DNA

Samenvatting Celbio, gekregen van AK
Hoofdstuk 1: de evolutie van de cel
Levende cellen ontstonden waarschijnlijk 3.5 biljoen jaar geleden op aarde door spontane reacties tussen
moleculen in een milieu dat op een chemische substantie leek.
Waarschijnlijk zijn RNA moleculen door hun zelfcatalyse de voorlopers van autocatalytische mechanismen. Na
verloop van tijd kon RNA polypeptiden synthetiseren en uiteindelijk heeft de meer stabiele DNA helix het RNA
vervangen.
Prokaryote cellen: bacterien en familie, zonder kern. Simpele structuur, maar kunnen alle processen.
Eukaryote cellen:met kern, groter en complexer, meer DNA, verschillende organellen, cytoskelet.
Epitheelcellen
 absorptiecellen: veel microvilli
 trilhaarcellen: bewegen substanties ergens heen
 uitscheidingscellen: geven stoffen af endocrien (hormonen) of exocrien (tranen)
verbindingsweefsel:
 been: gevormd door osteoblasten
 fibroblasten: collageen en elastin
 adipose cellen: productie en opslag van vet
Zenuwstelsel
 neuronen zorgen voor communicatie
 dendrieten sturen informatie naar de cel, axonen leiden signalen weg
 synaps: twee neuronen staan in contact met elkaar
Spieren:
 skeletspieren: bundel spierfibrillen, die uit multinucleaire cellen bestaan
 smooth muscle: in bloedvaten, lange cellen, met één kern per cel
 hartspieren:
Hoofdstuk 2 kleine moleculen, energie en biosynthese
70% van het gewicht van een cel bestaat uit water. De meeste reacties vinden dan ook plaats in een waterig
milieu. De rest van de cel bestaat uit macromoleculen. Water is polair: de atomen onderling hebben
verschillende aantrekkingskrachten. Als een molecuul apolair is, zijn de aantrekkingskrachten gelijk. Doordat
H2O polair is kunnen H-bruggen worden gevormd.(sterkte = 1/20 covalente binding). H-bruggen zijn
verantwoordelijk voor vele eigenschappen. Door het vormen ervan komt energie vrij. Water heeft ook nog een
grote oppervlaktedruk.
Hydrofiele moleculen: polaire stoffen, goed in water oplosbaar door vorming van H-bruggen.
Hydrofobe moleculen: apolaire stoffen, onderbreken H-bruggen  slecht oplosbaar.
Watermoleculen omsluiten hydrofoben om ze met zo min mogelijk H-bruggen in contact te laten komen (=
clathrate structures).
Water werkt als een zuur of als een base.
Een zuur is een deeltje dat H+ ion kan afstaan
Een base is een deeltje dat H+ ion kan opnemen.
PH= -log [H3O]
Osmose: H2O gaat door een membraan heen naar het gedeelte met de hoogste concentratie. Hierdoor staat
osmotische druk. Je hebt isotone (=gelijke concentraties), hypertone (=hogere concentraties) en hypotone (lagere
concentratie) situaties.
Organische chemie = chemie van koolstofverbindingen.
Kleine organische moleculen hebben tot ca 30 C-atomen.
- vrij in oplossing (soms samen tot macromolecuul)
- essentiële tussenstoffen in reacties
Er zijn vier belangrijke groepen:
Suikers (o.a. monosachariden (CH2O)n):
- komen voor in ring of ketenvorm
-
additie van monosachariden levert polysacchariden.
Het belangrijkste voedsel van een cel
Overschot wordt opgeslagen in glycogen
Extracellulaire stoffen (zoals cellulose) bestaan uit simpele polysaccharides
Kleinere, maar complexe moleculen zijn glycoproteinen en glycolipiden
Vetzuren: lange hydrofobe (=weinig reactief) koolstofketens met een carboxylgroep.
- afbraak lever veel energie
- in cellen altijd gebonden aan glycerol (triglyceriden)
- functie: constructie celmembranen uit dubbele laag fosfolipiden (glycerol, 2 vetzuren, fosfaatgroep). (de
fosfaat groep is negatief geladen en koppelt aan enthanamine, choline of serine.
- Dienen als monolayer en lipid bilayer.
- Verzadigde vetzuren: geen dubbele binding in C-keten,
- Onverzadigde vetzuren: dubbele binding(en) in C-keten, smeltpunt lager door moeilijke ordening
- Kunnen micellen of een oppervlakte film vorm (hydrofiele gedeelte richting H2O)
- Steroiden: veel eenvoudige ringstructuur opgebouwd uit isoprenen
- Polyisoprenoiden: lange keten van isopreen
- Glycolipiden: twee lange vetzuurketens aan polair suiker gedeelte
Aminozuren: C-atoom met een carboxylgroep, aminogroep, H-atoom en restgroep
- door peptidebinding ontstaan eiwitten (waaronder enzymen)
- 20 verschillende aminozuren
- kunnen zuur, basisch, ongeladen polair, of apolair zijn. (zuur: aspartinezuur, glutaminezuur. De ongeladen
vorm ligt onder pH= 7, basisch: lysine, arganine, histidine. De ongeladen vorm ligt boven pH= 7. Ongeladen
polair: asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, apolair: glycine, alanine, valine, leucine,
isoleucine, phenylonaline, methionine, tryptophaan, cysteine.)
- Stereo-isomeren door chiraal C-atoom, In de natuur uitsluitend L-isomeren
- Histidine zit meestal als reactieve groep in enzymen, omdat ze gemakkelijk schakelen.
- Notatie: altijd beginnen met N-terminus
Nucleotiden: suiker (ribose of deoxyribose) + fosfaat + base
- pyrimidinebasen: cytosine, thymine en uracil
- purinebasen: guanine, adenine
- onderdelen DNA en RNA (bevatten erfelijke informatie). DNA heeft H-groep op 3’ eind en RNA een OH
groep
- polymerisatie met behulp van trifosfaat dat de benodigde energie levert. Koppelen van 5’ naar 3’kant. Deze
binding heeft fosfodiester.
- Fosfaten maken een base negatief geladen.
- Base + suiker = nuleotide; base + suiker + fosfaat = nucleotide
- Dragen energie in bindingen
- Specifieke moleculen in een cel
- Combineren met andere groepen als enzymen
Hoofdstuk 3 Macromoleculen: structuur, vorm en informatie.
Covalente bindingen houden een macromolecuul bij elkaar.
Niet-covalente (=zwakke) bindingen zorgen voor het reageren met andere moleculen. Deze bindingen hebben
minder dan 1/20 de kracht van covalente bindingen. Ze zijn alleen sterk genoeg als er geen tegelijk meerdere
worden gevormd.
- ionbinding: zonder H2O erg sterk, met H2O zwak. Zouten verzwakken de binding nog meer. Komt voor bij
geladen en deels geladen groepen. Erg belangrijk in biologische systemen.
- H-bruggen: tussen O en H atomen. Het sterkst als het in rechte lijnen gebeurt.
- Vanderwaalskrachten: aantrekkingskrachten afhankelijk van onderlinge afstanden tussen atomen.
- Ruimtelijke structuur (bepaald door volgorde atoomgroepen): bijv. hydrofobe krachten. H2O stopt
hydrofoben bij elkaar om hun onderbrekende effecten te verkleinen.
In een waterig milieu is elke binding 30 tot 300 x zwakker dan een covalente binding en maar iets sterker dan de
gemiddelde warmte-energie bij 37 graden celsius. Hierdoor zijn meerdere bindingen tegelijk nodig om (bij
elkaar passende) moleculen bij elkaar te houden.
Conformatie: de ruimtelijke structuur.
Elke conformatie gebruikt andere zwakke bindingen, maar bij een eiwit bestaat meestal maar 1 conformatie, nl.
die met de sterkste zwakke bindingen. Een helix wordt gevormd wanneer de subdeeltjes op een vaste manier
koppelen.
- linkshandige en rechtshandige helixen.
Diffusie:bewegingen van moleculen om bij elkaar te komen. Efficient bij kleine afstanden. Kleine moleculen
bewegen ongeveer even snel in cellen als in water. Grote moleculen bewegen langzamer en worden door
verschillende redenen vertraagd. Ook door warmte-energie komen moleculen met elkaar in contact en vormen ze
bindingen.
- als de bindingsenergie kleiner is dan de warmte-energie laten ze net zo snel weer los.
- Als de bindingsenergie groter is dan de warmte-energie blijven ze bij elkaar.
Interacties zijn:
- sterk als een biologische functie vereist dat twee moleculen langer bij elkaar blijven
- zwak als er snelle veranderingen moeten kunnen plaatsvinden.
Bindingsconstante (affiniteit) is k. Hoe sterker de binding, hoe hoger de waarde van k. vb. A + B  AB
K= [AB] / ([A]*[B])
Er vinden zeer veel en snel chemische reacties plaats door de bewegingssnelheid van moleculen. De reactie
bestaat uit drie delen: bewegen, virbreren en draaiing. Cellen maken soms fouten, intolerabele fouten worden
gecorrigeerd.
Covalente binding: ontstaat als twee atomen elektronen delen. Bij twee of meer covalente bindingen is er geen
vrije draaiing meer. Een peptide binding is een covalente binding. In benzeen ontstaat een aromatische ring.
Dehydratie: water komt vrij.
Hydrolyse: water wordt verbruikt.
- hydrolyse ATP levert energie voor reacties
Ester: zuur + alcohol
Fosfaatester: fosfaat + hydroxylgroep
Anhydride zuur: fosfaat + carboxylgroep of fosfaat + fosfaat
Hoofdstuk 4: Hoe cellen worden bestudeerd
Verschillende scheidingsmethode van eiwitten:
- SDS PAGE: SDS polyacrylamide-gel elektroforese. Elektroforese: een elektrisch veld scheidt positief en
negatief geladen deeltjes. De binnenste matrix bevat polyacrylamide waar de eiwitten doorheen bewegen.
De porien hiervan kunnen worden aangepast aan de molekuulgrootte. De eiwitten worden negatief geladen
door SDS (sodium dodecyl sulfate). Dit ontvouwt de eiwitten ook. Een andere stof (bijv. mercatoethanol)
moet de S-bruggen verbreken. Doordat alle eiwitten negatief geladen zijn bewegen ze naar de + pool. Grote
moleculen worden vertraagd (grotere lading). Dit is dus scheiding op grootte.
- twee dimensionale gel elektroforese: betere methode.
 eiwitten worden gescheiden op grond van hun lading. Hiervoor worden ze eerst ontbonden en ontvouwen, in
een speciale oplossing. Daarna vindt isoelektrische focussing plaats: de lading van een molecuul varieert
met de pH van het milieu. Elk eiwit heeft een isoelektrisch punt: hier is het eiwit ongeladen.
 SDS wordt toegevoegd, waardoor scheiding op grootte plaats vindt. De methode is zeer precies en hele
kleine verschillen kunnen daarom ontdekt worden.
- Western blotting: wordt toegepast na één van de bovenstaande scheidingsmethoden. Een gelabeld
antilichaam dat reageert met een specifiek eiwit wordt toegevoegd op nitrocellulose papier, waardoor het
juiste eiwit zichtbaar wordt.
- Fingerprinting: elektroforese + chromatografie, bepaalde enzymen knippen bepaalde bindingen door,
waarna door chromatografie de aparte eiwitdeeltjes worden gescheiden en een makkelijk afleesbare
peptidenkaart ontstaat.
- Van kleinere peptiden alle aminozuren afsplitsen door een chemicaliën toe te voegen die een covalente
binding kan vormen met de vrije N-terminus. Een zwak zuur zorgt er vervolgens voor dat het eerste
aminozuur wordt afgesplitst. Daarna begint het opnieuw. Hier zijn machines voor. De volgorde van 20
aminozuren in een eiwit is al genoeg op het DNA te klonen en te isoleren, waardoor het onderzoek veel
sneller gaat.
- Proteonenanalyse: Het vergelijke van eiwitten van ziek en gezond weefsel, bijv. door heat shock.
Hoofdstuk 5: Eiwit functie (deel 1)
Motten globule: eiwitconformatie met beta-sheets en alfa-helixen. Chaperonnes helpen het eiwit in een langzaam
proces verder op te bouwen, en beschermen eiwitten. Verkeerd gevouwen eiwitten worden door chaperonnes
afgebroken  proteolyse. Chaperonnes heten ook wel heat shock (hsp), omdat bij hogere temperaturen veel
chaperonnes gevormd worden. (het is dan moeilijker om een eiwit op te vouwen).
Soorten chaperonnes:
 hsp 70: reageert in vroeg stadium door herkenning kleine patches op eiwitoppervlak.
 Hsp 60: later stadium, vormt tonnetjes waarin opvouwing plaatsvindt.
Module: eiwit domein dat in verschillende complexen gebruikt wordt. Modules kunnen met hun uiteinden aan
elkaar komen, of lussen in modules integreren.
Manieren van binding tussen verschillende eiwitten:
 de oppervlakte van het ene eiwit met een streng van een ander eiwit door fosforilatie.
 Coiled-coil: alfa helix van de één met alfa-helix van de ander (regulaterende eiwitten).
 Twee op elkaar passende oppervlakten.
Linkage: als eiwitten aan elkaar moeten binden in een complex, maakt de binding van één eiwit het makkelijker
voor de andere eiwitten om ook te binden  alles-of-niets binding. De eiwitten die niet nodig zijn in het
complex worden vernietigd.
Protelyse mechanismen moeten:
 overbodige eiwitten herkennen en afbreken
 misvormde eiwitten herkennen en afbreken
 kortlevende eiwitten vervangen
Een conjugating enzym voegt ubiquitine toe aan een eiwit (aan de lysine groep) en levert een multiubiquitine
keten dat door proteasomen herkend wordt.
Proteasoom: eiwitcomplex dat in een kamer eiwitten afbreekt tot peptiden.
N-end-rule: bepaalde aminozuren aan de N-terminus beschermen het eiwit tegen afbraak.
 primary destabilizing aminozuur: wordt meteen afgebroken
 secundary destabilizing aminozuur: omgezet in primary en afgebroken
 tertiary destabilizing aminozuur: omgezet in secundary  primary  afgebroken
Prioneiwit: ziek eiwit dat bindt aan gezond eiwit (dimeer) en maakt dit ook ziek (etc) Prioneiwit kan niet
verteerd worden en is zeer stabiel
Het DNA in de chromosomen bevat erfelijke informatie. DNA is een dubbele streng in het helix. Een streng
bestaat uit een polymeer van nucleotiden, die aan elkaar vast zitten door een fosfodiester. DNA-polymerase
catalyseert deze addittie aan het 3’ einde. De basen zitten aan de binnenkant en paren met de andere streng,
complementair.
A en T : 2 H-bruggen
C en G : 3 H-bruggen
De suikerfosfaten zitten dus aan de buitenkant van de helix. De helix is rechtshandig. De DNA replicatie is
onomkeerbaar. Semiconservatieve replicatie: de helft van het gerepliceerde DNA is nieuw. Het C-G gehalte van
DNA bepaalt het smeltpunt. De helix heeft een major en een minor groove. DNA bevat de structuur van eiwitten.
RNA verschilt op drie punten van DNA
- de suikerfosfaat bevat ribose (OH) ipv deoxyribose (H)
- de base thymine is vervangen door uracil
- het bestaat uit één streng ipv twee.
De streng RNA basepaart op sommige punten met zichzelf. RNA wordt gevormd door DNA transcriptie: in de
kern wordt 1 streng afgelezen. Er zijn mRNA (messenger), tRNA (transfer) en rRNA (ribosomaal).
Genregulerende eiwitten regelen welk deel van het DNA wordt overgeschreven. Eén transcriptie kan duizenden
eiwitten opleveren. In eukaryoten bevat het mRNA intronen en exonen. De intronen worden door enzymen door
het RNA zelf (RNA splicing) erui geknipt. Het overgebleven mRNA gaat naar het cytoplasma waar het codeert
voor een eiwit. Door ‘splicing’ kunnen verschillende eiwitten hetzelfde gen worden geproduceerd. De genetische
code: elk triplet basen (=codon) codeert 1 aminozuur. Er zijn meerdere codons voor dezelfde aminozuren. De
translatie van mRNA (vertaling) gebeurt door tRNA. Dit bevat een anticodon en een aminozuur (aan het 3’
einde). Het tRNA basepaart met zichzelf tot een specifieke ruimte. MRNA en tRNA koppelen in de ribosomen
(rRNA en eiwitten) aan elkaar. RNA werkt door zijn ruimtelijke structuur ook als enzym. Heel soms treden
mutaties op; verwijderen, toevoegen of vervangen van basen. Dit kan leiden tot dode cellen of verbetering.
Een cel bestaat voor een groot gedeelte uit eiwitten. Deze bepalen de vorm, herkennen moleculen en catalyseren.
Het DNA zelf heeft geen invloed op celprocessen. Er zijn veel chemische mogelijkheden door de enorme
verscheidenheid van eiwitten. De meeste bindingen zijn vrij draaibaar, alleen de polypeptiden niet. De
aminozuurvolgorde levert de conformatie, die dus specifiek is voor elk eiwit. Sommige oplossingen kunnen
eiwitten uitvouwen (denaturing). Lage temperaturen zorgen voor een tijdelijke buiten werking periode.
Drie typen H-bruggen bij eiwitten:
- tussen carboxyl- en aminogroep (hoofdketens)
- tussen zijketen aminozuur en aminozuur
- tussen twee zijketens.
Het apolaire gedeelte vouwt naar binnen om contact met H2O te vermijden. De polaire zijgroepen aan de
buitenkant kunnen dan H-bruggen vormen. (ruggegraat intern). In de helix worden H-bruggen gevormd tussen
het nde en (n+4)de residu. Verder zijn er ook nog disulfide bindingen tussen cysteine moleculen, maar die
worden vaak afgebroken door het milieu.
Hoewel elk eiwit een specifieke structuur heeft zijn er overeenkomsten:
- Beta sheet
- Alfa helix: alleen niet stabiel, komt met meerdere voor.
- Primaire structuur; aminozuurvolgorde
- Secundaire structuur: eerste opvouwing door alfa helix/beta sheet
- Tertiaire structuur: zwavelbruggen, beter geconserveerd dan aminozuurvolgorde
- Quaternaire structuur: monomeren aan elkaar door zwakke bindingen
Sommige eiwitten behoren tot dezelfde familie, wat blijkt uit:
- delen met identieke aminozuur volgorde
- ruimtelijke structuren zijn vrijwel identiek
Nieuwe eiwitten ontstaan door:
- verandering oude eiwitten
- eiwit complex: eiwitten binden aan elkaar
- binding van DNA volgorde  langere eiwitten
Aan de eiwit database worden voortdurend nieuwe eiwitten toegevoegd, waarvan de eigenschappen worden
gehaald uit homologie met andere eiwitten.
Domain shuffling: bestaande domeinen vormen nieuwe combinaties.
Enzymstructuur en kinetiek (verschillende hoofdstukken)
Aminozuren zijn de basisonderdelen van eiwitten. Een aminozuur bestaat uit een aminogroep, een carboxygroep,
een H-atoom en een R groep, gebonden aan een C-atoom. Dit C-atoom is een alfa-koolstof, omdat het aan een
carboxylgroep vastzit. De R-groep heet ook wel zijketen.
Er is een ongeioniseerde vorme en en geioniseerde vorm (zwitter-ion). De ruimtelijke structuur van de vier
groepen om het C-atoom veroorzaakt optische activiteit. Twee spiegelbeeldisomeren: L-isomeer en D-isomeer.
Eiwitten bestaan alleen uit L-aminozuren. Aminozuren worden aangeduid met 3-letterige afkortingen (meestal
eerste drie letters naam) of door één letter. Twee aminozuren binden aan elkaar door een peptidebinding:
carboxylgroep van de één bindt aan aminogroep van de ander, waarbij water vrijkomt. Vele aminozuren aan
elkaar vormen een polypeptide. Een aminozuurunit hierin heet een residue. Altijd links beginnen met de Nterminus.
Eiwitten rollen meestal uit zichzelf op in een conformatie. Dit wordt bepaald door de aminozuurvolgorde.
Bepaalde oplossingen kunnen eiwitten ontvouwen: denaturaliseren. De hydrofobe zijgroepen vouwen naar
binnen om contact met water te vermijden. De hydrofiele zijgroepen steken naar buiten om te kunnen reageren
met water en andere polaire moleculen. De peptidebindingen zelf vormen ook H-bruggen met elkaar en met
zijgroepen. Sommige eiwitten vormen disulfide bindingen. Die worden gevormd door oxidatie van cysteine
residues. De ontstane disulfide heet cystine. Deze bindingen stabiliseren de ruimtelijke structuren. De ruimtelijke
structuur is voor elk eiwit specifiek en bepaald de functie van het eiwit. De ruimtelijke structuur is o.a. bekend
door rontgenanalyse.
 primaire structuur: aminozuurvolgorde
 secundaire structuur: beta-sheets en alfa-helixen ontstaan door onderlinge H-bruggen.
- beta-sheet: polypeptideketting vouwt omhoog en naar beneden.
- Alfa helix: cilindervorm, in een waterig milieu moet een alfa helix met meerdere voorkomen, zoals in een
coiled coil.
 tertiaire structuur: combinatie van sheets en helices tot een compacte opvouwing. Dit is een unit of een
subunit of een domein.

