Cellebiologi

Front 1

Cellemembranens funktion og struktur

Back 1

Funktion: At adskille bl.a. ionkoncentrationerne i det intracellulære rum og det ekstracellulære rum. At transportere bl.a. ioner og proteiner ind og ud af cellen. Også mRNA transporteres over cellemembranen. Transport kan foregå gennem lipidlaget eller gennem kanaler eller aktiv transport via transportproteiner.

Front 2

Membraners generelle opbygning i form af dobbelt lipidlag

Back 2

Membranen er opbygget af et dobbelt lipidlag. Phosphor-lipiderne har hydrofile hoveder og hydrofobe haler. Halerne vender ind mod midten af membranen. Mellem phosphorlipiderne er der indlejret kolesterol, der gør membranen stivere.
Der er ligeledes indlejret proteiner, der hjælper med transport af bl.a. ioner. Proteinerne kan også fungere som ankre og som receptorer, der frigiver et intracellulært stof, når de aktiveres. Proteinerne kan ligeledes fungere som et enzym. Glykoproteinerne medvirker til celle til celle-kontakt.

Front 3

Inddeling af phosphorlipider

Back 3

Halerne består af upolære carbonkæder, der sidder på et glycerolmolekyle. Hovedet består af et phosphormolekyle med et cholinmolekyle på, hvilket gør hovedet polært. I stedet for cholin kan der sidde serin.
Glycolipiderne vender altid ud mod det ekstracellulære rum. Ud af cellen.

Front 4

Redegør for modellen "flydende mozaik". Hvordan påvirkes fluiditeten af cellemembranen?

Back 4

Membranen er opbygget af forskellige lipider og proteiner, der ligger som mozaik. Fluiditeten kan påvirkes af sammensaætningen af lipider og indhold af cholesterol. Længden af halerne og antallet af dobbeltbindinger har også betydning sammen med temperaturen. Kort hale = stor fluiditet. Ingen dobbeltbindinger = mættet. Dobbeltbindinger i halerne = umættet. De knækkede haler, der dannes ved dobbeltbindinger giver plads til cholesterol, hvilket gør membranen stivere. Den rette fluiditet medvirker bl.a. til at membranproteiner kan diffundere hurtigt og let hen over membranen.

Front 5

Cellemembranens asymmetri

Back 5

Det dobbelte lipidlag er ikke ens på begge sider, hvilket giver asymmetri i membranen. Heller ikke indholdet af proteiner er ens. Nye lipider dannes på indersiden af membranen, og enzymet flippase vender så lipiderne, hvis de skal lægges til på ydersiden. asymmetrien opretholdes dog, da tendensen til flip-flops er lille.
Membranen folder sig for at spare på energien.

Front 6

Redegør for dannelsen af ny membran

Back 6

Nye lipider dannes i ER, hvorefter de transporteres til membranen som vesikler, således at den hydrofobe del bevares inde i vesiklen. Når vesiklen når frem til membranen smelter den sammen med membranen. Flippase sørger for at også den ydre del af membranen fornyes/forlænges. Hvis vesiklen kommer fra det endoplasmatiske reticulum, er det kun phospholipider. Vesiklen skal omkring golgi for at få glycolipider med.

Front 7

Membranproteiner - inddeling, opbygning og funktion

Back 7

Membranproteinerne fungerer som dørvogtere, så kun de stoffer, som skal have adgang gennem kanalen får adgang.
Der findes 4 slags membran proteiner
1. Transport proteiner som fungerer som en kanal med hydrofil inderside og hydrofob yderside så det passer med lipider. Eks. Na+/K+ pumpen.
2. Anker proteinerne der fastholder f.eks. actin fillamenter. enten i den intra cellulære eller den extracellulære fase.
3. receptor proteiner der aktiveres i den extracellulære fase og udløser et stof i den intracellulære.
4. Enzymer - Katalyserer intracellulærer processer fra ektracellulært respons.
Proteinerne kan være integreret i membranen på 4 måder. Transmembrane, membransassocieret, lipidbundet eller proteinbundet.
Transmembrane proteiner kan være opbygget som dobbelt alfahelix, enkel alfahelix eller beta sheet.
Membranassocieret - kun bundet i det ene lipidlag, og kun det, der vender ind mod cytosolen.
Lipidbundet - bundet til lipiderne med en kovalent binding, men sidder ikke direkte i membranen.
Proteinbundet - sidder heller ikke i membranen, men er bundet til membranproteinerne via non-kovalente bindinger.
Transmembrane, membranassocierede og lipidbundne proteiner kan kun fjernes ved hjælp af detergenter. Detergenter forstyrrer membranen, da de har en hydrofil hale.

Front 8

Membranproteiner - funktion

Back 8

1. Transport proteiner: fungerer som en kanal med hydrofil inderside og hydrofob yderside så det passer med lipider. Eks. Na+/K+ pumpen.
2. Anker proteinerne der fastholder f.eks. actin fillamenter. enten i den intra cellulære eller den extracellulære fase.
3. receptor proteiner der aktiveres i den extracellulære fase og udløser et stof i den intracellulære.
4. Enzymer - Katalyserer intracellulærer processer fra ektracellulært respons.

Front 9

Ionfordeling i og udenfor cellen

Back 9

Ion koncentrationen intracellulært og ekstracellært er meget forskellig. Na+ har den største koncentration af ionerne udenfor mens K+ har inden i.
I sammendrag er der altså størst koncentration af K+ inde i cellen og af Na+, Ca+ og Cl- ude.

Front 10

Redegør for den elektrokemiske gradient

Back 10

Den elektrokemiske gradient er forskellen på det elektriske potentiale og den kemiske koncentration på begge sider af membranen -> cellens membranpotentiale (-70mV).
Cellen er som regel mere negativt ladet indeni end udenpå. Er der ikke nogen ladningsforskel over membranen, er det koncentrationsgradienten, der bestemmer hvor meget stof der flyttes. For ladede molekyler, bestemmer både koncentrationen og ladningsforskellen, hvilken vej diffusionen går.

Front 11

Transport over membranen - uladede og hydrofobe molekyler

Back 11

Små hydrofobe molekyler og små uladede polære molekyler kan passerer direkte over membranen (simpel diffusion), mens større u-ladede poære molekyler og ioner skal transporteres over.

Front 12

Transport over membranen - kanaler og transportere

Back 12

Der er to typer af transport over cellemembran: kanaler og transportere. Transportere lader kun molekyler der passer til deres solute binding site passerer. Kanalerne diskriminerer hovedsagligt ud fra ion størrelsen og deres elektriske ladning.

Front 13

Transport over membranen - passiv transport

Back 13

Passiv transport er simpel diffusion, Kan både være kanal og transportprotein, kanal medieret (”formidlet”) og transporter medieret. Den passive transport styres af koncentrationen af ioner. Ionerne vil altid bevæge sig Down hill => væk fra store koncentrationer og mod lavere.
Transporterer med den elektrokemisk gradient, uden brug af energi.
Koncentrationsforskel bestemmer hastighed + mængde.

Front 14

Transport over membranen - aktiv transport

Back 14

Transporterer med den elektrokemisk gradient, uden brug af energi.
Koncentrationsforskel bestemmer hastighed + mængde.
.

Aktiv transport: mod den elektrokemiske gradient, kræver forbrug af energi.
Kan være koblet transport: Symport eller antiport.
Hvis man derimod vil flytte et molekyle Up hill fra den lave koncentration til den høje kræver det derimod energi. Aktive transportere kaldes også pumper. Nogle transportere spalter ATP for a skaffe energi til at ”pumpe”. En af de vigtigste pumper er Na+/K+ pumpen der bruger ATP til at pumpe Na+ ud af cellen og K+ ind. Da Na+ går up hill i forhold til den elektrokemiske gradient er det egentlig en slags ”opbevaring af energi at have den høje koncentration ude. Cellen kan udnytte den energi der udløses af at Na+ løber ind over membranen.

Front 15

Transport over membranen - Co-transport

Back 15

Der findes Co-transportere som ”gør flere ting på en gang”. (Stof 1=A stof 2=b) Antiportere vil transportere A ud af cellen og B ind samtidig (Na+/K+ pumpen). Den energi, der frigives ved af transportere stof "down hill" bruges til at transportere det andet stof "up hill". Symporteren transporterer A og B ind samtidig (eks. Na+ glucose) mens uniporteren transporterer A (samme stof) ud og ind af cellen (H2O kanalen).

Front 16

Ionkanaler - proteinernes funktion

Back 16

Ionkanal proteinernes funktion er at opretholde den rigtige koncentration af ioner i intracellulær fasen. De er opbygget som kanaler (selektive) der er åbner vilkårligt (ikke så ofte) eller oftest ved stimuli. Når kanalerne åbnes vil ioner gå mod ligevægt elektrokemisk.
Ionkanaler er kun passive. Selektive på ladning og størrelse af molekyle. Det er aminosyresidekæderne inde i kanalen, der tiltrækker bestemte ioner. Ubegrænset transporthastighed.
Der er forskellige gates til åbning og lukning.
Voltage:
Følsomme overfor membranpotentiale
Ligand:
Kanalen åbner ved ligandbinding
Mekanisk: (stressaktiveret)
Åbner ved mekanisk påvirkning. Fx hvis plasmamembranen deformeres ved ydre påvirkning. (solskoldning)

Front 17

Transportproteiner - funktion

Back 17

Transportproteiner sørger for at opretholde forskellen i ionkoncentrationerne ved at aktivt eller passivt selekterer specielle molekyler og transportere dem ind eller ud af cellen.

Front 18

Na+/K+ pumpen - opbygning og funktion

Back 18

Na+/K+ pumpen sørger for at der bliver pumpet Na+ ud af cellen og K+ ind. Pumpen er en aktiv co-transporter da der forbruges ATP under dannelsen. Når Na+ sætter sig på binding sitet i transportproteinet fosforylerer pumpen sig selv (påsættelse af et fosfat) Na+ slippes ud i det ekstracellulære rum og det giver plads til K+ der sætter sig på binding sitet for K+. transportproteinet defosforyleres og herefter udløses K+ ud i det intracellulære rum. 2 NA og 2 K pr hydrolysret ATP molekyle.


Natrium/kalium pumpen:
Virker konstant.
Opretholder membranpotentiale.
Regulerer cellevolumen. Sørger for at opretholde vandkoncentrationen så der ikke er for meget eller for lidt (skrumper ikke, sprænges ikke)
Hydrolyserer ATP for at transportere ionerne.

Front 19

Energiproduktion

Back 19

Man kan inddele energiproduktionen i 3 faser:
1. Fra polymer til monomer. Sker i tarmen
2. Fra Monomer til Acetyl-CoA. Sker ved glykolysen i cytoplasmaen eller i fedtsyreoxidation i mitochondierne.
3. Fra Acetyl-CoA til ATP. Oxidativ fosforylering i mitochondrierne.

