Samenvatting blok 2. Gezonde en zieke cellen I
Hoorcollege 1. Moleculen van de cel
Celtypen
- Epitheelcellen: klein en compact – weefselbedekking.
- Spiercellen: langgerekt – contractie, stevigheid en beweging.
- Fibroblasten: vrij groot, niet compact – maken collageen (stevigheid weefsels)
Cellen vermenigvuldigen zich, sterven af, specialiseren zich, werken samen etc.
Onderzoeken:
- Lichtmicroscoop: cytoplasma, plasmamembraan en kern
- Elektronenmicroscoop: andere organellen binnen de cel
- Fluorescente labelling: dynamiek van subcellulaire structuren
Lichaam bestaat voor 70% uit water en 30% uit chemicaliën.
- Water: polair molecuul, O2 trekt sterker aan elektronen dan H-atomen.
o Oplosmiddel voor polaire (hydrofiele) stoffen
o Verdrijving van apolaire (hydrofobe) stoffen
o Amfipatische stoffen (moleculen met zowel een hydrofiele als hydrofobe kant)
vormen micellen in water. Vb. fosfolipiden.
- Chemicaliën: bestaat uit macro- en micromoleculen.
Macromoleculen ontstaan door condensatiereacties. Ze worden verbroken door hydrolysereacties.
Interacties tussen moleculen
Zwakke interacties:
- Ionbindingen
- Vanderwaalskrachten
- Hydrofobe interacties
- Waterstofbruggen
Sterke interacties: covalente interacties (atoombindingen, delen van elektronen)
Lipiden (vetten)
Eenheid van lipiden: vetzuren en glycerol
Vetzuren:
- Lange hydrofobe koolstofketen – aan uiteinde reactieve carboxylgroep
- Vetzuren verschillen in lengte van koolstofwaterketen en de aan- of afwezigheid van dubbele
koolstofverbindingen.
o C – C: verzadigd, harde vetten
o C = C: onverzadigd, zachte vetten
Glycerol: hydroxylgroepen reageren met carboxylgroep van 3 vetzuren.
Functies van vetten:
- Opslagcentrales van energie
- Vormen basis van celmembraan (fosfolipiden)
o Twee plekken op glycerol bezet door vetzuren
o Laatste plek gebonden aan fosfaatgroep (hydrofiele kant)
o Aan fosfaatgroep meestal nog klein molecuul, zoals choline
Polysachariden (koolhydraten)
,Eenheid van polysachariden: monosachariden (CH 2O)n
Door polymerisatie ontstaan:
- Disachariden: 2
- Oligosachariden: 3-10
- Polysachariden: > 10 Vb. glycogeen: bestaat alleen uit glucosemoleculen
Twee hydroxylgroepen reageren met elkaar en er ontstaat een glycosidic bond (covalente binding).
Indeling van monosachariden:
- Aldoses: aldehyde (HC=O, aan buitenzijde keten)
Hexoses = glucose pentoses = ribose trioses (geen ringvorming)
- Ketoses: keton (C=O, midden van keten)
Hexoses = fructose pentoses = ribulose trioses = dihydroxyaceton
Sucrose: glucose en fructose
Maltose: glucose en glucose
Lactose: galactose en glucose
Functie van koolhydraten:
- Energieleverancier van het lichaam (glucose): bij glycolyse komt energie vrij
- Mechanisch support: cellulose, chitine
Glucose (C6H12O6) is de energiebron van het leven.
- Monosachariden: 6 C-atomen met aldehydegroep en alcoholgroep.
- C-atoom 1 t/m 5 in ring, C-atoom 6 buiten de ring. Wel een zeshoek door zuurstofgroep.
- Isomeren (zelfde molecuulformule, andere structuurformule): mannose, galactose.
Glycolipiden: oligosacharide aan lipide
Glycoproteïne: oligosacharide aan eiwit
Nucleoside: monosacharide aan een base
Eiwitten
Eenheid van eiwitten: aminozuren
Vorm en functie van cellen wordt bepaald door vorm en functie van eiwitten in die cellen.
