Deeltoets 2
H9. Cel signalering
Aan kunnen geven hoe cellen kunnen communiceren en hoe zij een respons geven op bepaalde
signalen.
Cellen kunnen op verschillende manieren met elkaar communiceren:
Communicatie door direct contact
➔ Cell Junctions
o Gap junctions (dierlijk).
o Plasmodesmata (planten).
o Via kanaaltjes.
o Spiercontractie.
➔ Cell-cell recognition = herkenning via moleculen op de cellen,
deze binden aan elkaar en het signaal wordt doorgegeven aan de
binnenkant van de cel.
Communicatie door uitscheiden van moleculen
➔ Paracrien (lokaal) -> blaasje scheidt signalen uit en deze komen
bij andere dichtbije cellen terecht (autocrien = zichzelf signaleren).
➔ Synaptisch -> blaasjes fuseren met neurotransmitter, waardoor stoffen vrijkomen en een
elektrisch signaal wordt doorgegeven.
➔ Endocrien (lange afstand) -> moleculen komen via de bloedbaan in een ander gebied, bv bij
hormonen.
Cellen kunnen op verschillende manieren reageren op deze signalen:
➔ Uitvoeren van een actie.
,De drie stadia van cel signalering aangeven (receptie, transductie en respons).
1. Ontvangst -> signaal komt aan bij een receptor op het plasmamembraan.
2. Transductie -> signaal wordt doorgegeven aan relay moleculen doordat de receptor een
vormverandering ondergaat.
3. Respons -> signaal komt aan bij het molecuul dat een effect kan uitvoeren.
Aan kunnen geven dat een signaal molecuul bindt aan een specifieke receptor eiwit wat leidt tot een
conformatie verandering in de receptor.
Het binden van het signaal aan de receptor is zeer specifiek, niet elk signaal past op elke receptor. Na
het binden ondergaat de receptor een vormverandering, meestal wordt het signaal dan doorgegeven
van de buitenkant naar de binnenkant van de cel.
Het verschil weten tussen een hydrofoob signaal molecuul en hydrofiel signaal
molecuul.
Hydrofoob (‘bang’ voor water) signaal molecuul kan het celmembraan door
omdat het de hydrofobe vetzuurstaarten door kan. In de cel kan het binden
aan intracellulaire receptoren; receptoren in het cytosol of in de kern.
Hydrofiele (houdt van water) signaal moleculen kunnen niet door het
plasmamembraan omdat ze worden afgestoten door de vetzuurstaarten. Deze
signaal moleculen zullen binden aan receptoren op het plasma membraan.
Weten dat een hydrofoob signaal molecuul bindt aan een receptor in
cytoplasma en dat deze receptor een transcriptie factor kan zijn of een enzym.
Omdat het hydrofobe signaal molecuul door het plasmamembraan kan, zal het
aan de binnenkant van de cel, in het cytoplasma, aan een intracellulaire
receptor binden. Deze receptor kan een transcriptie factor zijn of een enzym.
Samen kunnen ze de kern in gaan en binden aan een specifiek stukje DNA.
Hierdoor kunnen specifieke genen worden aan en uit gezet.
Uit kunnen leggen dat sommige cellen dezelfde receptor eiwitten hebben, maar dat verschillende
eiwitten tot verschillende responses leiden (verschillende
paden kunnen dezelfde moleculen gebruiken).
Van een signaal naar een reactie is een ‘multistep proces’;
verschillende moleculen worden op verschillende niveaus
geactiveerd die uiteindelijk leiden tot een respons. Een
receptor die geactiveerd wordt door een signaal molecuul
kan verschillende pathways activeren met verschillende
second messengers waardoor een andere respons ontstaat.
Amplificatie = versterking van het signaal. Er zijn veel punten
waarop regulatie mogelijk is.
,Weten wat een G-eiwit-gekoppelde receptor is, en de route van signalering van dit systeem kennen.
Een G-eiwit gekoppelde receptor is een transmembraan receptor, die zeven keer door het
membraan gaat door middel van alpha helixen. Een ligand bindt aan de receptor, het G-eiwit bindt
aan de geactiveerde receptor en door guanine exchange factor wordt GDP verwisselt voor GTP. De
receptor wordt weer inactief maar het G-eiwit gaat verder en activeert een ander enzym (effector
enzym). Het G-eiwit hydrolyseert GTP om het systeem weer uit te zetten.
, Aan kunnen geven hoe een G-eiwit geactiveerd en geïnactiveerd wordt.
Een G-eiwit wordt geactiveerd door het verwisselen van een GDP voor
een GTP, door een guanine exchange factor (GEF). Inactivatie door
hydrolyse van GTP, door het eiwit zelf.
