Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Thema V

HC-12: Glucosemetabolisme en Enzymologie, 06-01-2014

Katabolisme is het afbreken van stoffen (dissimilatie) en anabolisme is het opbouwen van stoffen (assimilatie).

De oxidatie van de monosacharide glucose levert energie.

C6H12O6 + 6 O2 wordt  6 CO2 + 6 H2O + ATP

In deze reactie wordt glucose geoxideerd. De energie die vrijkomt bij de oxidatie van glucose kan voor verschillende processen in het lichaam worden gebruikt. Glucose wordt geoxideerd in kleine stapjes door middel van carrier moleculen om alle energie zo efficiënt mogelijk op te kunnen slaan. Zou het in één stap gebeuren, dan zou heel veel energie verloren gaan in warmte en zou de cel stuk gaan. Ook is daar een grote activeringsenergie voor nodig. Voor de kleinere stapjes is een kleinere activeringsenergie nodig.

Enzymen beïnvloeden de activeringsenergie. Ze verlagen deze, zodat de reactie sneller kan plaatsvinden en er is minder energie nodig om de reactie te laten starten. Enzymen hebben dus een katalytische werking. Het enzym bindt aan het substraat zodat het enzymsubstraatcomplex ontstaat. Dit katalyseert naar het enzymproductcomplex en dan laat het product los. Het enzym kan opnieuw worden gebruikt.

Enkele enzymen:

Hydrolase katalyseert hydrolytische reactie (splitsing van molecuul, door toevoeging van water)

Protease breekt eiwitten af door de hydrolysatie van peptidebindingen te katalyseren.

Polymerase katalyseert polymerisatie reacties zoals de synthese van RNA en DNA.

Kinase katalyseert de toevoeging van fosfaatgroepen aan moleculen

Fosfatase katalyseert het hydrolytische verwijderen van een fosfaatgroep. Het heeft dus een tegengestelde werking van kinase.

Oxido-reductase (oxidases, reductases, and dehydrogenases) katalyseert reacties waarin een molecuul wordt geoxideerd en een ander molecuul gereduceerd. Dit zijn dus redoxreacties.

Het berekenen van de omzetsnelheid

V= Vmax * (substraatconcentratie/(Km + substraatconcentratie))

De Vmax is de maximale omzettingssnelheid. Dit hangt af van het turnovergetal (efficiëntie, aantal omzettingen per seconde, veel variërend) en de hoeveelheid van het enzym. De Km is de substraatconcentratie als het enzym op de helft van zijn maximale snelheid is. Een grafiek zal altijd een verticale asymptoot hebben. Enzymen zullen op een gegeven moment hun maximale capaciteit bereikt hebben. Tot het Km is de lijn ongeveer lineair.

Competetieve enzymremmer

De inhibitor bindt aan het enzym op de actieve bindingsplaats. Er ontstaat een complex met de inhibitor en het enzym. Hierdoor kan het substraat niet meer binden en wordt de reactie geremd. Dit is reversibel, bij een hoge concentratie van het substraat laat hij weer los. De Km waarde is groter.

Geactiveerde drager moleculen

• Hoog energetisch fosfaat in de vorm van ATP. De energie die van eten of van zonlicht komt, zorgt ervoor dat een derde fosfaat groep bindt aan ADP. Zo krijg je ATP. Deze laatste fosforester binding bevat veel energie, die vrijgemaakt kan worden zodra deze derde fosfaat groep loslaat. De maximale vrije energie, die kan worden onttrokken aan zo’n reactie verschilt per soort fosfaatbinding.
• Elektronen dragers: NADH/NAD+ en FADH2/FAD. De energieoverdracht gaat hier via redoxreacties. NAD+   +   H+   +   2e-  wordt NADH. Zo geldt dit ook voor FAD, die twee postieve waterstofionen opneemt. De elektronen worden zo opgeslagen voor later gebruik.
• Acetyldrager: Co-enzym A. Deze bestaat uit een nucleotide (ribose en adenine), een lange koolstofstaart. Als acetyl heeft gebonden, dan zit deze aan het einde van de koolstofstaart. Dit is een energierijke binding (zwavel). Acetyl-CoA heeft een belangrijke rol in: vetzuursynthese, aminozuursynthese, beta-oxidatie (hierin worden vetzuren afgebroken tot acetyl-CoA), citroenzuurcyclus.