Quaternaire structuur: units samengevoegd door zwakke bindingen, tot een groot complex. Domeinen keren
vaak terug en heten daarom motieven. Verschillende combinaties van motieven met daartussen ‘loop’delen
vormen het eiwit. Het ‘loop’gedeelte bindt meestal met andere moleculen en bestaat uit voornamelijk
hydrofiele aminozuren.
De grote structuren in een cel worden gevormd door afzonderlijke delen: subunits.
Voordelen subunits:
- mindere hoeveelheid genetische informatie nodig.
- Samenvoeging en loslating gaat makkelijk, want hiervoor zijn maar kleine energie hoeveelheden nodig.
- Fouten in synthese worden makkelijker ontweken doordat correctiemechanismen de aparte sub-unit tijdens
de samenvoeging kunnen controleren.
Bindingen subunits:
- een bindingsstuk herkent zichzelf en vormt een symmetrische dimeer
- het eiwit heeft op een andere plaats een bindingsstuk dan op de oppervlakte, waardoor een ketting of een
ring gevormd kan worden.
Rol eiwitten:
 biocatalysatoren: enzymen
 transport en opslag
 beweging (spiervezels, hagellen)
 mechanische steun (celwanden)
 immuunsysteem
 prikkeling (centrale zenuwstelsel)
 integratie met abolisme
 controle groei en differentiatie (receptoren, signaalmoleculen)
 10-100 aminozuren = polypeptide; > 100 = eiwit
In eiwitten maar één covalente binding: tussen twee zwavelatomen.
Eiwitten kunnen gefosforileerd worden, waardoor de structuur veranderd en dus ook de activiteit bepaald wordt:
- met behulp van ATP
- GDP veranderd in GTP
Enzymen
 catalysatievermogen: het versnellen van reacties
 specificiteit: in welke reactie plaatsvindt en met welk substraat. Het enzym beperkt zich tot één reactie en
laat bijreacties achterwege. Proteolytische enzymen verschillen in hun substraatspecificiteit. Sommige
verbreken één bepaalde binding, andere meerdere.
Ligand: stod die aan een eiwit bindt.
Een eiwit dot niets als er geen energie toegevoegd wordt. Alleen de conformatie verandert steeds, waardoor het
heen en weer bewegen op de plek tot stand komt. Een eiwit (motor eiwit) kan in één richting bewegen door ATP
hydrolyse. De omkeerbare reactie (ADP  ATP) komt zeer weinig voor, dus er is geen teruggaande beweging.
ATP hydrase wordt gebruikt voor conformatieveranderingen:
- informatie overbrengen (protein kinase)
- één richting bewegen
- uitstellen opbouw totdat foute complexen afgebroken zijn
- opbouwen van enzymcomplexen
Proteinmachine: eiwitcomplex van 10 of meer eiwitten.
De subunits kunnen afzonderlijke veranderen in conformatie  veel efficienter.
Enzymregulatie
 feedback (negatieve). Een eindproduct dat in verschillende stappen gemaakt wordt, remt één van zijn eigen
stappen. Het eindpunt regelt dus zijn eigen hoeveelheid.
 Regulaterende eiwitten: stimuleren of remmen enzymen
 Covalente modificatie: een enzym verandert door fosforilering of defosforilering van functie.
Sommige enzymen bevatten bindingsplaatsen die met elkaar communiceren. Conformatieveranderingen op
meerdere plaatsen binnen een enzym, kunnen energie en informatie overbrengen.
 allosteric sites: regelen de binding van andere moleculen
Het enzym heeft maar een klein actief deel. De meeste reacties vinden niet uit zichzelf plaats. Er is
activeringsenergie voor nodig. Enzymen verlagen de activeringsenergie door te binden aan de transitietoestand
van een enzym en versnellen hierdoor de reactie. Een enzym bindt aan het substraat en vervormt het zo dat de
activeringsenergie laag wordt.
Enzymen veranderen zelf niet door de reacties en kunnen steeds opnieuw gebruikt worden. Enzymen versnellen
de reactie, maar veranderen de bindingsconstante niet. Het grootste catalysatievermogen komt van enzymsubstraat (ES) complexen. De substraten worden aan de actieve zijde van het enzym gebonden.
ES zijn aangetoond door:
 meer substraat levert hogere reactiesnelheid tot het verzadigingspunt
 röntgen crystallografie
 spectroscopische karakteristieken
De actieve zijde:
 neemt een klein deel van het totale enzymvolume in
 is ruimtelijk: lineair uit elkaar liggende delen van de aminozuurvolgorde komen bij elkaar in een ruimtelijke
structuur en vormen de active site.
Substraten binden aan enzymen door vele zwakke bindingen in de ruimtelijke spleten. Specificiteit wordt
bepaald door de precieze vormgeving van atomen, waar het substraat precies in past of door de binding in gaat
passen.
E + S   ES   E+ P
De reactiesnelheid bij een lage substraatconcentratie is heel erg afhankelijk van die concentratie. Bij een hoge
concentratie is dat niet zo.
De energie die vrijkomt bij de verbranding van stoffen wordt omgezet in ATP dat de energie op ieder moment
voor een nuttige reactie kan prijsgeven. Op die manier wordt geen energie verspild.
 anabolische reactie: creeert de biologische volgorde van reacties
 catabolische reactie: voorzien in de energie
Deze reacties koppelen:
 energetically favourable reactions: negative delta G  vindt spontaan plaats  komt energie vrij 
veroorzaakt choas (daar houdt de cel van)
 energetically unfavourable reactions: positivive delta G  verloopt niet spontaan  veroorzaakt orde
De hydrolyse van ATP (ATP  ADP + Pi) heeft een grote negatieve delta G. Deze energie wordt vaak gebruikt
om biosynthetische reacties plaats te laten vinden, zoals de condensatie reactie. Als deze hydrolyse niet genoeg
energie oplevert wordt ADP nog omgezet in AMP, zodat nog een keer dezelfde energiehoeveelheid vrijkomt. De
teruggaande reactie zou plaats kunnen vinden, als de vrijgekomen fosfaatgroepen de boel niet zouden
stabiliseren
Affiniteitsconstante: Km = 0.5 Vmax (geeft weer hoe gemakkelijk enzym en substraat reageren)
Vmax: turnover  alle actieve plaatsen van het enzym worden gebonden
Km: bindingsconstante bij transporteiwitten
Een lage Km waarde zegt dat het enzym een maximum bereikt bij een lage substraat concentratie.
1/V = 1/Vmax + Km/ Vmax * 1/[S]  levert rechte lijn als 1/V tegen 1/[S] wordt uitgezet.
Bij allosteric enzymen verloopt de reactie anders. Het binden van een substraat beinvloed andere actieve zijden.
De reactie gaat dus eerst steeds sneller  ontstaat een S-curve.
Remmen van enzymen:

-
-

omkeerbare remming: de binding word geblokkeerd.
concurrende remmingL stof die sterk op enzym lijkt wil op dezelfde bindingslaats op de active site binden,
waardoor het enzym zelf verhinderd wordt. Door de substraatconcentratie te verhogen wordt dit probleem
opgelost. In curve: Km wordt groter, Vmax blijft gelijk.
Niet-concurrende remming: een stof bindt ergens anders op het enzym, waardoor de active site vervormd
wordt en het substraat niet meer kan binden. Niet op te lossen door verhoging substraatconcentratie. In curve
Km gelijk, Vmax kleiner.
Gemixte remming: samenwerkingsverband tussen bovenstaande manieren
onomkeerbare remming
Hoofdstuk 5 Eiwit functie (deel 2)
De vorm van een eiwit kan veranderen door binding met een ander molecuul (een ligand).
 bijv: de afbraak van glucose. Glucose bindt aan hexokinase, waardoor deze van vorm veranderd. Hierdoor
kan ook ATP binden aan hexokinase en kunnen glucose en ATP binden.

