Organisatieniveaus PDF

Preview

Summary

Download Organisatieniveaus PDF

Description

Organisatieniveaus Biomoluculen Koolhydraten (COH2)  

Hydroxylgroep (OH) zorgt ervoor dat het koolhydraat goed oplosbaar is in water Functie: voorzien van E + zorgen voor structuur in celmembraan

Monosachariden  Vb Glucose C6H12O6  Ofwel hexose (vb. glucose) ofwel pentose (vb. fructose)

Disachariden  = samenvoeging van 2 monosachariden  Dmv dehydratatiereactie: bij een monomeer een hydroxylgroep afhalen en bij de ander een waterstofgroep => watermolecule H2O en covalente glycolidische binding  Voor splitsing van disacharidenen naar monosachariden => Hydrolysereactie : watermolecule wordt gebruikt om 2 monomeren te ontkoppelen

Polysachariden  Meer dan 2 monosachariden  Binding via dehydratatiereactie en ontbinding via hydrolysereactie  Er kunnen vertakkingen optreden vb. glycogeen (energiereserve in de menselijke levercellen of spiercellen)

Lipiden (COOH)   

Vetzuur bestaat uit een lange keten van koolstof- en waterstofatomen met aan het uiteinde een carboxylgroep (COOH) Enkelvoudige covalente bindingen tussen koolstofatomen => verzadigd vetzuur (vaak vast van vorm bij kamertemp.) een of meerdere dubbele bindingen tussen koolstofatomen => onverzadigd vetzuur (vaak vloeibaar bij kamertemp.)



Functie :energievoorziening, functie in signaaltransductie als signaalmolecule en structuurvoorziening in celmembraan

Triglyceriden  1 centrale glycerolmolecule waar 1, 2 of 3 vetzuren aan gekoppeld zijn via dehydratatiereactie (ontkoppelen => hydrolysereactie)

Fosfolipiden  Glycerolmolecule gekoppeld met 2 vetzuren en 1 fosfaatgroep  Zijn polair (hydrofiel) en apolair (hydrofoob) => Amfifiel => dit komt door de geïoniseerde of apolaire groep

Steroïden  Niet-oplosbaar  Vb. cholesterol  steraanskelet

Eiwitten  

bestaan uit polymere ketens van aminozuren => aminozuren zijn in deze ketens verbonden door peptidebindingen => Polypeptiden ! Pas als een polypeptide ruimtelijk opgevouwen wordt spreekt men van een proteïne



De volgorde waarin de aminozuren door peptide-bindingen aan elkaar zitten in een eiwit noem je de primaire structuur. Afhankelijk van de aantrekkende of afstotende krachten tussen de verschillende restgroepen, neemt een aminozuurketen een bepaalde vorm aan, bijvoorbeeld een spiraal (secundaire structuur). Deze spiraal kan worden gevouwen (tertiaire structuur). Als een eiwit is opgebouwd uit verschillende subeenheden (ieder met een tertiaire structuur) spreek je van een quaternaire structuur. De ruimtelijke structuur is belangrijk voor de werking van het eiwit. Wanneer deze structuur verloren gaat door bijvoorbeeld een te hoge temperatuur (denaturatie), verliest het eiwit zijn biologische werking.

Receptoreiwitten Receptoreiwitten zijn speciale eiwitten. Ze bevinden zich in celmembranen en sommige typen reageren met antistoffen, andere met met hormonen. Receptoreiwitten zorgen ervoor dat een hormoon zich kan binden aan de eiwitten zelf en in de juiste cellen komt.

Enzymen Enzymen zijn eiwitten die chemische reacties katalyseren. Veel enzymsoorten zijn werkzaam binnen de cel en katalyseren daar stofwisselingsprocessen: het opbouwen van moleculen vanuit kleinere moleculen en het afbreken van moleculen tot kleinere moleculen. Het speekselenzym amylase bijvoorbeeld, breekt grote moleculen (zetmeel) af. Afhankelijk van de plaats waar amylase inwerkt ontstaan er disachariden (maltose), kleinere polysachariden en glucose (monosacharide). Met het speekselslijm worden kleine voedseldeeltjes weer aan elkaar geplakt.

Structuureiwitten Structuureiwitten zijn eiwitten die model geven aan cellen en weefsels. Binnen de cel in het cytoplasma vormen structuur eiwitten het celskelet. Ook de eiwitten binnen de chromosomen, de histonen, waaromheen het DNA is opgerold, zijn in principe structuur-eiwitten.