Katabolisme van glucose

1. Glycolyse. Bij de glycolyse wordt glucose omgezet in 2 pyruvaat en water. Eerst wordt energie geïnvesteerd, maar netto komen hierbij 2 ATP en 2NADH moleculen vrij. Belangrijk is dat er geen zuurstof wordt gebruikt en de reactie dus anaeroob is. Het vindt plaats in het cytoplasma.
2. Pyruvaat dehydrogenase. Deze reactie vindt plaats tussen de glycolyse en de citroenzuurcyclus. Pyruvaat gaat via een transport eiwit van het cytoplasma naar het matrix van een mitochondriën. Naar het binnenste membraan die oppervlaktevergroting bereikt door instulpingen. De acetylgroep van pyruvaat wordt gekoppeld aan Co-enzym A. CO2 komt vrij en NAD+ wordt omgezet in NADH. Dit wordt gedaan door een eiwit bestaande uit 3 verschillende soorten moleculen iedere soort doet 1 stap.
3. Citroenzuurcyclus. Dit vindt ook plaats in het matrix. Eerst wordt acetyl-CoA (met 2 c-atomen) omgezet in citroenzuur (met 6 c-atomen) door toevoeging van oxaloacetaat. Vervolgens wordt er in kleine stapjes energie onttrokken. Acetyl-CoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi   2 CO2 +CoA-SH + 3NADH + 3 H + FADH2 + GTP. GTP kun je gelijktrekken aan ATP. Je begint dus met acetyl-CoA, dit wordt citroenzuur en je eindigt met oxaloacetaat. Oxaloacetaat wordt vervolgens weer opnieuw gebruikt in een nieuwe cyclus.
4. Oxidatieve fosforylering. Dit vindt plaats in het binnenste membraan van de mitochondriën. Het belangrijkste van deze reactie is het creëren van energierijke verbindingen in  ATP. NADH en FADH2 zijn geladen met elektronen, nadat deze zijn gevormd gaan deze lopen langs de elektronentransport keten in het membraan. Hier staan ze de H+ ionen af. Op deze manier wordt ook weer NAD geregenereerd die weer gebruikt moet worden in een volgende cyclus. Deze H+ ionen gaan door het membraan heen door de energie die vrijkomt bij het afstaan van de ionen. Hierdoor ontstaat een hoog H+ gradiënt buiten het membraan. Dit kan worden gebruikt voor de fosforylering van ADP naar ATP. Het wordt gebruikt door het enzym ATP synthase.  H+ gaat door het kanaal van ATP synthase en aan het einde van dit kanaal binden de ionen aan zuurstof om water te vormen. Hierbij wordt ADP omgevormd naar ATP. De oxidatie van NADH geeft 2,5 ATP en de die van FADH2 1,5 ATP.

Alle bovenstaande  processen bij elkaar leveren per cyclus tussen de 30 en de 32 ATP.

• Anaerobe glycolyse. Dit vindt ook plaats in het cytoplasma. Hierbij wordt glucose omgezet in pyruvaat waarbij 2ATP en 2NADH wordt gevormd. Vervolgens wordt het pyruvaat omgezet in melkzuur (lactate), hierbij wordt de NADH weer gebruikt. Per glucose molecuul komen worden er dus 2ATP moleculen gevormd. Dit alles vindt plaats in de afwezigheid van zuurstof. De citroenzuurcyclus en de oxidatieve fosforylering vind niet plaats. De vorming van melkzuur zorgt voor regeneratie van NAD+. Hoge concentraties van melkzuur kunnen zorgen voor spierpijn en in hogere concentraties voor verlaging van de pH in het bloed (lactate acidosis).

