Hoofdstuk 9: Cel signalering
1. De studenten kunnen aangeven hoe cellen kunnen communiceren en hoe zij een respons geven op
bepaalde signalen.
Er zijn verschillende manieren voor communicatie tussen twee cellen:
Door direct contact
o Cell junctions
Gap junctions (dierlijke cellen)
Plasmodesmata (planten cellen)
Stoffen kunnen diffunderen door de kanaaltjes
o Cell-cell recognition
Moleculen op het oppervlakte van cellen binden aan elkaar
Signaal wordt doorgegeven aan de binnenkant van de cel
Door uitscheiden moleculen
o Lokale signalering:
Paracrien
Synaptisch
Lange afstand signalering:
o Endocrien: signaalstof is dan een hormoon
2. De studenten weten dat communicatie tussen cellen op lokale afstand kan plaatsvinden, maar ook
over grote afstanden (via bijvoorbeeld groeifactoren en hormonen).
Zie leerdoel 1.
3. Studenten kunnen de drie stadia van cel signalering aangeven (receptie, transductie en respons).
Ontvangst/receptie: Signaal molecuul wordt ontvangen door een receptor op de signaal
ontvangende cel.
Doorgeven/transductie: Signaal wordt doorgegeven aan relay moleculen in de cel.
Respons: Het signaal komt aan bij een molecuul die een respons geeft.
4. Studenten kunnen aangeven dat een signaal molecuul bindt aan een specifieke receptoreiwit wat
leidt tot een conformatie verandering in de receptor.
De binding tussen een signaal molecuul (ligand) en de receptor is zeer specifiek. De receptor
veranderd van conformatie wanneer het ligand bind. Receptoren zijn meestal te vinden in het plasma
membraan, heel soms zitten ze in de cel of ER membraan.
5. Studenten weten het verschil tussen een hydrofoob signaal molecuul en hydrofiel signaal molecuul.
Hydrofobe signaal moleculen kunnen gemakkelijker door het membraan gaan dan hydrofiele signaal
moleculen. Hierdoor kunnen hydrofobe signaalmoleculen ook binden aan intracellulaire receptoren,
receptoren in het cytosol of de kern. Hydrofiele signaal moleculen kunnen dit niet en zullen alleen
binden aan receptoren op het plasmamembraan.
6. Studenten weten dat een hydrofoob signaal molecuul bindt aan een receptor in cytoplasma en dat
deze receptor een transcriptie factor kan zijn of een enzym.
Een klein hydrofoob ligand kan het membraan passeren en binden aan een intracellulaire receptor.
Deze intracellulaire receptor kan als transcriptie factor werken en specifieke genen aan en uitzetten,
een voorbeeld hiervan is een steroïd hormoon. De receptor kan ook functioneren als een enzym
7. Studenten kunnen uitleggen dat sommige cellen dezelfde receptor eiwitten hebben, maar dat
verschillende eiwitten tot verschillende responses leiden (verschillende paden kunnen dezelfde
moleculen gebruiken).
Cellen hebben allemaal verschillende receptoren en relay eiwitten, dit zorgt ervoor dat met één
signaal verschillende cellen tot verschillende responsen leiden. Wanneer één signaal tot verschillende
responsen leidt komt dit door pathway branching en/of cross talk:
Pathway branching: wanneer het hoofdpad splitst in meerdere subpaden
Cross talk: wanneer moleculen uit één signaalweg invloed uitoefenen op een andere signaalweg
,8. Studenten weten wat een G-eiwit-gekoppelde receptor is, en kennen de route van signalering van
dit systeem.
G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR) zijn belangrijk bij verschillende processen van de cel (zoals
geur, gevoel en zicht). Een GPCR bestaat uit 7 transmembrane alfa helices.