Front 20

Glykolyse - generelt

Back 20

I glykolysen nedbrydes (oxideres) glucose under dannelse af ATP (uden ilt). Glykolysen sker i cytosolen i de fleste celler. Selvom der ikke er ilt tilstede oxideres glukosen stadig ved fjernelse af elektroner fra carbon. Elektronerne fjernes af NAD+ -> NADH. Nedbrydelsen/oxidationene sker i mange små trin for at cellen bedre kan udnytte energien, der derfor bliver opbevaret i transport molekyler i stedet for at det hele bliver udløst som varme. Noget af energien bruges altså på at syntetisere ATP udfra ADP og P (P kommer fra glukosen), resten af energien gemmes i elektronerne i NADH.
Glukose nedbrydes til to pyruvat molekyler under dannelsen af 2 ATP og 2 NADH.
Glykolysen er et forstadie til den egentlige ATP produktion, da den store mængde ATP dannes i mitochondrierne under oxidativ fosforylering (ved O2 forbrug). Men under anaerobe forhold er glykolysen den primære ATP kilde.
Under aerobe forhold oxideres pyruvaten (og fedt) af pyruvate dehydrogenase complexet i matrix i mitochondrierne til: 1 COs (spildprodukt), 1 NADH og 1 Acetyl-CoA (som energien er bundet i).

1. Et glukose molekyle phosphoryleres af to ATP molekyler og bliver til fructose 1,6-biphosphate.
2. Fructose 1,6-biphosphate kløves til to glyceraldehyde 3-phosphate.
3. Nu syntetiseres 2 NADH udfra NAD+ og 4 ATP udfra ADP og produktet er 2 pyruvat.

Front 21

Pyruvat til produkterne laktat,/ethanol + CO2, ATP

Back 21

Når ikke der er ilt til stede, går pyruvat ikke ind i mitochondriet, men bliver i stedet reduceret under gæring, for at opretholde glycolysen. Gæring er en energigivende reaktion der sker under anaerobe forhold. Gæring gør det muligt at danne ATP uden O2.

Front 22

Glykolyse - anaerob

Back 22

Under anaerobe forhold, f.eks. i musklerne under hårdt arbejde, omdannes pyruvaten i mitochondrierne til lactat under omdannelsen af 2 NADH -> 2 NAD+. Dette er en energigivende reaktion, men med et mindre udbytte end ved fuldstændig oxidation. (Uden O2 er glykolysen den primære kilde til ATP.)
I en gærcelle vil pyruvat omdannes til 2 CO2 og 2 ethanol mens to NADH + 2 H+ regenereres til 2 NAD+.

Front 23

Fedtsyreoxidation

Back 23

I mitochondrierne omdannes fedtsyren til acetyl-CoA ved cyklus. I hver cyklus fraspaltes 2 C atomer og der dannes et acetyl-CoA + 1 NADH + 1 FADH2 (sidste to er begge elektronbærere eller transportører). Både fedtsyrerne og pyruvaten (fra glykolysen) er nu omdannet til acetyl-CoA. Det meste energi er dermed bundet i Acetyl-CoA, mens kun lidt er bundet i ATP og NADH. Acetyl kan nu indgå i citronsyrecyklussen.
Nogle aminosyrer går også ind i mitochondrierne og omdannes enten til cetyl-CoA eller en anden intermediet der kan indgå i citronsyrecyklussen. Det er altså i mitochondrierne at alle energi-givende reaktioner ender, både fra nedbrydning af sukker, fedt og proteiner.

Front 24

Citronsyrecyklus - generelt

Back 24

Citronsyrecyklussen er (sammen med elektron-transport kæden) den centrale energi givende del af den aerobe oxidation. I cyklussen dannes mange NADH ved oxidering af acetyl-CoA til COa. Det er carbon atomerne i acetyl-CoA der oxideres og resultatet bliver COa og en energi-rig elektron i form af NADH. CO2 udskilles som et spildprodukt, mens NADH går til elektrontransportkæden (der er en række af enzymer) i den inderste memebran i mitochondriet. I enden af kæden kombineres elektronen med O2 og danner vand (elektron og H kommer fra NADH). Citronsyreclyklussen forbruger altså ikke selv ilt men det er stadig nødvendigt da det skal ”af med” H og danne NAD+ der skal bruges i cyklussen og er nødvendigt for at cyklussen kan fortsætte.

Front 25

Citronsyrecyklus - produkter

Back 25

Alle carbon fra acetyl-CoA omdannes til CO2 (O kommer fra H2O og ikke fra O2) mens selve acetyl gruppen går videre i citronsyrecyklussen ved at blive overført til oxalacetat og sammen danner de citrat. Herefter oxideres citrat og producerer derved energi-rige transport/bærer molekyler. Der produceres NADH ud fra NAD+, FADH2 ud fra FAD og GTP ud fra GDP.
NADH og FADH2 rolle er bærere af energi-rige elektroner og af hydrogener der efterfølgende bruges til at producere ATP ved oxidativ fosforylering der sker i mitochondrie membranen i elektrontransport kæden.
Nogle af de vigtigste mellemprodukter er alfa-ketoglutarat og succinat der er begge er led i citronsyrecyklussen når citrat oxideres til oxaloacetat.

Front 26

Vigtige depotstoffer i kroppen

Back 26

Glykogen består af mange (50.000) glukose molekyler der er sat sammen. Det er kroppens lager af glukose der er primært i levercellerne men også i muskelcellerne. Det ligger klar til at nedbrydes til glukose hvis kroppen får brug for energi.
Fedtsyrer oplagres i kroppen som fedt (triacyl-glycerol). Ester bindingerne i triacyl glycerol spaltes af enzymer når det skal forbruges.

Front 27

Oxidativ phosphorylering - generelt

Back 27

NADH og FADH2 (dannet fra citronsyrecyklussen) overfører deres elektroner til elektrontransport kæden. Når de energi-rige elektroner passerer gennem kæden af enzymer mister de energi. Energien bruges til at få H+ til at passere over den inderste mitochondrie membran og skaber derved et membran potentiale, der fungerer lidt ligesom et batteri. Energien frigives når H+ flyder tilbage over membranen. Batteriet bruges derefter på energi krævende reaktioner, den vigtigste er en fosforylering af ADP = at danne ATP ud fra ADP. Når elektronen i enden af elektrontransportkæden ”møder” O2 er det ved lavest mulige energi og det går det sammen med med H fra NADH og FADH2 og danner de vand. Det er den eneste reaktion der direkte kræver O2 (Oxidativ fosforylering).
Udbyttet af en komplet oxidation af en glukose er sammenlagt 30 ATP mens glykolysen (som er en del af den komplette) danner 2 ATP.

Front 28

Omsætning af Acetyl-CoA tl ATP - generelt

Back 28

Det er en memebran-koblet proces der består af to trin og sker for at danne ATP. Processen udføres af proteinkomplekser i membranen.
1. Elektroner fra oxidationen af føden eller fra andre kilder bliver overført langs en serie af elektronbærere i den inderste membran, også kaldet elektrontransportkæden. Elektronerne frigiver energi ved hver overførsel til en ny elektronbærer og energien bruges på at pumpe H+ fra H2O over membranen og dermed skabe en elektrisk proton gradient. Der bliver altså oplagret energi ligesom i et batteri og den energi kan så udnyttes når der er behov for det ved at H+ strømmer tilbage over membranen.
2. H+ strømmer tilbage over membranen gennem et proteinkompleks kaldet ATP synthase der katalyserer den energi krævende reaktion ADP+P -> ATP. (der sker også andre ting men dette er den vigtigste.)
Man kalder også reaktionen for en kemiosmotisk kobling.

Oversigt: Pyruvat/fedtsyrer bliver transporteret ind i matrix via membrantransport proteiner og der omdannes via enzymer til Acetyk-CoA. Acetyl gruppen går ind i citronsyrecyklussen og carbonerne oxideres = mange transport-molekyler NADH og FADH2 . Molekylerne bliver aktiveret og overfører deres energi-rige elektron til elektrontransportkæden i den inderste mitochondria membran. Elektrontransportkæden består af en lang række proteiner i membranen der hele tiden overfører elektronen videre til den næste i rækken men hvert protein bruger lidt af dens energi til at pumpe et H+ over den inderste membran og skaber dermed en elektrisk proton gradient. Energien er nu opbevaret udvendigt og kan bruges når H+ strømmer tilbage over membranen. Det gør de gennem et enzym komplex kaldet ATP-synthase der katalyserer reaktionen ADP+P -> ATP. Det er langt den største kilde til ATP i cellen.

Front 29

Oxidativ phosphorylering - involverede cellestrukturer.

Back 29

Mitochondriet består af en ydre membran, en indre membran, et intermembranøst rum og matrixen som er den største del og afgrænset af den indre membran. Den indre membran er hvor all the action sker. I den indre membran er elektrontransport kæden og proton pumperne. Den indeholder også enzymkomplekset ATP-Synthase og mange transport-proteiner der hjælper små molekyler som pyruvat og fedtsyrer over membranen. Den sidste del kaldes oxidativ fosforylering.

Front 30

H+ gradientdannelsen i elektrontransport kæden.

Back 30

Der findes mange elektrontransport kæder i den inderste membran og hver enkelt består af over 40 proteiner. De fleste proteiner ligger i fedtlaget i membranen. I hver kæde er der 3 store protein/enzym komplekser:
1. NADH hydrogenase komplekset, der modtager elektronen fra NADH (højere elektron affinitet).
2. Cytochrome b-c1 komplekset, der er mellemstationen.
3. Cytochrome oxidase komplekset der oxiderer elektronen ved at koble den til O2 og derefter reagere med H+ fra de vandige omgivelser og danne H2O.
NADH produceret i citronsyrecyklussen afleverer en hydrid ion H- til NADH hydrogenase i elektrontransport kæden. H- omdannes til H+ + 2 e- og elektronerne. Elektronerne er meget energi-rige når der kommer til elektrontransportkæder men taber energi i hvert protein de ”kommer til”. Energien bruges til at pumpe H+ ud af cellen og derved skabes proton gradienten. (elektrokemisk gradient). Der skabes altså et membran potentiale over den inderste membran. De to elektroner bliver transporteret langs proteinkæden pga. det næste proteins højere affinitet overfor elektronen og overføres til enzymer i den ved hjælp af mobile elektron-bærere, der hjælper elektronerne fra et kompleks til et andet. Inde i komplekser flyttes elektronerne hovedsagligt mellem metal atomer, der er bundet til proteinerne.
De 2 mobile elektronbærere flytter elektronerne ved at diffundere (lateralt) langs med fedtlaget. Der findes to forskellige:
1. Ubiquinone.
Opsamler elektronen fra NADH dehydrogenase komplekset og transportere det til cytochrome b-c1 komplekset. Den kan samle 1 eller 2 elektroner op og pr elektron tager den også et H+ med. Den kan også modtage elektron fra FADH2 men det giver mindre protonpumpning end fra NADH.

2. Cytochrome c.
Opsamler elektronen fra Cytochrome b-c1 komplekset og afleverer det til cytochrome oxidase komplekset.

I Cytochrome oxidase komplekset oxideres elektronen.

Front 31

H+ gradientens anvedelse til at drive ATP synthasen.