Opslag van glucose

Glucose kan in de lever worden opgeslagen als de polysaccharide glycogeen. Hexokinase  in de spieren en glucokinase in de lever kunnen glucose ombouwen tot glucose-6-fosfaat. Glucose-6-fosfatase kan in de lever ook weer omgezet worden in glucose. Glucose-6-fosfaat wordt via mutase omgezet in glucose-1-fosfaat, dit wordt uiteindelijk glycogeen. De vorming van glycogeen kost energie. Dit proces is niet volledig omkeerbaar en dus worden in afbraak van glycogeen bepaalde stappen overgeslagen via bypass reacties. Drie stappen verschillen in het proces en dit zorgt ervoor dat het gluconeogenesis meer energie kost. Glycogeen ligt opgeslagen in het cytoplasma.

De lever zorgt er ten alle tijden voor dat de glycolyse en de gluconeogenese (vormen van glucose uit puruvaat of lactate) in balans zijn. Deze cyclus wordt de cori cyclus genoemd. Zo is melkzuur en glucose in balans. De lever is het enige orgaan wat ook weer glucose afgeeft aan het bloed, dit maakt hem altruïstisch.

Glycolyse

Glucose + 2 NAD+ 2 ADP + 2 Pi   2 Pyruvaat + 2 NADH + 4 H+ 2ATP + 2 H20

Gluconeogenese

2 Pyruvaat + 2 NADH + 4 H+ 4 ATP + 2 GTP + 6 H20  Glucose + 2 NAD+ 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi

Totaal:  2 ATP + 2 GTP + 4 H20  2 GDP + 2 ADP + 4 Pi

HC-13: Vetmetabolisme, 06-01-2014

Een vet bestaat uit een triglycerol en daaraan met een esterbinding drie vetzuren. Het molecuul is apolair en deze moleculen trekken naar elkaar tot een druppel. Vetzuur synthese (anabolisme): vetzuren worden gevormd uit citraat (uit de citroenzuurcyclus) dat via acetyl CoA en malonyl CoA wordt omgezet in vetzuren. Katabolisme: triglycerol en 3 watermoleculen worden glycerol en 3 vetzuren.

De Beta oxidatie cyclus levert veel energie op (NADH en FADH2). De vetzuren worden omgezet in acetyl CoA en dit gaat de citroenzuurcyclus in. Dit levert meer energie dan glucose. Vetzuur oxidatie: palmitate + 7 NAD+ + 7 FAD + 8 CoA + 7 H2O + ATP -> 8 acetyl-CoA + 7 NADH + 7 FADH2 + AMP + 2 Pi + 7 H+

Volledige oxidatie geeft:

palmitate + 23 O2 + 106 ADP + 106 Pi -> 16 CO2 + 106 ATP + 122 H2O

Bij een teveel aan acetyl-CoA worden keton bodies gevormd. Twee acetyl-CoA vormen een acetoacetyl CoA die kan worden omgevormd tot acetoacetate. Op zijn beurt vormt dit aceton en beta hydroxybutyrine zuur. Aceton adem je uit, bij een grote hoeveelheid kan je dit ruiken. De andere stoffen zijn zuur en verlagen bij hoge hoeveelheden de bloed pH, dit veroorzaakt ketoacidosis. Dit kan coma en dood veroorzaken. De keton bodies zijn verder een energiebron voor het hart en de hersenen. Vorming hiervan ontstaat als men langdurig niet eet en bij diabetes.

PD-05: Monogenetische diabetes, 06-01-2014

Diabetes type I: jonge leeftijd last, levenslang insuline (4x per dag spuiten)

Diabetes type II: grotere groep overgewicht en lichaamsbeweging hebben invloed

Metabolisme: De pancreas geeft insuline af met de betacellen in de eilandjes van Langerhans. Dit is 1-2% van de pancreas (verspreid) de rest produceert spijsverteringsenzymen.

