Signaaltransductie en celcyclus (COO 6)

Transcriptie

1 Signaaltransductie en celcyclus (COO 6) oefen- en zelftoets-module behorende bij hoofdstuk 9 en 12 van Unit 1 van Campbell, 10 e druk versie Communicatie 1. Hier zie je drie manieren waarop een chemische signalen worden doorgegeven tussen cellen. A. Plaats de juiste namen bij de afbeeldingen. B. Welke signalen kunnen over langere afstand doorgegeven worden? C. Bij welke manier is er de hoogste affiniteit tussen het ligand en de receptor? 2. Ieder celtype heeft een bepaalde set receptoren in de plasmamembraan die reageert op een specifieke set van signaalmoleculen. Hieronder zie je een aantal van deze sets met een cel die daar receptoren voor heeft. Probeer erachter te komen welk signaal elke set de cel geeft. A. Welke signalen moet de cel ontvangen om te overleven? B. Welke signalen moet de cel ontvangen om te delen? C. Welke signalen moet de cel ontvangen om te differentiëren? D. Welke signalen moet de cel ontvangen om dood te gaan (apoptose)? 1

2 3. Hier zie je twee manieren hoe er direct communicatie plaats kan vinden tussen twee naast elkaar liggende cellen. Hoe worden de structuren genoemd waarbij signaaloverdracht plaatsvindt zoals aangegeven in de bovenste afbeelding? 4. Het proces van cel-signalering kan onderverdeeld worden in drie stappen. Wat zijn deze drie stappen? Bij signaaltransductie worden signalen aan een eiwit doorgegeven. Deze veranderen daardoor van vorm. Hierin zijn drie belangrijke manieren te onderscheiden, die men concepten noemt. Wat zijn deze drie belangrijke concepten in signaaltransductie? Dit is een schematische weergave van de reacties waarbij een eiwit wordt gefosforyleerd en gedefosforyleerd. Maak onderstaande tekening af. 7. Door fosforylatie kunnen eiwitten worden geactiveerd, of juist gedeactiveerd. Hoe kan het effect van fosforylatie op een eiwit teniet worden gedaan? 2

3 8. De receptor voor groeihormoon fungeert aan de binnenkant van de cel echter vaak als enzym voor de fosforylatie van het aminozuur tyrosine van een eiwit. Deze enzymen hebben ook een eigen naamgeving. A. Uit welke groep van aminozuren kunnen aminozuren gefosforyleerd worden door een kinase? B. Welke aminozuren kunnen gefosforyleerd worden door een kinase? C. Hoe noemt men het enzym dat zorgt voor fosforylatie van tyrosine? D. Waar haalt dit enzym de fosfaatgroep vandaan? 9. De membraanreceptoren die de signalen ontvangen bij signaaltransductie werken op verschillende manieren. Welke drie typen membraanreceptoren spelen een voorname rol in signaaltransductie? Behalve transmembrane receptoren zijn er ook andere receptoren voor liganden die van buiten de cel komen. A. Welke zijn dat? B. Welke eigenschap moeten liganden hebben die binden aan deze receptoren? C. Na binding van het ligand ondergaan de receptoren een vormverandering. Wat gebeurt er vaak hierna met deze receptoren? D. Welk proces wordt in gang gezet door deze receptoren? 3

4 Membraan-receptoren 11. Hieronder staat de schematische weergave van de werking van een G-eiwit. Plaats de ontbrekende stoffen in onderstaande tekening. 12. Dit is een schematische weergave van een G-eiwit gekoppelde receptor. Het eiwit passeert de membraan 7 maal via α-helixen. Daarom wordt deze familie van eiwitten 7-α-helixreceptoren genoemd. Bij binding van een ligand aan de receptor treedt er een conformatieverandering op in het cytoplasmatisch deel van de receptor. Wat gebeurt er vervolgens? 13. Wat gebeurt er met het G-eiwit als deze aan de receptor bindt? 14. Dit is een tyrosine-kinase-receptor. Als het ligand bindt aan deze receptor, verandert deze van vorm. A. Wat gebeurt er met de receptor nadat het ligand bindt? B. Wat wordt hierdoor geactiveerd? 4

