Cellebiologi - kap 15 - compartments

Hvad er cellekernens (nucleus) opbygning og funktion?

Cellekernen indeholder størstedelen af cellens DNA og er stedet for DNA- og RNA-syntese. DNA findes som euchromatin, hvor der er aktiv gentranskription, og heterochromatin, som er inaktivt. Cellekernen er omgivet af en dobbelt kernemembran med kerneporer, og den ydre kernemembran er sammenhængende med ER-membranen. I nucleolus syntetiseres rRNA, og ribosomale subunits samles.

Hvad er det endoplasmatiske reticulum (ER), og hvad er funktionerne af ru og glat ER?

ER er et system af sammenhængende membransække og -rør. Rough ER har ribosomer på den cytosoliske overflade, som syntetiserer proteiner, der føres ind i ER-lumen eller indsættes i ER-membranen, hvor de kan transporteres videre. Smooth ER har ikke ribosomer og står for lagring og frigivelse af Ca²⁺, syntese af lipider, produktion af hormoner og afgiftning af stoffer.

Lysosomer

Cellens nedbrydningssystem - indeholder enzymer til nedbrydning af makromolekyler, mikroorganismer eller beskadiget organeller

Endosomer

Midlertidig transport- og sorteringsorganeller, der bestemmer, om materiale skal genbruges eller sendes til nedbrydning i lysosomer.

Peroxisomers

Peroxisomer nedbryder især meget langkædede fedtsyrer og beskytter samtidig cellen mod giftigt H₂O₂, som dannes ved oxidative reaktioner. H₂O₂ nedbrydes af enzymer som katalase og peroxidase til mindre skadelige produkter.

Cytosol

Den vandige opløsning, som fylder rummet mellem organellerne. Cytosolen indeholder vand, ioner, opløste proteiner, og her findes også frie ribosomer. I cytosolen foregår bl.a. glykolysen, hvor glukose nedbrydes til pyruvat, hvorved der dannes energi i form af ATP.

Hvilke organeller er med i endomembransystem

Består af kernemembranen, ER, Golgi, endosomer, lysosomer og plasmamembranen.

Hvilke organeller er ikke en del af endomembransystemet?

Cytosol, nukleus, peroxisomer, mitokondrier og kloroplaster

Hvad er de to hovedveje for vesikulær transport i cellen?

Den sekretoriske pathway transporterer materiale udad fra ER → Golgi → celleoverfladen, mens den endocytotiske pathway transporterer materiale indad fra celleoverfladen → endosomer → lysosomer

Hvad er de fire faser i vesikulær transport?

Vesikulær transport foregår i fire faser: budding, hvor vesiklen afsnøres fra donor-kompartmentet, transport, hvor vesiklen bevæges mod sit mål, docking, hvor vesiklen bindes til target-kompartmentet, og fusion, hvor vesiklens membran fusionerer med target-membranen og indholdet afleveres. Membranens orientering bevares under processen.

Hvad transporterer vesikler?

Vesikler transporterer cargo, membran og væske. Cargo er de specifikke molekyler, fx proteiner, som skal transporteres til en bestemt destination og holdes på plads i cellen af cargo receptorer. Vesiklens membran indeholder lipider og proteiner, mens væsken inde i vesiklen kan indeholde vand, ioner, opløste molekyler og proteiner

Hvordan dannes en vesikel ved budding?

Først bindes bestemte cargo-molekyler til cargo-receptorer i membranen. Herefter binder cargo-receptorer på den cytosoliske side adaptorproteiner (adaptin). Adaptin rekrutterer clathrin, som samles til et coat og bøjer membranen, så der dannes en knop. Dynamin danner derefter en spiral omkring vesiklens hals og bruger GTP til at hjælpe med at snøre vesiklen fri fra membranen. Efter afsnøringen fjernes clathrin-coatet, så vesiklen kan transporteres videre og fusionere med sin målmembran.

Hvordan transporteres vesikler gennem cellen?