Insuline stimuleert de opname van glucose in alle lichaamscellen. Als de suikerspiegel is gedaald remt de lever de insuline, zo wordt het tussen nauwe grenzen gehouden. De 2000 insuline producerende cellen hebben glucosetransporter eiwitten op het membraan. Een hoge glucose concentratie stimuleert de secretie van insuline. Bij diabetes wordt dit nagebootst (3-4 keer per dag) door de bloedsuiker te meten en insuline te spuiten maar dit is lang niet zo goed als constant, wat het lichaam doet. De lever  geeft bij een te lage concentratie glucose af. De nier kan bij een veel te hoge concentratie glucose kwijtraken aan de urine maar verliest hier veel vocht bij. Hyperglycemie veroorzaakt dus veel plassen en dorst en moe zijn. Therapie kan echter ook een hypoglycemie veroorzaken (lage bloedsuiker).

De therapie heeft niet alleen effect op de korte termijn effecten van de hyperglycemie maar de lange termijn effecten (diabetische retinopathie (hoornvlies), diabetische nefropathie (nier), CVA, diabetische neuropathie en cardiovasculaire ziektes) worden ook bestreden. Met name de micro en macrovasculaire complicaties kunnen orgaanschade veroorzaken. Door de verbeterde therapieën leven mensen ook steeds langer met  deze ziekte.

Er zijn ook mutaties waarmee je diabetes kan krijgen, een voorbeeld hiervan is MODY (Maturity-Onset Diabetes of the Young). Dit erft monogenetisch en dominant over, maar de penetrantie is heel laag. Vaak wel een iets verhoogde glucose waarde maar niet diabetes.

Wanneer men ontdekt heeft dat iemand diabetes heeft wordt ook de familie gecontroleerd en onderzocht welke soort diabetes het is. Dit geeft informatie over de progressie en het risico op complicaties. Voor de familieleden wordt het risico op diabetes of het hebben ervan duidelijk. Meestal wordt de diagnose voor MODY vroeg gesteld. 2-3% van de diabeten hebben dit, meestal familie met diabetes onder  de 25. De vorm is vaak mild en er is dan ook vaak geen insuline nodig alleen een aanpassing op het dieet en soms orale medicijnen. Er zijn meer dan 8 genen die deze ziekte veroorzaken. Glucokinase wordt bijvoorbeeld niet gevormd door een fout in de transcriptie factoren. Glucokinase zorgt voor insuline secretie in de lever en de beta cellen. Dit kan grote bloedsuiker verhogingen snel terugbrengen. Wanneer dit niet werkt is de bloedsuikerspiegel constant verhoogd. Er is minder glycogeensynthese en opslag en daardoor een verhoogde gluconeogenese. Met twee gemuteerde genen is men niet levensvatbaar. Er zijn veel verschillende mutaties die hetzelfde fenotype geven, maar het komt niet vaak voor.

Thema VI

HC-14: Organellen: structuur en functie, 08-01-2014

De kern bevat genetische informatie en daarbinnen vindt replicatie, transcriptie, translatie, RNA processing (capping en splicing) en repair plaats. Er is eu- en heterochromatine. Het wordt omsloten door een kernenveloppen met kernporieën (openingen omgeven door eiwitten). De kernenvelop is continu met het ER.

Tijdens de interfase bevat de kern een (grote) nucleolus of meerdere (kleine) nucleoli. Deze zorgen ervoor dat acrocentrische chromosomen (met satelliet) bij elkaar komen te liggen. Ze zijn goed zichtbaar door de transcriptie van rDNA genen. Hiervoor zijn veel ribosomen nodig dus wordt de nucleolus groot en is er ook veel rER. Eiwitten van ribosomale subunits worden de kern in geïmporteerd en in de nucleolus in elkaar gezet. De subunits gaan vervolgens buiten de kern transleren. Het cytoplasma bestaat uit celorganellen en cytosol.

Membraan-omgeven organellen:

Plasma (cel) membraan scheidt de buiten en de binnenwereld van de cel, transporteert ionen en voedselmoleculen en geeft informatie door.

