3.3. Celgroei en celdeling bij eukaryoten: de celcyclus

Hoofdstuk 3: Celgroei, celdeling en celdifferentiatie
3.1. Vermenigvuldiging van virussen in cellen
Lytische cyclus
Virus hecht zich aan de cel, viruschromosoom wordt binnengebracht, wordt vermenigvuldigd en nieuwe
proteïnemantels worden gesynthetiseerd.
Wanneer de cel vol zit met nieuwe virussen, degenereert het membraan.
Lysogene cyclus
Hierbij wordt het viruschromosoom ingebouwd in het gastheerchromosoom, wordt gewoon mee
vermenigvuldigd, na een tijd kan het viruschromosoom weer vrijkomen, hierna gebeurd dan de lytische
cyclus.
Provirus: het ingebouwde DNA
Profaag: provirus in geval van bacteriofagen
Lysogene cel: de gastheercel
Vermenigvuldiging van RNA-virussen
1. Er wordt een complementaire RNA-copie gemaakt , waarvan opnieuw een hele reeks copies
worden gemaakt.
2. Retro-virussen: er wordt een omgekeerde DNA-copie gemaakt door het enzyme reversetranscriptase. Men noemt het omgekeerde transcriptie.
3.2. Celgroei en celdling bij eukaryoten
-
De DNA dubbelhelix wordt verdubbeld d.m.v. twee replicatie vorken
Door membraangroei tussen de aanhechtingpunten worden de twee duplexen uit elkaar
gehaald.
- Daarna wordt er een nieuwe celwand gevormd
Bij bacteriecellen kan er tegelijkertijd DNA-replicatie en RNA-synthese plaatsvinden
3.3. Celgroei en celdeling bij eukaryoten: de celcyclus
Interfase: gedurende deze fase worden alle celcomponenten bij gesynthetiseerd.
G0-fase(rustfase):
- Terminaal-gedifferentieerde cellen
- Micro-organismen: totdat ze in contact komen met voedsel
- Opnieuw intreden in celcyclus bij hogere organismen meestal na hormonale stimulatie
S-fase(synthese):
- DNA-sinthese
- Verdubbeling centriolenpaar begint in S-fase
M-fase(celdelingsfase, M van mitose):
- RNA-synthese valt volledig stil
Arnaud Frisque
Lengte celcyclus is zeer variabel:
- Gistcellen in optimale groeiomstandigheden: ong 1u
- Sneldelende cellen in hoger organisme: ong 24u
- Sporen of zaden: kan vele jaren tot zelfs tientallen jaren
- Verschil voornamelijk veroorzaakt door verschil in G1-fase
3.3.1. Regulatie van de celcyclus
Sneldelende cellen: levercellen, darmepitheelcellen en huidcellen
Amper delende: zenuwcellen, spiercellen en vetcellen
Controlepunten: hierbij wordt bepaald of verdergegaan wordt met de celcyclus
G1/S controlepunt: beslist om te delen of niet
Bij gist noemt dit punt START.
Bij dieren: R punt (restrictie punt)
Stoppen of vertragen bij:
- DNA-schade
- Ontbrekende essentiële voedingsstoffen
- Ontbrekende groeifactoren
G2/M controlepunt: nagaan of de replicatie correct is verlopen
Spoelfiguur controlepunt:
Controle: of alle spoelfiguren verbonden zijn met de spoelfiguren via de kinetochoren en dat ze allemaal
in de metafaseplaat liggen.
Anafase stimulerend complex(APC): geeft signaal of er met de anafase gestart kan worden, het proteïne
dat zusterchromatiden bijeen hield wordt hierbij afgebroken door het te koppelen met
Ubiquitine: een 76 aminozuur lang proteïne dat geplaatst wordt op proteïnen die niet meer nodig zijn,
het is een adresstempel om afgevoerd te worden naar het proteosoom.
APC is een ubiquitine ligase: een belangrijk component voor het afbreken van overbodige proteïnen.
Drie verschillende onderzoekslijnen:
1. maturation promoting factor(MPF): factor die zorgt voor overgang naar mitose, concentratie piekt
tijdends mitose.
2. cyclines: proteïnen die synchroon met de celcyclus geproduceerd worden.
Cycline B: cycline dat piekt tijdends G2/M overgang.
3. twee belangrijke controlepunten: START en start van de mitose.
Cdc2 (van cell division cycle): noodzakelijk voor de overgang van beide controlepunten, een cycline
afhankelijk kinase
Cycline B: wordt gecodeerd door CDC13, interageert met cdc2
Rest heb ik niet samengevat
Arnaud Frisque
3.3.2. Controle van groei en celdeling: normale cellen versus tumorcellen
Contactinhibitie: fenomeen dat wanneer cellen in contact komen met elkaar ze stoppen met groeien.
Bij contact: receptoren zetten een signaal-transductie proces in gang dat resulteert in de inhibitie van
Cdk’s.