Vesikler transporteres langs mikrotubuli ved hjælp af motorproteiner. Rab-proteiner på vesiklens membran kan rekruttere motorproteiner direkte eller via adaptorproteiner. Kinesin bevæger vesikler mod mikrotubulis plus-ende, mens dynein bevæger dem mod minus-enden.

Hvordan binder en vesikel til sin target-membran og fusionerer med den?

Rab-proteiner på vesiklen binder til tethering-proteiner ved den rigtige target-membran og hjælper dermed vesiklen med at binde til membranen. Derefter binder v-SNARE på vesiklen til t-SNARE på target-membranen. SNARE-proteinerne danner et kompleks af fire α-helixer, som gradvist trækkes tæt sammen og derved trækker de to membraner så tæt sammen, at de fusionerer og vesiklen kan aflevere sit indhold.

Hvad er Rab-proteiner, og hvordan regulerer de vesikulær transport?

Rab-proteiner er små GTPaser, der fungerer som molekylære switches i vesikulær transport. Når Rab binder GTP, er det aktivt og membranforankret og kan binde til forskellige effektorproteiner, fx motorproteiner, tethering-proteiner og SNAREs, som hjælper med transport og docking af vesikler. Når GTP hydrolyseres til GDP, bliver Rab inaktivt og kan frigøres fra membranen til cytosolen.

Hvordan sikres kvalitetskontrol af proteiner i starten af den sekretoriske pathway?

Proteiner kvalitetskontrolleres i ER af chaperoner, som tilbageholder forkert foldede proteiner og hjælper dem med at folde korrekt. Hvis det ikke lykkes, nedbrydes proteinerne. Ved ophobning af forkert foldede proteiner aktiveres Unfolded Protein Response (UPR), som øger ER’s kapacitet til proteinfoldning og nedbrydning.

Hvordan er Golgi-apparatet opbygget?

Golgi-apparatet består af stabler af membransække kaldet cisternae. Det har en cis-side, som vender mod ER og modtager materiale, og en trans-side, hvorfra materiale sendes videre til andre destinationer. Miljøet bliver mere surt fra cis- mod trans-siden, grundet Golgi-enzymer og sorteringsmekanismer fungerer bedst ved bestemte pH-værdier.

Hvad er Golgi-apparatets funktion?

Golgi-apparatet modtager proteiner og lipider fra ER, modificerer bl.a. kulhydratkæder på proteiner og sorterer og pakker proteiner og lipider efter, hvor de skal transporteres hen. Sorteringen sker især i trans-Golgi network (TGN), hvorfra materialet pakkes i vesikler og transporteres videre til fx endosomer eller plasmamembranen.

Hvordan returneres ER-residente proteiner, der ved en fejl transporteres til Golgi?

ER-residente proteiner, der ved en fejl transporteres til Golgi, har et KDEL-signal. I Golgi genkender KDEL-receptoren signalet og binder proteinet, så det transporteres tilbage til ER. I ER får den højere pH proteinet til at slippe KDEL-receptoren, hvorefter proteinet bliver i ER

Hvad er exocytose?

Exocytose er, når vesikler fusionerer med plasmamembranen fra den cytosoliske side og frigiver deres indhold uden for cellen. Det kan ske gennem den konstitutive pathway eller efter et signal gennem den regulerede pathway.

Hvad er den konstitutive sekretoriske pathway?

Den konstitutive sekretoriske pathway foregår kontinuerligt i alle eukaryote celler og kræver ikke et signal. Vesikler fra Golgi fusionerer løbende med plasmamembranen og leverer lipider og membranproteiner til membranen samt opløselige proteiner, der udskilles fra cellen.

Hvad er den regulerede sekretoriske pathway?

Den regulerede sekretoriske pathway findes i specialiserede sekretoriske celler (Neuroner eller endokrine celler som producerer hormoner). Proteiner pakkes i sekretoriske vesikler ved trans-Golgi network, hvorefter vesiklerne modnes og deres indhold koncentreres, inden de opbevares i cellen. Ved et signal, typisk en stigning i cytosolisk Ca²⁺, fusionerer vesiklerne med plasmamembranen, og proteinerne frigives ved exocytose.

