2.2. HET CYTOPLASMA

cytoplasma

• = alles binnen het celmembraan, behalve de celkern

• 3 onderdelen

inhoud

1 — cytosol

2 — organellen

3 — cytoskelet

1 — CYTOSOL

cytosol

• = vloeistof/gelei met “opgeloste stofjes” en (onoplosbare) inclusies

• 70% celvolume

• plaats waar veel chemische reacties plaatsvinden

inclusies — soorten

• vetdruppels

• glycogeen granules

  • glycogeen = polysaccharide

• pigment ophopingen

  • vb. melanine

inclusies — kenmerken

• geen membraan

• geen / nauwelijks metabole activiteit

  • MAAR niet helemaal “inert”

  • membrane contact sites (MCS)

cytsol vs extracellulaire milieu

in cytosol hebben we;

• meer;

  • kalium ionen (± 30 keer meer)

  • opgeloste neg. geladen eiwitten (200 g/L)

  • aminozuren

  • vetten

• minder;

  • natrium (± 15 keer minder)

  • calcium (± 20.000 keer minder)

  • chloride (± 25 keer minder)

  • glucose (meestal), wordt vaak onmiddellijk ‘weg-gemetaboliseerd’

2 — ORGANELLEN

organellen (8)

• met membraan

  • ER

  • Golgi-apparaat

  • lysosomen

  • peroxisomen

  • mitochondriën

  • exosomen

    ‎

• zonder membraan

  • ribosomen

  • proteasomen

endomembraansysteem — functie

• groep van membraan-omgeven organellen in eukaryote cellen die samenwerken aan:

  • synthese

  • verpakken

  • transport

  • afbraak

  van eiwitten, lipiden … binnen de cel

endomembraansysteem — opbouw

• ER

• Golgi-apparaat

• endosomen

• lysosomen

protein sorting

• biologisch proces, “postkantoor”

• eiwitten hebben andere chemische samenstelling

  • bepaalt welk eiwit naar waar moet

  • bestemming = organel met membraan

ER & Golgi-apparaat

ER

• RER (cisternen + tubulen)

  • productie eiwitten (door ribosomen)

    • o.a. membraaneiwitten voor membraansynthese

      ‎

• GER (tubulen)

  • productie triglyceriden, fosfolipiden, (voorloper) steroïde hormonen (cholesterol → vb. testosteron), glycogeen …

  • Ca - opslag

  • transport

  • detoxificatie (door enzymen; CYP450)

  • communicatie

    • via vesikels

    • MCS = membrane contact sites

RER

• eiwitten — 2 opties;

  • blijven transmembranair (werking enzym)

  • komen in ER lumen → vesiculair transport naar Golgi

    • exocytose

    • membraaneiwitten

    • andere organellen

RER — kwaliteitscontrole

• kwaliteitscontrole in ER zelf, gebeurt pre-Golgi;

  • UPR (= unfolded protein response)

    detecteert fout(e) eiwit(ten)

  • activatie ERAD (=ER-associated degradation)

    • eiwit naar cytosol

    • wordt gemarkeerd voor afbraak door toevoeging van ubiquitine

    • proteasoom verknipt eiwit tot bruikbare aminozuren

Golgi-apparaat — opbouw

• 5 à 6 cisternen

  • cis-zijde; ER

  • trans-zijde; celmembraan

• mogelijks zijn er meerdere Golgi-apparaten per cel

Golgi-apparaat — functies (5)

• afwerking stoffen uit ER → vesikels

  • *vb. bijknippen, fosforylatie, sulfatatie, glycosilatie ...

    ‎

• functies;

  • modificatie eiwitten*

  • vesikels voor export

  • vesikels voor intern gebruik;

    • vb. hydrolasen voor lysosomen

  • stockage functie

  • membraan aanleveren

intracellulair vesikel transport

• RER ←→ Golgi

• belang eiwitten;

  • clathrine

  • COPI (achterwaarts)

  • COPII (voorwaarts)

  • Rab

lysosomen

• = blaasjes gevuld met verteringsenzymen → afbraak

• afkomstig uit Golgi-apparaat

• enkel bij dierlijke cellen

lysosomen — functies (3)

• afbraak/recyclage van organellen/EW aggregaten

  • autofagie — autofagosoom = eigen aan cel

    ‎

• verdediging tegen bacteriën/organisch afval

  • heterofagie — heterofagosoom = niet eigen aan cel

    ‎

• celdood (apoptose/necrose) en opkuis van celresten (efferocytose)

lysosomen — hydrolasen

• belangrijkste enzym type in lysosoom

• herkomst = Golgi via vesikels

  • “adreskaartje” = M6P

• werking in zuur mlilieu (H⁺)