1. Het systeem bestaat uit een receptor, G-eiwit en effectore (enzym)
2. Het ligand bindt waardoor het G-eiwit bind aan de receptor en GDP wisselt voor GTP
3. De receptor wordt inactief en het G-eiwit activeert het enzym
4. Het G-eiwit hydrolyseert GTP (naar GDP), het systeem staat nu uit
9. Studenten kunnen aangeven hoe een G-eiwit geactiveerd en geïnactiveerd wordt.
Geactiveerd: GDP wordt gewisseld voor GTP
Geïnactiveerd: GTP wordt gehydrolyseerd naar GDP
10. Studenten weet wat het enzym Guanosine exchange factor en de GTPase doen.
Guanosine exchange factor (GEF):
o Is verantwoordelijk voor het activeren van GTPase-gekoppelde eiwitten
o Fungeert als een katalysator en versnelt de uitwisseling van guanosinetrifosfaat (GTP) voor
guanosinedifosfaat (GDP) op GTPase-eiwitten
o Door GTP in te wisselen voor GDP, zorgt GEF ervoor dat GTPase-gekoppelde eiwitten van
hun inactieve toestand overgaan.
GTPase:
o GTPase is een enzym dat GTP kan hydrolyseren tot GDP
, o Gtpase-gekoppelde eiwitten functioneren als moleculaire schakelaars doordat ze kunnen
schakelen tussen een actieve staat (GTP gebonden) en een inactieve staat (GDP gebonden).
o De actieve vorm van GTPase is vaak betrokken bij het overbrengen van signalen in cellen
o De inactieve vorm is een reguleringsmechanisme dat de duur en intensiteit van een
signaal reguleert
11. Studenten kennen de signaaltransductie route die leidt tot verhoging van cAMP in de cel.
Signaaltransductie route waarbij de cAMP concentratie verhoogd in de cel:
1. Ligandbinding aan GPCR: Het signaal begint meestal met de binding van een extracellulair ligand
(bijvoorbeeld een hormoon of neurotransmitter) aan een G-proteïne gekoppelde receptor (GPCR)
op het celmembraan.
2. Activatie van GPCR: Deze binding leidt tot een verandering in de conformatie van de GPCR, wat
resulteert in de activering van het G-proteïne dat eraan is gekoppeld.
3. Activatie van Adenylylcyclase: Het geactiveerde G-proteïne stimuleert adenylylcyclase, een
enzym dat cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP) aanmaakt vanuit adenosinetrifosfaat (ATP).
4. Verhoging van cAMP-niveaus: Door de activiteit van adenylylcyclase neemt het niveau van cAMP
in de cel toe.
5. Activatie van Proteïnekinase A (PKA): cAMP fungeert als een secundaire boodschapper en bindt
aan het regulerende subunit van proteïnekinase A (PKA), waardoor de katalytische subunit van
PKA wordt vrijgemaakt en geactiveerd.
6. Fosforylering van Doelwit-eiwwitten: Actief PKA kan vervolgens andere eiwitten in de cel
fosforyleren. Dit fosforyleringsproces heeft tal van effecten en reguleert verschillende
celprocessen.
7. Reactie op het oorspronkelijke signaal: Het resulterende fosforylatieproces kan leiden tot een
breed scala aan cellulaire reacties, afhankelijk van het type cel en de specifieke GPCR en PKA-
substraten die betrokken zijn.
12. Studenten kennen de signaaltransductie route die leidt tot verhoging van de CaP 2+ P concentratie
in de cel.
1. Ligandbinding aan Receptor: Het signaal begint meestal met de binding van een ligand
(bijvoorbeeld een hormoon of neurotransmitter) aan een specifieke receptor op het
celmembraan of in het endoplasmatisch reticulum (ER), afhankelijk van het type stimulus.
2. Activering van Signaalcascade: De receptor activeert vervolgens een signaalcascade, waarbij
typisch G-proteïnen, fosfolipasen, en secundaire boodschappers zoals inositoltrifosfaat (IP3)
en diacylglycerol (DAG) betrokken zijn.
