Signaaltransductie en celcyclus

Signaaltransductie en celcyclus (COO 6)
oefen- en zelftoets-module behorende bij hoofdstuk 9 en 12 van Unit 1 van Campbell, 10e
druk
versie 2014-2015
Communicatie
1.
Hier zie je drie manieren waarop een chemische signalen worden doorgegeven
tussen cellen.
A. Plaats de juiste namen bij de afbeeldingen.
B. Welke signalen kunnen over langere afstand doorgegeven worden?
C. Bij welke manier is er de hoogste affiniteit tussen het ligand en de receptor?
2.
Ieder celtype heeft een bepaalde set receptoren in de plasmamembraan die
reageert op een specifieke set van signaalmoleculen. Hieronder zie je een aantal
van deze sets met een cel die daar receptoren voor heeft. Probeer erachter te
komen welk signaal elke set de cel geeft.
A. Welke signalen moet de cel ontvangen om te overleven?
B. Welke signalen moet de cel ontvangen om te delen?
C. Welke signalen moet de cel ontvangen om te differentiëren?
D. Welke signalen moet de cel ontvangen om dood te gaan (apoptose)?
1
3.
Hier zie je twee manieren hoe er direct communicatie
plaats kan vinden tussen twee naast elkaar liggende
cellen. Hoe worden de structuren genoemd waarbij
signaaloverdracht plaatsvindt zoals aangegeven in de
bovenste afbeelding?
4.
Het proces van cel-signalering kan onderverdeeld
worden in drie stappen. Wat zijn deze drie stappen?
1
2
3
5.
Bij signaaltransductie worden signalen aan een eiwit doorgegeven. Deze
veranderen daardoor van vorm. Hierin zijn drie belangrijke manieren te
onderscheiden, die men concepten noemt. Wat zijn deze drie belangrijke concepten
in signaaltransductie?
1
2
3
6.
Dit is een schematische weergave van de reacties waarbij een eiwit wordt
gefosforyleerd en gedefosforyleerd. Maak onderstaande tekening af.
7.
Door fosforylatie kunnen eiwitten worden geactiveerd, of juist gedeactiveerd. Hoe
kan het effect van fosforylatie op een eiwit teniet worden gedaan?
2
8.
De receptor voor groeihormoon fungeert aan de binnenkant van de cel echter vaak
als enzym voor de fosforylatie van het aminozuur tyrosine van een eiwit. Deze
enzymen hebben ook een eigen naamgeving.
A. Uit welke groep van aminozuren kunnen aminozuren gefosforyleerd worden
door een kinase?
B. Welke aminozuren kunnen gefosforyleerd worden door een kinase?
C. Hoe noemt men het enzym dat zorgt voor fosforylatie van tyrosine?
D. Waar haalt dit enzym de fosfaatgroep vandaan?
9.
De membraanreceptoren die de signalen ontvangen bij signaaltransductie werken
op verschillende manieren. Welke drie typen membraanreceptoren spelen een
voorname rol in signaaltransductie?
1
2
3
10.
Behalve transmembrane receptoren zijn er ook andere receptoren voor liganden die
van buiten de cel komen.
A. Welke zijn dat?
B. Welke eigenschap moeten liganden hebben die binden aan deze receptoren?
C. Na binding van het ligand ondergaan de receptoren een vormverandering. Wat
gebeurt er vaak hierna met deze receptoren?
D. Welk proces wordt in gang gezet door deze receptoren?
3
Membraan-receptoren
11.
Hieronder staat de schematische weergave van de werking van een G-eiwit. Plaats
de ontbrekende stoffen in onderstaande tekening.
12.
Dit is een schematische weergave van
een G-eiwit gekoppelde receptor. Het
eiwit passeert de membraan 7 maal
via α-helixen. Daarom wordt deze
familie van eiwitten 7-α-helixreceptoren genoemd.
Bij binding van een ligand aan de
receptor treedt er een conformatieverandering op in het cytoplasmatisch
deel van de receptor. Wat gebeurt er
vervolgens?
13.
Wat gebeurt er met het G-eiwit als deze aan de receptor bindt?
14.
Dit is een tyrosine-kinase-receptor. Als het ligand bindt aan deze
receptor, verandert deze van vorm.
A.
Wat gebeurt er met de receptor nadat het ligand bindt?
B.
Wat wordt hierdoor geactiveerd?
4
Second messengers
15.
Tijdens verschillende signaaltransductie-cascades worden kleine moleculen aan- of
vrijgemaakt. Deze moleculen dragen bij aan het doorgeven van het signaal. Via deze
stap treedt ook een versterking of amplificatie van het signaal op.
Eén molecuul van het ligand activeert het receptoreiwit.
Dit geactiveerde eiwit kan een aantal G-eiwitten
activeren, zodat er een aantal geactiveerde G-αeiwitten ontstaan. Elk geactiveerd G-α-eiwit kan een
enzym activeren. Dit is de eerste amplificatiestap.