Transporteiwitten Transporteiwitten spelen een rol bij het vervoer stoffen binnen het lichaam. Bekende voorbeelden zijn de eiwitten hemoglobine en myoglobine die een rol spelen bij het transport van O2 en CO2. Maar ook de celmembraan bevat transporteiwitten, bijvoorbeeld de Natrium-Kalium-pomp. Zij zorgen voor een goed verloop van de rustpotentiaal en de actiepotentiaal bij neuronen.

Plasma-eiwitten Plasma-eiwitten zijn eiwitten in die zich bevinden in het bloedplasma. Plasma-eiwitten veroorzaken de colloïdosmotische waarde van het bloed voor de resorptie van weefselvloeistof in de haarvaten. Sommige plasmaeiwitten binden en transporteren stoffen zoals metalen, vitaminen, vetten en hormonen. Een aantal plasmaeiwitten, zoals fibrinogeen, is betrokken bij de bloedstolling.

Antistoffen Een antistof is een stof die een rol speelt in het afweersysteem, ookwel immunoglobulinen genaamd. Het kan zich hechten aan één specifiek type antigeen. Antigenen zijn membraan-eiwitten, waar cellen en virussen aan herkend kunnen worden. Antistoffen worden gemaakt door plasmacellen (witte bloedcel). Ze komen in het bloed terecht en kunnen er bijvoorbeeld voor zorgen dat lichaamsvreemd bloed (van een bepaalde andere bloedgroep) gaat klonteren.

Enzymen 

Algemeen werkingsmechanisme= verlagen van activeringsenergie ve chemische reactie S + E  ES  P + E

 

Lock-and-key-model: S past in de actieve plaats vh enzym (sleutel in een slot) Induced-fit-model: vormverandering vd actieve plaats wordt geïnduceerd door het substraat => specifiekere en sterkere bindingsreactie tussen E en S Covalente modificatie: atomen of functionele groepen, die covalent binden met enzymen en de vorm en dus ook de eigenschappen ervan veranderen (modulatoren binden enkel op bindingsplaats) Allosterische modificatie: modulatoren binden reversibel aan een eiwit op een plaats verschillend vd actieve plaats => veranderen de vorm vd actieve plaats Chemische specificiteit: de mogelijkheid ve enzym om bepaalde substraat of groep te binden (de vorm van S en bindingsplaats van E en de afstand tussen S en E bepalen mee de specificiteit) hoog/laag Affiniteit: de mate en sterkte waarmee een substraat wordt aangetrokken tot een enzym (lading en afstandsafhankelijk) hoge affiniteit => grote kans tot binding en kleine kans tot ontbinding (binding is reversibel) Saturatie: de mate waarin de beschikbare actieve plaatsen van enzymen bezet zijn ! hoe hoger de concentratie S, hoe groter de kans op binding met het vrije enzym ! de reactiesnelheid kan enkel toenemen tot wanneer alle bindingsplaatsen bezet zijn Competitie: wanneer verschillende substraten kunnen binden aan type enzym. Concentratie en affiniteit grote rol Agonist: S die E activeert Antagonist: S die E inactiveert



 





  

Nucleotiden De bouwstenen van het DNA bestaande uit een fosfaatgroep, een desoxyribose (suiker) en een stikstofbase. Er zijn vijf nucleotiden. Guanine (G) Cytosine (C) Adenine (A) en Thymine (T) en Uracil (U). Nucleotiden komen vrij voor in het kernplasma en kunnen worden gebruikt bij de productie van een nieuwe streng DNA of RNA. Adenine bindt enkel met Thymine en Cytosine enkel met Guanine (dit geld voor DNA -> Bij RNA wordt Thymine vervangen door Uracil).



De fosfaatgroep (-PO3) zit aan het vijfde koolstofatoom van de suikergroep. In een DNA- of RNA-streng bindt de fosfaatgroep aan het derde koolstofatoom van de suikergroep van het vorige nucleotide. De keten van suiker- en fosfaatgroepen die zo ontstaat, is de ‘ruggengraat’ van de streng.