3. Productie van IP3: Als onderdeel van deze cascade wordt fosfolipase C (PLC) geactiveerd en
begint IP3 te produceren door fosfolipiden in het celmembraan af te breken.
4. IP3-gemedieerde Ca2+ Afgifte: IP3 fungeert als secundaire boodschapper en bindt aan IP3-
receptoren op het endoplasmatisch reticulum (ER). Dit leidt tot de afgifte van opgeslagen
calciumionen (Ca2+) vanuit het ER naar het cytoplasma.
5. Stijging van Intracellulaire Ca2+ Concentratie: De afgifte van Ca2+ vanuit het ER naar het
cytoplasma resulteert in een verhoging van de intracellulaire Ca2+ concentratie.
6. Ca2+ -afhankelijke Reacties: De verhoogde intracellulaire Ca2+ concentratie kan vervolgens
verschillende cel responsen triggeren, afhankelijk van het celtype.
13. Studenten kunnen uitleggen hoe een receptor- tyrosine -kinase werkt, wat een kinase is, en dat
deze receptor bepaalde signaal transductie paden aanzet.
Tyrosine kinase receptor (RTK) = een type eiwit dat zich op het celmembraan bevindt en een rol
speelt in het overdragen van signalen van buiten naar binnen de cel.
1. Wanneer het juiste signaalmolecuul zich aan RTK bindt, leidt dit tot de vorming van een RTK-
dimeer.
2. Doordat ze zijn gedimeriseerd bevinden de intracellulaire kinasedomeinen van beide RTK's zich
dichtbij elkaar, wat ze instaat stelt om tyrosine residuen op de RTK's zelf en op andere eiwitten in
de buurt te fosforyleren (autofosforylering).
3. De gefosforyleerde tyrosine-residuen op de RTK's fungeren als docking-sites voor andere eiwitten,
die op hun beurt gefosforyleerd worden. Deze gefosforyleerde eiwitten fungeren als
signaalmoleculen die specifieke signaaltransductieroutes in de cel activeren.
1. De studenten kunnen aangeven hoe cellen kunnen communiceren en hoe zij een respons geven op
bepaalde signalen.
Er zijn verschillende manieren voor communicatie tussen twee cellen:
Door direct contact
o Cell junctions
Gap junctions (dierlijke cellen)
Plasmodesmata (planten cellen)
Stoffen kunnen diffunderen door de kanaaltjes
o Cell-cell recognition
Moleculen op het oppervlakte van cellen binden aan elkaar
Signaal wordt doorgegeven aan de binnenkant van de cel
Door uitscheiden moleculen
o Lokale signalering:
Paracrien
Synaptisch
Lange afstand signalering:
o Endocrien: signaalstof is dan een hormoon
2. De studenten weten dat communicatie tussen cellen op lokale afstand kan plaatsvinden, maar ook
over grote afstanden (via bijvoorbeeld groeifactoren en hormonen).
Zie leerdoel 1.
3. Studenten kunnen de drie stadia van cel signalering aangeven (receptie, transductie en respons).
Ontvangst/receptie: Signaal molecuul wordt ontvangen door een receptor op de signaal
ontvangende cel.
Doorgeven/transductie: Signaal wordt doorgegeven aan relay moleculen in de cel.
Respons: Het signaal komt aan bij een molecuul die een respons geeft.
4. Studenten kunnen aangeven dat een signaal molecuul bindt aan een specifieke receptoreiwit wat
leidt tot een conformatie verandering in de receptor.
De binding tussen een signaal molecuul (ligand) en de receptor is zeer specifiek. De receptor
veranderd van conformatie wanneer het ligand bind. Receptoren zijn meestal te vinden in het plasma
membraan, heel soms zitten ze in de cel of ER membraan.