Weten wat de enzymen Guanosine exchange factor en de GTPase doen.
Het G-eiwit is een schakelaar die aan en uit kan staan.
➔ G-eiwit staat uit: GDP gebonden.
➔ G-eiwit staat aan: GTP gebonden.
Guanine exchange factor zorgt ervoor dat het G-eiwit GDP loslaat en
GTP gaat binden.
GTPase zorgt voor de hydrolyse van GTP tot GDP zodat het G-eiwit
wordt geinactiveerd.
De signaaltransductie route die leidt tot verhoging van cAMP in de cel kennen.
De signaaltransductie route van epinephrine (adrenaline). Epinephrine bindt aan G-eiwit gekoppelde
receptor (GPCR), waardoor een G-eiwit actief wordt. Het G-eiwit activeert adenylyl cyclase, dit
katalyseert de omzetting van ATP tot cAMP. Vervolgens wordt cAMP gebruikt als second messenger;
het activeert vooral kinases, in dit geval protein kinase A. Later wordt cAMP afgebroken door
fosfodiesterase (zie afbeelding hieronder, links).
De signaaltransductie route die leidt tot verhoging van de Ca2+ concentratie in de cel kennen.
Een ligand bindt aan een G-eiwit gekoppelde receptor, die een G-eiwit activeert. Het G-eiwit
activeert fosfolipase C. Fosfolipase C knipt het molecuul PIP2 in twee second messengers; DAG en
IP3. DAG komt in het plasmamembraan terecht.
IP3 activeert een ligand activated ion channel; IP3 bindt aan een IP3-gated calcium channel die in
het membraan van het endoplasmatisch reticulum zit, waardoor Ca2+ vanuit het endoplasmatisch
reticulum het cytosol in kan (zie afbeelding hierboven, rechts). Ca2+ activeert allerlei eiwitten en
zorgt voor veel verschillende responsen.
De concentratie Ca2+ is in het cytosol veel lager dan buiten de cel. De concentratie wordt actief laag
gehouden in het cytosol, door calcium pompen. Wanneer het calcium via het kanaal het cytosol in
kan, reageren hier allerlei eiwitten op. Responsen kunnen zijn:
➔ Spiercontracties.
➔ Exocytose.
➔ Celdeling.
H9. Cel signalering
Aan kunnen geven hoe cellen kunnen communiceren en hoe zij een respons geven op bepaalde
signalen.
Cellen kunnen op verschillende manieren met elkaar communiceren:
Communicatie door direct contact
➔ Cell Junctions
o Gap junctions (dierlijk).
o Plasmodesmata (planten).
o Via kanaaltjes.
o Spiercontractie.
➔ Cell-cell recognition = herkenning via moleculen op de cellen,
deze binden aan elkaar en het signaal wordt doorgegeven aan de
binnenkant van de cel.
Communicatie door uitscheiden van moleculen
➔ Paracrien (lokaal) -> blaasje scheidt signalen uit en deze komen
bij andere dichtbije cellen terecht (autocrien = zichzelf signaleren).
➔ Synaptisch -> blaasjes fuseren met neurotransmitter, waardoor stoffen vrijkomen en een
elektrisch signaal wordt doorgegeven.
➔ Endocrien (lange afstand) -> moleculen komen via de bloedbaan in een ander gebied, bv bij
hormonen.
Cellen kunnen op verschillende manieren reageren op deze signalen:
➔ Uitvoeren van een actie.
,De drie stadia van cel signalering aangeven (receptie, transductie en respons).
1. Ontvangst -> signaal komt aan bij een receptor op het plasmamembraan.
2. Transductie -> signaal wordt doorgegeven aan relay moleculen doordat de receptor een
vormverandering ondergaat.
3. Respons -> signaal komt aan bij het molecuul dat een effect kan uitvoeren.
Aan kunnen geven dat een signaal molecuul bindt aan een specifieke receptor eiwit wat leidt tot een
conformatie verandering in de receptor.
Het binden van het signaal aan de receptor is zeer specifiek, niet elk signaal past op elke receptor. Na
het binden ondergaat de receptor een vormverandering, meestal wordt het signaal dan doorgegeven
van de buitenkant naar de binnenkant van de cel.
Het verschil weten tussen een hydrofoob signaal molecuul en hydrofiel signaal
molecuul.
Hydrofoob (‘bang’ voor water) signaal molecuul kan het celmembraan door
omdat het de hydrofobe vetzuurstaarten door kan. In de cel kan het binden
aan intracellulaire receptoren; receptoren in het cytosol of in de kern.
