zijn de contractiele elementen, deze zijn opgebouwd uit actine- en myosine II-
filamenten. De scheiding tussen sarcomeren wordt gevormd door de Z-schijven. In het
midden heb je de A-band, dit zijn alle myosinefilamenten, met daarin de H-zone en M-lijn,
dit is de plaats waar alleen de myosinestaarten liggen. De actinefilamenten, met Z-lijn in het
midden, vormen de I-band.
De myosine II is het motoreiwit dat bij actine hoort, dit zal tijdens contractie, met behulp
van energie die vrijkomt uit ATP-hydrolyse, de actinefilamenten dichter bij elkaar trekken,
waardoor de spier verkort en dus samentrekt.
,b) 1: myosine II-hoofdje bindt aan actine, er is geen ATP of ADP gebonden aan myosine.
2: ATP bindt op myosine, waardoor het loskomt van actine.
3: ATP wordt gehydrolyseerd, ADP en P blijven gebonden, het myosinehoofdje knikt naar
voren, richting de + zijde van het actinefilament (= cocked position).
4: de vrije fosfaat wordt vrijgezet, myosine zit in ADP-gebonden vorm en maakt terug
contact met actine, 1 bindingsplaats verder dan het oorspronkelijke contact.
5: ADP wordt uitgestoten, het contact tussen actine en myosine blijft bestaan, maar
myosine knikt terug naar de oorspronkelijke houding. Het is echter gebonden aan actine, en
zal het dus met zich meetrekken = power stroke.
c) Wanneer er een AP gegenereerd wordt in de neuromusculaire synaps, zal dit ervoor
zorgen dat de spanningsgevoelige DHPR van conformatie verandert, waardoor de RyR1 zal
openen. Dit zorgt ervoor dat Ca2+ wordt vrijgezet uit het SR. Ca2+ zal dan binden met
troponine C, wat deel uitmaakt van het troponine complex dat zich op actine bevindt.
Hierdoor zal het complex zijn hefboomfunctie activeren en tropomyosine weghalen.
Tropomyosine lag op de bindingsplaats voor myosine II, deze is nu vrij waardoor Ca 2+ kan
binden, wat de start van de contractie inluidt.
Wanneer Ca2+ door de SERCA-pomp, met verbruik van ATP, weggepompt wordt, zal de
contractie stoppen omdat tropomyosine terug zal binden op actine.
,2 a) beschrijf adhv figuren de stappen die ervoor zorgen dat een eiwit met 1
transmembraan helix in de plasmamembraan terecht komt (in chronologische volgorde,
start vanaf de translatie) (8p). b) hoe bekomt de plasmamembraan zijn unieke lipide
samenstelling en verdeling?
a)Een ribosoom bindt op het mRNA en start de eiwitsynthese. Het mRNA van
transmembraanproteïnen bevat een signaalsequentie voor het ER, wanneer deze bloot
komt te liggen bindt een SRP (signal recognition particle) dat ervoor zal zorgen dat de
eiwitsynthese vertraagt. Dit totdat het SRP bindt met de SRP receptor op de membraan vh
ER, de ribosoom wordt dan verankerd aan een translocon in de membraan. De groeiende
eiwitketen wordt dan door het translocon gestuurd, totdat de stopsequentie in het
translocon komt, dan zal de synthese stoppen. De ribosoom wordt nu losgekoppeld van de
membraan. Nu zal er een vesikel afsplitsen van de membraan, dat zich zal verplaatsen tot
aan de membraan van het Golgi-apparaat, waar het zal fuseren. Dit is afhankelijk van
verschillende eiwitten: het tethering eiwit bindt op het Rab-eiwit en zal de vesikel dichter
trekken. Wanneer deze dicht genoeg is zal het v-SNARE eiwit van de vesikel binden met het
t-SNARE eiwit van de membraan. Hierna zal de fusie plaatsvinden. In het Golgi-apparaat
wordt het eiwit verder gemodificeerd, waarna het terug verpakt wordt in een vesikel en
naar de plasmamembraan gestuurd wordt. Hier zal het terug fuseren met de membraan en
zijn inhoud vrijzetten in de membraan. Dit is de secretorische route, die er dus voor zorgt
dat een eiwit in de plasmamembraan terecht kan komen.
, b) De PM bevat lipiden en eiwitten. Eiwitten worden aangeleverd via de secretorische route,
zoals hierboven uitgelegd. Fosfolipiden worden aangemaakt in het ER en zullen door
scramblases naar luminale zijde verplaatst worden, waardoor ze in de membraan terecht
zullen komen. Fosfatidylcholine is het meest voorkomende lipide in de PM, deze zullen aan
extracellulaire zijde terug te vinden zijn, samen met de glycolipiden. Fosfatidylserine komt
dan weer enkel aan cytosolaire zijde voor. Cholesterol zal zich tussen de vetzuurstaarten
nestelen, dit kan omdat een van beide onverzadigd is, en dus een knik zal vertonen,
waardoor er wat plaats is. Cholesterol zal deze plaats opvullen.