- Collageen: langgerekt, dus stevigheid
- Catalase: vierlobbig
- Porin, heeft in structuur drie gaten, maakt gaten in cellen
- Lysosomen: heeft een pocket, afbreken van structuren
Algemene structuur aminozuur:
- Aminogroep (N-terminus)
- Carboxylgroep (C-terminus)
- α-C-atoom: met restgroep, H-atoom, aminogroep en carboxylgroep
Via condensatiereacties worden aminozuren gekoppeld: vorming van peptidebinding (O=C-N-H,
covalente binding). Deze binding is niet draaibaar. R-groepen zijn wel te draaien.
Polypeptide backbone: rij van aminozuren zonder R-groepen.
Voorbeelden aminozuren:
Asparaginezuur en glutaminezuur: negatieve lading
,Lysine, arginine en histidine: positieve lading
Functies:
- Structuureiwitten: mechanische support keratine (huid, nagels)
- Transporteiwitten hemoglobine
- Receptor- en signaaleiwitten rodopsine (oog)
- Motoreiwitten: beweging myosine (spieren)
- Opslageiwitten: opslaan aminozuren en ionen caseïne (melk)
- Gen-regulerende eiwitten lactose represoor (bacteriën)
Structuur:
- Primair: volgorde, lengte en soort aminozuren
- Secundair: eerste vorm van vouwing van polypeptide backbone.
o α-helix: waterstofbrug tussen C=O van aminozuur n en N-H van aminozuur n+4.
Zijketens bevinden zich aan de buitenkant van de helix.
o β-sheet: waterstofbruggen tussen aminozuurketens
Parallel: n-terminussen aan de zelfde kant
Anti-parallel: n-terminussen aan verschillende kant
Zijketens aan de boven- en onderkant van de sheets.
o Loops: keten zonder specifieke structuur
Sterische hindering: zijketens van aminozuren zorgen ervoor dat een bepaalde structuur niet
kan worden gevormd.
- Tertiair: vouwing van eiwit (interacties α-helices en β-sheets). Niet te voorspellen.
o Zijgroepen spelen hier wel een rol
o Conformatie: uiteindelijke vorming in stabiele toestand, zo min mogelijk vrije energie
o Amfipatisch; ontstaan coiled coil (superhelix gevormd door meerdere α-helices)
o Vorming door ionbindingen, vanderwaalsbindingen in waterstofbruggen
o Ontstaan van binding site: pocket
Eiwitdomein: segmenten binnen een eiwit met verschillende vouwingen
- Quaternair: multi-subuniteiwitten (structuur bestaande uit meerdere polypeptideketens)
o Dimeer: twee subunits (homodimeer of heterodimeer).
o Eiwitinteracties door veel zwakke bindingen: hoge affiniteit en specificiteit.
Modificatie van eiwit:
- Fosforylering: fosfaatgroep aan R-groep van aminozuur. Deze energie wordt gehaald uit de
ATP-verbindingen die verbroken wordt.
o Kinase zorgt voor fosforylering
o Fosfatase zorgt voor omgekeerde fosforylering
Activiteit van eiwit te veranderen: eiwit aan- en uitzetten.
Alleen bij serine (Ser), threonine (Thr) en tyrosine (Tyr): zij hebben OH-groep
- Glycolysering: suikergroep aan R-groep van aminozuur.
Alleen bij Ser, Thr en asparagine (Asn): zij hebben OH- of NH-groep (Asn)
- Ubiquitinering: eiwit wordt nu herkend als afbraakproduct en wordt afgebroken.
Alleen bij lysine (Lys)
- Methylering: CH3-groep aan R-groep
Alleen bij Lys en arginine (Arg): zij hebben positieve R-groep
DNA
DNA codeert voor aminozuurvolgorde: centrale dogma
Transcriptie: vorming van RNA uit DNA
, Translatie: omzetten van RNA in aminozuurvolgorde
DNA is opgebouwd uit nucleotiden:
- Suikergroep deoxyribose (OH-groep: 3’ einde)
- Fosfaatgroep (5’ einde)
- Basen: adenine, thymine, cytosine, guanine (aan 1’ groep)
o Adenine en guanine: purines (twee versmolten ringstructuren)
o Thymine, cyosine en uracil: pyrimidines (één ringstructuur)
o Tussen AT twee waterstofbruggen, tussen CG drie waterstofbruggen
OH-groep van suikergroep bindt met fosfaatgroep van een ander nucleotide.