Het endoplasmatisch reticulum bestaat uit twee soorten die langzaam in elkaar overlopen. Het gladde deel zorgt voor de lipid en steroid synthese en de detoxificatie (ontgifting). In het ruwe deel vindt veel eiwitsynthese, eiwitmodificatie en eiwitvouwing plaats. Het is ruw omdat de ribosomen vaak aan het ER hechten.

Het golgi apparaat zorgt voor eiwitmodificatie en sorteert en concentreert de verschillende soorten eiwitten. Het heeft een cis kant waar ze vanuit het ER binnen komen en een transkant waar ze het apparaat verlaten.

Mitochondriën zijn er 100 tot 1000 per cel. Het heeft een dubbelmembraan en daarbinnen vinden de citroenzuurcyclus, vetzuuroxidatie en de oxidatieve fosforylering plaats. Het speelt ook een grote rol bij cellulaire zelfmoord (apoptose). Het heeft een eigen circulair mtDNA wat een eigen manier van transcriptie en translatie heeft. De meeste eiwitten in de mitochondriën komen wel uit het nucleaire DNA. Het is waarschijnlijk ontstaan door een eukaryotische cel die een prokaryotische cel opslokte.

Peroxisomen (honderden per cel) zorgen voor oxidatieve detoxificatie en de oxidatie van zeer lange vetzuurketens.

Endosomen sorteren stoffen die door endocytose zijn opgenomen. Membraaneiwitten worden hergebruikt, nuttige stoffen afgeleverd en afvalstoffen naar het lysosoom gebracht.

Lysosoom verteert het opgenomen materiaal. Het heeft een zuur milieu vol met hydrolytische enzymen. Het verteerd ook de versleten organellen (autofagie).

Vesicles zijn blaasjes die transport leveren. Transport vesicles vervoeren van ER naar cis-Golgi, tussen golgi blazen onderling, van plasmamembraan naar endosoom (endocytose), van endosoom naar lysosoom en van endosoom naar plasmamembraan. Gereguleerde secretie en constitutieve secretie door middel van exocytotische vesicles.

Niet-membraanomgeven organellen en insluitsels:

Ribosomen

Cytoskelet

• actine filamenten (dynamisch), zorgen voor beweeglijkheid, verankering membraaneiwitten, speciale celstructuren zoals microvilli en in spiercellen zorgen voor actine-myosine voor de contractie (sarcomeren)
• microtubuli (dynamisch) zorgen voor organel transport, en de spoeldraden tijdens de mitose. Het centrum wat dit regelt is het centrosoom.
• Intermediaire filamenten (vast) geven veerkracht en steun. Verschillende varianten komen in verschillende typen cellen tot expressie.
  • keratine in epitheelcellen
  • vimentinen in bindweefsel, spiercellen en glia cellen
  • neurofilamenten in zenuwcellen
  • nuclear lamina in alle cellen

HC-15: Transport over membranen, 08-01-2014

Een fosfolipide is een amfifatisch molecuul. Het heeft een hydrofobe staart en een hydrofiele kop (choline en fosfaatgroep). De staart bestaat uit twee delen (glycerol met 2 vetzuren). Vaak heeft een van de twee staarten dubbele bindingen en heeft daardoor een knik. Een knikje in de staart betekent dat het onverzadigd is.  Het amfifatische karakter zorgt voor een fosfolipidedubbellaag, met het hydrofobe deel naar binnen. Deze laag vormt een bolletje, een liposoom. Dit is een blaasje gevuld met water.

De dubbele bindingen zorgen ervoor dat de fosfolipiden niet meer helemaal goed aansluiten. Het membraan wordt vloeibaarder en lipiden mobieler. De mobiliteit hangt ook af van de lengte van de staarten. In dierlijke cellen kunnen de gaten die ontstaan door de knik in de staart worden opgevuld door een ander amfifatisch molecuul: cholesterol. Dit geldt als een regulator van de vloeibaarheid. Temperatuur is ook een belangrijke factor.