Cooperatieve binding: twee moleculen helpen in een allosterisch eiwit elkaar te binden, omdat ze
richtingdezelfde conformatie willen.
- beide binden op de active site
- de één bindt op de acitve site, de ander ergens anders
Als ze richting verschillende conformaties willlen, beinvloeden ze elkaar negatief.
Allosterisch eiwit: eiwit dat door een bepaalde binding van vorm veranderd zodat ook een ander molecuul kan
binden.
Feedback regulatie:
 negatieve feedback: het eindpunt regelt zijn eigen hoeveelheid. Een substraat bindt aan de actieve
conformatie  eindproduct ontstaat  dit bindt aan inactieve conformatie (regulatory site)  geen nieuwe
eindproduct.
 Positive feedback: het eindproduct activeert zijn eigen productie. Grote enzymcomplexen zijn veel
gevoeliger voor wisselingen in ligandconcentraties dan enzymen die uit één subunit ontstaan, omdat de
binding van één ligand het hele complex beinvloedt.
Regeling van de activiteit van eiwitten in eukaryoten
 fosforilering van een eiwit, doordat een fosfaat bindt aan een bepaald aminozuur. Door de negatieve lading
van de fosfaatgroep verandert de conformatie en de activiteit. ATP is nodig voor fosforylering.
- fosforylering door protein kinase
- defosforylering door protein fosfatases
- fosforylerende signaaleiwitten kunnen activeren of inactiveren.
- Cdk (cycline afhankelijke kinase) is actief als het gebonden is aan cycline en er een fosforylering plaatsvindt
en er een defosforylering plaatsvindt.
 GTP bindt aan een GTP bindingseiwit  eiwit actief. Als GTP wordt omgezet in GDP, wordt het eiwit
inactief  de conformatie is veranderd.
- ras eiwit: cruciaal in celsignalering
Inactief: GTPase activating protein (GAP) laat de fosfaatgroep loslaten (GTP  GDP)
Actief: guanine nucleotide clearing protein (GnRP) laat een fosfaatgroep binden (GDP  GTP)
Twee eiwitten die aan elkaar binden moeten precies op elkaar passen vanwege de vele zwakke bindingen die
gevormd worden. Het gedeelte van het eiwit waar gebonden wordt, heet de bindingszijde en wordt gevormd door
de ruimtelijke structuur, zoals bij enzymen. Het binden van eiwitten wordt vaak gestoord door watermoleculen,
zodat het eiwit probeert water ergens anders te laten reageren. Het samenkomen van groepen bepaald de
reactiviteit (bijv. H-bindingen). Hierdoor krijgt elk eiwit zijn specifieke functies.
Fosfaatbinding aan een aminozuur met een OH-groep (serine, threonine of tyrosine) m.b.v. protein kinases zorgt
voor een ruimtelijke verandering. Protein fosfatases maken de binding weer ongedaan, zodat de inactiviteit van
het enzym maar tijdelijk is. (ATP of GTP). Een enzymcomplex (enzym bestaat uit meerdere eiwitten) is
gevoeliger voor remming. Als er een deel geremd wordt, is vaak het hele complex inactief. Niet alle
opeenvolgende reacties vinden in hetzelfde compartiment plaats. Dit gebeurt wel bij een enzymcomplex.
Functioneel gerelateerde enzymen zitten vaak binnen hetzelfde membraan. Cellen hebben specifieke functies en
bevatten dus ook specifieke enzymen.
Cooperativiteit: twee bindingen werken samen om een enzym goed te laten sluiten.
 binden beide op active site
 één bindt op active site, de ander ergens anders
Diffusie beperkte reactie: hoeveelheid afhankelijk van enzym en substraatconcentratie. Oplossing:
 multi-enzymcomplex: alles wordt snel na elkaar omgezet  geen hoge concentratie nodig
 concentratie van bepaald enzym-substraat binnen één membraan laten komen.
Coenzymen binden aan enzymen, waardoor die specifieke reacties kunnen catalyseren.
Hoofdstuk 6: Fundamentele genetische mechanismen
Gen: stuk DNA dat codeert voor één eiwit (=eigenschap) + wat daar omheen zit.
Tot een gen behoren ook het start (promoter) en stopsignaal (terminator).
DNA transcriptie: het vormen van RNA
-


-
bij de promoter (specifieke basevolgorde) wordt RNA polymerase aan het DNA gebonden. Hierdoor gaat de
helix open en kan één van de DNA strengen complementair worden afgelezen, doordat het RNA polymerase
zich beweegt in de 5’ naar 3’ richting. Het elongeren gaat door totdat de terminator (specifieke
basevolgorde) wordt bereikt. Verschillende basevolgordes voor de start/stopplek bepalne de start/stopplek
en de richting van de transcriptie. Het RNA laat vrijwel meteen los van het DNA (dat weer helix vormt).
RNA polymerases zijn lange gecompliceerde moleculen. Mensen hebben door veel intronen en lage
gendichtheid. Slechts 1% codeert eiwitten. Translatie: mRNA wordt vertaald in aminozuren.
TRNA bevat een anticodon (complementair aan een codon) en aan zijn 3’ eind een aminozuur behorende bij
het codon. TRNA ziet er zo uit omdat:
het op deze manier een codon kan vertalen naar een aminozuur
het energie oplevert voor de peptidebindingen tussen aminozuren.
TRNA heeft een specifieke ruimtelijke structuur: het basepaart met zichzelf en heeft hiervoor ook een paar
gemodificeerde basen. Aminoacryl-tRNA synthetasen bepalen welk aminozuur aan welk tRNA past. Voor
elk aminozuur is er een specifieke enzym. Reactie: ATP levert energie en wordt AMP, wat bindt aan een
suiker + aminozuur. Vervolgens laat het AMP/suiker gedeelte los van het aminozuur en ontstaat er energie
voor de binding van het aminozuur aan tRNA. Deze binding wordt geactiveerd genoemd vanwege de
opgeslagen vrije energie. TRNA en aminoacryl-tRNA synthetase zijn even belangrijk in de koppeling. Niet
elk codon heeft een eigen tRNA. Er zijn 31 tRNA’s en 61 codons. Sommige tRNA’s herkennen dus
meerdere codons. Dit wordt mogelijk gemaakt door de wobble base (3de base). Deze mag namelijk varieren.
Alleen de eerste twee basen worden strikt afgelezen.
De ribosomen (rRNA + eiwitten) zorgen ervoor dat de translatie vlekkeloos verloopt. Ze bestaan uit een
groot en een klein deel. Grote deel catalyseert de peptidebinding. Kleine deel bindt mRNA en tRNA’s
Beginnen translatie: bij de 5’ cap van het mRNA bindt het kleine ribosoom deel en het startcodon (AUG) dat
daarna langskomt zorgt voor de start. Het initiator tRNA komt erbij en basepaart. Hierna komt ook het grote
ribosoom erbij en begint de translatie. De 5’cap komt alleen voor bij eukaryoten aan het begin van het mRNA.
Het einde heet poly-A-staart. Deze dient het mRNA te beschermen tegen afbraak. Eukaryotisch mRNA is
monocistronisch: er kan maar 1 eiwit worden afgelezen.
Bij prokaryoten geeft een volgorde van 5/6 basen vlak voor AUG het startcodon aan. Kunnen er meerdere
startcodons voorkomen in één streng: polycistronisch.
Elongatie:
- een tRNA basepaart met mRNA op de A-plaats van het ribosoom.
- Het aminozuur op de A-plaats bindt aan de vrije carboxylgroep van het aminozuur van het aminozuur op de
P-plaats. De carboxylgroep heeft hiervoor moeten loslaten van het bijbehorende tRNA molecuul, waardoor
de benodigde energie is vrijgekomen. Het tRNA van de P-plaats is los. Het geheel wordt gekatalyseerd door
peptideyltransferase.
- Het mRNA schuift door, zodat het tRNA en mRNA van de A-plaats doorschuiven naar de P-plaats en het
proces opnieuw begint.
Stoppen: Als er één van de drie stopcodons op de A-plaats komt, bindt een release factor aan h…. Hierdoor bindt
een watermolecuul aan het peptide-uiteinde (door peptidyl transferase) en het eiwit los van het ribosoom om in
het cytoplasma te komen. Het ribosoom valt weer uiteen in twee delen.
Meestal loopt mRNA door meerdere ribosomen om veel identieke eiwitten te krijgen; poly…. Het methionine
(van AUG) wordt meestal snel van het eiwit afgesplitst. Antibiotica remmen bacterien in het verlengen van
eiwitten in de ribosomen. Het 23 sRNA heeft enzymatische activiteiten: koppelt aminozuren aan elkaar in het
ribosoom. Niet alle eiwitten die theoretisch gemaakt kunnen worden, worden ook gemaakt.
DNA replicatie moet gekatalyseerd worden door eiwitten die snel en accuraat werken. DNA replicatie vork: het
gedeelte waar replicatie plaatsvindt.
- DNA helicase: beweegt langs het DNA door ATP hydrolyse en maakt de strengen los
- Single-strand DNA binding (ssb) eiwitten: houden de helix uit elkaar door te binden aan lagging strrand.
De strengen repliceren verschillend.
- de leading strand: DNA polymerase (vastgehouden door een klem) rolt langs de streng dat er kan woerden
gebasepaart. Dit gaat continu: in de 5’naar 3’ richting.
- Lagging strand: DNA primase vormt een stukje RNA waarna DNA polymerase de replicatie overneemt. Dit
RNA moet eerst gevormd worden, omdat als dit DNA zou zijn gecontroleerd zou worden. Het stukje RNA
verdwijnt hierna snel. De replicatie gaat in tegengestelde richting van de andere streng (ook van 5’ naar 3’),
dus hier vormen zich steeds kleine stukjes: Okazaki fragmenten. Deze fragmenten worden door DNA ligase
aan elkaar geplakt. Primase en helicase vormen samen een primosoom. DNA heeft een controle op de
replicatie:
-
Het polymerase controleert zichzelf. Als er een verkeerde base invoegt reageert het 3’ OH einde van de
streng niet. Dit merkt de polymerase en de foute base los.
Het afrollen van de helix levert spanning op het DNA molecuul. DNA topoisomerase knipt het DNA in twee
stukken, waardoor ze vrij van elkaar kunnen afrollen. Het proces is omkeerbaar. De topoisomerase bindt aan het
fosfaat. Door remming topoisomerase  remming deling  remming kanker.
- topoisomerase 1: knipt één streng doormidden, waardoor biede strengen kunnen afdraaien.
- Topoisomerase 2: knipt beide strengen door. Dit gebeurt bij plaatsen waar twee helixen over elkaar heen
kruisen. No ontstaat in één helix een gat, waar de andere helix doorheengaat. Het gat wordt daarna weer
gedicht.
DNA replicatie is voor eukaryoten vrijwel gelijk aan prokaryoten.
Virussen
Een virus is een nucleinezuur met daaromheen een capside en soms een envelop.
- capside: bestaat uit verschillende eiwitten
- envelop: bestaat uit vetten en eiwitten, komt los voor aan de buitenzijde van een celmembraan.
Virussen met een envelop doden de gastheercel niet.
Bacteriofaag: virus in bacterien.
Het nucleinezuur is: RNA of DNA, enkel of dubbel, liniear of circulair.
Sommige virussen bevatten veel genen en regelen hun eigen replicatie, andere bevatten weinig genen en zijn
afhankelijk van veel systemen in de gastheercel.
Infectieprocedure:
- het virus komt in de cel, envelop eiwitten blijven buiten.
- Het RNA/DNA komt vrij en repliceert
RNA
- er wordt een complementaire streng gevormd door replicase uit de capside.
- Negatieve streng: alleen de complementaire streng codeert voor eiwitten
- Positieve streng: het RNA codeert zelf al voor het eiwit.
DNA
- RNA/DNA codeert voor capside eiwitten en envelop eiwitten.
- Capside + RNA/DNA vormen een nieuw virus
- Envelopeiwitten via Golgiapparaat naar buitenkant celmembraan
- Virus naar buiten, envelop eromheen
- Gastheercel gaat vaak dood.
Lysogenische weg: het virus DNA wordt ingebouwd in het gastheerchromosoom, wat een viraal chromosoom (=
provirus) wordt. Het virus kan zo lang inactief blijven.
Lytische weg: virussen worden vermeerderd. Dit gebeurt als er iets in het milieu verandert. Virussen die inactief
in het DNA leven zijn moeilijk te bestrijden.
Permissive cells: staan toe dat virussen vermeerderen en de cel sterft.
Nonpermissive cells: de cel wordt niet gedood en blijft virussen produceren  DNA tumor virus.
Retrovirussen (RNA tumor virus): maakt van RNA een dubbele DNA helix door het enzym transcriptase uit de
capside. Een chromosoom waar dit wordt ingebouwd heet een oncogen hierkan het virus heel lang verborgen
blijven.
- HIVL blijft lang verborgen. Als het vrijkomt tast het T-cellen aan (afweer) en je AIDS
Door reverse transcriptase ontstaan veel mutaties, waardoor deze virussen amper te be… zijn.
Protease remmers: voorkomen het maken van nieuwe virussen
Hoofdstuk 7 Recombinant DNA technieken
Recombinant DNA techniek bevat verschillende onderdelen.
- restrictie: knippen van DNA op specifieke plaatsen door restrictie-enzymen
- sequencing: snel te weten komen van basevolgorde in een DNA fragment.
- Hybridisatie: het zoeken van een specifieke DNA of RNA volgorde.
- DNA klonen: uit een DNA molecuul nieuwe moleculen vormen
- DNA veranderen
Restrictie
Bacterien bevatten restrictie enzymen om zichzelf te beschermen voor viraal DNA. De enzymen knippen dan
DNA doormidden, na speciale basenvolgorde. Het eigen DNA is beschermd. Als er na het knippen een open
einde over blijft, kan er met een complementair open einden (ook opengeknipt) gebasepaard worden. Zo ontstaan
recombinant DNA moleculen. Restrictiekaarten worden gevormd door een stuk DNA op verschillende plaatsen
open te knippen en dan de verschillende stukken te vergelijken. De aparte stukken kunnen ook gescheiden
worden door elektroforese. SDS is niet nodig, want nucleotiden zijn al negatief geladen. Bij grotere moleculen
bestaat de gel uit agarose (grotere porien) ipv polyacrylamide. Een verschil van één nucleotide is zo zelfs
merkbaar. Het DNA moet wel gelabeld zijn om het zichbaar te maken.
Twee manieren om DNA radioactief te maken:
- alle nucleotiden door polymerase labbelen  goede probes.
- Het 5’einde labbelen door polynucleotide kinase  geen goede probes
Sequencing
Twee methoden om de nucleotidenvolgorde te bepalen.
- chemische methode: een milde chemicalien dat één base (bijv. A) afbreekt wordt toegevoegd waardoor het
DNA in fragmenten wordt verdeeld. Zo doe je dat met alle vier de basen en zo kun je de keten op volgorde
aflezen in een autoradiogram.
- Enzymatische methode: één nucleotide wordt verontreinigd met dideoxyribonucleoside ipv deoxy. Dit laat
de keten bij die basestoppen. Zo wordt dit bij dezelfde DNA-streng voor alle vier de basen gedaan en kun je
ze daarna op volgorde zetten (= in vitro). Van beschikbaar mRNA maakt met cDNA. Hiervan wordt de
basevolgorde bepaalt en vervolgens de aminozuurvolgorde. Er zijn zes afleesmanieren (3 bij elke streng)
goede: zonder stopcodons.
- DNA footprinting: een DNA fragment wordt aan één uiteinde gelabeld, vervolgens knipt de enzym de streng
in stukken. Dit wordt twee keer gedaan: met een eiwit en zonder. Dan vindt elektroforese plaats en de twee
verschillende proeven worden vergeleken. Zo kun je ontdekken welk eiwit welke basevolgorde beschermt.
Hybridisatie
DNA denaturisatie: van de dubbele DNA helix twee enkele strengen maken door de temperatuur 100 graden
celsius te maken of de pH groter of gelijk aan 13 te maken.
DNA renaturisatie: de dubbele helix weer terug krijgen door de temperatuur op 65 graden celsius te houden.
DNA probe: enkelstrengs DNA molecuul met bekende basenvolgorde, dat gebruikt wordt als indicatie. Het
molecuul is gelabeld.
Je maakt een enkele streng en laat hem baseparen met de probe. Als dit goed lukt dan weet je de
nucleotidevolgorde van het molecuul. Dit kan met DNA en RNA, maar het is beter om de probe te vergelijken
met RNA, omdat dit daadwerkelij in de cel gebruikt wordt. Je kunt dus zo ook zien waar intronen zitten
Met deze methode:
- DNA volgorde bepalen (of RNA)
- Of als de werking van een gen verandert dit ligt aan transcriptie, RNA splicing of translatie.