Hvad er endocytose

Endocytose er, når cellen optager materiale udefra ved, at plasmamembranen omslutter materialet og afsnøres, så der dannes en vesikel med materialet inde i cellen.

Hvad er fagocytose?

Fagocytose er en form for endocytose, hvor cellen optager store partikler, fx bakterier. Plasmamembranen danner udløbere, som omslutter partiklen og afsnøres, så partiklen ender i en vesikel inde i cellen. Fagocytose bruges fx af protozoer til fødeoptagelse og af visse hvide blodlegemer til at optage bakterier og celleaffald.

Hvad er pinocytose?

Pinocytose er en form for endocytose, hvor cellen kontinuerligt optager ekstracellulær væske og små partikler i små vesikler.

Hvad er receptor-medieret endocytose?

Receptor-medieret endocytose er en selektiv form for endocytose, hvor bestemte molekyler binder til specifikke receptorer i plasmamembranen mod det ekstracellulære rum. Receptorerne binder først adaptin, derefter clathrin og danner clathrin-coated pits, som danner vesikler, som afsnøres af dynamin og molekylerne er optaget i cellen

Hvilke tre veje kan endocyterede transmembrane proteiner følge?

Efter endocytose transporteres transmembrane proteiner til et early endosom, hvor de sorteres til tre forskellige veje. Ved recycling sendes proteinerne tilbage til det samme område af plasmamembranen via recycling endosomer. Ved degradation transporteres de videre til lysosomer, hvor de nedbrydes. Ved transcytose transporteres de gennem cellen og indsættes via exocytose i et andet område af plasmamembranen.

Hvordan kan recycling-endosomer bruges til regulering af membranproteiner?

Recycling-endosomer kan opbevare membranproteiner, som efter behov kan sendes tilbage til plasmamembranen. På den måde kan cellen regulere mængden af bestemte proteiner i plasmamembranen.

Hvad er transcytose?

Transcytose er transport af materiale optaget via endocytose fra den ene side af cellen til den anden. Transporteres via vesikler gennem cellen og frigives ved exocytose. Det forekommer specielt i epitelceller.

Hvad er funktionen af de forskellige endosomer?

Tidlige endosomer fungerer som cellens sorteringsstation efter endocytose. Herfra kan materiale sendes til recycling-endosomer, som returnerer proteiner til plasmamembranen, eller videre til sene endosomer. Sene endosomer modtager også materiale fra trans-Golgi network (TGN) og kan sende materiale videre til lysosomer til nedbrydning eller returnere bestemte proteiner til TGN, fx M6P-receptoren. M6P (mannose-6-phosphat) sættes på lysosomale enzymer, som skal transporteres til lysosomet for at nedbryde andre stoffer.

Hvad er lysosomets funktion, og hvordan nedbryder det materiale?

Lysosomet nedbryder makromolekyler ved hjælp af sure hydrolaser (enzymer som nedbryder molekyler ved brug af vand). En H⁺-pumpe bruger ATP til at pumpe H⁺ ind i lysosomet, så pH holdes omkring 5, hvor de sure hydrolaser fungerer bedst.

Hvilke tre veje kan føre materiale til nedbrydning i lysosomer?

Materiale kan føres til lysosomer gennem endocytose, hvor materiale optages fra omgivelserne, fagocytose, hvor store partikler som bakterier optages, og autofagi, hvor cellens egne komponenter, fx beskadigede organeller, omsluttes og sendes til lysosomet for nedbrydning.

Hvordan sorteres og transporteres lysosomale proteiner fra Golgi til lysosomer?

Lysosomale hydrolaser mærkes med mannose-6-phosphat (M6P), som fungerer som et sorteringssignal, så de kan transporteres til lysosomet, hvor de nedbryder makromolekyler. I trans-Golgi network binder M6P-mærket til M6P-receptorer, og hydrolaserne pakkes i vesikler og transporteres til sene endosomer. Det sure miljø får hydrolaserne til at slippe receptorerne. M6P-receptorerne sendes tilbage til Golgi og genbruges, mens hydrolaserne føres videre mod lysosomet.