Membranen, membraantransport en cytoskelet

Membranen, membraantransport en cytoskelet
Versie 2015
Vragen bij COO over hoofdstuk 11, 12 en 17 van Alberts’ ‘Essential Cell Biology’, 4e
druk
Membranen
1. Je wordt gevraagd een kunstmatige membraan te maken. Deze moet qua vorm en
functie sterke overeenkomsten vertonen met een echte celmembraan.
A. Welke drie typen moleculen ga je gebruiken?
B. Stel een membraan samen in de ruimte die hieronder is aangegeven.
C. Wat is de functie van cholesterol in de membraan?
D. Geef een aantal functies van glycoproteïnen in de membraan.
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
1
2. Dit is een detail van de plasmamembraan van een dierlijke cel. Benoem de
onderdelen.
3. De gebieden van een transmembraan eiwit die in de membraan gelegen zijn hebben
voornamelijk één bepaalde secundaire structuur. Welke is dat?
4. Naast transmembrane en integrale membraaneiwitten zijn er ook perifere membraaneiwitten. Hoe zijn deze aan de membraan verbonden?
5. Membranen zijn vloeibaar: de lipiden vertonen een grote laterale beweging. De
vloeibaarheid van de membraan bepaalt onder andere de permeabiliteit. De
vloeibaarheid wordt bepaald door externe omstandigheden, maar kan door de cel ook
gereguleerd worden door de samenstelling van de membraan te veranderen.
A. Welke externe factor bepaalt de vloeibaarheid van een membraan?
B. Met welke veranderingen aan de samenstelling van de membraan kan de cel de
vloeibaarheid ervan beïnvloeden?
2
6. Het is mogelijk om cellen van verschillende organismen met elkaar te laten versmelten
(met behulp van een virus). Na zo'n drie kwartier bij kamertemperatuur blijken de
eiwitten uit de beide membranen zich als gevolg van diffusie volledig verdeeld te
hebben over de totale membraan van de gefuseerde cel. Hier zie je een grafiek waarin
de mate van verdeling na 40 minuten is uitgezet tegen de temperatuur.
Teken in de grafiek hoe deze zal veranderen als beide
membranen meer onverzadigde vetzuren bevatten.
7. Als cellen van verschillende organismen met elkaar
versmelten, verdelen de eiwitten uit de beide membranen zich gelijkmatig over de
membraan van de gefuseerde cel. Sommige eiwitten blijven op een bepaalde plek in
de membraan. Hierdoor ontstaan gebieden met een speciale functie: de
membraandomeinen.
Er zijn vier manieren waarop de eiwitten op een bepaalde plaats in de membraan
gehouden worden. Noem deze.
1:
2:
3:
4:
Membraantransport
8. In deze grafiek is de permeabiliteitscoëfficiënt (in cm per seconde)
weergegegen van verschillende moleculen voor passage door een
synthetische lipide-dubbellaag.
Waarom hebben K+ en Na+ zo'n lage permeabiliteit?
3
9. (Volgorde deelvragen kan verschillen in COO)
A. Hydrofobe en zeer kleine ongeladen moleculen
verplaatsen zich afhankelijk van de concentratiegradiënt
door de celmembraan. Hoe heet dit proces?
B. Hydrofiele moleculen, dus ook water, verplaatsen zich
afhankelijk van de concentratiegradiënt door de
membraan met behulp van transporteiwitten. Hoe heet
dit proces?
C. Sommige moleculen verplaatsen zich tegen de
concentratie- gradiënt in met behulp van
transporteiwitten, die fungeren als een pomp. Hoe
heet dit proces?
D. Voor welke processen is ATP nodig?
10.
A. Natrium-ionen worden via vergemakkelijkt transport uitgewisseld met de
omgeving. De richting van het transport is onder andere afhankelijk van het
concentratieverschil. Wat bepaalt nog meer de richting van transport voor natriumionen?
B. De richting van het transport van natriumionen door de celmembraan is afhankelijk
van het concentratieverschil en het potentiaalverschil, samen de elektrochemische
gradiënt. Alle cellen hebben een potentiaalverschil over de plasmamembraan
staan: het cytoplasma is negatief geladen vergeleken met de extracellulaire
vloeistof. Normaal is de concentratie natriumionen buiten de cel veel hoger (bijna
10×) dan intracellulair. Werken beide grootheden samen of werken ze elkaar tegen
bij transport van Na+ de cel in?
Potentiaalverschil:
Concentratieverschil:
C. Normaal is de concentratie kalium-ionen buiten de cel veel lager dan intracellulair.
Geef ook aan hoe beide grootheden werken bij transport van K+ de cel in.
Potentiaalverschil:
Concentratieverschil:
4
D. De richting van het vergemakkelijkt transport van natrium-ionen door de
celmembraan is afhankelijk van de elektrochemische gradiënt. Deze zorgt voor
een transport de cel in. Toch blijft het concentratieverschil over de
plasmamembraan gehandhaafd. Door welk mechanisme wordt dit verschil
gehandhaafd?
11.
A. Glucose wordt via het darmepitheel vanuit het lumen van de
darm getransporteerd naar de extracellulaire vloeistof. De
concentratie glucose in het darmepitheel is hoog, dus dit
moet via actief transport. Welk transportmechanisme gebruikt
de epitheelcel om glucose op te nemen?