  • protonpomp

• knippen bindingen macromoleculen

  tot oorspronkelijke “bouwstenen”

protein sorting — hydrolasen

• Golgi → lysosomen

  • hydrolase precursor

  • fosforylatie; M6P = mannosefosfaat

peroxisomen

• = kleine blaasjes gevuld met enzymen

• afkomstig uit;

  • “budding” ER

  • andere peroxisomen

peroxisomen — functies

• neutraliseren (voor de cel gevaarlijke) vrije radicalen

• lipidenstofwisseling; talrijk in lever en nier

  • afbraak vetzuren

  • afbraak AZ’en en purines

mitochondriën

• "energiecentrales" van de cel

  • produceren ATP

    ‎

• oorsprong te verklaren adhv primaire

  endosymbiosetheorie;

  • eigen circulair DNA

  • dubbel membraan

  • binaire fissie; delen onafhankelijk cel

mitochondriën — functies

• ATP-productie

  via cellulaire ademhaling (oxidatieve fosforylatie) wordt ATP gemaakt uit glucose en zuurstof

  ‎

• metabolisme

  spelen een rol in vetzuurafbraak (β-oxidatie), citroenzuurcyclus (Krebs) en aminozuurafbraak

  ‎

• Ca-opslag

  ‎

• celsturing en apoptose

  ze kunnen eiwitten vrijlaten die leiden tot geprogrammeerde celdood (apoptose) — cruciaal voor ontwikkeling en bescherming tegen kanker

exosomen

• = hele kleine blaasjes = ILVs = intra-luminele vesikels

• zitten in MVBs = multi-vesicular bodies

  ‎

• ILVs worden vrijgesteld na fusie van MVB met celmembraan

• komen in extracellulair milieu terecht; we spreken nu over exosomen

exosomen — functies

• transport tussen cellen van;

  • eiwitten

  • RNA

  • lipiden

  • …

    ‎

• belangrijk voor celsignalering, immuunreacties en ziekteprocessen zoals kanker

3 — CYTOSKELET

opbouw

• microfilamenten

  • actine

    ‎

• intermediaire filamenten

  • vimentine, desmine, cytokeratine

    ‎

• microtubuli

  • tubuline, kinesine, dyneine

microfilamenten — opbouw

• G-actine → F-actine

  • globaal (bol) → filament

• 2 F-actine draden → α-helix

microfilamenten — functies & eigenschappen

• celcortex (~stevigheid)

• spankabels doorheen de cel

  • verbinden van celstructuren

• spiercelcontracties

• celdeling = cytokinese

  ‎

• zorgt voor microvilli structuur

  • vnl. bij darm-epitheel

  • verwar niet met trilharen!!

• beweeglijkheid van cel (pseudopodiën)

intermediaire filamenten — opbouw

• touwachtige eiwitstructuren (10 nm)

  • opgebouwd uit vezelvormige eiwitten

  • vb. vimentine, desmine, cytokeratine …afhankelijk van het celtype

• intermediair = tussen microfilamenten en microtubuli

  ‎

• zeer sterk en stabiel – weinig dynamiek in vergelijking met de andere twee cytoskeletelementen

intermediaire filamenten — functies

• mechanische stevigheid cel;

  • beschermt cel tegen rek- en trekkrachten

  • verankeren celorganellen

  • behoud v/d vorm v/d celkern

  • vormt stevige netwerken in huidcellen, zenuwcellen en spiercellen

microtubuli — opbouw

• holle buizen (25 nm diameter).

  • opgebouwd uit tubuline-dimeren;

    α- en β-tubuline

  • beginnen in het centrosoom

  ‎

• dynamisch: kunnen snel op- en afgebroken worden (polymerisatie/depolymerisatie)

microtubuli — eiwitten

Term	Type	Functie	Richting transport
Tubuline	structuureiwit	bouwt microtubuli op
Kinesine	motoreiwit	transport weg v/d kern	- naar +
Dyneïne	motoreiwit	transport naar kern	+ naar –

microtubuli — functies

• intracellulair transport via motoreiwitten;

  • dyneïne en kinesine

• vorm en steun aan de cel

  ‎

• mitose

  • vormen de spoelfiguur voor chromosoomverdeling

• cilia en flagellen;

  • opgebouwd uit microtubuli