Back 31

Når elektronerne løber igennem elektrontrasnportkæden pumpes H+ ud i det intermembranøse rum og det skaber en proton gradient. Der er altså mere positivt på den ene side af membranen end ved ligevægt. Det fungerer som et batteri og det kan bruges til at katalysere energi krævende reaktioner. Den vigtigste er ADP+P til ATP. Det sker ved at H+ løber tilbage over membranen gennem et protein kompleks kaldet ATP synthase. Det er bygget op som en slikkepind og når H+ løber igennem ”røret” (der er hydrofilt) snurrer det rundt og udløser derfor energi der bruges til at smelte ADP og P sammen. ATP synthase kompleksets reaktion er reversibel. Det vil sige at det også kan forbruge ATP til at skabe en H+ gradient.

Front 32

Energiomsætning - kort sammendrag

Back 32

Glycolysen omdanner glucose til pyruvat. Pyruvat går ind i mitochondriet, hvor det omdannes til Acetyl CoA. AcetylCoA går ind i citronsyrecyklus, hvor det under afgivelse af elektroner til elektrontransportkæden omdannes til oxaloacetat. Elektrontransportkæden driver H+ pumpen, så der pumpes H+ ud i det intermembranelle rum. Når H+ strømmer tilbage over membranen afgiver det energi til dannelse af ATP (ATP.syntase) ud fra ADP.

Front 33

Organeller som er membranomsluttede og hvad dette har af betydning

Back 33

Nukleus: indeholder det meste af genomet. I nukleus sker transkription til mRNA og rRNA. Den er omringet af en dobbeltmembran med porer i. Den yderste membran hænger sammen med membranen fra det endoplasmatiske reticulum.
Endoplasmatisk reticulum (ER): er tubuli af membranen der snor sig og fylder næsten hele cellen. I ER sker syntesen af lipider og af proteiner til de mange organeller og til plasma membranen. ER kan deles op i rough ER, som er den største del, og smooth ER som er den mindste del. RER har mange ribosomer siddende på den cytosoliske overflade, der er ingen på SER. Ribsomer: syntetiserer proteiner der afleveres inde i ER. SER er ringe udviklet i nogle celler, men vigtigt i andre (bla. Hormon syntesen og detoxificering i lever, Ca2+ opbevaring).
Golgi apparatet: er ofte tæt på kernen, fungerer som et posthus. Det modtager protein og lipider fra ER, modificerer dem og sender dem videre rundt i cellen til andre organeller.
Lysosomer: er små sække med fordøjelses enzymer nedbryder ”færdige” organeller, makromolekyler og andre partikler.
Endosomer: før ”skraldet” nedbrydes af lysosomerne, kommer de igennem endosomerne som sorter er og genbruger. De molekyler der skal nedbrydes mærkes og sendes til lysosomerne, men resten sendes til plasma membranen.
Peroxisomer: oxiderer toxiske molekyler og indeholder enzym der kan nedbryde lipider
Mitochondria: er kraftværket. Det er her ATP syntesen og energi-udvinding af føden foregår.
Cytoskelettet: ER, golgi og mitochondria bliver holdt på plads af cytoskelettet. Cytoskelettet hjælper ved bevægelse af organeller og hjælper vesikler der skal rundt i cellen på rette vej.

Front 34

Aktionspotentiale - generelt

Back 34

Membranpotentiale:
potentiel elektrisk forskel over membranen.

Dannes af ionkanaler, der åbner og lukker.

Hvilemembranpotentiale:
Membranpotentiale hvor strømmen af positive og negative ioner er afbalanceret.

Front 35

Proteinsortering - generelt

Back 35

Når proteiner skal fra et sted i cellen til et andet, f.eks. hvis det er syntetiseret et sted og skal bruges et andet kræver det at der er en slags transport og at der er en ”adresse” i proteinets aminosyre sekvens, et signalpeptid. Nogle proteiner kommer fra cytosolen mens andre kommer fra ER.
Proteiner til endosomer, lysosomer, golgi og indre del af kernen leveres fra ER i form af lipider.
Proteiner til mitochondirer, peroxisomer og det indre af kernen bliver leveret fra cytosolen.
Proteiner uden lokaliseringsenhed forbliver i cytosolen
Næsten alle proteiner dannes i ribosomerne i cytosolen, nogle få dannes også i mitochondrierne. Det er aminosyre sekvensen der er signalet og viser hvor proteinet skal hen. Når proteinet kommer frem til det organel det skal ind i er der 3 forskellige metoder til at komme ind i cellen. Proteinet kan ikke diffundere gennem den hydrofobe membran.
1. transport gennem kerne-porerne der er selektive og tillader visse molekyler adgang til kernen.
2. Transport over membranen, ER eller mitochondrierne. Transporten forgår via protein translocators der ligger i membranen. Ofte er det nødvendigt at proteinet foldes ud for at komme igennem.
3. Transport ved hjælp af vesikler (bla. Proteiner fra ER). Proteiner der ligger inde i lumen i et organel bliver ”omringet” af membranen og nives af. Membranen kan nu transportere proteinerne rundt i cellen og ved det rigtige organel fusionerer vesiklen igen med membranen og udløser proteinet direkte ind i det nye organel.

Front 36

Kernemembranens porer - proteinsortering

Back 36

I kerne membranens porer kan der transporteres både ind og ud. I porerne er der vand som gør at hydrofile molekyler let passerer igennem uden kontrol. Inde i selve kanalen er der forlængelser af nogle af de proteiner som poren er bygget op af, de fungerer som fangearme og gør at kun små molekyler kan passere igennem. Proteiner og RNA er for store til bare at smutte igennem og skal derfor indeholde det rigtige signal for at komme igennem, kernelokaliseringssignal.

Front 37

Kerne-transport-receptorer - proteinsortering

Back 37

Kerne-transport-receptorer er nogle proteiner i cytosolen der binder sig til kernelokaliseringssignalet på det ny syntetiserede protein der skal til kernen og de hjælper proteinet ind i kernen ved at sætte sig på de cytosoliske fibriller der stikker ud i cytosolen fra poren. Det er en energikrævende reaktion og energien kommer fra hydrolyse af GTP.
Omkring porerne ude i cytosolen ligger kerneproteinet med dets kernelokaliserings signal. Det bliver fanget af en kernetransport-receptor som findes omkring fibrillerne. Kernetransport-receptorerne går igennem porerne med proteinet og er nu inde i kernen. Her vil et GTP molekyle binde sig til et andet sted på kernetransport-receptoren og det får den til at slippe proteinet der nu er inde i kernen. Kernetransport-receptoren går ud gennem porerne igen med GTP molekylet på og ude i cytosolen hydrolyseres GTP til GDP og slipper transporteren.

Front 38

Mitochondrieproteiner - proteinsortering

Back 38

Mitochondrieproteiner skal foldes ud for at passerer igennem membranen. Mitochondrierne indeholder selv noget af deres genom og kan selv syntetisere nogle af deres proteiner, men de har stadig brug for nogle af de proteiner, der bliver syntetiseret i cytosolen. Proteinerne har signalproteinet siddende på deres N-terminal og går igennem dobbeltmembranen i de steder hvor membranerne er i kontakt med hinanden. Når proteinet er inde i mitochondriet bliver signal proteinet kløvet fra. Inde i mitochondriet er der et chaperone protein som hjælper med at folde cytosolproteinet op i rigtig konformation igen.
Mitochondrierne skal også bruge lipider ”udefra”. Næsten alle lipider til membran opbygning og vedligeholdelse kommer fra ER der syntetisere lipiderne. De bliver transporteret af vandopløselige lipid-bærer proteiner og afleveres i membranen.

Front 39

Lysosom, export-proteiner og peroxisome-proteiner - proteinsortering.

Back 39

Lysosom proteiner (enzymer der nedbryder) dannes også i ER og transporteres til lysosomerne i små vesikler.
Export proteiner syntetiseres og transporteres til cellemembranen i vesikler der smelter sammen med den og udløser dens indhold ud i det ekstracellulære rum.
Peroxisome proteiner udledes fra ER og kan replikeres ved spaltning. ??

Front 40

Det endoplasmatiske reticulum - generelt

Back 40

ER er det mest udvidede membransystem i cellen. Proteiner både til ER og til andre organeller produceres/går gennem ER. Proteinerne dannes i ribosomerne. De bruger proteiner fra cytosolen og syntetiserer så proteinerne direkte ind i ER. Det er proteiner til golgi apparatet, lysosomerne, endosomerne og til celleoverfladen. Alle proteiner der skal videre fra ER transporteres i vesikler - exocytose.

Front 41

Det endoplasmatiske reticulum - funktion

Back 41

Frie Ribosomer, der syntetiserer ER proteiner, starter med at danne N-terminalen hvor signal sekvensen sidder. Når signalet er syntetiseret binder der sig et cytosol protein til det der hedder signal-recognition partikle (SRP- signal sekvensen) og ribosomet og den leder begge til ER, hvor der er en SRP receptor . Tilstødende til den receptor er en translokationskanal, hvor ribosomet sætter sig på og syntetiserer proteinet direkte ind i ER. Den del af ER hvor ribosomerne sidder på kaldes rough ER (rER). Det er signal sekvensen der sætter sig på kanaler og åbner den, når det sker frigives SRP igen ud i cytosolen. Efter en tid vil signal sekvensen løsne sig fra kanalen og den vil lukke. Når c-terminalen er inde i lumen omgives den af et hjælpe protein, chaperone, der både hjælper med at ”trække” proteinet ind gennem kanalen og hjælper det til at folde sig op i rigtig konformation. Inde i ER sker en glykosylering. Det er en påhæftning af en kulhydrat-blok – en oligosaccharid, der syntetiseres i cellemembranen i ER og ligger inde i lumen. Herefter er proteinet frit i lumen i ER. Hvis der sidder et stop-transfer på proteiner, stopper proteiner, når det når hertil, og proteinet bliver til et transmembran protein.
Det kan også ske at signal sekvensen ikke sidder i et af terminalerne og derfor syntetiseres proteinet på midten inde i cellen mens både N og C terminal er ude i cytosolen.
Start transfer er det signal sekvens der er giver besked om at åbne kanalen og begynde syntetisering. Stop transfer sekvens kan der også være på proteinet og da vil syntetisering stoppe og kanalen lukke.
Posttranslokation er et udtryk der bruges når proteinet allerede er translateret og dannet i cytosolen og derefter er transporteret til deres respektive organeller. Det gælder for proteiner der skal til mitochondrierne, peroxisomerne og kernen.

Front 42

Golgi apparat - generelt

Back 42

Al transport til, inde i og fra golgi apparatet foregår i vesikler. Vesikler transporterer vandopløselige proteiner og membran dele. Golgi apparatet er en del af den sekretoriske pathway (fra cellen og ud/til lysosomerne). Syntesen af et protein sker i ER og transporteres til Golgi. Herfra går det enten til celle overfladen eller til endosomerne -> lysosomerne.