B. Wat is de drijvende kracht achter dit transportmechanisme?
C. Glucose wordt via het darmepitheel vanuit het lumen van de darm getransporteerd
naar de extracellulaire vloeistof. Welk transportmechanisme gebruikt de epitheelcel
om de glucose af te staan aan het bloed?
D. Kost dit hele proces de cel netto energie?
E. Wat zorgt ervoor dat de symport-eiwitten zich niet door de membraan naar de
andere kant van de cel verplaatsen?
5
Cytoskelet: begrippen
Onderstaande 12 vragen verschijnen ad random, dat betekent dat ze niet altijd in dezelfde
volgorde komen.
12. Het …………………….……… bevat een ingewikkeld netwerk van eiwitfilamenten dat
voorkomt in het gehele cytoplasma.
13. Het …………………….……… organiseert de reeks microtubuli die hiervandaan
straalsgewijs door het cytoplasma lopen.
14. Aan de voorkant van een kruipende fibroblast steken regelmatig dunne platte
extensies uit. Deze …………………….……… bevatten een dicht netwerk van actinefilamenten.
15. Bewegingen in eukaryote cellen worden opgewekt door …………………….……… die
binden aan actinefilamenten of microtubuli.
16. In de laag net onder de plasmamembraan bevindt zich veel actine. Deze laag noemt
men …………………….………
17. De hoofdfunctie van …………………….……… is cellen in staat te stellen mechanische
stress het hoofd te bieden wanneer cellen uit elkaar worden getrokken.
18. De …………………….……… bestaat uit een netwerk van intermediaire filamenten die
de binnenkant van de kernenvelop bekleden.
19. Microtubuli zijn opgebouwd uit …………………….………
20. …………………….……… zijn voornamelijk van belang voor de vormverandering van
de cel.
21. De microtubuli in ciliën en flagellen starten vanuit het …………………….………
22. Het motoreiwit …………………….……… speelt een belangrijke rol bij de beweging van
ciliën en flagellen.
23. De cytoplasmatische intermediaire filamenten zijn zeer stabiel. Dit in tegenstelling tot
de …………………….……… die bij elke celdeling uiteenvallen en vervolgens weer
worden opgebouwd.
6
Cytoskelet
24. Hieronder zie je cellen met erin de schematische tekening van een type filament. Zet
de naam van het type filament bij elke cel.
25. Hier zie je een schematische weergave van de drie typen filamenten.
A. Plaats de functies en eiegenschappen bij de typen filamenten.
Microtubuli
Intermediaire filamenten
Actinefilamenten
B. Wat is het meest stabiele cytoskelet-element?
26. Je wilt tubuline zichtbaar maken in cellen. Je hebt tot je beschikking:
- een objectglaasje waarop cellen groeien.
- konijn-anti-tubuline
- geit-anti-muis met een fluorescerende groep
- geit-anti-konijn met een fluorescerende groep
- fixatief
- detergens
Geef de onderdelen in de juiste volgorde aan die je op het objectglaasje zou
pipeteren. Je hebt mogelijk niet alle onderdelen nodig! Tussen elke stap wordt er
gespoeld. Bedenk waarom je dit zou moeten doen.
7
27. Geef de foto aan waar cellen behandeld zijn met :
A. anti-actine en een fluoriserend antilichaam
B. anti-keratine en een fluoriserend antilichaam
C. anti-tubuline en een fluoriserend antilichaam
28. Hieronder staan de namen van een aantal celtypen. Zet achter het weefsel waar je
een grote dichtheid van een bepaald type filament verwacht het juiste type filament.
- delende cellen
- Amoebe proteus
- huidepitheel
- darmspierweefsel
29. Welk onderdeel van het cytoskelet is bij de celdeling betrokken?
30. A. Wat is de voornaamste functie van actinefilamenten?
B. Wat is de voornaamste functie van microtubuli?
C. Wat is de voornaamste functie van intermediaire filamenten?
8
31. Colchicine en taxol zijn twee stoffen die de groei van tumoren kunnen remmen. Dit
doen ze echter op een verschillende manier.
A. Colchicine bindt aan tubuline dimeren. Wat is het effect hiervan op de vorming
van microtubuli?
B. Taxol bindt aan microtubuli. Wat is het effect hiervan op de vorming van
microtubuli?
32. Deze cel verkeert in de metafase. Er zijn 3 typen microtubuli:
1. astral microtubuli dienen voor het verankeren van het
centrosoom
2. kinetochoor microtubuli trekken de chromosomen uit elkaar
3. polaire microtubuli trekken de centrosomen en de
chromosomen nog verder uit elkaar
A. Teken de cel die ontstaat als die cel tijdens de metafase wordt
behandeld met colchicine.
B. Teken nu de cel die ontstaat als die cel tijdens de metafase wordt behandeld met
taxol.
33. Hieronder zie je een tubuline-dimeer. Welk molecuul moet op de plaats van de
vraagteken komen om deze dimeer in een microtubulus te kunnen inbouwen?
9
34. Hiernaast zie je de motoreiwitten kinesine en
dyneïne. Benoem de onderdelen.
35. Hier zie je het motoreiwit. Geef aan hoe het celorganel aan het motoreiwit hecht, en
het motoreiwit vervolgens aan de microtubulus hecht.
10