Northern blotting: Enkelstrengs DNA wordt op grootte gescheiden door elektroforese. De verschillende
RNA moleculen worden overgebracht naar nitrocellulosepapier. Op het papier wordt de probe gebracht en
hybridisatie vindt plaats. De plaats wordt gewassen en het juiste RNA blijft over.
Southern blotting: DNA wordt in stukken gehakt met restrictie-enzymen. Vervolgens vinden dezeldfe
procedures plaats.
Weergeven met behulp van:
- fysische kaarten: gebaseerd op de directe analyse vfan DNA moleculen. Hiertoe behoren restrictiekaarten en
bibliotheken van genoom DNA klonen.
- Genetische schakelkaarten: gebaseerd op de frequentie van overerving van twee of meer eigenschappen van
organismen, die dienen genetische markers. De genetische marker kan stuk DNA zijn.
 mutatie: het verschil tussen twee individuelen uit een populatie is zeldzaam. Eerst vonden alleen mutaties
die tot uitdrukking kwamen worden gevonden. Door recombinant DNA technieken kunnen ook ‘slopende’
mutaties worden opgespoord
 polymorfisme: het verschil komt vaak voor.
Restrictie fragmentlengte polymorfismen (RFLP’s): verschillen bij individuen in fragmentlengte door
verandering van basepaar. Een goed soort zijn korte volgordes die herhalen, omdat dit soort volgordes (bijv.
GTGTGT, etc) heel verschillend zijn tussen populaties. RFLP’s kunnen door hun verschillende lengten in kaart
worden gebracht door bijv. southern blotting.
Hoe dichter twee markers bij elkaar liggen op hetzelfde chromosomen, hoe groter de kans dat ze niet worden
gescheiden door crossing-over.
Hoe dichter een RFLP bij een mutageen gen ligt, hoe makkelijker het is om dit gen te lokaliseren.
Tegenwoordig gebruikt men synthetische oligonuleotides als probes. Door de temperatuur te variëren, wordt de
bindende kracht van hybridisaties veranderd. Boven een bepaalde temperatuur hybridiseren alleen perfecte
probes. Meer dan 3000 genetische ziekten worden veroorzaakt, doordat één gen defect is.
- twee probes maken: één normaal, één mutant. Laten hybridiseren en hieruit bepalen of iemand heterozygoot
of homozygoot is. Wordt gebruikt bij prenataal onderzoek, bij opsporen van specifieke variaties van
mutageen gen en het opsporen van gevoeligheid voor bepaalde ziekten.
Gen familie: nieuwe genen ontwikkelen zich uit oude genen en hebben overeenkomende functies. Door
imperfecte hybridisaties met het oorspronkelijke gen kunnen de familieleden opgespoord worden. In situ
hybridisatie: nucleinezuren vormen probes door chemisch of radioactief gelabeld te worden.
DNA klonen
Klonen: een fragment vreemd DNA inbouwen in een virus of plasmide, waardoor dit organisme een bepaald
eiwit gaat produceren.
DNA bibliotheek: verzameling gekloonde DNA fragmenten.
Plasmide: klein stukje dubbelstrengs circulair DNA voorkomend in bacterien en hieruit gemakkelijk te isoleren.
Ze kunnen zichzelf repliceren. Ze leven in symbiose met de bacterie. Heel vaak dragen ze resistente gen (bijv.
tegen antibiotica). De plasmide kan overgegeven worden aan andere cellen.
Procedure klonen:
Restrictie-enzymen knippen een plasmide open (met twee open uiteinden). Het gen dat ingebouwd moet worden,
wordt door hetzelfde restrictie-enzym opengeknipt. De uiteinde van het plasmide en het gen baseparen en DNA
ligase plakt het aan elkaar. Vervolgens worden de plasmiden in bacterien gezet die snel delen, zodat ook de
plasmiden zich vermenigvuldigen. Een milieu van antibiotica selecteert alle bacterien met plasmiden. Nu moeten
de bacterien met de juiste plasmiden gevonden worden:
 hybridisatie met de juiste probe. (alkali toevoegen voor denaturalisatie DNA).
Genoom DNA kloon: Klonen met DNA. Hierdoor kun je bepalen hoe een gen in elkaar zit. Een betere manier is
een cDNA kloon: mRNA dat codeert voor een bepaald eiwit uit de cel halen en met reverse transcriptase
omzetten in enkelstrengs cDNA, dat door polymerisatie dubbelstrengs wordt. Zo krijg je plasmiden met de
rechtstreekse code voor een eiwit  zonder intronen, grotere hoeveelheden (want bij DNA in fragmenten, veel
fragmenten zonder ….)
Subtractive hybridisatie: bepaald mRNA zoeken.
- in een cel die bedoelde eiwit maakt hybridisatie plaats laten vinden.
- In een andere cel (die andere eiwitten maakt) ook.
- Vergelijken welke probes in de eerste cel wel gebruikt zijn en in de tweede niet. Dit de probes die het juiste
RNA vormen (waarschijnlijk).
Probe maken
- twee gedeelten uit eiwit kiezen met minste basenvolgorde mogelijkheden. Hier probes van de cellen die met
beide reageren, zijn de goede.
- Antilichamen van het eiwit als probe gebruiken.
- Receptor waarvoor het gen codeert als probe gebruiken
Er worden altijd fouten gemaakt. Controle: gekloond DNA  mRNA  eiwit  vergelijken met verwachte
eiwit. Dit kan in vitro en door hybride selectie.
PCR polymerase kettingreactie. Vindt buiten een cel plaats. Hiermee kun je zeer snel een stuk DNA veranderen.
Er moeten kleine stukjes (oligonucleotiden) bekend zijn, zodat hiervoor complementaire primers gemaakt
worden.
- uitsmelten: strengen DNA scheiden bij 80 graden celsius
- afkoelen naar 60 – 70 graden celsius en mbv taxpolymerase (polymerase met thermofiele bacterie) primers
laten aanhechten
- de keten verlengt zich
- proces herhaalt zich met nieuwe ketens ook als templates.
De thermofiele bacterien zijn resistent tegen hoge temperaturen.
Toepassingen:
- vader en moederchromosomen op hetzelfde gen vergelijken (eerst PCR dan electroforese)
- Verschillende PCR reacties in 1 DNA, elektroforese levert fingerprint, Fingerprinten van individuen
vergelijken (bij misdadigers)
Door een omgekeerd DNA bij te zetten wordt omgekeerd DNA toegevoegd, waardoor mRNA wordt
weggevangen en een eigenschap wordt uitgeschakeld.
DNA engineering
Dit is het creeeren van mutagene genen en het plaatsen daarvan in chromosomen. Het maken van nieuwe DNA
moleculen door verschillende fragmenten samen te voegen in bijv. plasmiden. Dit is handig om bepaalde
eiwitten te produceren en organismen te verbeteren.
- recombinant DNA techniek
- PCR: twee verschillende volgorden vermenigvuldigen en uiteindelijk die twee volgorden samenvoegen
- Eiwit veranderen: plaatsgerichte mutagenese; een streng met één substitutie/toevoeging/ weglating imperfect
hybridiseren, zodat je een eiwit in één aminozuur veranderd. Belangrijke, zeldzame eiwitten produceren.
Van een recombinant DNA molecuul wordt mRNA overgeschreven mbv een virale promoter, die alleen boven
37 graden celsius werkt. Expressing vector: cel met recombinant DNA + promoter, die dus eiwit produceert.
Voor elk eiwit is een specifieke gastheercel nodig. Eiwitten moeten na afloop de cel nog uit. Een bacterie kan als
gastheercel niet alle eiwitten produceren. Daarom worden ook cellen van planten en dieren en zelfs gehele
planten en dieren gebruikt. Een gen kun je namelijk in alle cellen inbouwen, zolang er maar een promoter in
aanwezig is.
Transgene plant: bevat extra stukje DNA: agrobacterie met plasmide.
- stukje blad afsnijden
- agrobacteriecultuur maken
- gewonde bladstukje neemt de plasmiden uit agrobacterie op in DNA om te overleven.
- Blad vormt callus waaruit een nieuwe plant groeit.
Voor dierlijke cellen bestaan geen goede plasmiden. Hier moet DNA worden ingespoten.
Hoofdstuk 8: de celkern
De kern bevat 10% van het totale celvolume. De kern is omringd door een kernenvelop: twee membranen (met
porien), waarvan het buiten membraan in contact staat met het endoplasmatisch reticulum. Om de membranen
liggen intermediate filamenten: het nucleair lamina aan de binnenzijde en andere filamenten aan de buitenzijde
van de kern.
Functies kernenvelop:
- DNA molecuul en RNA beschermen tegen stoffen uit het cytosol
- DNA molecuul opvouwen
- RNA splicing mogelijk maken
Genoom: alle genetische informatie van een organisme.
Een DNA molecuul zit verpakt in een chromosoom. Een mens heeft 46 (2n) chromosomen per cel. De helft van
de moeder, de helft van de vader.
- M-fase (mitose): chromosoom zichtbaar, want extra ingepakt voor deling. Chromosoom inactief wat betreft
transcriptie.
- Interfase: chromosoom onzichtbaar en actief in transcriptie
DNA volgorden elementen nodig voor DNA doorgave nakomelingen:
- DNA replicatie origineel
- Centromeer: houdt twee chromosoomhelften bij elkaar, aangrijppunt bij uit elkaar trekken
- Telomeren: uiteinden DNA molecuul met vaste basevolgorde.
Bij de lagging strand wordt steeds het laatste stukje DNA niet gerepliceerd, waardoor een keten … word.
Telomerase in voortplantingscellen voorkomt dit door de lagging strand te ….. waardoor de replicatie
verdergaat. Andere cellen sterven op een bepaald moment af: DNA m…. te kort. Bacterien hebben hierom
circulair DNA.
Telomeren zijn belangrijk in het verouderingsproces.
De hoeveelheid DNA per cel is geen graadmeter voor de intelligentie. Elk stuk DNA dat een functioneel mRNA
molecuul produceert, is een gen. Hogere eukaryoten bevatten zeer lange DNA moleculen door de vele intronen
(niet coderende…)
- primaire RNA: RNA met intronen en exonen.
RNA splicing zorgt voor het verwijderen van de intronen.
Regulaterende DNA volgorden (upstream (5’), downstream (3’) in intronen of in exonen) regelen dat het gen op
het juiste moment en op de juiste plaats wordt overgeschreven.
- beschermde delen (conserved): exonen en regulaterende volgordes.
- Onbeschermde delen (nonconserved): intronen, DNA tussen genen. Geen functie: mag vrij veranderen.
DNA bindingseiwitten pakken DNA in. DNA + eiwitten in complex= chromatin.
- histonen: enorme hoeveelheden aanwezig in kern onderverdeeld in vijf groepen. Het zijn kleine eiwitten met
veel positief geladen aminozuren, zodat ze goed kunnen binden aan het negatieve DNA. Ze laten zeer
weinig los van het DNA.
 nucleasomale histonen: H2A, H2B, H3 en H4: kleine eiwitten, verantwoordelijk voor het opvouwen van
DNA in nucleosomen. Ze zijn zeer goed beschermd.
 H1: grotere eiwitten, minder goed beschermd.
- Niet histone chromosomale eiwitten.
Histonen pakken DNA in in nucleosomen, zodat:
- het DNA minder ruimte inneemt
- het de genactiviteit kan beinvloeden
DNA wikkelt in 2-voud om een histoon-octameer heen (nucleosoom). Niet alle DNA wordt ingepakt. Eiwitten
verhinderen dat actieve delen worden ingepakt (=linkage-DNA). De minor-groove (meestal A-T bindingen) zit
aan de binnenkant om histonen heen. Nuclease-hypersensitive sites: lange stukken DNA zonder nucleosomen,
vaak regulaterende delen. Nucleosomen worden samengepakt in een zesstappige helix, mbv H1 om een 30 nm
draad te vormen. Tijdens de celdeling vormt zich hieruit een chromosoom.
Actief chromatin: DNA dat overgeschreven wordt of zal worden, verkeert in een speciale situatie, zodat het
enkelstrengs wordt als Dnase 1 wordt toegevoegd.
- heterochromatin: zeer goed ingepakt; transcriptioneel inactief; 10% van genoom.
- Euchromatin: minder goed ingepakt; 10 % is actief.
Karyotype: afbeelding chromosomen door kleuring tijdens mitose. Je kunt G-banden (A-T bindingen) en R
banden (C-G bindingen) zichtbaar maken.
RNA transcriptie prokaryoten:
- 5subunit en RNApolymerase integreren en binden aan DNA
- DNA gaat open
- Elongatiefactoren binden ook aan RNApolymerase en zorgen voor ketenverlenging.
RNA transcriptie eukaryoten:
Drie verschillende complexe polymerases. Reageren allemaal anders met alfa-amaitin.
- polymerase 1: maakt de grote delen van rRNA (reageert niet met alfa-amanitin).
- Polymerase 2: schrijft mRNA over (reageert heel goed)
- Polymerase 3: kleine deel rRNA en tRNA’s, dus stabiele, kleine RNA’s (reageert matig).
Bij mRNA transcriptie binden meerdere polymerases 2 tegelijk.
- polymerase begint op specifieke plaatsen
- mRNA wordt zeer lang
- verschillende beginfrequenties startpunten, zodat sommige genen vaker worden overgeschreven. De 5’cap
wordt al tijdens het overschrijven aan het mRNA geplaatst. Hiervoor is GTP nodig. De 5’cap is belangrijk
voor het beginnen van de translatie en het beschermt het mRNA tegen afbraak. Aan het 3’eind komt een
poly-A-staart (zeer lang). Hierna wordt mRNA gewoon verder overgeschreven, maar omdat dit deel geen
3’cap heeft wordt het afgebroken.
Functies poly-A-staart:
- helpt mRNA uit kern exporteren
- beinvloedt de stabiliteit van sommige mRNA’s in het cytoplasme.
- Dient als herkenningssignaal voor ribosomen.
RNA wordt omgeven door eiwitten en opgerold.
RNA splicing
Spliceasomen (grote ribonucleo eiwitten complexen) katalyseren het splicing proces. 5’splice site (= donor site):
specifieke basevolgorde die begin intro aangeeft. 3’splice site (=acceptor site): specifieke basevolgorde die eind
intro aangeeft. Aan deze plaatsen binden spliceasomen. Een geactiveerde A-base, dicht bij 3’, knipt de 5’site los
en plakt dit aan zichzelf. Hierdoor gaat het open OH-einde van het exon naar het volgende exon bij de 3’site. Het
intron heeft inmiddels een lasso gevormd en laat los. Uit één RNA worden veel intronen gehaald.
Als het mRNA door de porien gaat laten we de meeste eiwitten los en blijven achter in de kern. IN het cytosol
binden nieuwe eiwitten.
Nucleolus: zichtbare gedeelte in de kern waar rRNA wordt geproduceerd uit proRNA en gebonden wordt aan
ribosomale eiwitten.
Een cel bevat vele copien voor rRNA genen. Velen liggen op één chromosoom en worden gescheiden door
spacerDNA: niet coderend deel.
RNA polymerase 1 zorgt voor de overschrijving en elk gen produceert hetzelfde primary RNA. Er ontstaat
45yRNA dat binnen één membraan verdeeld wordt in drie stukken. Hierna verlaat het de kern. Het overgebleven
gedeelte wordt in de kern afgebroken.
Polymerase 3 schrijft de genen coderend voor 55rRNA over.
In de nucleolus pakken eiwitten het rRNA in. Delen van chromosomen die coderen voor rRNA steken in de
nucleolus: nucleolaire organizer.
45srRNA wordt eerst ingepakt in een eiwitcomplex. Andere eiwitten (die in de nucleolus blijven) katalyseren de
reactie. Vervolgens deelt het binnen het complex in drieen.
Nucleolin: eiwit dat alleen ribosomale transcripten aankleedt.
In het cytoplasma komen het grote en het kleine deel bij elkaar.
Hoofdstuk 10 membraanstructuren
Alle organellen worden omgeven door membranen. Zo blijven ze van het cytosol gescheiden. Om de hele cel zit
een plasmamembraan heen. Cel membraan: dubbele laag: fosfolipiden (vetten) (lipd bilayer) met andere stoffen
erin. Het is flexibel en beweeglijk. Eiwitten erin hebben een transportfunctie.
Vetten zijn onoplosbaar in water. De vetten in het celmembraan zijn amfipaat: bevatten een hydrofiel (polair)
einde en een hydrofoob (apolair) einde.
De meeste vetzuren zijn fosfolipiden:
 polaire hoofdgroep en twee hydrofobe vetzuurstaarten, waarvan meestal één een dubbele binding (en) heeft.
De dubbele binding zorgt voor een knik.
Belangrijk voor flexibiliteit fosfolipiden:
- lengte staart
- vorm van de kopgroep
- aantal dubbele bindingen
- temperatuur
In water gaan de hydrofobe staarten naar binnen en de hydrofiele koppen naar buiten (H2O contact).
 micellen: kop groter dan staart  staarten naar binnen  vormen een cirkel.
 Bilayers: staarten langer  staarten gesandwiched tussen koppen. Bilayers ontstaan spontaan in water. Ze
zorgen voor het maken van compartimenten.
Kortere staarten (verminderen de mogelijkheid om te reageren) en dubbele bindingen (moeilijk samenpakken
door knikken) verlagen het ‘vriespunt’. Dit is het punt waarop de bilayer kristalliseert. Koudbloedige dieren
produceren bij lagere temperaturen meer fosfolipiden met dubbele bindingen, om te zorgen dat de membraan
vloeibaar blijven.
Belangrijke synthetische bilayers om mee te experimenteren:
- liposomen: spherical vesicles, brengen schadelijke stoffen naar een plaats waar ze geen gevaar opleveren.
- Zwarte membranen: gevormd in een gat tussen twee watercompartimenten.
Door de kop van een ‘spin’ label te maken kan met ESR (electronic spin resonance) worden gekeken hoe een
fosfolipide beweegt.
 flip-flop: fosfolipide springt van ene monolayer naar andere  zelden spontaan.
 Draaien om eigen as
 Binnen een monolayer van plaats veranderen
Als een bilayer ontstaat komt flip-flop wel veel voor door enzymen uit ER. Transporteiwitten (flipases)
transporteren een fosfolipide naar de andere kant.
De bilayer bevat ook cholesterol en glycolipiden.
- cholesterol: komt veel voor in eukaryoten. De ringstructuur reageren met de staarten van de fosfolipiden en
maken zo de celmembranen minder flexibel (stugger). Hierdoor wordt de permeabiliteit voor
wateroplosbare stoffen minder (vermindert ionenlek). Het voorkomt kristallisatie van de staarten.
- Glycolipiden: vetten met suiker. Vertonen de meeste asymmetrie in membraan. De suikergroep komt aan de
buitenkant, zodat het kan reageren met het milieu. Ze komen voor in alle plasmamembranen en in sommige
celmembranen. Glycolipiden zorgen voor bescherming.
Gangliosiden zijn de meest complexe glycolipiden, met één of meer negatieve groepen.
Bacterien bevatten geen cholesterol (planten nauwelijks) en bestaan uit vrijwel één soort fosfolipiden.
Eukaryoten bestaan uit verschillende soorten fosfolipiden en uit veel cholesterol.
Fosfolipiden hebben verschillende ladingen: negatieve lading altijd aan de binnenkant van het membraan
(cytosolzijde). De fosfolipiden worden in het ER gemaakt aan de cytoplasmazijde. Glycolipiden worden in het
Golgi-apparaat gemaakt.
De lipid bilayer is assymmetrisch. Bepaalde fosfolipiden komen aan de binnenkant, andere aan de buitenkant.
Dit is functioneel voor verschillende reacties.
50% van het membraangewicht komt van de eiwitten. Ze komen wel in een lager aantal voor dan vetten, want
het zijn grotere eiwitten.
Er zijn verschillende soorten eiwitten in een membraan, dit bepaalt hun functie:
- transmembrane eiwitten: amfipaat. Hydrofobe gedeelte ligt in bilayer, zodat het kan reageren met de
hydrofobe staarten van vetten. De hydrofiele delen liggen buiten de bilayer in contact met water. De eiwitten
kunnen door het hele membraan heen bewegen, maar komen op een vaste plaats te liggen. De meeste
transmembrane eiwitten hebben een suikergroep: altijd aan de niet cytoplasma zijde membraan. Binnen
cytoplasma  reducerend  SH bindingen. Buiten cytoplasma  oxiderend  disulfide bindingen. Beide
zijn covalente bindingen.
 single pass transmembrane eiwitten: het hydrofobe gedeelte vormt één helix door het membraan door
onderlinge H-bruggen
 multipass transmembrane eiwitten: meerdere helixen
- eiwitten in cytosol: alleen door covalente bindingen gebonden aan vetzuurketen of prenylgroepen van het
membraan.
- Eiwitten buiten de cel (of organel) vastzittend aan membraan door covalente bindingen aan fosfaatgroepen.
Een GP1 anchor is toegevoegd.
- Peripheral membraan eiwitten: eiwitten die vast zitten aan andere eiwitten door niet covalente bindingen,
zowel aan binnen- als buitenzijde bilayer. Ze zijn makkelijk te scheiden.
Transmembrane eiwitten kunnen worden opgelost door detergentia. Detergentia: kleine amfipate moleculen die
micellen vormen in water.
Als de bilayer in aanraking komt met een detergent, vallen de fosfolipiden uit elkaar en wordt het eiwit omgeven
door een mengsel van detergentia en fosfolipiden. Verder ontstaan er micellen van fosfolipiden en detergentia.
Met dit soort systemen kun je pompen bestuderen.
De hydrofiele staarten van detergentia zijn:
 ionisch: SDS detergent
 niet- ionisch: Triton detergent
Als eiwitten opgelost zijn kunnen ze onderzocht worden door SDS PAGE. Soms wordt een eiwit weer normaal
door het weghalen van de detergent. Door milde detergentia toe te voegen blijft het eiwit zijn functie houden.
Hoofdstuk 11: Membraan transport
Het celmembraan is vanwege het hydrofobe binnenste selectief permeabel. Stoffen die door diffusie door het
celmembraan gaan:
 hydrofobe moleculen: O2, CO2, N2, benzeen
 kleine ongeladen polaire moleculen: H2O, ureum, glycerol.
Stoffen die nauwelijks diffunderen, maar wel nodig zijn.
 grote ongeladen polaire moleculen: glucose, sucrose
 ionen  hierdoor ontstaan grote concentratieverschillen.
Transmembrane eiwitten verzorgen het transport van deze laatste stoffen. Alle transport eiwitten zijn multipass
transmembrane eiwitten. Voor elk molecuul is er een specifiek eiwit.
 channel proteins (kanaal eiwitten): vormen porien waar specifieke moleculen doorheen kunnen.
 Carrier proteins (carriers) binden het molecuul en ondergaan vormveranderingen om het molecuul door het
membraan te krijgen.