De fosfolipiden zijn continu in beweging. Ze draaien om hun eigen as (rotatie), buigen heen en weer (flexie) en wisselen van positie binnen dezelfde laag (laterale diffusie). Wisseling tussen twee lagen (flipflop) gebeurt zelden. Naast fosfolipiden bevat het membraan ook eiwitten, die dus ook over het membraan bewegen. Dit is essentieel voor het functioneren van een cel.

Membraaneiwitten

• Transporteiwitten
• Ankers (Anchors), koppelen membraaneiwitten bepalen zo de vorm
• Receptoren binden buiten de cel aan een stof en geven binnen signaal af
• Enzymen katalyseren reacties

Soorten membraan geassocieerde eiwitten

• Transmembraaneiwitten, vaak gevormt door alpha helices met de hydrofobe (apolaire) zijketens naar buiten. Meerdere transmembraaneiwitten samen kunnen een porie vormen; een kanaaltje om stoffen door te laten. Dit kanaal heeft een polaire binnenkant.
• Monolaag, ook dit is vaak een alfa helix.
• Vast aan een lipide
• Vast aan een andere eiwit

Apolaire, ongeladen moleculen (geen ionen!) kunnen door middel van passieve diffusie door het membraan heen. Dit zijn dus apolaire moleculen als O2, CO2 en N2. Kleine polaire moleculen kunnen er ook doorheen (water, glycerol, ethanol). Hier geldt hoe groter hoe minder makkelijk het gaat. Grote en geladen moleculen gaan door middel van actief transport. Er zijn verschillende mechanismen:

• Transportkanalen, hier gaan vooral ionen doorheen. Dit is passief transport met het concentratiegradiënt mee.
• Dan heb je twee transporters, een actieve tegen het concentratiegradiënt in en een passieve met het concentratiegradiënt mee. Dit wordt gefaciliteerde diffusie genoemd. Door het binden met een molecuul is het heel selectief. De kinetics grafiek is hetzelfde als die van de enzym katalysatie. Actief transport maakt gebruik van ATP of licht of een co-transporter.

In darmepitheelcellen wordt er gebruik gemaakt van een co-transporter. Glucosemoleculen gaan samen met een natrium molecuul de cel in. Dit is zodat glucose tegen de concentratie in de cel in kan.

Signaaltransmissie in cellen

Er zijn verschillende ionkanalen. Ze gaan open op verschillende manieren: verschil in lading, reageren op ligand (binnen of buiten de cel) en reagerend op stress. Ladingsverschillen in de zenuwcellen worden voornamelijk verschil in de concentratie van natrium, dit is buiten de cel heel hoog en binnen laag net als de calciumconcentratie. De kaliumconcentratie is binnen de cel veel hoger. Er zijn lekkanalen voor Kalium maar door het ladinggradiënt kan het niet allemaal naar buiten. De lading is normaal binnen de cel negatief. Bij een actiepotentiaal schiet dit omhoog. Door het binden van neurotransmitters worden de natrium kanalen geopend. Het gradiënt stijgt tot de grenswaarde, de natriumkanalen worden geïnactiveerd en kalium stroomt naar buiten om de lading te herstellen, hierna worden de natriumkanalen weer geactiveerd (maar zijn dan gesloten). Het natrium in de cel wordt later naar buiten gepompt door actieve Natrium Kaliumpomp. Bij de synaps aangekomen stroomt calcium de presynaptische cel binnen die ervoor zorgt dat de vesicles met neurotransmitter versmelten met het membraan. De neurotransmitter bindt aan de membraaneiwitten in de postsynaptische cel en deze zorgen voor depolarisatie en dat het signaal verder gaat.

HC-16: Eiwittransport in de cel, 08-01-2014

De eiwitten van een ribosoom worden gevormd in het cytosol en geïmporteerd in de kern. De units bestaan uit rRNA en eiwitten. Deze genen hiervoor liggen op de korte arm van de vijf acrocentrische chromosomen. In de kern wordt een nucleoli gevormd bij transcriptie. In de nucleoli worden de subunits geassembleerd en ze verlaten de kern via kernporiën. In het cytosol wordt het functionele ribosoom samengesteld.