PDGF: wordt bv. vrijgezet bij wonde door bloedplaatjes, resulteert in de productie van G1 cyclines.
p53 of tumor-supressor gen: een proteïne dat de integriteit van het DNA controleert, bij beschadiging
zal het de doorgang door G1 verhinderen en herstellingsenzymen activeren. Bij onherstelbare schade
zet het geïnduceerde celdood (of apoptotis) in gang.
Oncgenen: cellulaire genen waarbij een mutatie is opgetreden zodat de cel bv. niet meer afhankelijk is
van een bepaalde groeifactor.
3.3.3. De celdeling: mitose of kerndeling en cytokinese of plasmadeling
Profase:
- Het chromatinemateriaal condenseert tot chromosomen, op dat ogenblik reeds verdubbeld
- Tijdends het condenseren verdwijnt de nucleolus
- In het begin wordt heel het cytoskelet gedepolimeriseerd
- Mitotische spoelfiguur: wordt opgebouwd uit de gedepolimeriseerde tubulinemoleculen, in elk
centrum een is er een centriolenpaar met daarrond een aster van microtubuli
- Bij plantaardige cellen: cenriool en aster afwezig, centra bestaan daar uit amorf materiaal en
noemt men poolkapjes
- Op het einde desintegreert het kernmembraan
- De kinetochoor: gespecialiseerde structuur op centromeer van de chromosoom
- Kinetochoor-microtubuli: trekdraden, vastgehecht op kinetochoor, verantwoordelijk voor de
beweging van de chromosomen naar de polen
Metafase:
- Chromosomen liggen naast mekaar in het middenvlak (equatorvlak), dit midden noemt men de
metafaseplaat
Anafase:
- Kortste van de mitosestadia
- Kinetochoor-microtubuli worden plots korter waardoor de dochterchromosomen naar de polen
bewegen
- Terzelfdertijd verlengen de microtubuli van de spoelfiguur
Telofase:
- Wanneer de chromosomen aan de polen gearriveerd zijn
- Kinetochoormicrotubuli verdwijnen
- Chromosomen decondenseren
- Nieuw kernmembraan en nucleulus worden aangelegd
Cytokinese: cytoplasma wordt ongeveer gelijk verdeeld over de dochtercellen
Dierlijke cellen:
- Contractiële ring: nieuw gevormd juist onder kernmembraan, snoert de celmebraan in door
verglijden van actine en myosinefilamenten
- Overblijven microtubuli blijft samengepakt in een brugje tussen de twee cellen
Arnaud Frisque
-
Middenlichaampje: donkere band in het midden van het overblijvend brugje, speelt een rol bij
de uiteindelijke afsnoering
Plantaardige cellen:
- Vorming van een nieuwe celwand tussen de dochtercellen
- Fragmoplast: nieuwe ring van microtubuli uit overblijfsele van de spoelfiguur
- Celplaat: een membraanomsloten disusvormige structuur die zich uitbreidt naar de randen van
de cel, wordt gevormd uit golgi-vesikeltjes
- Middenlamel: afgewerkte celplaat, bestaat voornamelijk uit pectines, aan weerszijden worden
celluluse afgezet, de resulterende structuur is de primaire celwand
- Op bepaalde blijven openingen voor de plasmodesmata
Antiklien: as van de spoelfiguur evenwijdig met de as van de plant, neemt toe in lengte
Periklien: loodrecht op as van de plant, neemt toe in breedte
Pereprofase-band: ringvormige band van micrutubuli rond de cel, juist voor de mitose, markeert de
plaats waar de celplaat moet komen, verwijnt nog voor de miose begint.
3.3.4. Meiose
Vegatieve/asexuele voortplantin: dochtercel genetisch identiek aan de moedercel=mitose
Asexueel: genetisch verschillend=meiose, twee opeenvolgende celdelingen: meiose 1 en 2
Profase 1:
- Chromosomen paring of synapsis: homologe chromosomen gaan naast elkaar liggen
- Tetrade: vier chromatiden zijn nauw met elkaar verbanden
Recombinatie of crossing over: stukken DNA worden uitgewisseld tussen homologe chromosomen
- Chiasmata: plaats waar crossing over gebeurt, op het einde van profase 1 migreren deze naar de
uiteinden van de chromatiden
- Contact tussen chromosomen duurt tot anafase 1
Metafase 1:
- Homologe chromosomen positioneren zich in metafaseplaat, verbonden aan tegenover liggend
celcentrum
- Eenmaal chiasmata aan de uiteinden zijn zitten we in de metafase
- Microtubuli hechten zich aan de kinetochoren, kinetochoren van 2 zusterchromatiden vormen 1
geheel
Anafase 1:
- Elk paar chromosomen worden naar tegenovergestelde polen getrokken
- Zusterchromatiden enkel via het centromeer met elaar verbonden
Telofase 1:
- Een kernmembraan wordt gevormd rond elke set chromosomen
- Elk chromosoom bestaat hier nog uit 2 chromatiden
- Meestal word telofase1 gevolgd door celdeling, soms direct meiose 2
Meiose 2 is identiek aan de mitose, resultaat zijn vier haploïde cellen. Bij dierlijke cellen evolueren deze
in gameten.