Front 43

Golgi apparat - dannelse af vesikel

Back 43

Endocytose er transport/optagelse udefra og ind og sørger for nedbrydning af ekstracellulære molekyler (partikler, andre celler osv). Det skaffer cellen nye byggesten.
Når vesikler afsnøres fra membranen er de ofte coated med proteiner fra cytosolen. Når den er afsnørret smides coaten så den kan interagere direkte med den nye membran den fusionerer med. Der er mange forskellige slags coating proteiner. Funktionen af dem er at de former vesiklen (trækker membranen ud som en kurv) og de fanger molekyler til videre transport.
En af typerne er clathring coated vesikler. De danner både vesikler fra plasma membranen til transport ind i cellen (Endocytose) og fra golgi og ud (sekretion). Når clathring har dannet kurve formen kommer et andet protein, dynamin der er et GTP- bundet protein, og snørrer sammen om ”halsen” og niver vesiklen af. Den bruger GTP hydrolyse til at udfører det. (god figur s. 513).
Det er vigtigt at det kun er de rigtige proteiner inde i vesiklen så de ikke kommer frem til det forkerte organel og at vesiklen er kodet for det samme sted som proteinet. Adaptin er et andet cytosol protein der hjælper i den reaktion. Adaptin sætter sig (inden for) imellem clathring proteinerne og receptorerne der sidder i membranen og binder dem sammen. Alle receptorerne genkender og binder det samme protein, der bærer et transport signal, og derfor er det sikret at kun de rigtige proteiner kommer frem. Når vesiklen er løsnet fra membranen smider den coatingen (og adaptin). Der findes forskellige former for adaptin golgi og i cytosolen.
For transport mellem ER og golgi (og mellem de forskellige dele af golgi) er det cop-coatede vesikler der transporterer.

Front 44

Golgi apparat - transport

Back 44

Når vesiklerne er løs inde i intracellulær fasen er det vigtigt at de kommer det rigtige sted hen og efter de har smidt coatingen flyttes de af motorproteiner lang cytoskelettets fibre. Vesiklerne har specielle markører og dem genkender proteinet RAB og binder sig til. Når det er bundet til fanges vesiklen af et forankringsprotein der sidder i membranen på destinations organellet. Vesiklen bliver altså fanget når det når frem til dets rette sted ved hjælp af mærkning. Forankring proteinet fører vesiklen ned mod membranen. På vesiklen sidder en v-snare som en lille fange-arm. På membran overfladen sidder en lignende t-snare og de snor sig om hinanden og trækker vesiklen helt ned til membranoverfladen og vesiklen kan nu fusionere med membranen. (det kræver dog at de kommer så tæt at det vandige cytosol er presset helt væk.

Front 45

Sekretorisk pathway - ER

Back 45

Transport fra ER og Golgi til enten lysosomerne eller til plasmamembranen (exocytose). Proteinerne bliver ofte modificerede undervejs, både i ER og i golgi. Hvis proteiner ikke er rigtigt foldet op forlader de ikke ER.
Transport fra ER og Golgi til enten lysosomerne eller til plasmamembranen (exocytose). Proteinerne bliver ofte modificerede undervejs, både i ER og i golgi. Hvis proteiner ikke er rigtigt foldet op forlader de ikke ER. Chaperone (protein inde i ER) holder fast og hvis de ikke folder op bliver de til sidst nedbrudt. Hvis der sker en over produktion af proteinerne og der er for mange der ikke folder korrekt op går der signal til kernen om at der skal dannes mere ER + dens komponenter og hvis den stadig ikke kan følge med destruerer cellen sig selv (for mange fejl i foldede proteiner i ER, får ER til at vokse).
I ER modificeres proteinet kemisk. Der dannes disulfide bånd ved oxidation (kan kun ske i ER pga. reduktion i cytosolen). Reaktionen katalyseres af et enzym der er inde i lumen i ER og det hælper proteinet til at stabiliseres når det kommer ud i cytosolen eller i ekstracellulær fasen.
I ER er mange proteiner konveteret til et glykoprotein (glykosylering). Det sker også ved et transmembran protein (enzym) og funktionen er blandt andet beskyttelse mod nedbrydning, det gør at proteinet bliver i ER til det er helt rigtigt foldet, guider det til det rigtige organel og er en del af carbohydrat overfladen på plasmamebranen. Der tilføjes en hel blok kulhydrater = oligosaccharid (14 sukker) og det sker ved translokation i ER ved hjælp af et membran-bundet enzym.
Fra ER transporteres proteinerne videre til golgi. Proteiner der skal blive i ER kan nogle gange slippe ud, men de indeholder et ER retention signal og golgi sender dem tilbage.

Front 46

Sekretorisk pathway - golgi

Back 46

I Golgi sker der også ændringer. Golgi består af mange flade cisterner, nærmest som stabel tallerkner. Der er de to ”overflader” på golgi. Cis netværket hvor vesiklerne kommer ind og Trans netværket hvor vesiklerne forlader golgi. Cis netværket er tilstødende til ER, mens trans netværket er ud mod plasma membranen. Netværket består af en sammenhobning af rør og vesikler. Vesiklerne kommer altså fra ER og kommer til cis netværket. Derefter bevæger de sig gennem golgi i vesikler fra en cisterna til en ande og til sidst forlader de golgi gennem trans netværket. Golgi apparatet er også vigtigt i sortering. Proteinerne forlader golgi og sendes enten til lysosomerne eller til plasma membranen.
Oligosaccharider modificeres også yderligere i golgi ved en proces der forløber trinsvis gennem hele golgi. Det er opbygget sådan at enzymerne er plasceret i rigtig rækkefølge i forhold til processerne når proteinerne bevæger sig fra cis til trans.

Front 47

Sekretorisk pathway - regulatorisk exocytose

Back 47

I de exocytiske pathways findes der også en regulatorisk, specielt i celler i sekretions kirtler. Der produceres mange proteiner i ER (f.eks. hormoner) og de pakkes i vesikler (sortering og pakning sker i trans netværket) der transportere dem til indersiden af plasmamembranen, men IKKE fusionere før de får signal fra ekstracellulær fasen. Proteinet ligger altså oplagret og klart til at udløses. (bla. Insulin).

Front 48

Sekretorisk pathway - konstitutiv exocytose

Back 48

Som regulatorisk, men de producerede proteiner der sendes til membranen frigives uden videre.

Front 49

Sekretorisk pathway - endcytose generelt

Back 49

Vesikler fra plasmamembranen går til lysosomerne der nedbryder fangsten. Når molekylet er nedbrudt går byggeklodserne ud i cytosolen hvor cellen kan genbruge dem.
Der er forskellige typer af endocytose:
1. phagocytose – store partikler. Inde i cellen fusionerer de med lysosomerne.
2. pinocytose – makromolekyler og væske. De fusionerer med endosomerne
Der findes også selektiv endocytose også kaldet receptor medieret endocytose. LDL receptorerne fanger et bestemt makromolekylet og vesiklen dannes med clathring coat. Vesiklen afsnøres og fusionerer med endosomet. Receptoren transporteres tilbage til membranen og makromolekylet går til lysosomerne.

Front 50

Sekretorisk pathway - endosomer

Back 50

Der er to typer endosomer. Det tidlige (unge) endosom der ligger lige under plasmamebranen og det sene (modne) endosome. Der ligger tættere på nukleus. De fungerer som sorteringscentral for inadgående molekyler. Der er tre steder de kan sende videre til. 1) tilbage til plasmamembranen (som LDL receptorerne). 2) sendes til lysosomerne der nedbryder dem. 3) de sendes til et andet sted i plasmamembranen og udløser indholdet til andet sted i det ekstracellulære rum. Det sidste kaldes transcytose.
Det tidlige endosom vil med tiden fussionerer med det sene endosom. Det sene endosom modnes så til et lysosom.

Front 51

Sekretorisk pathway - lysosomer

Back 51

Lysosomerne er membran sække med hydrolytiske enzymer der nedbryder ekstracellulært materiale og udtjente organeller i cellen. De har en speciel membran der giver adgang for aminosyrer, sukker og nukleotider at overføres til cytosolen, hvor de enten udskilles eller bruges af cellen.
En ATP drevet pumpe pumper H+ ind i cellen for at holde den sure pH værdi. De invendige membranproteiner er glykosylerede for ikke at blive nedbrudt. De hydrolytiske fordøjelses enzymer produceres i ER -> golgi -> lysosomerne. De er mærket med mannose 6-phosphat der genkendes af Mannose 6-phosphat receptorerne i golgi og der sorteres og pakkes i de transnetværket og sendes til endosomerne og videre til lysosomerne.

Front 52

Sekretorisk pathway - phagocytose

Back 52

En bakterie, "føde", skadet celle eller snavs fanges i memebranen og afsnøres til en vesikel inde i cellen. Angribes herefter af lysosomer og nedbrydes.

Front 53

Sekretorisk pathway - pinocytose

Back 53

Byggesten fra udenfor cellen optages i vesikler, der angribes af endosomer, der sorterer det optagede og sender skraldet videre til lysosomerne resten videre til plasmamembranen.

Front 54

Sekretorisk pathway - receptormedieret endocytose

Back 54

Et specifikt macromolekyle fx jern, vitamin B 12 eller cholesterol fanges i membranen ved hjælp af LDL receptorer og afsnøres i en vesikel. Vesiklen coates med clatrin og angribes af endosomerne. Herefter som pinocytose.

Front 55

Cellekommunikation - generelt

Back 55

De fleste signaler sker ved signal transduktion => omdannelse af ekstracellulært signal til et intracellulært signal. Det sker ved at target-cellens receptorer i plasmamembranen modtager et signal molekyle og derved omdanner det til et intracellulært signalmolekyle, der ændrer cellens opførsel.
Der er forskellige måder de ekstracellulære signal molekyler bevæger sig på.
1. Signal molekyler bevæger sig i blodkredsløbet, disse kaldes hormoner. De har en stor rækkevidde. Celler der producerer hormoner kaldes endokrine celler og signalet er endokrint.. Det sker blandt andet i bugspytkirtlen der producerer insulin.
2. Parakrint signal er signalering lokalt i den ekstracellulære væske, lokale mediatorere. Noget der blandt andet sker ved inflammation. Der er også nogle celler der selv reagerer på deres eget parakrine signal, de kaldes autokrine og det sker f.eks. ved kræft (spreder og overlever)
3. Neurolsignal kan bevæge sig langt og meget specifikt. I nerve-endernes synapser udløses neurotransmitterstof (det ekstracellulære signal) og sætter sig på receptorerne på target cellen.
4. kontakt afhængig. Membranbundet signal molekyle sætter sig på en membran bundet receptor på target cellen.