Hydrofiele (houdt van water) signaal moleculen kunnen niet door het
plasmamembraan omdat ze worden afgestoten door de vetzuurstaarten. Deze
signaal moleculen zullen binden aan receptoren op het plasma membraan.
Weten dat een hydrofoob signaal molecuul bindt aan een receptor in
cytoplasma en dat deze receptor een transcriptie factor kan zijn of een enzym.
Omdat het hydrofobe signaal molecuul door het plasmamembraan kan, zal het
aan de binnenkant van de cel, in het cytoplasma, aan een intracellulaire
receptor binden. Deze receptor kan een transcriptie factor zijn of een enzym.
Samen kunnen ze de kern in gaan en binden aan een specifiek stukje DNA.
Hierdoor kunnen specifieke genen worden aan en uit gezet.
Uit kunnen leggen dat sommige cellen dezelfde receptor eiwitten hebben, maar dat verschillende
eiwitten tot verschillende responses leiden (verschillende
paden kunnen dezelfde moleculen gebruiken).
Van een signaal naar een reactie is een ‘multistep proces’;
verschillende moleculen worden op verschillende niveaus
geactiveerd die uiteindelijk leiden tot een respons. Een
receptor die geactiveerd wordt door een signaal molecuul
kan verschillende pathways activeren met verschillende
second messengers waardoor een andere respons ontstaat.
Amplificatie = versterking van het signaal. Er zijn veel punten
waarop regulatie mogelijk is.
,Weten wat een G-eiwit-gekoppelde receptor is, en de route van signalering van dit systeem kennen.
Een G-eiwit gekoppelde receptor is een transmembraan receptor, die zeven keer door het
membraan gaat door middel van alpha helixen. Een ligand bindt aan de receptor, het G-eiwit bindt
aan de geactiveerde receptor en door guanine exchange factor wordt GDP verwisselt voor GTP. De
receptor wordt weer inactief maar het G-eiwit gaat verder en activeert een ander enzym (effector
enzym). Het G-eiwit hydrolyseert GTP om het systeem weer uit te zetten.
, Aan kunnen geven hoe een G-eiwit geactiveerd en geïnactiveerd wordt.
Een G-eiwit wordt geactiveerd door het verwisselen van een GDP voor
een GTP, door een guanine exchange factor (GEF). Inactivatie door
hydrolyse van GTP, door het eiwit zelf.
Weten wat de enzymen Guanosine exchange factor en de GTPase doen.
Het G-eiwit is een schakelaar die aan en uit kan staan.
➔ G-eiwit staat uit: GDP gebonden.
➔ G-eiwit staat aan: GTP gebonden.
Guanine exchange factor zorgt ervoor dat het G-eiwit GDP loslaat en
GTP gaat binden.
GTPase zorgt voor de hydrolyse van GTP tot GDP zodat het G-eiwit
wordt geinactiveerd.
De signaaltransductie route die leidt tot verhoging van cAMP in de cel kennen.
De signaaltransductie route van epinephrine (adrenaline). Epinephrine bindt aan G-eiwit gekoppelde
receptor (GPCR), waardoor een G-eiwit actief wordt. Het G-eiwit activeert adenylyl cyclase, dit
katalyseert de omzetting van ATP tot cAMP. Vervolgens wordt cAMP gebruikt als second messenger;
het activeert vooral kinases, in dit geval protein kinase A. Later wordt cAMP afgebroken door
fosfodiesterase (zie afbeelding hieronder, links).
De signaaltransductie route die leidt tot verhoging van de Ca2+ concentratie in de cel kennen.
Een ligand bindt aan een G-eiwit gekoppelde receptor, die een G-eiwit activeert. Het G-eiwit
activeert fosfolipase C. Fosfolipase C knipt het molecuul PIP2 in twee second messengers; DAG en
IP3. DAG komt in het plasmamembraan terecht.
IP3 activeert een ligand activated ion channel; IP3 bindt aan een IP3-gated calcium channel die in
het membraan van het endoplasmatisch reticulum zit, waardoor Ca2+ vanuit het endoplasmatisch
reticulum het cytosol in kan (zie afbeelding hierboven, rechts). Ca2+ activeert allerlei eiwitten en
zorgt voor veel verschillende responsen.
De concentratie Ca2+ is in het cytosol veel lager dan buiten de cel. De concentratie wordt actief laag
gehouden in het cytosol, door calcium pompen. Wanneer het calcium via het kanaal het cytosol in
kan, reageren hier allerlei eiwitten op. Responsen kunnen zijn:
➔ Spiercontracties.
➔ Exocytose.
➔ Celdeling.