-
Passief transport: geen energie nodig (carriers en channels), diffusie
moleculen passeren vanzelf wegens concentratieverval
ionen passeren vanzelf door potentiaal
dit is samen elektrochemisch verval
actief transport: energie nodig (carriers), komt van fotosynthese, ATP of pomp
tegen elektrochemisch veld in
Carriers
Er vindt een enzym-substraat reactie plaats. Elke carrier heeft één of meer bindingsstukken.
- concurrerende remming: bindingsplaats wordt bezet door een andere stof
- niet-concurrerende remming: remstof bindt ergens anders, waardoor de structuur van de echte
bindingsplaats veranderd wordt.
 uniportersL transporteren één molecuul
 gekoppelde transporters: door één molecuul te binden kan ook een ander molecuul gebonden worden.
- symport: meerdere moleculen tegelijk in dezelfde richting
- antiport: meerdere moleculen tegelijk in verschillende richtingen
Natrium-kaliumpomp: antiport
Natrium gaat binnen naar buiten
Kalium gaat buiten naar binnen
Dit is een actief transport.
- natrium gaat de pomp in door binding  vorm verandert doordat ATP natrium opsluit  pomp opent aan
buitenkant  natrium eruit, kalium erin  pomp verandert van vorm  pomp opent aan binnenkant 
kalium eruit.
 voor elk gehydrolyseerd ATP molecuul worden 3 Na+ verplaatst en 2 K+
 glucose kan door samen met natrium mee worden getransporteerd
 elektrochemisch mechanisme: ontstaat potentiaal  ionen kunnen diffunderen
 Na+ en K+ transport is gekoppeld aan ATP hydrolyse, de reactie is omkeerbaar (ATP ontstaat).
 Ouabain ?? is een concurrende remmer van K+
Na+-K+ ATPase: eiwit met pomp. Bestaat uit een groot, multipass, transmembraan deel en een kleine singlepass
glycoprotein.
Na+-K+ ATPase regelt ook dat de cel niet te veel water opneemt door osmose.
Bij bacterien en planten regelt de celwand dat.
Belangrijke pompen zijn pompen die giftige stoffen uit een cel pompen (zoals antibiotica, waardoor bacterien
resistent zijn).
Hoofdstuk 12: Intracellulaire compartimenten en eiwit uitscheiding (deel 1)
Een eukaryote cel is onderverdeeld in compartimenten, organellen. Eiwitten spelen een belangrijke rol in het tot
stand houden van de organellen.
 catalyse van reacties die in organellen plaatsvinden
 selectief transport moleculen het lumen in en/of uit
 organiseren van het vervoer van nieuwe stoffen
Membranen zorgen voor veel biologische processen, maar wat binnen de membranen ligt, zorgt ook voor veel
biologische processen. Elk organel moet stoffen kunnen importeren en exporteren. Hiervoor zijn specifieke
transporteiwitten nodig, waardoor elk organel uniek wordt.
 nucleus: kern. Bevat DNA. Hier vindt RNA en RNA transcriptie plaats.
 Cytoplasma: bestaat uit cytosol en organellen
 Cytosol: alles in het cytoplasma wat oplosbaar is. Hierin vinden de meeste reacties plaats.
 Endoplasmatisch reticulum (ER): labyrint met ribosomen op de buitenkant. Vervoert eiwitten, produceert
vetten voor de cel en slaat Ca2+ op.
 Golgi-apparaat: bestaat uit cisternea. Ontvangt eiwitten en vetten uit ER en maakt die klaar voor hun
bestemming.
 Mitochondrium: energiefabriek, produceert alle ATP voor de cel.
 Chloroplast: produceert alle ATP in plantencellen.
 Lysosoom: neemt organellen en grote moleculen op door endocytose en breekt ze af met enzymen,
 Endosoom: vervoert grote moleculen naar lysosoom
 Peroxisoom: kleine vesiculaire compartimenten die enzymen maken door oxidatieve reacties
Organellen hebben dezelfde basisfuncties. Ze verschillen in aanhechtingsmogelijkheden. Membraangebonden
organellen hebben meestal vaste plaatsen in een cel.
Er zijn vijf families van organellen:
 kern en cytosol: zelfde binnenste en communiceren via kernporien
 ER, Golgi-apparaat, endosomen, lysosomen, transport vesicles: zijn op dezelfde manier ontstaan. Hun
binnenste is gelijk aan de buitenkant van de cel. Hierdoor communiceren ze met elkaar.
 Mitochondria: ontstaan uit vrijlevende bacterien en in symbiose gaan leven met cel (endosymbion-theorie).
Ze zijn daarom buitengesloten van communicatie met andere eiwitten.
 Plastiden zie mitochondria (alleen dan bij planten)
 Peroxisomen
Eiwit transport tussen organellen
 over membranen
- gated transport: eiwit door porien (bij kern)
- transmembraan transport: eiwit wordt herkend door locators en door membraan heengetrokken
 via ER
- vesiclar transport: oplosbare moleculen worden in vesicles vervoerd die samenstellen met organellen
De meeste eiwitten hebben sorting signals: nucleotiden die aangeven dat het eiwit vanuit het cytosol of ER naar
iets anders getransporteerd moet worden.
Twee soorten sorting signals:
 signaal peptide: speciale aminozuurvolgorde, die meestal door een signal peptidase wordt afgeknipt als het
eiwit verplaats is. Deze signalen zorgen voor de eiwitverplaatsing van het cytosol naar ER, mitochondria,
chloroplasten, peroxisomen en kern en houden opgeloste eiwitten in ER.
 Signal patch: specifieke ruimtelijke ordening van atomen in een eiwit. Lineair van elkaar geschieden
volgordes komen ruimtelijk bij elkaar. Dit identificeert bepaalde enzymen die informatie geven over
eiwitverplaatsing.
De signaalpeptide aan de N-terminus zorgt dat het eiwit ontvouwen wordt door chaperonnes. Eenmaal
ontvouwen wordt de eiwitketen door het membraan getrokken (ook door chaperonnes). Het signaal peptide (in
alfa-helix met geladen delen aan dezelfde kant) wordt afgeknipt en chaperonnes zorgen voor opvouwing
De nucleus
 nucleaire envelop: dubbel kernmembraan in verlengde ER
 binnenmembraan: bevat eiwitten die kunnen binden aan stoffen in het lumen
 buitenmembraan: bevat ribosomen voor eiwitsynthese
 perinucleair space: ruimte tussen membranen in, zelfde lumen als ER.
 Membranen hebben de functie om het DNA binnen te houden
 Kernporien: regelen transport
 Import en export tussen kern en cytosol is selectief
Mitochondrium
 binnenmembraan: ingesluipt voor zo’n groot mogelijk oppervlak voor ATP synthese, bevat meeste eigen
eiwitten
 buitenmembraan
 matrix space: ruimte in mitochondrium
 DNA in mitochondrium codeert voor 5% van de benodigde eiwitten. De rest komt van de kern.
 Doorlaten eiwitten mag geen lek veroorzaken
 Zelf replicerend
Chloroplast
 buitenmembraan, binnenmembraan, intermembraan space
 matrix space (stroma): binnenin chloroplast
 thylakoid space
 thylakoid membrane: bevat meeste eigen eiwitten
 twee signaalpeptiden: één voor celmembranen, één voor thylakoid membraan