Front 56

Cellekommunikation - signalering

Back 56

Der er mange signaler i det ekstracellulære rum, men for at cellen reagerer skal den have en receptor der passer til lige det signal molekyle. Der findes flere forskellige receptorer end der findes signal molekyler. Hver receptor kan reagere forskelligt på det samme signal molekyle.
Eks. Acetyl-choline:
1. hjerte musklen -> nedsat kontraktion
2. spytkirtlen -> sekretion.
3. skeletmusklen -> kontraktion
I hjertemuskulatoren og spytkirtlen er det den samme receptor, men responsen er forskellig. Signalet er altså ikke budskabet, men det er cellens modtagelse og fortolkning der rummer beskeden.
Et signal kan ændre form, bevægelse, stofskifte, gen-ekspression eller en kombination.
En celle har mange receptorer => mange forskellige signaler. Signalerne kan interagere med hinanden og ”summen” af signaler giver respons.
Eks. Signal A B C D E F
A+B+C = overleve
A+B+C +D + E = overleve og dele/vækst
A + B+ C + F + G = overleve og ændre form.
Intet signal = dø (for de fleste)
Reaktionstiden på et signal kan variere meget. Et hurtigt signal påvirker aktiviteten af et protein eller ændrer molekyler der allerede ligger inde i cellen. Eks. Muskel-kontraktion.
Hvis cellen får signal om at dele sig eller vækst kræver det længere tid da det er en ændring i gen-ekspressionen og kræver produktion af nye proteiner.

Front 57

Cellekommunikation - ekstracellulære signalmolekyler

Back 57

De ekstracellulære signal molekyler kan groft inddeles i to katagorier.
1.Store hydrofile molekyler der ikke kan krydse plasmamembranen i target cellen, men i stedet sætter sig på en receptor i membranen fx. peptider og proteiner.
2.Små hydrofobe molekyler der kan kryde membranen og sætter sig på receptorer i enten cytosolen eller nukleus membranen (både cytosol receptorer og receptorer i nuklear membranen kaldes nuklear receptorer og er transkriptions regulatorere). Det er blandt andet hormonerne cortisol, ekstradiol og testosteron osv… samme hormon kan ændre forskellige gener i forskellige celler.
Udover de små og de hydrofobe molekyler an nogle opløste gasser også krydse plasma-mebranen og regulerer et specifikt proteins aktivitet. Det giver en meget hurtig ændring i cellen. Eks. NO. I endothel cellerne i karvæggene udløses NO ved nerve stimulering = de glatte muskelceller langs karret slapper af = udvidelse (dilation). Det gør at blodet kan flyde mere let. NO stimulerer enzymet guanylyl cyklase der stimulerer dannelsen af cyklisk GMP. GMP fungerer som videre signal.

Front 58

Cellekommunikation - transduktion

Back 58

Ekstracellulært signal molekyle binder sig til receptor og starter intracellulært signal. Signalet bevæger sig ”downstream” fra et signal molekyle til det næste (genererer eller aktivere næste)indtil den endelige respons.
Der er forskellige funktioner for de intracellulære pathways.
- Videregive information
- Gøre signalet stærkere = større respons
- Integrere. (eks. Samle flere komponenter. ?)
- Sprede til flere pathways. Det giver en mere kompleks respons.
Et signal kan også ændres af andre ”udefra” kommende faktorer.

Front 59

Cellekommunikation - intracellulære pathways

Back 59

De fleste signal-proteiner i intracellulære pathways fungerer som en kontakt med tænd/sluk. Det er ligeså vigtigt at de slukkes igen som at de tændes. De kan inddeles efter hvad der aktiverer dem.
- Phosphorylering kan aktivere det intracellulære respon. Bla. Proteinet kinase tænder et protein ved at overføre en P gruppe. Proteinet phosphatase slukker igen ved at fjerne P. Ofte er signal molekylet selv kinase protein og kan phosphorylere sig selv og sender videre i en phophorylerings-kaskade. Det mest alm protein kinase er serine og threonine kinase. Det phosphorylerer henholdsvis serine og threonine.
- GTP binding protein er en anden type. Når GTP er bundet er det tændt/aktiveret og når GDP er på er det slukket. G proteiner formidler beskeden fra G-protein-koblede receptorer.

Front 60

Cellekommunikation - membranreceptorer

Back 60

Membran receptorer.
1. ionkanaler – Danner et membranpotentiale => elektrisk strøm
2. G-protein-koblede receptorer – aktiverer enten en ionkanal eller et enzym.
3. Enzym-koblede receptorer – opfører sig enten som et enzym eller aktiverer et enzym inden i.
Udefra kommende stoffer kan sætte sig og blokere receptorerne. Blandt andet beta-blokkere, nikotin, stoffer.

Front 61

Cellekommunikation - ionkanaler

Back 61

Det er de enkleste og mest direkte type. (eks. Synapser i nervesystemet. De fungerer ved at transmitterstof binder sig til receptoren og åbner derved kanalen. Det resultere i at ion strømmer igennem pga. den elektrokemiske gradient. Det sker typisk i nerve og muskelceller, G-protein-koblede + enzym-koblede findes (stort set) i alle kroppens celler. Eks på en ionkanal er en GABA receptor (gamma butyric acid).
Udefra kommende stoffer kan sætte sig og blokere receptorerne fx betablokkere.

Front 62

Cellekommunikation - G-proteinkoblet receptor

Back 62

G-protein-koblede receptorer. (den største familie)
De kan formidle mange typer af signal molekyler (hormoner, lokale mediatorer, neurotransmittere ?) og de kan både være hurtige og langsomme. Det er opbygget af en enkelt polypeptidkæde der krydser plasmamembranen 7 gange. Stimulering af receptoren aktiverer G-proteinet intracellulært og det resulterer i at det ændrer konformation.

Front 63

Cellekommunikation - G-proteinkoblet receptor, funktion

Back 63

G-proteinet er en trimer der består af tre proteiner. Den generelle opbygning: 3 underenheder alfa, beta og gamma. To af dem er tøjret til membranens inderside af lipid haler. Når proteinet ikke er stimuleret er der bundet et GDP molekyle til alfa enheden. Når det ekstracellulære signal molekyle binder sig til den G-protin-koblede receptor i membranen nedsættes alfa enheden affinitet for GDP og det byttes derfor ud med et GTP. I nogle tilfælde bliver G-proteinet brudt op i en alfa enhed og en beta+gamma enhed når det er aktiveret (begge enheder er da aktiveret). De interagerer med membranbundne proteiner og det formidler signalet videre. Alfa har en indbygget GTPase del og det hydrolyserer GTP til GDP og G-proteinet er inaktivt igen. Det er kun aktivt i kort tid.
Enten:
1. Mange G-proteiner regulerer ionkanaler direkte og giver en respons med det samme.
Eller
2. G-protein aktiverer membran-bundne enzymer. Det er en mere komplex vej da det fører til at der produceres flere intracellulære signal molekyler.
De mest almindelige er adenylyl cyklase der danner cAMP der aktiverer PKA. Eller phosphorlipase der bla. Danner diacyl glycerol og aktiverer PKC.

Front 64

Cellekommunikation - cortisol

Back 64

- Cortisol, et endokrint signal molekyle, (udskilles fra binyrerne) er et steroid og har indflydelse på proteiners, kulhydrater og lipiders metabolisme.
Cortisol passerer gennem plasmamembranen, da det er et steroid. Det hæfter på en receptor i cytosolen og bliver herefter transporteret gennem kernemembranen, hvor det aktiverer transkribtion af RNA.

Front 65

Cellekommunikation - NO

Back 65

No krydser let membranen - giver en hurtig ændring i cellen. Giver hurtig afslapning af glat muskkulatur som fx langs blodkar. Øger herved blodtilførsel.

Front 66

Cellekommunikation - Delta molekyle

Back 66

Inhiberer og forhindrer naboceller i at blive specialiserede ligesom signalcellen.

Front 67

Cellekommunikation - Acetyl cholin

Back 67

Acetylcholin udskilles i nervenederne og fungerer som transmitterstof. Neuralt signal. Det regulerer fx ionkanalen. Acetylcholin sætter sig på receptoren der laver et intracellulært respons og aktiverer g-proteinet ved at bytte GDP ud med GTP. Det aktive g-protein åbner herefter ionkanalen.

Front 68

Cellekommunikation - 2nd messengers

Back 68

De små intracellulære signal molekyler kaldes second messenger. De er et produkt af membranbundne enzymer. De forskellige second messenger giver forskellige respons.
- cAMP er en vigtig second messenger i mange processer (øget hjerterytme, nedbrydning af glykogen i skeletmusklerne og fedt, cortisol sekretion.)
eks. På glykogen nedbrydning
- Adrenal er det ekstracellulære signal molekyle og det aktiverer G-protein-kobled receptor -> aktivering af alfa underenheden. Den aktiverer membranbundet enzym => ATP = cAM. cAMP aktiverer phosphorylase kinase der aktiverer et enzym der nedbryder glykogen.
- GPCR kan også starte en signalkaskade intracellulært og derved åbne Ca2+ kanalerne i ER og derved øget koncentrationen af Ca2+ i cytosolen.

Front 69

Cellekommunikation - enzymkoblede receptorer

Back 69

Består også af transmembran protein og står hovedsagligt for vækst faktorer i cellen(vækst, deling, ændring og overlevelse). Det er mest ved lokale mediatorer og ofte er det langsomme responser der kræver mange trin og slutter med ændring af gen ekspressionen. Det kan også være hurtige direkte ændringer i udformningen af cytoskelletet inde i cellen. Det fører til en ændring i cellens form og bevægelse.
Den største gruppe er tyrosin kinase receptorer (forkortes RTK)
Det ekstracellulære signal kommer som en dimer og sætter sig og samler receptorerne. Det aktiverer dem når halerne mødes intracellulært og de phosphoryleres. Det binder et intracellulært signalmolekyler der derved aktiveres.
Et af de mest almindelige af disse signal-molekyler er Ras. Ras er et lille GTP bundet protein der aktiveres ved RTK. (GDP=inaktiv GTP=aktivt). Ras minder meget om G-proteinerne, men består kun af en del (=monomeric). Det ”slukker” sig selv ved hydrolysering.

Front 70

Cellekommunikation - PKA aktivering

Back 70

Ekstracellulært signal molekyle- adrenalin - sætter sig på g-proteinkoblet receptor.
Aktiverer g-protein, der aktiverer det membranbundne enzym.
Der dannes cAMP, der aktiverer PKA.

PKA aktiverer et enzym, der nedbryder glycogen.

Front 71

Cellekommunikation - PKC aktivering

Back 71

Signalmolekyle sætter sig på g-proteinkoblet membranbundet receptor, der aktiverer g-proteiner.
g-proteinet sætter gang i reaktioner, der åbner
Ca2+ kanalen i ER.
Ca2+ aktiverer PKC.

Front 72

Cellekommunikation - enzymmedieret receptor

Back 72

Består også af transmembran protein og står hovedsagligt for vækst faktorer i cellen(vækst, deling, ændring og overlevelse). Det er mest ved lokale mediatorer og ofte er det langsomme responser der kræver mange trin og slutter med ændring af gen ekspressionen. Det kan også være hurtige direkte ændringer i udformningen af cytoskelletet inde i cellen. Det fører til en ændring i cellens form og bevægelse.
Den største gruppe er tyrosin kinase receptorer (forkortes RTK)
Det ekstracellulære signal kommer som en dimer og sætter sig og samler receptorerne. Det aktiverer dem når halerne mødes intracellulært og de phosphoryleres. Det binder et intracellulært signalmolekyler der derved aktiveres.
Et af de mest almindelige af disse signal-molekyler er Ras. Ras er et lille GTP bundet protein der aktiveres ved RTK. (GDP=inaktiv GTP=aktivt). Ras minder meget om G-proteinerne, men består kun af en del (=monomeric). Det ”slukker” sig selv ved hydrolysering.