5 Second messengers 15. Tijdens verschillende signaaltransductie-cascades worden kleine moleculen aan- of vrijgemaakt. Deze moleculen dragen bij aan het doorgeven van het signaal. Via deze stap treedt ook een versterking of amplificatie van het signaal op. Eén molecuul van het ligand activeert het receptoreiwit. Dit geactiveerde eiwit kan een aantal G-eiwitten activeren, zodat er een aantal geactiveerde G-αeiwitten ontstaan. Elk geactiveerd G-α-eiwit kan een enzym activeren. Dit is de eerste amplificatiestap. Elk geactiveerd enzym kan verscheidene second messengers genereren voordat het weer wordt geïnactiveerd. Dit is de tweede amplificatie-stap. Cyclisch AMP is een belangrijke second messenger en een onderdeel van veel G-eiwit pathways. A. Waaruit wordt camp gemaakt? B. Door welk enzym wordt camp gemaakt? C. Waardoor wordt dit enzym geactiveerd? 16. Dit is een schematische tekening van een aantal reacties die plaatsvinden in de cel als reactie op het binden van een ligand aan verschillende receptoren. Bij deze reactie zijn ook second messengers betrokken. Er zijn er hier 3 van de 4 belangrijke afgebeeld. Geef deze aan. 5

6 17. Een andere belangrijke second messenger is IP 3. In de membraan zit een lipide PI dat door PI-kinases gefosforyleerd kan worden tot er PIP 2 ontstaat. Fosfolipase-C kan PIP 2 afbreken. Hierbij wordt PIP 2 gesplitst in IP 3 en DAG. Geef aan waar PIP 2 gesplitst gaat worden. 18. Dag blijft in de membraan achter. Het wateroplosbare second messenger IP3 komt vrij in de cytosol. A. Wat is het effect van IP 3 in de cel? B. Via welk type receptoren kan fosfolipase-c geactiveerd worden? De celcyclus 19. Deze cel heeft zich een tijdje geleden gedeeld en zal zich over niet al te lange tijd weer gaan delen. A. Hoe heet de fase tussen twee celdelingen in? B. Uit welke subfasen bestaat deze fase? C. Deze cel bevindt zich in, subfase Kun je nu ook iets zeggen over de chromosomen? 20. Dit zijn de verschillende stadia van de cel in de mitose. Geef van de stadia de namen en de volgorde. 6

7 21. Je kunt je afvragen of de stappen in de celcyclus direct gevolg zijn van de toestand van het DNA zelf. Dit zou betekenen dat de opvolging van stappen niet door factoren van buiten beïnvloed kan worden. Je gaat dit onderzoeken door cellen in het G 1 -stadium te te injecteren met cytoplasma van cellen in andere stadia. Je hebt de beschikking over cytoplasma van cellen in S-, G 2 - en M-fase. Cytoplasma van: injecteren in G 1 geeft als resultaat: S G2 M Conclusie: 22. De celcyclus wordt bepaald door checkpoints en bijbehorende promotiefactoren en - complexen. De promotiefactoren zorgen ervoor dat bepaalde checkpoints kunnen worden gepasseerd en de cel in het volgende (delings)stadium terecht komt. De eerst ontdekte promotiefactor was die voor de mitose: de mitose promotie factor (MPF). A. Uit welke twee stoffen bestaat deze factor? B. Hoe wordt MPF aan het eind van de mitose weer geïnactiveerd? 23. De celcyclus wordt bepaald door checkpoints en bijbehorende promotiefactoren en - complexen. De promotiefactoren zorgen ervoor dat bepaalde checkpoints kunnen worden gepasseerd en de cel in het volgende (delings)stadium terecht komt. A. Welke grafiek geeft de aanwezigheid van Cdk gedurende de celcyclus waarschijnlijk het beste weer? B. Welke grafiek geeft de aanwezigheid van cycline gedurende de celcyclus waarschijnlijk het beste weer? 7

8 24. Als een cel in de G1-fase geen signalen ontvangt om het G1-checkpoint te passeren (go-ahead-signal) gaat de cel uiteindelijk over in een niet-delende toestand. Het complex dat nodig is om de volgende fase in te gaan wordt dan geblokkeerd. Hoe noemt men deze toestand? 25. Als je een wond hebt, vormen de bloedplaatjes een korst. Ze geven ook een groeifactor af, waarvoor fibroblasten receptoren hebben: PDGF (platelet derived growth factor). Wat wordt door PDGF geactiveerd? 26. In deze grafiek staat het aantal cellen uitgezet tegen de hoeveelheid DNA per cel voor een populatie zich delende cellen. A. In welke fase zitten de cellen die een hoeveelheid DNA hebben die tussen de twee pieken valt (zie pijl)? B. Welke fase duurt het langst? C. Je verhindert dat cellen de S-fase ingaan (door blokkering van het specifieke complex). Hoe ziet de grafiek er nu uit? D. Bij klievingsdelingen vinden de delingen plaats zonder dat de cel tussen de delingen door in grootte toeneemt. Aan het einde van de klievingsdelingen is er een klompje cellen ontstaan dat in zijn totaal net zo groot is als de oorspronkelijke cel. Hoe ziet de grafiek van cellen in klievingsdeling eruit? 8