DNA aflezen van 5’ naar 3’, vorming nieuwe DNA/RNA is dus van 3’ naar 5’.
DNA heeft een polariteit door de twee verschillende uiteindes.
Compactie:
- Verpakking in chromosomen (ook bescherming)
- Dna is gewikkeld om een octameer (dit vormt samen het nucleosoom). Het octomeer bestaat
uit vier verschillende histonen.
Mate van compactie van DNA bepaalt toegankelijkheid voor transcriptiefactoren:
- In euchromatine delen: wel transcriptie door uitgerold DNA.
- In heterochromatine: geen transcriptie door compactie.
- Bij mitose is de hoogste graad van compactie, dus bijna geen transcriptie.
- Invloed mate compactie:
o Modificatie van histonen: methylering van staarten van histonen geven de
histoncode (epigenitica, regeling genexpressie).
o Chromatine remodeling complexen: meer ruimte tussen nucleosomen
Het chromatine is het DNA samen met alle eiwitten.
RNA
- Suikergroep ribose
- Fosfaatgroep
- Basen: adenine, uracil, cytosine, guanine
- RNA is korter dan DNA en is bedoeld voor kortdurende informatieoverdracht.
- Door enkelstrenge structuur kan het 3D-structuren vormen.
Soorten RNA:
- mRNA: messenger codering van eiwitten
- rRNA: ribosomaal kern structuur van ribosoom, eiwitsynthese
- miRNA: micro regulatie genexpressie
- tRNA: transport transport aminozuren bij translatie
- Niet-coderend DNA bv. splicing, genregulatie, telomeerbehoud
Hoorcollege 1. Moleculen van de cel
Celtypen
- Epitheelcellen: klein en compact – weefselbedekking.
- Spiercellen: langgerekt – contractie, stevigheid en beweging.
- Fibroblasten: vrij groot, niet compact – maken collageen (stevigheid weefsels)
Cellen vermenigvuldigen zich, sterven af, specialiseren zich, werken samen etc.
Onderzoeken:
- Lichtmicroscoop: cytoplasma, plasmamembraan en kern
- Elektronenmicroscoop: andere organellen binnen de cel
- Fluorescente labelling: dynamiek van subcellulaire structuren
Lichaam bestaat voor 70% uit water en 30% uit chemicaliën.
- Water: polair molecuul, O2 trekt sterker aan elektronen dan H-atomen.
o Oplosmiddel voor polaire (hydrofiele) stoffen
o Verdrijving van apolaire (hydrofobe) stoffen
o Amfipatische stoffen (moleculen met zowel een hydrofiele als hydrofobe kant)
vormen micellen in water. Vb. fosfolipiden.
- Chemicaliën: bestaat uit macro- en micromoleculen.
Macromoleculen ontstaan door condensatiereacties. Ze worden verbroken door hydrolysereacties.
Interacties tussen moleculen
Zwakke interacties:
- Ionbindingen
- Vanderwaalskrachten
- Hydrofobe interacties
- Waterstofbruggen
Sterke interacties: covalente interacties (atoombindingen, delen van elektronen)
Lipiden (vetten)
Eenheid van lipiden: vetzuren en glycerol
Vetzuren:
- Lange hydrofobe koolstofketen – aan uiteinde reactieve carboxylgroep
- Vetzuren verschillen in lengte van koolstofwaterketen en de aan- of afwezigheid van dubbele
koolstofverbindingen.
o C – C: verzadigd, harde vetten
o C = C: onverzadigd, zachte vetten
Glycerol: hydroxylgroepen reageren met carboxylgroep van 3 vetzuren.