Front 73

Cellekommunikation - map-kinease kaskade

Back 73

MAP kinase kaskade.
Ras aktiverer MAP kinase kinase kinase der tænder MAP kinase kinase ved phosphorylering. Det tænder så MAP kinase og responsen er en ændring i protein eller genekspressionen.

Front 74

Signalkaskade - interaktion

Back 74

De forskellige signalkaskader kan interagerer med hinanden på kryds og tværs da mange af mellemtrinene indeholder de samme intracellulære signal molekyler. Nogle signalkaskader kræver også at to receptorer aktiveres samtidig eller kræver to komponenter/mellemled skal gå sammen for at få signal videre.

Front 75

Cytoskelettet - generelt

Back 75

Netværk af protein filamenter, der løber på kryds og tværs i cytosolen. Sørger for cellens form og bevægelse samt transport af stoffer i cellen (motorproteiner løber på filamenterne). Hjælper til med celledeling. Det fungerer som både knogler og muskler. Det transporterer molekyler rundt i cellen og holder organeller på deres plads. Under celledeling sørger det for at halvdelen af ”tingene” kommer med hver celle. Derudover ”niver” det cellen over når den deles.
Det er opbygget af tre komponenter:
1. Intermediær filamenter (styrke)
2. Mikrotubuli (organisering)
3. Actin filamenter (transport og organisering)

Front 76

Cytoskelet - intermediær filamenter, generelt

Back 76

Intermediær filamenterne sørger for stor stræk/træk styrke. De kan modstå mekanisk stress når cellen strækkes og er de sejeste og mest holdbare af det tre typer. De udfylder hele cytoplasmaet og er ofte forankret i plasma membranen ved celle samlinger (desmosomer). De findes også inde i nukleus som nuklear lamina lige under nuklear membranen.

Front 77

Cytoskelet - Intermediær filamenter, opbygning

Back 77

De er opbygget som et reb af lange fibrøse proteiner der er snoet om hinanden. Hver enkelt protein har to hoveder, et kugleformet hoved i N terminal enden og et i c terminal enden. Det lange område imellem de to hoveder kaldes rod domain og består af en forlænget alfa helix. To alfa helixer snoes om hinanden med begge N terminaler i samme ende og begge C terminal i samme ende = en dimer. 2 dimere, lidt forskudt af hinanden, snor sig om hinanden med den ene N terminal og C terminal tættest på hinanden (modsat ovenfor) og danner derved en tetramer. Et helt ”reb” består af 8 tetramere der er snoet om hinanden. De hoved og hale regioner der vender ud mod cytoplasmaen kan interagerer med proteiner deri.
Intermediær filamenter er fremtrædende i celler der udsættes for stor mekanisk stress eks. Nervecellernes axoner, muskelceller og epithel celler i huden. De kan opdele i 4 grupper.
1. keratin filamenter i huden
2. vimentin og vimentin relaterede filamenter i bindevæv, muskler og gliaceller.
3. neurofilamenter i nerveceller
4. nuklear lamina i nukleus
Type 1, 2 og 3 findes i cytoplasmaet, mens type 3 finde i kernen.

Front 78

Cytoskelet - nuclear lamina

Back 78

Nuklear lamina ligger ikke som et reb på samme måde men ligger vævet sammen ved siden af hinanden. Det adskilles og omformes ved celle deling ved hjælp af phosphorylering og dephosphorylering (protein kinase). Der er svage bindinger mellem tetramerene når det phosphoryleres og filamenterne falder fra hinande. Når de dephosphoryleres finder de sammen igen.

Front 79

Cytoskelet - plectin

Back 79

Intermediær filamenterne er yderligere forstærket og stabiliserede af andre proteiner. Feks. Plektin der tværbinder filamenter i bundter, holder intermediær filamenterne sammen med de to andre komponenter i cytoskelettet, mikrotubuli og actin filamenterne og spiller også en rolle i strukturer omkring desmosomerne.

Front 80

Cytoskelet - mikrotubuli, generelt

Back 80

Mikrotubuli er vigtige for organiseringen i cellen. De er opbygget som lange stive hule rør af proteiner. De er dynamisk ustabile, hvilket betyder at de forsvinder (helt eller delvist) og bygges op hele tiden. De opbygget ud fra et centralt organiserings center (ofte tæt på nukleus) og forlænges ud i den perifære del af cellen, hvilket giver nogle spor i cellen som vesikler, organeller og andre komponenter kan flyttes via. De er hovedsagligt ansvarligt for placeringen af organeller inde i cellen og transport, men deltager også i mitose hvor de holder på deres halvdel af organeller osv.
De kan også omformes til permanente strukture (blandt andet cilier og flagellaer).

Front 81

Cytoskelet - mikrotubuli, opbygning

Back 81

De er opbygget af tubulin molekyler, der er en dimer bestående af en alfa tubulin og en beta tubulin der er bundet stærkt sammen. De stabler sig sammen med et hul inden i, der skal 13 til at danne ringen. De lange ”stænger” som de danner kaldes protofilamenter og hver af disse har en struktural polaritet da beta enderne er + og alfa er -. De vokser hurtigst i + enden og derfor er det også den ende der stikker ud fra organisering centeret. Det styrer udvækst, retning og antal. Der findes tre forskellige slags.
1. centrosom i en almindelig celle.
2. spindle pooles i en celle under mitose
3. basal body i cilier og flagella.
På org. Centeret er der en anden slag tubulin molekyler, gamma tubuli der er formet som små ringe der sidder på overfladen. Det er herfra at mikrotubulierne vokser ud, da det er nemmere for dem at vokse ud hvis de har en start. Inde i organiserings centeret findes to centrioler som er korte udgaver af mikrotubuli. Man ved ikke hvad deres funktion er, men de er identiske med basal kroppene i cillier og flagellaer.

Front 82

Cytoskelet - mikrotubuli, funktion

Back 82

Grunden til at de er dynamisk ustabile er at de har evnen til at hydrolysere GTP. I en fri tubulin dimer er der bundet et GTP molekyle til og det binder sig til de andre tubulin molekyler i en stærk binding. Herfter hydrolyseres det og er bundet til GDP i stedet = svag binding => vil falde fra hinanden igen. Væksten er dog ofte hurtigere end hydrolyseringen og den ikke hydrolyserede del af mikrotubulien kaldes for en GTP cap. Den dynamiske ustabilitet sørger for at der hele tiden er halvdelen af tubulin molekylerne frie i cytosolen.
Mikro tubuli kan dog gøres stabile og ”stoppes” i både vækst og nedbrydning (+ enden er permanent) hvis et capping protein sætter sig på enden . Disse mirkotubulier sørger for lokalisering og transport. Når de er stabiliserede bliver cellen polariseret da de har + og – ende permanent.
Transporten sker blandt andet i nervecellen til og fra axonet. Denne slags transport går meget hurtigere end almindelig diffusion. Det sker ved at motor proteiner generer bevægelse ved ATP hydrolyse. Både mikrotubuli og aktin filamenter står for cellen rykvise bevægelser i en retning, hvilket er meget effektivt).

Front 83

Cytoskelet - mikrotubuli, motorproteiner

Back 83

Motor proteinerne kan inddeles i to. Kinesin går mod + enden på mikrotubulierne og dynesin går mod – ende. Begge er opbygget som en dimer med 2 kugleformede hoveder og 1 hale. De bevæger sig ku i en retning. ATP binder sig til motor proteinet og det skaber en konformationsændring og det ”løfter hovedet og strækker det frem”. ATP hydrolyseres og det sættes ned igen men lidt længere fremme. ADP og P frigives.
Når cellen gror, strækker kinesin ER ud mod + enden og får derved strukket ER så det er i hele cellen, mens dynein trækker golgi apparatet ind mod centromeren og kernen.
I cilier og flagella er mikrotubulierne stabile og vokser udfra basalkroppene i cytoplasmaet. De er opbygget lidt anderledes da deres ring består af 9 tubulin molekyler og 2 inde i midten. De har også et motorprotein der danner bøjningen i mikrotubuliet. Egentlig fungerer det på samme måde og der sker en forskydning når dynein tager et skridt, men da enderne hænger sammen bliver resultatet af forkydelsen at mikrotubulien bøjes.

Front 84

Cytoskelet - motorproteiner, bevægelse

Back 84

I cilier og flagella er mikrotubulierne stabile og vokser udfra basalkroppene i cytoplasmaet. De er opbygget lidt anderledes da deres ring består af 9 tubulin molekyler og 2 inde i midten. De har også et motorprotein der danner bøjningen i mikrotubuliet. Egentlig fungerer det på samme måde og der sker en forskydning når dynein tager et skridt, men da enderne hænger sammen bliver resultatet af forkydelsen at mikrotubulien bøjes.

Front 85

Cytoskelet - actin filamenter, generelt

Back 85

Aktin filamenter er også vigtige for bevægelsen og specielt for bevægelsen af celle-overfladen. De er dynamisk ustabile, men kan ligesom mikrotubuli skabe stabile strukture ved hjælp af andre proteiner. (eks. Kontraktile del af muskelcellen). Der findes rigtig mange aktin bindende proteiner og samarbejdet mellem dem og aktin filamenterne giver mange funktioner. De kan blandt andet danne mikrovillier, kontraktile bundter i cytoplasma og forskellige udformninger som f.eks. ”fingere” cellen danner når den kravler over en overflade eller de kontraktile ringe der niver cellen over ved celle deling.

Front 86

Cytoskelet - actin filamenter, opbygning

Back 86

Aktin filamenter er tynde og fleksible og kortere en mikrotubulierne. De består af en snoet kæde af kugleformede aktin molekyler der ”peger” samme vej, hvilket giver polaritet. De findes generelt i netværk eller i tværbindinger hvilket giver dem større styrke. ¨
Ligesom med M.T. kan de gro i begge ender men vokser hurtigst i + enden og til forskel fra M. T. får de deres energi fra ATP og ikke GTP. De frie aktin molekyler bærer ATP og det hydrolyseres efter de er bundet sammen i kæderne og bindingerne bliver svagere.

Front 87

Cytoskelet - actin filamenter, funktion

Back 87

Evnen til at nebrydes og samles igen er nødvendig for bevægelse. Aktin filamenterne der er bagerst i cellen vil hele tiden nedbrydes og vil dannes igen i fremadretningen. Der er hele tiden halvdelen af aktin molekylerne frie. Cellen har små proteiner der sætter sig på de frie og sørger for at de ikke binder sig, mens andre proteiner i cellen fremmer dannelsen af nye filamenter. Men der er også mange proteiner der binder sig til aktin filamenterne og styrer dem i stedet for, som forklaret ovenfor.
Et eksempel på det er celle cortexen der ligger lige under plasma membranen og bindes sammen af proteiner. Cortexen hjælper ved bevægelse ved at strække sig frem og gribe fat i ekstracellulære molekyler og derefter trække sig sammen som bagenden kommer med.
Inde i cellen ligger atin filamenterne som kontraktile bundter med + og – enden hver sin vej (altså ikke i en retning). Lamellipodia ligger længst fremme i kanten af cellen med aktin filamenter på kryds og tværs. Filopodia er fingerene der strækker frem og ligger i bundter med + enden fremad. Der er forskellige proteiner der styrer hvilken form aktin filamenterne vokser i.