Plasmamembraan en membraantransport Plasmamembraan Fosfolipidendubbellaag  = celmembraan  Bestaat uit dubbele laag van lipidenmoleculen en ingesloten proteïnen  Fosfolipiden: polaire regio en apolaire regio  Fosfolipiden worden niet aan elkaar of aan membraanproteïnen gebonden door chemische bindingen => moleculen kunnen afzonderlijk van elkaar bewegen (apolaire staarten kunnen heen en weer bewegen) => karakter van vloeistof  Plasmamembraan flexibel Functionele proteïnen in plasmamembraan  Integrale proteïnen: zijn amfifiel. De meesten overspannen het volledige membraan en worden transmembraanproteïnen genoemd  Perifere proteïnen: niet amfifiel, op membraanopp., gebonden aan polaire delen vd integrale membraanproteïnen of vd fosfolipiden. De meesten bevinden zich op membraanopp. Dat grenst aan cytosol vd cel (intracellulair)

Glycocalix  Extracellulaire kant  Koolhydraten covalent gebonden aan glycolipiden en glycoproteïnen  Koolhydraten bestaan uit korte ketens monosachariden => al deze koolhydraten vormen een laag in extracellulaire vloeistof = Glycocalix  Functie: herkenning van cellen => lichaam kan lichaamsvreemde cellen herkennen en afbreken Lichaamscompartimenten  Intracellulaire vloeistof (67%)  Extracellulaire vloeistof: Plasma (7%) en Interstistiële vloeistof (26%) ! plasmamembraan vormt barrière tussen de intracellulaire ruimte (cytosol) en de interstitiële ruimte, de bloedvatwand vormt barrière tussen de interstitiële ruimte en het plasma

Membraantransport Diffusie en osmose  Diffusie: nettoverplaatsing van moleculen van een plaats met hoge concentratie naar een plaats met lage concentratie



Osmose: de diffusie van water door een semi-permeabel membraan



Osmolariteit: totale concentratie opgeloste stof in een oplossing 1 osmol= 1mol => Hoe hoger de osmolariteit, hoe lager de concentratie water Osmolariteit (osm/l)= molariteit (mol/l) * aantal deeltjes Osmotische druk: waarde voor de kracht van osmose => de mate waarin een oplossing de neiging heeft om water naar zich toe te trekken  Hoe lager de concetratie water, hoe hoger de osmotische druk



Passief membraantransport  Diffusie Netto flux= P*A*(C1-C2) (A=membraanopp. en P=permeabiliteit membraan)  Diffusie door plasmamembraan Stoffen die rechtstreeks door plasmamembraan diffunderen: vetoplosbare moleculen (alcohol, steroïden,…) en zeer kleine moleculen (zuurstof, CO2,…) = Simpele diffusie Stoffen die niet door plasmamembraan kunnen diffunderen: Hydrofiele stoffen Klein, geladen ionen; groot, polair (vb. glucose)  Oplossing: Membraankanalen of membraantransporters = Gefaciliteerde diffusie  Osmose Actief membraantransport  Primair en secundair actief transport



Bulktransport: endo- en exocytose Endocytose: Pinocytose= opnemen van vloeistoffen Fagocytose= opnemen van lichaamsvreemdmateriaal en dat vernietigen Receptorgemdieerde endocytose= macromoleculen selectief vanuit de extracellulaire vloeistof in de cel worden opgenomen

Celcommunicatie   

Elektrische signalen: veranderingen in membraanpotentiaal van een cel (veranderingen in ladingen kunnen zorgen voor een signaal) Chemische signalen: moleculen die door de cel worden vrijgelaten in de extracellulaire vloeistof (grootste deel vd communicatie) Targetcellen: cellen die elektrische of chemische signalen ontvangen

Intercellulaire communicatie  Gap junctions: directe transfer van chemische of elektrische signalentussen 2 aangrenzende cellen  Hormonen: chemische signalen die worden geproduceerd en vrijgelaten door endocriene klieren of sommige niet-endocriene weefsels. Via bloed naar de plaats waar ze een fysiologisch effect moeten uitoefenen  Paracriene signalen: chemische signalen die worden geproduceerd en vrijgelaten door cellen in de nabijheid vd targetcel ( neurotransmitters kunnen gezien worden als paracrien)  Autocriene signalen: chemische signalen die worden geproduceerd en vrijgelaten door een cel en een effect hebben op diezelfde cel

Intracellulaire signaling  Stappenplan: 1. Het signaalmolecule is een ligand (first messenger) dat bindt aan een receptor 2. Een ligandreceptorbinding activeert de receptor 3. De receptor activeert op zijn beurt een of meerdere intracellulaire signaalmoleculen (second messenger-systeem)