Functies van vetten:
- Opslagcentrales van energie
- Vormen basis van celmembraan (fosfolipiden)
o Twee plekken op glycerol bezet door vetzuren
o Laatste plek gebonden aan fosfaatgroep (hydrofiele kant)
o Aan fosfaatgroep meestal nog klein molecuul, zoals choline
Polysachariden (koolhydraten)
,Eenheid van polysachariden: monosachariden (CH 2O)n
Door polymerisatie ontstaan:
- Disachariden: 2
- Oligosachariden: 3-10
- Polysachariden: > 10 Vb. glycogeen: bestaat alleen uit glucosemoleculen
Twee hydroxylgroepen reageren met elkaar en er ontstaat een glycosidic bond (covalente binding).
Indeling van monosachariden:
- Aldoses: aldehyde (HC=O, aan buitenzijde keten)
Hexoses = glucose pentoses = ribose trioses (geen ringvorming)
- Ketoses: keton (C=O, midden van keten)
Hexoses = fructose pentoses = ribulose trioses = dihydroxyaceton
Sucrose: glucose en fructose
Maltose: glucose en glucose
Lactose: galactose en glucose
Functie van koolhydraten:
- Energieleverancier van het lichaam (glucose): bij glycolyse komt energie vrij
- Mechanisch support: cellulose, chitine
Glucose (C6H12O6) is de energiebron van het leven.
- Monosachariden: 6 C-atomen met aldehydegroep en alcoholgroep.
- C-atoom 1 t/m 5 in ring, C-atoom 6 buiten de ring. Wel een zeshoek door zuurstofgroep.
- Isomeren (zelfde molecuulformule, andere structuurformule): mannose, galactose.
Glycolipiden: oligosacharide aan lipide
Glycoproteïne: oligosacharide aan eiwit
Nucleoside: monosacharide aan een base
Eiwitten
Eenheid van eiwitten: aminozuren
Vorm en functie van cellen wordt bepaald door vorm en functie van eiwitten in die cellen.
- Collageen: langgerekt, dus stevigheid
- Catalase: vierlobbig
- Porin, heeft in structuur drie gaten, maakt gaten in cellen
- Lysosomen: heeft een pocket, afbreken van structuren
Algemene structuur aminozuur:
- Aminogroep (N-terminus)
- Carboxylgroep (C-terminus)
- α-C-atoom: met restgroep, H-atoom, aminogroep en carboxylgroep
Via condensatiereacties worden aminozuren gekoppeld: vorming van peptidebinding (O=C-N-H,
covalente binding). Deze binding is niet draaibaar. R-groepen zijn wel te draaien.
Polypeptide backbone: rij van aminozuren zonder R-groepen.
Voorbeelden aminozuren:
Asparaginezuur en glutaminezuur: negatieve lading
,Lysine, arginine en histidine: positieve lading
Functies:
- Structuureiwitten: mechanische support keratine (huid, nagels)
- Transporteiwitten hemoglobine
- Receptor- en signaaleiwitten rodopsine (oog)
- Motoreiwitten: beweging myosine (spieren)
- Opslageiwitten: opslaan aminozuren en ionen caseïne (melk)
- Gen-regulerende eiwitten lactose represoor (bacteriën)
Structuur:
- Primair: volgorde, lengte en soort aminozuren
- Secundair: eerste vorm van vouwing van polypeptide backbone.
o α-helix: waterstofbrug tussen C=O van aminozuur n en N-H van aminozuur n+4.
Zijketens bevinden zich aan de buitenkant van de helix.
o β-sheet: waterstofbruggen tussen aminozuurketens
Parallel: n-terminussen aan de zelfde kant
Anti-parallel: n-terminussen aan verschillende kant
Zijketens aan de boven- en onderkant van de sheets.
o Loops: keten zonder specifieke structuur
Sterische hindering: zijketens van aminozuren zorgen ervoor dat een bepaalde structuur niet
kan worden gevormd.