Elk geactiveerd enzym kan verscheidene second
messengers genereren voordat het weer wordt
geïnactiveerd. Dit is de tweede amplificatie-stap.
Cyclisch AMP is een belangrijke second messenger
en een onderdeel van veel G-eiwit pathways.
16.
A.
Waaruit wordt cAMP gemaakt?
B.
Door welk enzym wordt cAMP gemaakt?
C.
Waardoor wordt dit enzym geactiveerd?
Dit is een schematische tekening van een aantal reacties die plaatsvinden in de cel als
reactie op het binden van een ligand aan verschillende receptoren. Bij deze reactie zijn ook
second messengers betrokken. Er zijn er hier 3 van de 4 belangrijke afgebeeld. Geef deze
aan.
5
17.
Een andere belangrijke second messenger is IP3. In de
membraan zit een lipide PI dat door PI-kinases gefosforyleerd
kan worden tot er PIP2 ontstaat.
Fosfolipase-C kan PIP2 afbreken. Hierbij wordt PIP2 gesplitst in
IP3 en DAG. Geef aan waar PIP2 gesplitst gaat worden.
18.
Dag blijft in de membraan achter. Het wateroplosbare second
messenger IP3 komt vrij in de cytosol.
A. Wat is het effect van IP3 in de cel?
B. Via welk type receptoren kan fosfolipase-C geactiveerd worden?
De celcyclus
19.
Deze cel heeft zich een tijdje geleden gedeeld en zal zich
over niet al te lange tijd weer gaan delen.
A. Hoe heet de fase tussen twee celdelingen in?
B. Uit welke subfasen bestaat deze fase?
C. Deze cel bevindt zich in ……………, subfase ………
Kun je nu ook iets zeggen over de chromosomen?
20.
Dit zijn de verschillende stadia van de cel in de mitose. Geef van de stadia de namen
en de volgorde.
6
21.
Je kunt je afvragen of de stappen in de celcyclus direct gevolg zijn van de toestand
van het DNA zelf. Dit zou betekenen dat de opvolging van stappen niet door factoren
van buiten beïnvloed kan worden.
Je gaat dit onderzoeken door cellen in het G1-stadium te te injecteren met
cytoplasma van cellen in andere stadia. Je hebt de beschikking over cytoplasma van
cellen in S-, G2- en M-fase.
Cytoplasma van:
injecteren in G1 geeft als resultaat:
S
G2
M
Conclusie:
22.
De celcyclus wordt bepaald door checkpoints en bijbehorende promotiefactoren en complexen. De promotiefactoren zorgen ervoor dat bepaalde checkpoints kunnen
worden gepasseerd en de cel in het volgende (delings)stadium terecht komt.
De eerst ontdekte promotiefactor was die voor de mitose: de mitose promotie factor
(MPF).
A. Uit welke twee stoffen bestaat deze factor?
B. Hoe wordt MPF aan het eind van de mitose weer geïnactiveerd?
23. De celcyclus wordt bepaald door checkpoints en bijbehorende promotiefactoren en complexen. De promotiefactoren zorgen ervoor dat bepaalde checkpoints kunnen
worden gepasseerd en de cel in het volgende (delings)stadium terecht komt.
A. Welke grafiek geeft de aanwezigheid van Cdk gedurende de celcyclus
waarschijnlijk het beste weer?
B. Welke grafiek geeft de aanwezigheid van cycline gedurende de celcyclus
waarschijnlijk het beste weer?
7
24. Als een cel in de G1-fase geen signalen ontvangt om het G1-checkpoint te passeren
(go-ahead-signal) gaat de cel uiteindelijk over in een niet-delende toestand. Het
complex dat nodig is om de volgende fase in te gaan wordt dan geblokkeerd.
Hoe noemt men deze toestand?
25. Als je een wond hebt, vormen de bloedplaatjes een korst. Ze geven ook een
groeifactor af, waarvoor fibroblasten receptoren hebben: PDGF (platelet derived
growth factor). Wat wordt door PDGF geactiveerd?
26. In deze grafiek staat het aantal cellen uitgezet tegen de hoeveelheid DNA per cel
voor een populatie zich delende cellen.
A.
In welke fase zitten de cellen die een
hoeveelheid DNA hebben die tussen de
twee pieken valt (zie pijl)?
B.
Welke fase duurt het langst?
C.
Je verhindert dat cellen de S-fase ingaan
(door blokkering van het specifieke
complex). Hoe ziet de grafiek er nu uit?
D.
Bij klievingsdelingen vinden de delingen
plaats zonder dat de cel tussen de delingen
door in grootte toeneemt. Aan het einde
van de klievingsdelingen is er een klompje
cellen ontstaan dat in zijn totaal net zo
groot is als de oorspronkelijke cel. Hoe ziet
de grafiek van cellen in klievingsdeling
eruit?
8