Front 88

Cytoskelet - actinfilamenter, muskelkontraktion

Back 88

Actin og myosin går sammen for at danne kontraktile strukture. Alle motorproteiner på aktin er i myosin familien. De mest almindelige er myosin I (i alle celler) og myosin II (i muskelceller).
Myosin I har en hale og et hoved. Hoved interagerer med aktin filamnetet mens halen enten bærer molekylet der transporteres eller binder sig til plasmamembranen og flytter den ved at bevæge hovedet på aktin filamenter = ændring i cellens udformning. Myosin bevæger sig hen ad actin filamenterne (ATP hydrolyse) og cellen bliver derved kortere. (muskelkontraktion)
Udløses ved stigning af Ca+. Kan i glat muskulatur også udløses af fx adrenalin.
Det er ekstracellulære signaler der styrer proteiner intracllulært der kontrollerer cytoskelettet  Opbygningen af f.eks. aktin kan ændres helt ved aktivitet af membran proteinet Rho protein (GTP binding).

Front 89

Cytoskelet - actinfilamenter, integriner

Back 89

Integriner er transmembrane proteiner der sætter sig fast på ekstracellulære molekyler og er samtidig forankret intracellulært i aktin filamenterne.

Front 90

Cytoskelet - actin filamenter, kort fortalt

Back 90

Actinfilamenter er mere flexible end mikrotubuli.

De er polariserede og styres af ATP hydrolyse.

Form og funktion styres af flere actinbinding proteiner.

Ligger også i cellecortex lige under plasmamembranen og sørger for form og bevægelse.

Myosin(motorproteiner) bruger ATP hydrolyse til at bevæge sig langs actinfilamenterne.

Ca2+ giver signal om muskelkontraktion.

Front 91

Cytoskelet - muskelkontraktion i glat og tværstribet muskulatur.

Back 91

Myosin II er opbygget som en dimer af to identiske myosin molekyler der holdes sammen i halen med to oveder. Mange af disse myosin II snor sig om hinaden og danner et reb med hovederne ud i cytosolen. Det er som en lang snor med en lille del midt i uden hoveder og så går myosin II dimerne i hver sin retning derudfra. Når de så bevæger sig gør de det jo hver sin vej = kontraktion.
Muskelcellerne består af tykke myosin II filamenter og tynde aktin filamenter og ved kontraktion går myosin filmaneter hen af aktin filamneterne = kortere. Det sker ved hydrolyse af ATP. Det sker ved en pludselig stignig i Ca2+ (pga. SR åbnes ved nerve stimuli). Fra SR løber calcium ud i t-tubuli så de når alle filamenter samtidig. Ca2+ binder sig til troponin og tropomyosin komplekset flyttes = myosin og aktin kan ”røre” hinanden.
I glatmuskulatur kan kontraktionen også ske ved stimuli fra adrenalin eller andre ekstracellulære proteiner.

Front 92

Mitose - generelt

Back 92

Mitose foregår i alle celler undtaget kønsceller. Mitose er celledeling hvor en modercelle deler sig til to datterceller med samme antal kromosomer og er identiske med moder cellen. Før delingen består modercellen af kromosmer med hver 2 søsterkromatider der trækkes fra hinanden under delingen.

Front 93

Mitosens faser

Back 93

Cellecyklus består af 4 faser
1. M fasen
2. G1 fasen
3. S fasen
4. G2 fasen
G1, S og G2 faserne indgår alle i interfasen
1. Interfasen
2. profasen
3. Prometafase
4. Metafase
5. Anafasen
6. Telofase /cytokinese
Mens mitosen kan inddeles i profasen, prometafasen, metafase, anafasen og telofasen/cytokinesen.
- Profasen.
Kromosomerne bliver tykkere, nukleolus forsvinder gradvist, centriolerne vandrer mod hver sin pol.
- Prometafasen.
Kernemembranen nedbrydes, golgi og ER opdeles i vesikler. Mikrotubuli fra centriolerne fisker kromosomerne og binder sig til deres proteinkompleks, kinetochorer, der sidder på centromererne.
- Metafase.
Kromosomerne er nu trukket så de ligger på lige linie lige imellem de to spindle poles. Det kræver at polymeriseringen og depolymeriseringen hele tiden afbalanceres.
- Anafase.
Søsterkromatiderne løsriver sig fra hinanden og trækkes mod spindle poles. Centrosomerne bevæger sig længere væk fra hinanden.
- Telofasen.
Kromosomerne er trukket helt hen til centrosomerne og en ny kernemembran dannes omkring dem. Mitosen er dermed til ende da DNA’et er delt, men cellen skal stadig deles.
- Cytokinesis: En kontraktil ring (myosin og actin) deler cellen lige over. ER og golgi gendannes udfra vesikler. Organeller deles lige over.

Front 94

Cellecyklus - G1-fasen

Back 94

-Lige efter celledeling og lige før ny syntese af nyt DNA starter.
-Sørger for det rette miljø til DNA replikation.
-Syntetiserer proteiner, organeller, enzymer mv.

Front 95

Cellecyklus - S-fasen

Back 95

Dannelse af søsterkromatider

Front 96

Cellecyklus - G2-fasen

Back 96

Tjekker om miljø er ok til deling + om søsterkromatider er færdige og hele.

Front 97

Cellecyklus - M-fasen

Back 97

Mitosen - Søsterkromatiderne skilles - celledeling

Front 98

Cellecyklus - G0-fasen

Back 98

Hvilefasen

Front 99

Colchicine - funktion

Back 99

Colchicine binder sig til tubuli dimeren der bruges til polymerisering af mikrotubuli. Dette stopper metafasen da der er brug for en balance i polymeriseringen der, som colchicine ødelægger. Colchicine bruges til at karyotype samtlige af en persons kromosomer og påvise kromosom forandringer.

Front 100

Cellecyklus - kort fortalt

Back 100

G1: er lige efter celledeling og hvilefasen og lige før syntesen af nyt DNA starter. I G1 fasen sørger cellen for at der er de rette miljø til at starte DNA replikation. Derudover syntetiseres proteiner, organeller osv i denne tid.
S: DNA syntese og DNA replikeres. => dannelsen af søsterkromatiderne.
G2: cellen tjekker om miljøet er okay til deling og om de to søsterkromatider er færdige og uden skader.
M: Søsterkromatiderne skilles og cellen deles i to gennem en række faser (profase, prometafase, metafase, anafase, telofase, cytokinesis). I starten af M fasen er der checkpoint der kontrollerer om mikrotubuli fra spindle poles sidder ordentligt fast på kromatidernes kinothocerer.
G0: hvilefasen

Front 101

Cellecyklus - checkpoints

Back 101

Der er tre chekpoints i cellecyklus kontrol system. Det første er i G1 fasen hvor der tjekker om miljøet er godt nok til DNA replikationen. Det næste er i G2 fasen hvor cellen tjekker at alt DNA er replikeret og uden skader og at cellens størrelse er stor nok til deling. I M fasen er der chekpoint der sørger for at spindlepoles sidder ordentligt fast på kromosomerne inden de begynder at trække.
Der er to typer ”maskineri” i celle-cyklus kontrol system.
1. fremstiller nye koponenter i cellen
2. Trækker komponenter på deres rette plads og deler når cellen deles.
Det er vigtigt at begge tændes og slukkes på rette tid og der er biokemiske kontakter der tænder og slukker i specifikke sekvenser. De styrer alt fra DNA rep. Til segregation i de dublikerede kromosomer.

Front 102

CDK - generelt

Back 102

Cdks er protein kinaser der aktiveres cyklisk og styrer celle-cyklus kontrol system.
Cdks sørger for cyklisk at aktivere og inaktivere de proteiner og protein komplekser som starter eller regulerer DNA replikation, mitose og cytokinese. Aktiveringen og inaktiveringen sker ved phosphorylering og dephosphorylering. Cyklin er et andet protein og det er det protein der tænder og slukker kinasen, ved at binde sig til det.(hedder cycklin fordi koncentrationen af dem varierer efter hvor i cyklus man er). Når cyklin binder sig til Cdks starter det en ny reaktion i cellecyklus (eks. Fra starter s fasen). Cdks skal altså både være bundet til et cycklin protein og være phosphoryleret for at være max aktiv. Faktisk kræver det at de er phosphorylerede i et bestemt site og dephosphoryleres i et andet for at de er aktive.

Front 103

Cykliner - generelt

Back 103

Regulatoriske proteiner, som regulerer CDK-aktivitet ved binding til CDK'er. De dirigerer CDK til targetproteiner og opdeles i 4 grupper, der er aktive på hvert deres tidspunkt i cellecyklus.

Front 104

Cykliner - komplekser

Back 104

Cyklinerne kan opdeles i 4 grupper efter hvornår de er aktive.
1. cyklin D (i G1 fasen)
2. cyklin E (i G1/S fasen)
3. cyklin A (S fase)
4. cyklin B (M fase)
Cyklin D er venner med Cdk4 og Cdk6 i G1 fasen
- regulerer overgangen gennem G1 fasen og mellem G1 og S.
Cyklin E med Cdk2 i G1/S fasen
- regulerer overgangen mellem G1 og S fasen. Tillader ekspressionen af cyklin A i næste trin.
Cyklin A Cdk2 i S fasen
- Regulerer S fasen (starten af DNA replikationen.)
Cyklin B Cdk1 i M fasen
- Regulerer overgangen mellem G2 og M.

Der er altså 4 typer Cdk’er. 1 (M fasen), Cdk2 (G1/S, S og G2), Cdk4 (G1, G1/S), Cdk6 (G1, G1/S).

Front 105

Cellecyklus - mitogener

Back 105

Mitogener er ekstracellulære signal der stimulerer cellen til at dele sig. G1 fasens chekpoint kan også kaldes R punktet og hvis der ikke er mitogener tilstede stoppes cyklus her indtil de er (nogle for altid). Cyklus kan enten stoppe i G1 fasen og vente eller gå til G0 fasen hvor nogle celler bliver for altid. Mitogener stimulerer de proteiner der skal til at bringe cellen fra G0 ti G1 fasen igen. Muskel celler og nerverceller er i en permanent G0 fase og kan ikke ændres.
Retinoblastoma (Rb) inhiberer mitogenerne, så cellecyklus stoppes indtil cellen er klar til at dele sig.