4. Het laatste signaalmolecule in de pathway initieert de synthese van targetproteïnen of modificeert bestaande targetproteïnen om zo een respons te creëren Van intercellulair naar intracellulair  Lipofiele signaalmoleculen: kunnen door fosfolipidenlaag en binden aan intracellulaire receptoren ( in cytosol of nucleus). De meesten zijn hormonen. Traag proces => celrespons vaak waarneembaar na meer dan 1u  Lipofobe signaalmoleculen: kunnen niet door fosfolipidenlaag en binden aan receptorproteïne op celmembraan. Celrespons is veel sneller => na enkele miliseconden tot minuten !signaaltransductie: overdracht van info van extracellulaire ruimte naar de intracellulaire ruimte => extracellulaire signaal wordt omgezet (=transductie) en vermenigvuldigd (=amplificatie) (zoals radiogolven) Membraanreceptoren  Ligand-gated ionenkanalen: de binding vd signaalmolecule aan de receptor zorgt voor de opening ve ionenkanaal  Receptorenzymen: De binding ve signaalmolecule aan de receptor (extracellulaire zijde) activeert de enzymen (intracellulaire zijde)  G-proteïne gekoppelde receptoren: intracellulaire deel vd receptor is gelinkt aan een driedelig membraan-transductiemolecule=> G-proteïne Activatie vd G-proteïne gekoppelde receptor leidt tot een verzndering vd conformatie vh Gproteïne, wat op zijn beurt de enzymen of effectorproteïnen zal activeren => cascade wordt ingang gezet dat uiteindelijk zal leiden tot een cellulaire respons

Cellulair niveau Cytologie    

Na bevruchting Pluripotente stamcellen (=dochtercellen zygote): kunnen nog uitgroeien tot iedere soort humane cel Multipotente stamcellen/adulte stamcellen: kunnen differentiëren tot cellen van 1 weefseltype Unipotente stamcellen: cel beperkt tot 1 celtype

Celorganellen CELORGANEL Nucleus(celkern)

Ribosomen

Endoplasmatisch reticulum (ER)

Golgi-apparaat

FUNCTIE Commandocentrum vd cel -> bevat chromosomen (DNA) die zorgen voor de info om alle cellulaire activiteiten mooi te laten samenlopen Celkern bevat de info voor de aanmaak van meer dan 100000 verschillende eiwitten. Het kernplasma bevat ionen, enzymen, nucleotiden, RNA en DNA. Transport eiwitten en RNA => actief Transport kleine moleculen en ionen => passief Humane cel bevat 46 chromosomen

Productie van eiwitten ( bewegen zich vrij in het cytoplasma maar als eiwitsynthese gestart is verplaatsen ze zich naar ER) Membraannetwerk  Gedeelte waar ribosomen zich vasthechten = RER Ribosomen produceren eiwitten die in de compartimementen vh RER terechtkomen, vouwen zich op tot 3D structuur, Sommigen blijven echter en functioneren als enzym en anderen in pakketjes (=vesikels) naar Golgi-apparaat  Andere gedeelte (zonder ribosomen)= SER Synthese van lipiden, steroïden, cholesterol, glyceriden (afhankelijk vd cel) Finalisatie van eiwitsynthese Vesikels komen aan aan de CIS-zijde -> vesikels fuseren met elkaar en daarna met het Golgi-apparaat en vormen nieuwe cisternae -> de moleculen ondergaan nu hun laatste modificaties oiv enzymen =

Mitochondriën

Lysosomen, Peroxisomen en Proteasomen Centriolen Kernmembraan Kernplasma Kernporiën

Nucleoli Lysosomen

opvouwing van eiwitten in def. 3D structuur (quaternaire structuur) + aanhechting koolhydraten of lipiden 1. Golgi verantwoordelijk voor aanmaak en opslag glycoproteïnen of glycolipiden ->nadat alle moleculen hun def. Vorm en functie hebben terug in vesikels verpakt en naar TRANS-zijde vervoerd daarna ofwel in cel blijven (lysosomen) ofwel exocytose (secretoire vesikels)ofwel versmelten met celmembraan (membraanvernieuwende vesikels) Energievoorziening vd cel dmv cellulaire respiratie(zie blokwijzer p.70 ev) converteren ze de E van voedingstoffen naar cellulaire E -> ATP Als er 1 fosfaat groep wordt verwijderd komt er E vrij en ADP. ADP gaat dan naar mitochondriën en wordt terug opgeladen door de toevoeging van een fosfaatgroep -> ATP Mitochondriën heeft dubbel membraan: 1. Buitenste voor bescherming en stevigheid 2. Binnenste voor het creëren van een groot opp. Voor het elektronentransport DNA (vd moeder) in mitochondriën is voor eigen proteïnesynthese en voor vermenigvuldiging zodat de cel niet in celdeling gaat Afbraak va afval, lichaamsvreemd materiaal en beschadigde cellen of biomoleculen Belangrijke rol bij celdeling Een dubbele membraan die het nucleusplasma vh cytoplasma scheidt Bevat ionen, enzymen, nucleotiden, eiwitten, RNA en DNA Vervoeren van ionen, kleine moleculen en RNA naar het cytoplasma en de celorganellen Vervoer RNA en eiwitten=actief Vervoer ionen en kleine moleculen=passief Synthese van RNA en functionele ribosomen Kleine blaasvormige structuren, die digestieve enzymen bevatten voor de afbraak van koolhydraten, lipiden, proteïnen en nucleïnezuren 2. Autofagie: lysosomen worden