zelf verdubbeld
Peroxisoom
 enkel membraan
 geen DNA of ribosomen
 zeer veel oxidatieve enzymen (zoals calalase en urate oxidase)
 zelfverdubbelend
Hoofdstuk 12 Intracellulaire compartimenten en eiwit uitscheiding (deel 2)
Het endoplasmatisch reticulum
 zeer groot labyrinth met uitbollingen
 ER lumen (cisternea space): binnenste ruimte
 Membraan zorgt voor selectief transport en is belangrijk in vet en eiwit biosynthese
Het ER werkt co-translationeel: het eiwit wordt tijdens het vertalen al in het ER gebracht, zodat het niet in
contact komt met het cytosol en zo ook nog niet opgevouwen wordt. Andere organellen werken
posttranslationeel: eiwit is al helemaal gevormd en opgevouwen voordat het opgenomen wordt.

-
transmembrane eiwitten: komen in het ER membraan te liggen.
single pass: signaalpeptide bindt aan de ene kant van de translocator en de stoppeptide aan de andere kant.
Hierna wordt het signaalpeptide afgeknipt en zit het eiwit eenmaal door het membraan
double pass: een signaalpeptide midden in een eiwitketen en een stopketen binden beide met de translocator.
Het eiwit gaat tweemaal door het membraan .
Rough ER (RER): ER met ribosomen  verzending eiwitten.
 membraan gebonden ribosomen: zitten op de cytosolzijde van het ER membraan en synthetiseren eiwitten
die het ER in moeten.
 Vrije ribosomen: synthese andere eiwitten
Smooth ER (SER): actieve functie in allerlei andere processen.
Alleen mRNA moleculen die voor eiwitten coderen met een ER signaalpeptide binden aan het ER membraan,
meestal als polyribosomen. MRNA kan permanent gebonden blijven aan het ER, terwijl de ribosomen recyclen.
De mRNA moleculen die coderen voor andere eiwitten, blijven in het cytosol.
*oplosbaar eiwit: eiwit gaat door een kanaaltje, waarbij aan het begin een ‘loop’ ontstaat. De eigen keten duwt
het eiwit er verder doorheen. Het signaalpeptide wordt afgeknipt.
Bijna meteen als de polypeptide in het ER lumen komt, vindt glycosylering plaats aan een asparagine residue en
vormen disulfide bindingen zich.
Het ER membraan produceert bijna alle vetten waaruit de membranen bestaan. Fosfolipiden worden in drie
stappen gevormd uit choline, twee vetzuren en glycerolfosfaat. Elke stap wordt gekatalyseerd door enzymen in
het ER membraan die hun active sites richting het cytosol hebben. Zo ontstaan er alleen fosfolipiden aan de
cytosolkant. Flippases (fosfolipide translocators) zorgen voor flip-flop reacties naar de andere kant voor
evenwicht.
Hoofdstuk 13 Vesiculair verkeer
De organellen van de secretory en endocytotic pathways hebben hetzelfde binnenste milieu als het buitenste van
de cel  communicatie is mogelijk.
 biosynthetic secretory pathway: ER  Golgi  celoppervlak of lysosoom
 endocytotic pathway: plasmamembraan  endosoom  lysosoom
Dit gaat via vesicles en alle processen zijn omkeerbaar.
Alle eiwitten gaan vanuit het ER via transport vesicles (ontstaan door afsnoering membraan) naar het Golgiapparaat en vandaar naar het celoppervlak, tenzij het eiwit signalen voor een andere route bevat.
Golgi-apparaat
 verzameling membraanlagen met cisternea en kleine vesicles daaromheen



