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