Op het N-terminale deel van een eiwit zit een signaalsequentie die aangeeft waar het product heen moet.  Alleen de producten die in het cytosol (cytoplasma zonder organellen) horen hebben geen signaal.

In het mitochondriën zitten speciale receptor en translocator eiwitten in het buitenmembraan. Het dubbele membraan komt nog voort uit de evolutie. In het binnenmembraan zit ook een translocatoreiwit. Er zijn verschillende signalen voor beide membranen TIM en TOM. Het eiwit wordt ontvouwen gaat door deze translocator eiwitten. Binnen in het binnenste membraan wordt het opnieuw opgevouwen. Hier gaat ook het signaal eraf. Andere signalen:

• Peroxisomaal, er zitten speciale receptor en translocator eiwitten in het membraan
• Nucleair, dit gebeurt door de kernporiën. Deze lokaliseren het signaal op het eiwit en laten het naar binnen als het klopt.
• ER-signaal, deze gaat via het ER en het golgi apparaat.

Tijdens de synthese herkent een Signal Recognition Particle (SRP) de ER-signaal sequentie. Vervolgens valt de eiwitsynthese heel even stil. Het SRP bindt aan een SRP receptor die naar een translocatie kanaal doorstuurt. Met ribosoom en al bindt het geheel aan het translocator kanaal op het ER. Vervolgens komt de eiwitsynthese weer op gang. N-terminale deel van het eiwit verschijnt met een lus in lumen van het ER door het kanaal. De synthese gaat ondertussen nog steeds door. Nieuwe ribosomen starten op het ER-gebonden 5’ einde van het mRNA.  De signaalsequentie wordt erafgeknipt door een enzym: signaalpeptidase. Ondertussen gaat de eiwitsynthese door totdat ook het c-terminale deel in het lumen zit.  De lus wordt geglycolyseerd tijdens de synthese. Een suikergroep wordt vanaf het membraan op het eiwit toegevoegd. Of het eiwit gaat volledig de cel in, of zoals bij plasmamembraaneiwitten blijft een deel steken hiervoor is een hydrofobe stoptransfersequentie nodig.

Als het eiwit buiten de cel moet komen, gebeurt dit door middel van exocytose. Dit kan op geregelde wijze, zoals gebeurt bij hormonen, of op constitutieve wijze.  Er vindt eerste kwaliteitscontrole plaats in het ER. Er moet goede vouwing plaatsvinden, chaperonne moleculen helpen hierbij. Vervolgens knoppen er blaasjes af die diffunderen naar het golgi apparaat. Deze fuseren daar aan de cis-zijde. Dit is de zijde die het dichtst bij de kern zit. Vervolgens verplaatst het eiwit zich van cisterne naar cisterne (delen van het golgi-apparaat) naar de trans-zijde. Terwijl dit gebeurt worden de eiwitten verder geconcentreerd en vinden de laatste bewerkingen plaats. Eenmaal aangekomen aan de trans-zijde worden hier secretieblaasjes afgeknopt die zich naar het plasmamembraan bewegen. Deze blaasjes fuseren met het plasmamembraan waardoor het eiwit de cel uitgaat.  Dit kan ook worden beïnvloedt door neurotransmitters. Een belangtrijk voorbeeld hiervan is calcium. Dat wordt in een cel laag gehouden en als het naar binnen stroomt triggert het sacromeercontractie en exocytose. Eiwitten kunnen ook naar een endosome worden vervoert en zo later in een lysosome terecht komen.

Als er te veel foute eiwitten in het ER terecht komen, zal het ER eerst in grootte toenemen. Als dit niet voldoende is, zal de maximum capaciteit overschreden worden. Er vindt apoptose plaats. Als de vouwing niet lukt door een mutatie in het DNA of RNA kunnen de eiwitten ook worden afgebroken door proteolytische enzymen.