glycosylering: maakt zeer veel suikers, die aan vetten en eiwitten worden gebonden. De suikers geven aan
waarheen de moleculen vervoerd moeten worden.
Cis-kant: kant waar uitwisseling met ER plaatsvindt.
Trans-kant: kant waar uitwisseling met plasmamembraan en lysosomen plaatsvindt. Glycosylering
beschermt de eiwitten tegen afbraak.
Vesicles bestemd voor Golgi komen van het ER deel zonder ribosomen (transitionele elementen). Alleen goed
gevouwen en complete eiwitten komen in een vesicle. Hier is geen signaal voor nodig. Foute eiwitten worden
binnen het ER afgebroken.
BiP gebonden eiwitten moeten in het ER blijven. Als zo’n eiwit in het Golgi komt, wordt het retention signaal
van dit eiwit herkent: kDEL (4 aminozuren) en gaat het weer terug naar het ER.
Lysosomen
 membraanzakjes met hydrolytische enzymen (Zure hydrolases) die voedingsstoffen afbreken.
 Zuur milieu nodig: pH= 5. Een H+ pomp zorgt hiervoor dmv ATP hydrolyse
De hydrolases zijn gevaarlijk voor het cytosol dat daarom dubbel beschermd wordt:
 membraan dat geglycosyteerde membraaneiwitten bevat ter bescherming.
 Cytosol heeft een verkeerde pH (7,2) voor hydrolases.
Transmembranen laten de ontstane aminozuren, suikers en nucleotiden het cytosol ingaan. Zure hydrolases
komen via endosomen in lysosomen terecht.
Endocytase: het opnemen van macromoleculen, oplossingen of cellen in de cel door insnoering
 fagocytose: grote delen, zoals microorganismen en cellen worden met grote vesicles  fagosomen
opgenomen. Dit is belangrijk voor andere doelen dan voeding (veel cellen kunnen zulke grote delen niet
opnemen)
- macrofagen : verdediging tegen infecties, opruimen oude en kapotte cellen.
- Neutrofils: verdediging tegen infecties
Fagosomen zijn verschillend in grootte en kunnen bijna even groot zijn als de cel waarin ze terecht komen. Ze
fuseren met lysosomen en de inhoud wordt afgebroken. Onafbreekbare delen vormen residual bodies in het
lysosoom. De rest gaat terug de cel in of uit. Niet alles wat bindt aan een fagocytische celoppervlak komt in een
fagosoom. Er moeten bepaalde receptoren geactiveerd worden.
 pinocytose: insnoering vloeibare delen in uniforme vesicles. Vindt continu plaats (geen receptoren nodig).
Endocytose-exocytose cyclus: alle plasmamembraan ingesnoerd door endocytose komt weer terug door
exocytose.
Endocyotse  vesicle  vroeg endosoom  laat endosoom  lysosoom. Vervoer door carriers.
Exocytose: fusie vesicles van Golgi naar plasmamembraan.
De membraaneiwitten en de vetten komen in het plasmamembraan terecht, terwijl de losse eiwitten in de
extracellulaire ruimte terechtkomen. Er is een extracellulaire prikkel nodig. Alle cellen voeren exocytose uit.
Gespecialiseerde uitscheidingscellen hebben ook signaalpeptiden: secretory vesicles slaan stoffen in grote
hoeveelheden op totdat er om gevraagd wordt.
In het golgi-apparaat moeten drie soorten eiwitten gescheiden worden.
 rechtstreek naar plasmamembraan
 naar lysosoom
 naar secretory vesicles: scheiden door extracellulaire signalen hun producten (klein molecuul of eiwit) uit
via exocytose. Ze hebben unieke eiwitten in hun membraan. In het golgi komt er een clathrin coat omheen
die verwijderd wordt, zodra het uit het Golgi gaat De inhoud wordt gecondenseerd. Eiwitten worden
proteolytisch ontwikkelt tijdens het maken van secretory vesicles. De vesicles wachten bij het
uitscheidingspunt op een extracellulair signaal. Hierna treedt fusie op met het plasmamembraan.
Synaptischevesicles: inhoud ondergaat exocytose bij plasmamembraan. Vervolgens wordt het weer
opgenomen door endocytose en komt het in het endosoom terecht. Uiteindelijk wordt het afgesnoerd.
Hoofdstuk 14: Energie productie
De grote hoeveelheden membraan in mitochondria en plastiden zijn belangrijk bij het produceren van ATP.
Mitochondria halen energie uit chemische voedingsbronnen, chloroplasten uit zonlicht. Voedsel voor
mitochondria: eiwitten, suikers, vetten.
Het mitochondrium:
Mitochondria stellen een organisme in staat de energie uit voedingsstoffen optimaal te gebruiken. Ze kunnen
zeer lange bewegende filamenten of ketens vormen of ze blijven in één positie.
 buitenmembraan: bevat vele kopien van het transporteiwit porin, die doorlaatbare kanalen vormen. Hierdoor
bestaat de innermembrane space uit vrijwel hetzelfde als het cytosol.
 Binnenmembraan: zeer gespecialiseerd. Bevat veel cardiolipin (fosfolipide met vier vetzuren) wat het
membraan ondoorlaatbaar voor ionen maakt. Veel transporteiwitten en ATPsynthase. Bevat ook respiratory
chain. Elektronen transportketen voor oxidatieve fosforylering. Membraan is ingestulpt voor groter
oppervlak.
 Matrix: bevat enzymen voor citroenzuurcycles/
Een overschot aan glucose wordt opgeslagen als glycogeen en vetten komen terecht in vetdruppels. De
opslagproducten komen in het cytoplasma te liggen. Glycogeen is een groot vertakt polymeer van glucose. Vet
bestaat uit glycerol met drie vetzuurketens (triacylglycerol of triglyceride). Het is onoplosbaar in het cytosol.
Vaak liggen mitochondria om vetdruppels heen.
De afbraak van glucose
 glycolyse: ATP investeren: glucose  glucose-6-fosfaat  pyrovaat (C6  2 C3) NADH en ATP ontstaan.
Dit vindt plaats in het cytoplasma. Mitochondriele matrix: pyrovaat  acetyl CoA + ATP + NADH.
 Citroenzuurcycles: in mitochondriele matrix. Cycles waarbij CoA (C2)  C6  C2 etc. Per CoA ontstaan:
3 NADH + 2 CO2 + GTP + FADH2
 Oxidatieve fosforylering: de elektronentransportketen op het binnenmembraan van het mitochondrium
ontvangt elektronen. NADH  NAD + 2 e H+. Ook FADH2 geeft elektronen af. De elektronenstroom
levert energie om protonen naar de intermembrane space te pompen. Dit veroorzaakt een elektrochemisch
verval tussen matrix en TMS. De protonen vallen terug door ATP synthase heen dat hiermee ATP
produceert. O2 wordt omgezet in H2O  neemt elektronen en protonen op.
Vetzuren worden voor de citroenzuurcycles omgezet tot acetyl CoA, waarbij ook NADH en FADH2 ontstaat.
Vervolgens komt het in de oxidatieve fosforylering. Het mitochondriele binnenmembranen bevat zeer veel
eiwitten: behorend tot transportketen en ATP synthase. Membraancarriers halen ADP, fosfaat, pyrovaat en Ca2+
naar binnen over binnenmembraan. ATP en ADP worden tegen elkaar uitgewisseld.
De afbraak van één glucosemolecuul levert maximaal 30 ATP moleculen. De afbraak van één palminevet levert
maximaal 110 ATP moleculen. Er wordt altijd minimaal 40% van de maximale hoeveelheid ATP gevormd.
De elektronentransportketen bevat cytochromen. Hieraan zitten heamgroepen gebonden: ringstructuren van
poryfin met metaalatoom (Fe) in het midden.
Elektronencarriers:
 cytochromen
 ijzer-zwavel eiwitten
 ubiquinone/coenzym θ
Drie grote enzymcomplexen in binnenmembraan die dienen als H+ pompen:
 NADH de hydrogenase complex: ontvangt e- van NADH en geeft het door aan ubiquinone.
 Cytochroom b-c, complex: krijgt e- van ubiquinone en geeft het door aan cytochroom C.
 Cytochroom oxidase complex: krijgt e- van cytochroom c en geeft het door aan O2.
NADH en FADH2 zijn reducerende equivalenten: geven makkelijk elektronen af. NAD: een suiker met twee
basen  dient voor oxidatieve reacties.
Geconjungeerde redoxparen: nemen van elkaar e- op of geven af. Een redoxpotentiaal kan gemeten worden.
Componenten met de meest negatieve redoxpotentiaal hebben de zwakste affiniteit met elektronen en bevatten
daarom carriers met de sterkste mogelijkheid elektronen te deponeren. Meest positieve potentiaal  sterkste
affiniteit  carriers die sterk elektronen opnemen. De redoxpotentiaal neem toe als elektronen de transportketen
doorlopen.
Bacterien
 aeroob: synthetiseren ATP op dezelfde manier als dieren. Elektronentransportketen pompt H+ de cel uit,
waardoor H+ terugvalt door ATP synthase dat ATP maakt.
 Anaeroob: energie van alleen glycolyse of met N2, S of C als elektronenacceptor.
Chloroplasten
In chloroplasten vindt fotosynthese plaats met behulp van zonlicht. De ontstane producten worden door de plant
zelf verbruikt voor biosynthese of opgeslagen als polysacchariden. Plastiden ontwikkelen zich uit proplastiden:
chloroplasten, etioplasten en leucoplasten (waaronder amyloplasten). Plastiden dienen niet alleen voor
fotosynthese. Vele syntheses die bij dieren in de cel plaatsvinden, vinden in plastiden plaats.
Een chloroplast is veel groter dan een mitochondrium. Het binnenmembraan is niet ingestulpt. In plaats daarvan
zijn er thylakoiden: thylakoid space (met chlorofyl) en thylakoid membraan. Deze membranen bevatten de
elektronentransportketen en de ATP synthase. Ruimte in thylakoid is equivalent met intermembrane space.
Chlorofyl regelt de lichtopvang. Het bestaat uit een ringstructuur met een Mg atoom erin. Een chlorofylmolecuul
raakt aangeslagen door een foton van licht. Dit is onstabiel, zodat:
 het molecuul terugvalt naar de normale toestand, waarbij warmte en licht vrijkomen.
 Het is energie doorgeeft aan een naburig chlorofyl molecuul: resonance energy transfer.
 Het het elektron aan een elektronenacceptor afgeeft en zelf een normaal elektron opneemt van een donor.
Fotosynthese:
 lichtreactie (fotosynthetische elektronen transfer reactie): energie uit zonlicht zorgt voor aangeslagen
chlorofyl, waarna het wordt doorgegeven in de keten. De elektronen in chlorofyl komen van H2O, zodat O2
ontstaan. NADP+ ontvangt uiteindelijk de elektronen en H+  NADPH. ATP komt vrij.
 Donkerreactie (koolstoffixatie reactie): dmv ATP en NADPH wordt CO2 omgezet in sucrose. Het enzym
rubisco zorgt ervoor dat deze reactie plaats kan vinden. Voor één molecuul CO2 zijn twee NADPH en drie
ATP moleculen nodig. 3 CO2  glycerylaldehyde-3-fosfaat  sucrose  vervoer door plant. Starch:
opslag
Twee fotosystemen: catalyseren de reacties (niet cyclische fosforylering).
 fotosystemen 2: catalyseert de reactie 2H2O + 4 fotonen  4 H+ +4 e +O2. Verder pompt het de protonen
naar de thylakoid space. Door de protonengradient ontstaat een terugval door ATPsynthase dat ATP gaat
produceren.
 Fotosysteem 1: elektronen uit 2 worden opnieuw aangeslagen , mbv CO2 ontstaat NADPH en suikers.
 Antenna complex: een aangeslagen chlorofyl geeft energie door aan naburige chlorofylmoleculen, totdat het
fotoreactiecentrum bereikt wordt.
 Fotoreactiecentrum: transmembraan eiwitpigment complex. Elektron wordt afgegeven aan een acceptor en
een nieuw elektron wordt opgenomen van een donor.
Sommige medicijnen remmen eiwitsynthese in het cytosol, maar niet die in organellen (of andersom). Hiermee
kan de invloed van mitochondrieel DNA onderzocht worden. Mitochondria delen zelfstandig en zijn
onafhankelijk van de celfase.
Dieren: mitochondriele overerving is uniparental (en wel maternal). De eicel levert namelijk vrijwel alle
cytoplasma voor de zygote. Schimmels: biparental. De meeste planten hebben maternale chloroplasten en
mitochondrieel DNA. Sommige planten hebben biparentale chloroplasten. In thylakoid lagere pH dan in stroma.
Hoofdstuk 15 Cel signalering
Cellen in eukaryoten communiceren met elkaar via signaalmoleculen.
 losse signaalmoleculen: komen meestal vrij door exocytose en soms door diffusie
 plasmagebonden signaalmoleculen
De doelwitcel bevat een receptoreiwit waaraan het signaalmolecuul bindt. Als ze binden ontstaan in de cel
reacties.
 cel oppervlakte receptoren: receptoren als transmembrane eiwitten (hydrofiele signaalmoleculen).
 Intracellulaire receptoren: kleine hydrofobe signaalmoleculen diffunderen de cel in.
Signaleringsmethoden:
 paracriene signalering: werkt lokaal, beinvloedt alleen het omliggende milieu. Wordt snel opgenomen door
doelcellen, anders afgebroken door extracellulaire enzymen of geïmmobiliseerd door de extracellulaire
matrix. Signaalmolecuul = local mediator.
 Synaptische signalering: via zenuwstelsel, grotere afstanden, prikkeling. Het is een snel proces met hoge
concentraties en een lage bindingssterkte. Signaalmolecuul = neurotransmitter.
 Endocriene signalering: langzaam proces dat in het hele organisme plaatsvindt, omdat het hormoon aan de
bloedbaan (of sap) wordt afgegeven. Het is een langzaam proces met lage concentraties. Signaalmolecuul =
hormoon.

Autocriene signalering: cel stuurt informatie naar zichzelf, doordat het terugbindt op zijn eigen receptor.
Hierdoor ontstaan extra veel signaalmoleculen  effectiever als meerdere cellen dit tegelijk doen.
- eicosanoiden
 gap junctions: kanaal tussen twee cellen waar kleine moleculen doorheen kunnen voor communicatie (oa
signaalmoleculen). Zo kunnen ze samenwerken.
Intracellulaire receptoren worden bereikt door diffusie.
 gassen zoals NO en CO diffunderen de doelcel in en stimuleren guanylyl cyclase door te binden aan dit
enzym.
 Kleine hydrofobe moleculen diffunderen de doelcel in. In de cel binden ze aan receptoren die meteen
specifieke genen laten over schrijven door de DNA bindingssite.
- steroiden: bestaan uit cholesterol. Cortisol beinvloed metabolisme, sexhormonen bepalen secundaire
geslachtskenmerken.
- Vitamine D: wordt in de huid gevormd door zonlicht. Reguleert Ca2+ metabolisme.
- Thyroiden: gemaakt van het aminozuur tyrosine. Laat het metabolisme toenemen.
- Retinoiden: van vitamine A gemaakt, local mediators.
Al deze stoffen worden dmv carriers door het bloed vervoerd. Wateroplosbare hormonen worden snel
afgebroken en hun invloed is van korte duur. Onoplosbare hormonen blijven langer aanwezig en werken dus ook
langer door.
Primaire respons: directe gentranscriptie door binding aan receptor.
Secundaire respons: producten uit de primaire respons activeren andere genen.
Karakteristieke responsen:
 alleen sommige celtypen bevatten de juiste receptoren
 er is een complex nodig van meerdere bindingen
Soorten celoppervlakte receptoren
 ionkanaal gebonden receptoren: homologe transmembrane eiwitten. Veranderen iondoorlaatbaarheid.
 G-eiwit gebonden receptoren: homologe seven-pass transmembrane eiwitten. Als het ligand bindt op de
oppervlaktereceptor, bindt het G-eiwit in het cytoplasma aan de receptor en daarna aan adenylcyclase.
 Enzymgebonden receptoren: heterogene transmembrane eiwitten. Functioneren door activering meteen zelf
als enzym of komen samen met enzymen. De enzymen zijn meestal protein kinases die bepaalde eiwitten
fosforyleren.
G-eiwit receptoren komen het meeste voor. Als een ligand bindt aan de receptor, verandert de receptor van
conformatie. Dit zorgt ervoor dat het G-eiwit fosforyleert  het bindt GTP ipv GDP. Door de vormverandering
van het G-eiwit kan dit eiwit nu binden aan adenylcyclase. Adenyl cyclase maakt second messengers, waarmee
twee routes gevolgd kunnen worden.



adenylcyclase maakt cyclisch AMP (cAMP). CAMP is een gesloten AMP ring doordat er een extra binding
met de fosfaatgroep is ontstaan. Het cAMP activeert de juiste eiwitten in de cel.
Het cAMP opent het ER, zodat Ca2+ vrijkomt. Ca2+ activeert de juiste eiwitten in de cel. CAMP kan
afgebroken worden door cAMP fosfodiesterase. Gs: stimulerend G-eiwit  betrokken in enzymactivatie.
Een G-eiwit bestaat uit een:
Alfa-keten (αs) bindt en hydrolyseert GTP en activeert adenylcyclase β-keten + γ (βγ): zitten sterk aan
elkaar vast en bindt G-eiwit aan het membraan. In de inactieve situatie is GDP gebonden aan αs. Als het
ligand bindt wordt GDP veranderd in GTP. Hierdoor laat αs los van βü en bindt het vervolgens aan
adenylcyclase, wat cAMP gaat produceren. Zolang het ligand bindt, wordt de reactie steeds opnieuw in gang
gezet, omdat αs loslaat van adenylcyclase. GTPase verandert GTP in GDP en αs bindt terug aan βγ. Gi
remmend G-eiwit. Het ligand bindt op een andere receptor. Vervolgens remt αi doordat het anders bindt met
adenylcyclase. Βγ remt ook de cAMP synthese: Bindt zelf met cAMP, bindt zelf met adenylcyclase.
Adenylcyclase is een six-pass transmembrane eiwit. De ‘loop’ tussen domeinen is de active site. Cholera
toxin toevoegen: αs blijft actief. Partussis toxin: stimuleert GTP-ase  αs blijft inactief. Eén ligand kan vele
G-eiwitten tegelijk activeren. Dit houdt in dat afbraaksystemen snel moeten zijn wanneer het ligand loslaat.
Verschillende responsen:
 elke receptoren zorgt voor één gen
 meerdere receptoren zorgen voor één gen
 grotere ligandconcentratie zorgt voor meer reactie, door vorming effectieve
 alles of niets reacties ruimtelijke structuur tussen eiwittenn