5. Studenten weten het verschil tussen een hydrofoob signaal molecuul en hydrofiel signaal molecuul.
Hydrofobe signaal moleculen kunnen gemakkelijker door het membraan gaan dan hydrofiele signaal
moleculen. Hierdoor kunnen hydrofobe signaalmoleculen ook binden aan intracellulaire receptoren,
receptoren in het cytosol of de kern. Hydrofiele signaal moleculen kunnen dit niet en zullen alleen
binden aan receptoren op het plasmamembraan.
6. Studenten weten dat een hydrofoob signaal molecuul bindt aan een receptor in cytoplasma en dat
deze receptor een transcriptie factor kan zijn of een enzym.
Een klein hydrofoob ligand kan het membraan passeren en binden aan een intracellulaire receptor.
Deze intracellulaire receptor kan als transcriptie factor werken en specifieke genen aan en uitzetten,
een voorbeeld hiervan is een steroïd hormoon. De receptor kan ook functioneren als een enzym
7. Studenten kunnen uitleggen dat sommige cellen dezelfde receptor eiwitten hebben, maar dat
verschillende eiwitten tot verschillende responses leiden (verschillende paden kunnen dezelfde
moleculen gebruiken).
Cellen hebben allemaal verschillende receptoren en relay eiwitten, dit zorgt ervoor dat met één
signaal verschillende cellen tot verschillende responsen leiden. Wanneer één signaal tot verschillende
responsen leidt komt dit door pathway branching en/of cross talk:
Pathway branching: wanneer het hoofdpad splitst in meerdere subpaden
Cross talk: wanneer moleculen uit één signaalweg invloed uitoefenen op een andere signaalweg
,8. Studenten weten wat een G-eiwit-gekoppelde receptor is, en kennen de route van signalering van
dit systeem.
G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR) zijn belangrijk bij verschillende processen van de cel (zoals
geur, gevoel en zicht). Een GPCR bestaat uit 7 transmembrane alfa helices.
1. Het systeem bestaat uit een receptor, G-eiwit en effectore (enzym)
2. Het ligand bindt waardoor het G-eiwit bind aan de receptor en GDP wisselt voor GTP
3. De receptor wordt inactief en het G-eiwit activeert het enzym
4. Het G-eiwit hydrolyseert GTP (naar GDP), het systeem staat nu uit
9. Studenten kunnen aangeven hoe een G-eiwit geactiveerd en geïnactiveerd wordt.
Geactiveerd: GDP wordt gewisseld voor GTP
Geïnactiveerd: GTP wordt gehydrolyseerd naar GDP
10. Studenten weet wat het enzym Guanosine exchange factor en de GTPase doen.
Guanosine exchange factor (GEF):
o Is verantwoordelijk voor het activeren van GTPase-gekoppelde eiwitten
o Fungeert als een katalysator en versnelt de uitwisseling van guanosinetrifosfaat (GTP) voor
guanosinedifosfaat (GDP) op GTPase-eiwitten
o Door GTP in te wisselen voor GDP, zorgt GEF ervoor dat GTPase-gekoppelde eiwitten van
hun inactieve toestand overgaan.
GTPase:
o GTPase is een enzym dat GTP kan hydrolyseren tot GDP
, o Gtpase-gekoppelde eiwitten functioneren als moleculaire schakelaars doordat ze kunnen
schakelen tussen een actieve staat (GTP gebonden) en een inactieve staat (GDP gebonden).
o De actieve vorm van GTPase is vaak betrokken bij het overbrengen van signalen in cellen
o De inactieve vorm is een reguleringsmechanisme dat de duur en intensiteit van een
signaal reguleert
11. Studenten kennen de signaaltransductie route die leidt tot verhoging van cAMP in de cel.
Signaaltransductie route waarbij de cAMP concentratie verhoogd in de cel:
1. Ligandbinding aan GPCR: Het signaal begint meestal met de binding van een extracellulair ligand
(bijvoorbeeld een hormoon of neurotransmitter) aan een G-proteïne gekoppelde receptor (GPCR)
op het celmembraan.