Arnaud Frisque
3.4. Kweek van cellen
Zowel plantaardige als dierlijke cellen kunnen in vitro gekweekt worden.
Callus: een grote massa ongedifferentieerde plantencellen
Suspenseculturen: vloeibaar medium voor het aanmaken van callus
- Door de hormonenbalans te veranderen kunnen calluscellen differentiëren
Cellijn: afstammeling van dierlijke cel die zich onbeperkt kan delen, bestaat uit kankercellen
Autoclaaf: toestel die recipiënten steriliseert door te verwarmen
Laminaire flowkast of entkast: kast om in steriele conditie te kunnen werken
Groei van een celpopulatie:
Lag-fase: cellen vermenigvuldigen zich niet direct, eerst moeten nieuwe enzymen geproduceerd worden
voor de nieuwe substraten.
Hierna volgt een exponentiële fase, op het eind van deze fase worden reservestoffen opgeslagen
teneinde te kunnen overleven in de stationaire fase.
Celdensiteit: cellen/ml
Telkamertje: om de cellen te tellen in een bepaalde volume-eenheid
3.5. Geprogrammeerde celdood of apoptose
Bv. voor vliezen tussen vingers in embryonaal stadium, einde levensduur witte bloedcellen
Necrose: bij schade aan de cellen zullen de cellen opzwellen en zal de celinhoud vrijkomen in
extracellulair milieu, leidt meestal tot een ontstekingsreactie. Niet geprogrammeerd.
Apoptose:
Eerste fase:
- DNA lokaliseert zich tegen het kernmambraan
- Volume cytoplasma vermindert door het desintegreren van het cytoskelet
- Blebbing: er zullen instulpingen op het celmembraan verschijnen
- DNA wordt geknipt op regelmatige afstand door een apoptotis specifiek DNA endunuclease
- Celinhoud komt in kleine vesikels en wordt door omliggende cellen opgenomen: celinhoud komt
dus niet vrij!
P389 en 390 nog samevatte
3.6. celdifferentiatie
3.6.1. Differentiatie bij plantaardige cellen
Beperkt aantal duidelijk gedifferentieerde celtypes, voornaamste onderscheid in de vorm en structuur
van de celwand.
Tracheïden: xyleemellementen met relatief kleine diameter
Sklerenchymcellen: zeer dikke, gelignifeerde secundaire celwanden, steunfunctie
Collenchymcellen: levende cellen, onregelmatig verdikte wand, steunfunctie
Arnaud Frisque
Floëemcellen: vormen kanalen die voor stransport van organische stoffen instaan, levend, maar toch
hun kern en grootste deel van hun cytoplasma verloren, onderhouden door begeleidende cellen via
plasmodesmata
Epidermiscellen: oppervlak van de plant, aan de buitenkant een cuticula die bestaat uit een cutinelaag
en een waslaag, beschermt plant tegen uitdrogen, infectie en verwonding
Parenchymcellen: vormen grondweefsel
Sluitcellen van de huidmondjes: dikkere celwand: stijgende turgordruk, opening open; dalende
turgordruk, opening gesloten; bezit chloroplasten en is bijna helemaal gevuld met zetmeelkorrels,
kleinere vacuolen
Kliercellen: actief aan secretie
Zaden: bijna alleen reservepartikels, na inhibitie wordt het cytoplasma geleidelijk aan duidelijker
3.6.2 Differentiatie bij dierlijke cellen
Differentiatie veel meer uitgesproken
Spiercel: bundels van myofilamenten (actinefilamenten + myosinefilamenten), tussen de bundels
mitochondriën met glycogeenkorrels en vetdruppels, rond de myofibrillen een netvormig vertakt E.R.
Andere voorbeelden met duidelijke schikking cytoskelet: bloedplaatjes en uitlopers van zenuwcellen
Spermatozoïden: mitochondriën rond energieverbruikende eenheden
Secretiecellen zoals kliercellen: veel R.E.R., soms sterk ontwikkeld golgi-apparaat
Adipocyten: in vetweefsel, een grote centrale vetdruppel met een dun laaje cytoplasma
Cellen die steroïdhormonen produceren: opmerkelijk hoge concentratie aan S.E.R., steroïdhormonen
zijn lipiden.
Leydig-cellen: produceren het steroïdhormoon testosteron
3.7 prionen
Prionen: infecteus agens, dat geen nucleïnezuur bevat maar enkel uit een proteïne bestaat.
Het proteïne heeft meer β-vouwbladstructuren dan α-helixen, bij contact zet het een normaal
opgevouwen eiwit ook om tot een verkeerd opgevouwen eiwit.
Organismen die ver van elkaar zijn in de evolutie, kunnen de ziekte niet overdragen.
Arnaud Frisque