tegengestelde reacties om beter te kunnen reguleren
het enzym produceert een product dat op zichzelf terugbindt: snel + langer
cAMP kan ook fosfolipase C-β activeren, dat PIP2 hydrolyseert dat dan levert:
 IP3: laat Ca2+ uit ER  hoge Ca2+ concentratie stimuleert CaM kinases die reageren met doeleiwitten.
 Diacylglycerol: zit en blijft in plasmamembraan en activeert C-kinase dat met doeleiwitten reageert.
Enzymgebonden celoppervlak receptoren. Deze bevaten een domein voor catalyse
 transmembrane guanylcyclases: catalyseren de productie van cGMP in cytosol. CGMP is een intracellulaire
medaitor, zoals cAMP bij G-eiwitten. Het kan specifieke doeleiwitten fosforyleren.
 Receptor tyrosine kinases: functie in groei en differentiatie.
Ligandbinding zet de receptor aan tot dimerisatie, wat de kinase activiteit van beide receptoren vergroot.
Geactiveerde kinases cross-fosforyleren zichzelf op tyrosine-residuen, wat dient als signaal (eiwitten)
Ras eiwitten: helpen signalen overbrengen van receptor tyrosine kinases naar de kern om deling en differentiatie
te stimuleren. Ras eiwitten zitten soms in mutagene en veroorzaken kanker door ongeremde deling.
Inactief: GDP gebonden  GNRP fosforyleert het eiwit  actief
Actief: GTP gebonden  GAP defosforyleert het eiwit  inactief.
Deze hulpeiwitten (GNRP en GAP) zijn nodig omdat [GTP] 10 keer groter is dan [GDP]  geen evenwicht.
Receptor tyrosine kinases activeren of remmen RAS eiwitten door GNRP of GAP te binden. Geactiveerde RAS
zet de fosforylatie van serine/threonine in werking (MAP-kinases). Die signalen naar de kern brengen.
 tyrosine-kinase-associated receptoren: werken hetzelfde als receptor tyrosine kinases, alleen het kinase
domein wordt gecodeerd door een apart gen en heeft een zwakke binding met de receptor polypeptide keten.
 Receptor tyrosine fosfatasen: verwijderen fosfaat van fosfotyrosine zijketens van specifieke eiwitten.
 Transmembrane receptor serine/threonine kinases: voegen fosfaat toe aan serine en threonine zijketens an
doeleiwitten
Agonist: signaalstof die stimuleert
Antagonist: signaalstof die blokkeert
Met behulp van computers kun je reacties nabootsen: neural networks.
 input layer
 hidden layer
 output layer
Celmechanismen geven zp een vereenvoudigd beeld.
Hoofdstuk 16 Het cytoskelet
Cytoskelet: netwerk van eiwitfilamenten door het hele cytoplasma dat de cel organiseert. Komt alleen voor bij
eukaryoten. Drie soorten eiwitfilamenten. Een filament bestaat uit duizenden gepolymeriseerde identieke
eiwitmoleculen. Hun functie hangt af van accessoire eiwitten die filamenten met elkaar en met celcomponenten
in contact brengen.
Microtubuli
- opgebouwd uit subunits vormen ze grote holle cilinders. Subunits bestaat uit tubuline,polair. Plus einde:
groeikant, min einde: kan afgebroken worden en zit meestal in het centrosoom voor stabiliteit.
- Primaire organisatoren van de cel, Lopen langs ER en golgi als soort kabelbaan waarlangs ER en golgi
kunnen bewegen. Andere organellen worden op hun plaats gehouden.
- Belangrijk bij celdeling. Dienen als spoeldraden en binden aan centromeer (mbv kinetochoor) om de
chromatiden uit elkaar te trekken
- Taxol verstoort de celdeling door aan microtubuli te binden, zodat ze niet kunnen depolariseren.
- Antimitotische medicijnen binden aan tubulinen, zodat microtubuli niet kunnen ontstaan. V.b. colchicine,
colcemiol, vinblastine, cincristine.
Opbouw microtubule
 lag fase: nucleatie  opstarten nieuwe microtubule, gaat moeizaam
 polymerisatie fase:elongatie  verlengen, gaat snel
 plateau fase: critcical concentration  evenveel polymerisatie als depolymerisatie.
Ze groeien aan het plus einde sneller dan aan het min einde. Plus einde groeit richting plasmamembraan, min
einde groeit naar vast punt.
Actine filamenten
- tweestrengige hellische polymeren an het eiwit actine  flexibele structuren
- komen in alle uithoeken van de cel
- bepalen de vorm van een cel (oa uitstulpingen)
- bepalen celbewegingen
- actine zit in spieren als dunne filamenten
- myosine is dikke filamenten
Intermediate filamenten
- celkern op de plaats houden door nucleaire lamina te vormen
- geven cel mechanische sterkte
- spannen het cytoplasma op
Spieren
 skeletspieren: vrijwillige samentrekking
 hartspieren en smooth muscle: onvrijwillige spiersamentrekking
Myofibrillen: delen van spierencellen opgebouwd uit actine en myosine, die kunnen samentrekken vormen
cylindrische structuren vaak zolang als de spiercel zelf en nemen het grootste gedeelte van cytoplasma in.
Elke myofibril bestaat uit een keten van kleine samentrekbare units  sacromeren --? Ge….. gestreepte
verschijning aan spierweefsel.
Sacromeer:
 lichte band: dunne actine filamenten die vast zitten aan Z-disc (einde sacromeren) beide kanten. Ze lopen
naar het midden van de sacromeer waar ze met dikke filamenten….
 Donkere band: dikke myosine filamenten die vastzitten aan de M-line.
Samentrekking vindt plaats doordat de filamenten in elkaar schuiven. Myosine hoofden steken naar buiten vanaf
een myosine filament. Een hoofd bindt aan actine, laat los door ATP, ATP hydrolyseert, myosin schuift op, ADP
myosine hoofd bindt aan volgend stukje actine  etc.
Actine: plus einde = barbed end
Min einde= pointed end
Farmacogenetics, genezen van mensen op grond van hun genen. Zo kunnen er persoonlijke medicijnen ontstaan.
Hoofdstuk 17 De celcyclus
Leven houdt in: metabolisme, groei, delen.
CelcyclusL deling + groei
 mitose fase (M fase): deling van de cel, verdeling DNA
- profase: chromosomen spiraliseren en worden zichtbaar. Cytoskelet verandert en polen ontstaan.
- Prometafase: kern valt uiteen. Kinetochoren (gespecialiseerde eiwitcomplexen) binden aan centromeren.
- Metafase: chromosomen komen in equitoriaal vlak te liggen mbv kinetochoren.
- Anafase: spoeldraden trekken chromosomen naar de polen.
- Telofase: er vormen zich twee cellen, het kernmembraan keert terug.
- Cytokinese: cytoplasma deling (begint al tijdens anafase)
 interfase: DNA replicatie
- G1 (gap) fase: periode tussen M en S fase. Tijd voor groei en controle.
- S-fase (synthese): DNA replicatie
- G2 fase: periode tussen S en M fase. Tijd voor groein en controle
- G0 fase: rustfase vanuit G1 (afwezigheid groeifactoren  wel groei, geen deling).
Vroeg embryonische celcyclus: amper G-fasen  geen groei  zeer snelle deling. Cellen in de S fase zijn
zichtbaar te maken door DNA te labelen met thymidine. Zo kan de lengte van de S fase bepaald worden. De M
fase is zichtbaar, zodat je hier ook de lengte kunt bepalen. Door de bovenste twee methoden te gebruiken, kun je
G1 en G2 afleiden. Ook een maat om te bepalen hoever de cyclus is, is de hoeveelheid DNA bepalen.
Een celcyclus controlesysteem van samenwerkende eiwitten zet aan tot processen en coordineert ze. Er zijn drie
controlepunten aanwezig:
 In G1: start synthese, als de cel groot genoeg is en het milieu goed is (groeihormone aanwezig).


Einde G2: zet aan tot mitose, als alle DNA gerepliceerd is, de cel groot genoeg is en het milieu goed is.
Metafase: voltooit mitose als alle chromosomen netjes op een rijtje liggen.
Cycline afhankelijk kinases (Cdk’s) zetten processen in werking door bepaalde eiwitten (serine, threonine
residuen) te fosforyleren als er cycline aanwezig is.
 mitotische cyclines: binden aan Cdk tijdens G2 (nodig voor beginnen mitose)
 G1 cyclines: binden in G1 (zodat de S fase kan beginnen)
In ingewikkelde eukaryoten zitten verschillende CdK’s. Mitotische cycline met CdK levert MPF (M fase
promoting factor). Er zijn enzymen nodig voor activatie.
Eencelligen delen totdat ze een negatief signaal krijgen, waardoor de deling stopt. Veelcelligen rusten totdat ze
een positief signaal krijgen van een groeifactor en gaan delen. Er zijn ongeveer 50 groeifactoren waarvoor
specifieke receptoren bestaan op specifieke cellen.
 brede specificiteitsfactoren: werken op vele doelcellen (PDGF en E6F).
 smalle specificiteitsfactoren: werken op één doelcel (EPO)
Sommige groeifactoren moeten samenwerken om een reactie op gang te brengen. Vaak hebben groeifactoren
nog andere functies. De belangrijkste functie is het reguleren van de eiwitsynthese  de snelheid waarmee
cellen groeien. Sommige cellen worden aangezet tot alleen groeien, andere juist niet.
Groeifactoren activeren intracellulaire fosforylatiecascades wat leidt tot verandering in genexpressie.
 vroege respons genen: proto-oncogenen en tumorsuppressor genen.
 Late respons genen: CdK’s en cyclines, afhankelijk van vroege respons.
Deze gentranscriptie geeft informatie over de hoeveelheid groeifactoren en zorgt voor negatieve feedback.

proliferatie genen: proto-oncogenen  één mutatie is genoeg voor ongeremde celdeling. Helpen bij celgroei
en deling over G1 checkpoint heen.
 Antiproliferatie genen: tumorsuppressor genen  twee mutaties nodig voor ongeremde celdeling (beide
genen muteren), meestal erfelijk.
Stoppen groeien en deling.
Rb gen
 gedefosforyleerd = actief  houdt het gerugalerende eiwit voor de gentranscriptie vast komt in G0 fase
voor  geen gentransciptie
 gefosforyleerd = inactief  regulerende ekoit zorgt voor gentranscriptie. Neem toe in G1, blijft hoog in S en
G2, valt daarna terug.
Celveroudering: na een bepaald aantal delingen deelt de cel niet meer. Blijft in G0 fase, waarschijnlijk door
telomeren.
Genoom: alle DNA (dubbelstrengs)
Chromatine: DNA + eiwitten
Chromosoom: DNA molecuul (ds)
Chromosoom in G0/G1: chromatide (ds)
Chromosoom in G2/M: 2 chromatiden
Chromatiden: DNA (ds)
Hoofdstuk 18: De mechaniek van celdeling
Tijdens en voor de M fase worden zeer veel eiwitten gefosforyleerd, omdat er veel gebeurt:
Chromosomen spiraliseren, kern valt uiteen, ER en golgi splitsen, aantrekkingskracht met andere cellen
verdwijnt, cytoskelet wordt getransformeerd.
In eukaryoten:
 spoeldraden trekken chromosomen uit elkaar door te hechten aan kinetochoor op centromeer.
 Ring van actine filamenten en myosin trekt het plasmamembraan samen om nieuwe cellen heen.
Tijdens de S en G2 fasen verdubbelt het centrosoom (= kern cytoskelet met twee centriolen) zich om de polen
van de spoel te vormen. Organellen die veel voorkomen in cellen verdubbelen eenmaal tijdens de mitose. ER en
golgi breken in kleine fragmenten. M fase: celdeling gevolgd door cytoplasmadeling.
De spoeldraden bestaan uit microtubuli en groeien vanuit centriolen.



polar microtubuli: groeien vanaf de polen, totdat ze elkaar in het midden overlappen. Functie: polen uit
elkaar duwen
kinetochore microtubuli: zitten vast aan kinetochoor dat weer vast zit aan het centromeer en de
chromosomen in de spoel manoevreert.
Astrale microtubuli:staan alle richtingen uit. Functie: polen gescheiden houden en hun plaats in de cel
bepalen
Hoofdstuk 20 Geslachtscellen en bevruchting
Aseksuele voortplanting levert nakomelingen die genetisch identiek zijn aan de ouders. Seksuele voortplanting
levert genetisch verschillende individuen; er ontstaan nieuwe genencomplex
Haploide cellen: enkele set chromosomen
Diploide cellen: dubbele set chromosomen
Een dier heeft allemaal diploide cellen waaruit door meiose af en toe haploide cellen ontstaan die kort bestaan en
niet delen.
Gameten: haploide cellen bedoeld voor fusie: eicel en spermacel.
Uit geslachtscellen ontstaan nieuwe gameten. Somatic cellen vormen de rest van het lichaam.
Alle diploide cellen bevatten twee vrijwel gelijke chromosomen, homologe chromosomen. Eén is afkomstig van
de vader, de adnere van de moeder. Bij meiose 1 komen deze homologe chromosomen bij elkaar te liggen en
vormen een paar. In de anafase gaat elk chromosoom (met twee chromatiden) naar een andere pool. Bij meiose 2
ontstaat opnieuw een spoel die de zusterchromatiden scheidt. Er ontstaan vier haploide cellen.
Nondisjunction: homologe chromosomen scheiden niet: cel met teveel chromosomen ontstaat.
Voordeel meiose = variatie
Extra variatie door recombinatie:
 onwillekeurige verdeling vader en moeder chromosomen tussen de dochtercellen levert 2n
 chromosomale crossing-over: tijdens de profase 1 worden stukjes chromatiden uitgewisseld tussen de
homologe chromosomen (een chiasma ontstaat).
Technieken
 recombinant DNA techniek om bepaalde eiwitten te produceren.
 Celtherapie
- gentherapie: ontbrekend gen wordt via retrovirus ingebouwd in DNA.
- Lymfocyten tegen kanker: LAK cellen: lymfocyten in cultuur met Il-2  Il-2 wordt LAK  T cellen
herkennen kanker. TlL’s: beter vorm van LAK cellen
- Beenmergtransplantaties: van een donor of van zichzelf, gezond gemaakt in een kweek.
- Anti-sense techniek. Actieve DNA streng (antisense) levert sense mRNA. Door manipulatie produceert de
andere streng antisense mRNA. Deze hybriseren tot dubbelstrengs mRNA  geen eiwit.
- Triplex techniek. Geprotoneerde basen leveren een driestrengige DNA-helix. Triplex DNA verhindert RNA
polymerase  geen eiwit.
Groeifactoren moeten in kweken in speciale combinaties voorkomen. Cellen naast elkaar helpen elkaar bij
herstelprocessen. Als er niet genoeg groeifactoren aanwezig zijn, kunnen de gaten niet dichtgroeien. Cellen delen
beter als ze zoveel mogelijk worden uitgespreid op een aantrekkende ondergrond.
Interferonen: signaalmoleculen die door geinfecteerde cellen geproduceerd worden. Ze activeren het
immuunsysteem.
Proliferatie genen: helpen cel groeien en delen.
Antiproliferatie genen: remmen groei en deling.
Een mutatie in een proliferatiegen (ook proto-oncogen) kan een oncogen opleveren: ongeremde celdeling. Een
antiproliferatiegen is een tumor-suppressor gen. Kankercellen groeien in een cultuur omhoog  laten los van het
plastic.