Er moeten dus ook eiwitten worden opgenomen. Dit kan door middel van endocytose. Vormen hiervan zijn fagocytose (dit doen macrofagen bij bacteriën), pinocytose (de opname van vloeistoffen) en receptor-mediated endocytose. Een stof bindt aan de recteptor en zorgt dat dit geheel een vesicle in de cel wordt. Eerst zit er een coating op van clathrin. Deze wordt eraf gehaald en het komt in het endosome. Het endosome sorteert de herbruikbare receptor en stuurt deze terug naar het membraan en de stof die moet worden afgebroken naar het lysosome. Daar wordt het verteerd tot bouwstenen.

PD-06: Ionkanaalziekte, 08-01-2014

Cystic fibrosis, cysteuze fibrose, mucoviscoïdose of taaislijmziekte is een deletie op de lange arm van chromosoom 7. Dit veroorzaakt een aminozuur deletie in het CFTR eiwit. Dit zorgt normaal voor een chloorkanaal. De meest beschreven mutatie is deltaF508. Dit erft recessief over. Het is niet in ieder geval even erg. Als chloor de cel kan verlaten verminderd hiermee de osmotische waarde en stroomt er dus meer water uit de cel. Als dit niet kan komt er ook meer Natrium in de cel waardoor er nog meer water de cel in stroomt. Bij delta F508 wordt het eiwit in het ER vastgehouden omdat deze fout er is. Het celmembraan heeft dan dus helemaal geen chloorkanalen.

Verschillende soorten defecten:

• defect in eiwitproductie: geen CFTR aanwezig
• defect in eiwitverwerking: CFTR komt niet op de juiste plek
• defect in regulatie: kanaal werkt onvoldoende
• defect in kanaaldoorgankelijkheid
• kleinere hoeveelheid: minder stabiel

De problemen bevinden zich in de luchtwegen, spijsvertering (darmen en pancreas) en bij het geniaal secreet.

In de luchtwegen veroorzaakt het taai slijm, hierdoor krijg je herhaaldelijk infecties en daardoor ontstaat luchtwegschade en als het vaak herhaald bronchiëctasieën. Daarbij gaat het weefsel stuk en er ontstaan verwijdingen met minder oppervlak en een andere structuur door littekenweefsel. Hierdoor ontstaat uiteindelijk een verstoorde longfysiologie en dus minder longfunctie.

Voor de diagnose wordt lichamelijk onderzoek gedaan (de vingers worden bij de nagels iets dikker) en een thoraxfoto en CT wordt gemaakt. Ook wordt er een longfunctie en een sputumkweek gedaan.

De spijsvertering krijgt een resorptiestoornis door te dik pancreassecreet. Vet en in vet oplosbare vitaminen en calorieën worden onvoldoende opgenomen. Ook is men veel energie kwijt met adem en hoestarbeid. Door die twee dingen samen ontstaat een groot energie tekort. Aan de ontlasting wordt de hoeveelheid vet en vitaminen gemeten.

Ook ontstaat er diabetes door de ontstekingen in de pancreas en daardoor weefsel wat stuk gaat. Je komt in katabole toestand omdat je bijna geen energie kan opnemen en wel veel verbruikt. Je moet dus meer eten (ongeveer twee keer zoveel) en groeit slecht.

De ziekte kan met een zweettest aangetoond worden, het Cl gehalte wordt dan gemeten. Ook wordt in het DNA gekeken naar de mutatie. En het Cl-transport kan worden gemeten in darm of neusslijmvlies. De behandelingen zijn: vernevelen om het slijm minder taai te maken, antibiotica om de infecties tegen te gaan en sporten om de longen goed te trainen. En de voeding moet worden aangepast. De levensverwachting is de afgelopen jaren heel hard gestegen.

De ziekte kan bij prenatale diagnostiek worden opgespoord. De andere klachten zijn heel algemeen, dus het is moeilijk om vroeg op te sporen. De groeicurve wijkt wel af en er zijn vaak dysmorfe kenmerken of afwijkende lichaamsproporties.