Front 106

Cellecyklus - PDGF

Back 106

PDGF søtter sig på receptor i membranen og aktiverer derved Ras der starter Map kinase pathway. Map kinase pathway går ind i nukleus og starter ekspressionen af cyklin D (som er i G1 fasen og går sammen med Cdk 4 og Cdk6. Cyklin D og Cdk4+6 går sammen og er aktiverede og deaktiverer RB ved at phosphorylere det. RB er et protein der i aktiv tilstand inhiberer E2F proteinet. Når E2F frigives binder det til DNA og starter ekspressionen af cyklin E (som går sammen med Cdk2 hjælper i overgangen mellem G1 og S). R punktet er nu passeret og vi er i S fasen. Her vil E2F starte ekspressionen af cyklin A der også går sammen med Cdk2 og starter DNA replikationen.

Front 107

Cyklin B-cdk1’s funktioner i M fasen + APC

Back 107

Cyklin B-Cdk1 (kan også kaldes MCdk) starter alle hændelser i den tidlige M-fase (profase, prometafase, metafase). Dannelsen af M-cdk starter allerede i S fasen, men det er først aktivt i M fasen, da aktiveringen af det definerer starten på M fasen.
APC=anaphase promoting complex er ansvarlig for skiftet fra metafasen ti anafasen (metafasen hvor de trækkes på en linie og anafase hvor de adskilles.
Anafase promoting komplekset starter reaktionen ved at aktivere enzymet separase der deler søsterkromatiderne. Det kræver at APC er aktivt. For at aktiveres skal cdc20 bindes til og det kræver at APC phosphoryleres. APC/Cdc20 kan nedbryde M-cyklin (cyklin B) og faktisk også S-cyklin (cyklin A) og den slutter dermed M fasen samtidig med adskillelse af kromatiderne.

Front 108

Apoptose - generelt

Back 108

Apoptose er med til at forme os i foster stadiet. Det sørger også for at holde blandt andet vores organer i den rette størrelse og er i det hele taget i balance med celle delingen. Cancer skyldes mutation i p53. (?)
P53 dannes ved fejl i DNA’et og aktiverer P21. P21 stopper mitosen (tilbage og retter fejl i G1 fasen) eller får cellen til at undergå apoptose. Mangel på P53 eller mutation i P53 giver derfor kræft, pga. konstant celledeling.
CHK2/1 stopper cyklus i S fasen, hvis der er fejl i DNA.
I G2 fasen er det CDC25 der stopper cyklus.

Front 109

Apoptose vs nekrose

Back 109

Celler der udsættes for akutte skader, svulmer oftest op og sprænges, hvilket giver en større risiko for infektion. Celler der undergår apoptose dør uden at skade nabo celler, ved at skrumpe ind (pygnose).8 Samtidig sker der ændringer i celleoverfladen der tiltrækker makrophager og de opsluger cellen inden indholdet frigives i ekstracellulær fasen.
Ved for mange mutationer i cellen undergår den apoptose. Hvis der er for mange forkert foldede proteiner i ER undergår den også apoptose. Cellen (de fleste) skal bruge overlevelses signaler ellers undergår den apoptose.

Front 110

Apoptose - aktivering

Back 110

Caspaser er de proteiner der fremmer apoptose. De dannes som inaktive procaspaser og aktiveres ved proteolytisk kløvning. Den proteolytiske kløvning fremkaldes ved samme signal som apoptose og det starter en caspase kaskade da en caspase aktiverer den næste. Det er en irreversibel reaktion.

Front 111

BCL-2 proteiner

Back 111

De proteiner der kontrollerer procaspaserne er fra Bcl-2 familien (intracellulære proteiner). Nogle af dem aktiverer (BAX, BAK), mens andre inhiberer (Bcl-2). Bax og Bak aktivere procaspaser ved at danne porer i mitochondrierne hvor der udskilles cutochrome c fra. Cytochrome C er nødvendig for dannelsen af komplekset apoptosom som er et ”hjul” med procaspase. Procaspaser aktiveres når de samles i hjulet = apoptose.
Bax og Bak aktiveres af et andet protein fra Bcl-2 familien der dannes af cellen selv ved fejl i cellen. Blandt andet mutationer i DNA eller på anden måde skadet DNA.
Bcl-2 er selv et protein der inhiberer ved at blokerer porerne i mitochondriaet og derved stoppe udskillelse af cytochrome C. Ekstracellulære overlevelses signaler kan blandt andet øge produktionen af Bcl-2.

Front 112

Meiose - generelt

Back 112

Kønsceller undergår meiose. Det er en fusion mellem æg og sædcelle og resulterer i et genetisk forskelligt afkom og ikke identisk som mitose.
Meiose deles op i 2 dele. I meiose I sker DNA replikationen så de 46 kromosomer (2x23 = en fra hver celle) (med 92 kromatider) dannes. Herefter separeres kromosomerne så der er 23 kromosomer og 46 kromatider.
I Meiose II separeres kromatiderne så der nu stadig er 23 kromosomer men kun 23 kromatider.

Front 113

Meiosens faser

Back 113

I både meiose 1 og 2 er der 4 faser.
1. Profase
2. Metafase
3. Anafase
4. telofase
I meiose I og II sker der egentlig det samme, men første gang sker det bare med dobbelt så mange kromosomer og kromatider som normalt (mitose).

Front 114

Anafase promoting complex - generelt

Back 114

APC degraderer securin, der er et inhibitorisk protein og aktiverer derved separase (enzym) der hjælper med at komme fra metafasen til anafasen ved at separere de to søsterkromatider.

Front 115

Meiose - profase I

Back 115

Kondensere kromatiderne og de homologe kromosmer parres (de er ”dobbelt” i metafasen når de lines op). Det er her overkrydsningen sker mellem kromosomerne fra mor og far (der hver består af 2 kromatider) og danner bivalenterne/tetraeder. I slutningen af profasen I nedbrydes kernemembranen.

Front 116

Meiose - metafase I

Back 116

Metafase I arrangeres bivalenter i ækvatorial planet, (på linien) ligesom mitose, men nu er der dobbelt så mange kromatider som der er i mitose.

Front 117

Meiose - anafase I

Back 117

I anafase I trækkes kromosomerne fra hinanden og søsterkromatiderne trækkes fra hinanden (obs! Det er stadig de ”rigtige” kromatider der hører sammen, men de har byttet noget af kromatidet med de andre ved overkrydningen). Hver med overkrydsningen fra den anden på sig.

Front 118

Meiose - telofase I

Back 118

Telofasen I dannes de to nye celler så med 23 kromosomer men 46 kromatider.

Front 119

Meiose - profase II

Back 119

Profase II nedbrydes kernemembranen igen og de 23 kromosomer kondenseres.

Front 120

Meiose - metafase II

Back 120

Metafase II dyaderne arrangers på ækvatorial planet

Front 121

Meiose - anafase II

Back 121

Anafase II søsterkromatiderne trækkes mod hver sin pol

Front 122

Meiose - telofase II

Back 122

Telofase II nye kernemembranen dannes. = to nye celler.

Front 123

Meiose - genetisk variation

Back 123

Det sker ved overkrydsningen i meiosis I. En nye samling gener kan få anden fænotype og helt sikkert anden genotype.
Og ved tilfældig segregering af kromosomer i meiose I. der kan ske fejl så kromosomerne ikke fordeles ligeligt i dattercellerne.

Front 124

Meiose - overkrydsning og rekombination

Back 124

Overkrydsningen sker i profase I. Der sker en ombytning af DNA mellem de to kromosomer i et sted hvor nukleotid sekvensen næsten er end. Det kaldes overkrydsning når det sker mellem mor og far kromosom. Det sker ofte 2-3 gangen pr meiose.

Front 125

Mitose vs meiose

Back 125

Mitose:
-foregår i alle celler undtaget kønsceller
- dattercellerne identiske med modercellen
- produkt 2 celler.

Meiose:
- foregår kun i kønsceller
- ingen af cellerne ens.
- produkt 4 celler

Mitose sker hele tiden
- Meiose kun når vi reproducerer os

Begge celledelinger gennemgår samme faser, men meiose har dobbelt op på informationen og gennemgår den derfor to gange. I mitose er datterceller identiske med modercelle. I meiose er ingen af cellerne ens efter deling. Pga overkrydsning bliver de anderledes hver gang. Mitose sker hele tiden inde i kroppen og er celledeling af alle de ”alm” celler. Meiose sker kun når vi laver babyer 

Front 126

Udskiftning af væv + fornyelse af stamceller

Back 126

Mange celler som skal udskiftes i kroppen kan ikke selv dele sig (røde blodceller, epidermal celler osv). Disse celler har brug for nogle proliferating precurser celler, altså spredende forstadie celler der kan dele sig og differrentiere til alle celler i kroppen. De forstadie celler kommer fra stamcellerne, der producerer dem. Precursor cellen deler sig et bestemt antal gange inden den differentieres.

Front 127

Stamcelleterapi - principper + muligheder

Back 127

Terapeutisk kloning. Når man transplanterer nukleus og danner stamceller der danner alle typer celler.
Forskerer har også fundet ud af at man kan tage en fibroblast og lave den om til en pluripotent celle der minder om en stamcelle (kaldes induces pluripotent stem cell = IPS)

Front 128

Cellekontakt - integriner

Back 128

Integriner kobler den ekstracellulære matirx med cytoskelettet inde i cellen. Cellen bruger integrinerne når de bevæger sig til at koble sig fast på proteiner i den intra cellulære matrix og trække sig frem. På de collagene fibre binder integrinerne sig fast på et spicielt protein (fibronetin) der sidder på den collagene fibre og slipper kontakten til fibronetin bagerst i cellen.

Front 129

Cellekontakt - tight junctions

Back 129

Tight junctions (epithelceller): danner en barriere som vand molekyler ikke kan trænge igennem og adskiller derved ekstracellulære rum på hver side af epithelcellerne. Det hjælper også til at opretholde polaritet.

Front 130

Cellekontakt - adherre junctions

Back 130

Adherre junctions: Sidder fast på aktin bundterne i hver celle og holder dem sammen. Derfor er det en stærk binding. Inde i cellen sidder de fast med cateniner og proteinet der er imellem cellerne hedder cadheriner.

Front 131

Cellekontakt - desmosomer

Back 131

Desmosomer: binder sig til intermediær filamenter i hver celle og skaber kontakt der.

Front 132

Cellekontakt - gab-junctions

Back 132

Gab junctions: proteiner mellem cellerne der skaber små kanaler hvor ioner kan passere.

Front 133

Cellekontakt - hemidesmosomer

Back 133

Hemidesmosomer: binder sig til intermediærfilamenterne i en celle og til basal membranen. Binder altså cellen fast til basalmembranen.

Front 134

Cellekontakt - overblik

Back 134

- Tight junktions: danner en barriere, som vand molekyler ikke kan trænge igennem og adskiller derved det ekstracellulære rum på hver side af epithelcellerne. Opretholder polaritet.
-Adherre junctions: Sidder fast på actinbundterne og holder cellerne sammen. Stærk binding.
- Desmosmer: Binder til intermediær filamenter og skaber kontakt.
- Gab junctions: Proteiner mellem intermediær filamenterne, der skaber små kanaler, hvor ioner kan passere.
- Hemidesmosomer: Binder sig til intermediærfilamenterne i en cellen og til basalmambranen.