Peroxisomen

Cellulaire respiratie

gebruikt om cellulaire structuren te hergebruiken. Ze fuseren met en verteren beschadigde celorganellen. Als die zijn afgebroken tot functionele eenheden worden ze terug vrijgegeven aan het cytoplasma voor hergebruik 3. Fagocytose: ze breken lichaamsvreemd materiaal af door te fuseren met bacteriën of virussen vernietigen ze (fagocytose alleen een bepaalde cellen vh imuunsysteem) 4. Autolyse: als een cel niet meer functioneert laat een lysosoom zijn enzymen vrij in het cytoplasma waardoor de cel zichzelf verteert Lijken op lysosomen maar bevatten andere enzymen(waaronder peroxide) en zijn kleiner 5. Ze breken giftige stoffen (medicijnen en alcohol) af en vrije radicalen(bijproducten ve normaal metabolisme maar zijn gevaarlijk als ze niet tijdig worden afgebroken)

 Tijdens het proces van cellulaire respiratie worden er 36 – 38 moleculen ATP geproduceerd 6. Het begin ervan is met 1 Glucose molecule 1. Glycolyse (anaeroob): in cytosol en anaeroob proces. 1 molecuul glucose => 2 pyruvaat => 2 ATP en NADH maar glycolyse wordt 2* doorlopen => 4 ATP + 2 NADH Oxidatieve carboxylering (aeroob): link tussen glycolyse en citroenzuurcyclus. In de matrix van mitochondriën. 2 moleculen pyruvaat omgezet in 2 moleculen acetylCoenzyme-A => NADH (*2) + CO2. 2. Citroenzuurcyclus: AcetylcoA splits co-enzyme af en treedt citroenzuur cyclus binnen. In matrix van mitochondriën. Binding acetyl aan oxaloacetaat tot vorming van citraat => 1 ATP + 3 NADH + 1 FADH2 (*2) 3. Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylering (aeroob): FADH2 en NADH uit de voorgaande processen geven energierijke elektronen af op het binnenste membraan vd mitochondriën. Elektronen gaan van eiwitcomplex naar eiwitcomplex op het binnenste membraan en zo worden er H+-ionen naar de intermembranaire ruimte gepompt => H+ionen terug in de matrix gepompt en hierdoor wordt ATP gevormd => 34 ATP

Cytoskelet = inwendig raamwerk dat stevigheid, buigzaamheid en structuur aan de cel ontleent Fucties: 1. 2. 3. 4.

Vormgeving vd cel: kracht + structuur Interne organisatie: vezels zorgen ervoor dat organellen op hun plaats blijven Intracellulair transport: vezels vormen netwerk van spoorwegen Weefselvorming: sterke eiwitvezels kunnen connecteren met extracellulaire eiwitvezels => linken van cellen en weefselvorming 5. Beweging vd cel: vb. cilia, flagellum, bloedcellen, … Onderdelen: 1. Microfilamenten: dunste vezels van cytoskelet verzorgen de verbinding vh celmembraan met cytoplasma, doordat ze verbindingen met eiwitten vormen uit het plasmamembraan. Heel belangrijk bij contractieproces in de spiercellen

2. Intermediare filamenten: dikkere vezels dan microfilamenten die verstevigen de cel en stabiliseren de positie vd cel tov andere cellen via verbindingen met het plasmamembraan. Vb. grote hoeveelheid aan keratine in huidcellen 3. Microtubuli: holle buisjes en dikste vezels van cytoskelet verankeren van celorganellen en stevigheid bieden aan de cel 4. Centriolen: opgebouwd uit microtubuli 5. Cilia of trilharen: ondersteund door een netwerk van microtubuli 6. Flagellum: opgebouwd uit microtubuli

Eiwitsynthese en celdeling Eiwitsynthese  Het DNA treedt op als template voor de aanmaak van RNA, dat op zijn beurt optreedt als template voor de productie van eiwitten 1....