- Tertiair: vouwing van eiwit (interacties α-helices en β-sheets). Niet te voorspellen.
o Zijgroepen spelen hier wel een rol
o Conformatie: uiteindelijke vorming in stabiele toestand, zo min mogelijk vrije energie
o Amfipatisch; ontstaan coiled coil (superhelix gevormd door meerdere α-helices)
o Vorming door ionbindingen, vanderwaalsbindingen in waterstofbruggen
o Ontstaan van binding site: pocket
Eiwitdomein: segmenten binnen een eiwit met verschillende vouwingen
- Quaternair: multi-subuniteiwitten (structuur bestaande uit meerdere polypeptideketens)
o Dimeer: twee subunits (homodimeer of heterodimeer).
o Eiwitinteracties door veel zwakke bindingen: hoge affiniteit en specificiteit.
Modificatie van eiwit:
- Fosforylering: fosfaatgroep aan R-groep van aminozuur. Deze energie wordt gehaald uit de
ATP-verbindingen die verbroken wordt.
o Kinase zorgt voor fosforylering
o Fosfatase zorgt voor omgekeerde fosforylering
Activiteit van eiwit te veranderen: eiwit aan- en uitzetten.
Alleen bij serine (Ser), threonine (Thr) en tyrosine (Tyr): zij hebben OH-groep
- Glycolysering: suikergroep aan R-groep van aminozuur.
Alleen bij Ser, Thr en asparagine (Asn): zij hebben OH- of NH-groep (Asn)
- Ubiquitinering: eiwit wordt nu herkend als afbraakproduct en wordt afgebroken.
Alleen bij lysine (Lys)
- Methylering: CH3-groep aan R-groep
Alleen bij Lys en arginine (Arg): zij hebben positieve R-groep
DNA
DNA codeert voor aminozuurvolgorde: centrale dogma
Transcriptie: vorming van RNA uit DNA
, Translatie: omzetten van RNA in aminozuurvolgorde
DNA is opgebouwd uit nucleotiden:
- Suikergroep deoxyribose (OH-groep: 3’ einde)
- Fosfaatgroep (5’ einde)
- Basen: adenine, thymine, cytosine, guanine (aan 1’ groep)
o Adenine en guanine: purines (twee versmolten ringstructuren)
o Thymine, cyosine en uracil: pyrimidines (één ringstructuur)
o Tussen AT twee waterstofbruggen, tussen CG drie waterstofbruggen
OH-groep van suikergroep bindt met fosfaatgroep van een ander nucleotide.
DNA aflezen van 5’ naar 3’, vorming nieuwe DNA/RNA is dus van 3’ naar 5’.
DNA heeft een polariteit door de twee verschillende uiteindes.
Compactie:
- Verpakking in chromosomen (ook bescherming)
- Dna is gewikkeld om een octameer (dit vormt samen het nucleosoom). Het octomeer bestaat
uit vier verschillende histonen.
Mate van compactie van DNA bepaalt toegankelijkheid voor transcriptiefactoren:
- In euchromatine delen: wel transcriptie door uitgerold DNA.
- In heterochromatine: geen transcriptie door compactie.
- Bij mitose is de hoogste graad van compactie, dus bijna geen transcriptie.
- Invloed mate compactie:
o Modificatie van histonen: methylering van staarten van histonen geven de
histoncode (epigenitica, regeling genexpressie).
o Chromatine remodeling complexen: meer ruimte tussen nucleosomen
Het chromatine is het DNA samen met alle eiwitten.
RNA
- Suikergroep ribose
- Fosfaatgroep
- Basen: adenine, uracil, cytosine, guanine
- RNA is korter dan DNA en is bedoeld voor kortdurende informatieoverdracht.
- Door enkelstrenge structuur kan het 3D-structuren vormen.
Soorten RNA:
- mRNA: messenger codering van eiwitten
- rRNA: ribosomaal kern structuur van ribosoom, eiwitsynthese
- miRNA: micro regulatie genexpressie
- tRNA: transport transport aminozuren bij translatie
- Niet-coderend DNA bv. splicing, genregulatie, telomeerbehoud