2. Activatie van GPCR: Deze binding leidt tot een verandering in de conformatie van de GPCR, wat
resulteert in de activering van het G-proteïne dat eraan is gekoppeld.
3. Activatie van Adenylylcyclase: Het geactiveerde G-proteïne stimuleert adenylylcyclase, een
enzym dat cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP) aanmaakt vanuit adenosinetrifosfaat (ATP).
4. Verhoging van cAMP-niveaus: Door de activiteit van adenylylcyclase neemt het niveau van cAMP
in de cel toe.
5. Activatie van Proteïnekinase A (PKA): cAMP fungeert als een secundaire boodschapper en bindt
aan het regulerende subunit van proteïnekinase A (PKA), waardoor de katalytische subunit van
PKA wordt vrijgemaakt en geactiveerd.
6. Fosforylering van Doelwit-eiwwitten: Actief PKA kan vervolgens andere eiwitten in de cel
fosforyleren. Dit fosforyleringsproces heeft tal van effecten en reguleert verschillende
celprocessen.
7. Reactie op het oorspronkelijke signaal: Het resulterende fosforylatieproces kan leiden tot een
breed scala aan cellulaire reacties, afhankelijk van het type cel en de specifieke GPCR en PKA-
substraten die betrokken zijn.
12. Studenten kennen de signaaltransductie route die leidt tot verhoging van de CaP 2+ P concentratie
in de cel.
1. Ligandbinding aan Receptor: Het signaal begint meestal met de binding van een ligand
(bijvoorbeeld een hormoon of neurotransmitter) aan een specifieke receptor op het
celmembraan of in het endoplasmatisch reticulum (ER), afhankelijk van het type stimulus.
2. Activering van Signaalcascade: De receptor activeert vervolgens een signaalcascade, waarbij
typisch G-proteïnen, fosfolipasen, en secundaire boodschappers zoals inositoltrifosfaat (IP3)
en diacylglycerol (DAG) betrokken zijn.
3. Productie van IP3: Als onderdeel van deze cascade wordt fosfolipase C (PLC) geactiveerd en
begint IP3 te produceren door fosfolipiden in het celmembraan af te breken.
4. IP3-gemedieerde Ca2+ Afgifte: IP3 fungeert als secundaire boodschapper en bindt aan IP3-
receptoren op het endoplasmatisch reticulum (ER). Dit leidt tot de afgifte van opgeslagen
calciumionen (Ca2+) vanuit het ER naar het cytoplasma.
5. Stijging van Intracellulaire Ca2+ Concentratie: De afgifte van Ca2+ vanuit het ER naar het
cytoplasma resulteert in een verhoging van de intracellulaire Ca2+ concentratie.
6. Ca2+ -afhankelijke Reacties: De verhoogde intracellulaire Ca2+ concentratie kan vervolgens
verschillende cel responsen triggeren, afhankelijk van het celtype.
13. Studenten kunnen uitleggen hoe een receptor- tyrosine -kinase werkt, wat een kinase is, en dat
deze receptor bepaalde signaal transductie paden aanzet.
Tyrosine kinase receptor (RTK) = een type eiwit dat zich op het celmembraan bevindt en een rol
speelt in het overdragen van signalen van buiten naar binnen de cel.
1. Wanneer het juiste signaalmolecuul zich aan RTK bindt, leidt dit tot de vorming van een RTK-
dimeer.
2. Doordat ze zijn gedimeriseerd bevinden de intracellulaire kinasedomeinen van beide RTK's zich
dichtbij elkaar, wat ze instaat stelt om tyrosine residuen op de RTK's zelf en op andere eiwitten in
de buurt te fosforyleren (autofosforylering).
3. De gefosforyleerde tyrosine-residuen op de RTK's fungeren als docking-sites voor andere eiwitten,
die op hun beurt gefosforyleerd worden. Deze gefosforyleerde eiwitten fungeren als
signaalmoleculen die specifieke signaaltransductieroutes in de cel activeren.
