Celle Biolog i

11-04-2023

Cellebiologi

Chemical components of cells......................................................................................................................................................................6

Beskriv forskellen mellem kovalente og non-kovalente bindinger................................................................................................................................6

Beskriv intra- og intermolekylære bindingstyper...........................................................................................................................................................6

Beskriv de fire familier af organiske molekyler celler er opbygget af...........................................................................................................................6

Beskriv de tre hovedtyper af makromolekyler (biopolymerer)......................................................................................................................................7

Energy catalysis biosynthesis (biosyntesens energikatalyse)...............................................................8

Beskriv de generelle principper for hvordan celler bruger energi til at skabe orden.....................................................................................................8

Beskriv oxidation og reduktion i forhold til organiske molekyler (figur 3.12 – se elektronsky omkring C stor/lille)..................................................8

Beskriv forskellen mellem aktiveringsenergi og ændringen i den frie energi (ΔG).......................................................................................................8

Beskriv hvordan enzymer katalyserer reaktioner...........................................................................................................................................................8

Beskriv ligevægte...........................................................................................................................................................................................................9

Forklar vigtigheden af aktiverede carrier-molekyler i koblede reaktioner.....................................................................................................................9

Forklar vigtigheden af Vmax og KM for enzymkatalyserede reaktioner...........................................................................................................................9

Forklar forskellen mellem kompetitiv og non-kompetitiv inhibering (hæmning).........................................................................................................9

Forklar allosteriske interaktioner....................................................................................................................................................................................9

Proteiners struktur og funktion.....................................................................................................................................................................................11

Tegning af en peptidbinding.........................................................................................................................................................................................11

Kend inddelingen af aminosyrer...................................................................................................................................................................................11

Kende bindingstyper der holder på og former proteiner..............................................................................................................................................11

Vide hvordan proteiner og dermed aminosyrer vil orientere sig i forskellige opløsninger samt i membraner............................................................11

Kende inddelingen af proteiner i primære, sekundære, tertiære og kvatær struktur....................................................................................................11

Vide hvordan α-helix og β-sheet er opbygget, kende til coiled-coil, spheres og filamenter........................................................................................12

Vide hvordan proteiner virker......................................................................................................................................................................................13

Kende antistoffers opbygning og funktion...................................................................................................................................................................13

Kende enzymers opbygning og funktion og overordnede inddeling............................................................................................................................13

Vide hvordan enzymers katalytiske aktivitet reguleres vha. allosteriske interaktioner, herunder interaktion med slutprodukterne, phosphorylering/dephosphorylering, GTP-binding, nukleotidhydrolyse (dvs. at alle reaktionerne medfører allosteriske forandringer i enzymet der katalyserer reaktionen).................................................................................................................................................................................................14

DNA- og kromosomopbygning..........................................................................................................15

Forstå opbygningen af DNA og kromatin....................................................................................................................................................................15

Kende kromosomets essentielle elementer, herunder gener.........................................................................................................................................15

s. 1 af 66

11-04-2023

Forstå grundlaget for kromosom- og kerneforandringer i cellecyklus, herunder transkription (fordobling af arvematerialet)...................................16

Forstå begreberne karyotype og genom........................................................................................................................................................................16

DNA syntese, reparation og rekombination.......................................................................................17

Forstår hvor og hvordan DNA syntetiseres (opbygges)...............................................................................................................................................17

Kende replikationsmaskineriets komponenter..............................................................................................................................................................17

Forstå princippet bag proof-reading (korrekturlæsning)..............................................................................................................................................17

Kende telomerreplikation.............................................................................................................................................................................................18

Kende væsentligste DNA-skader..................................................................................................................................................................................18

Forstå princippet i genkendelse af skader.....................................................................................................................................................................18

Kende generelle reperationsmekanismer......................................................................................................................................................................18

Kende forudsætningen for homolog rekombination og dens biologiske betydning.....................................................................................................19

Kende typer af non-homolog rekombination; mobile DNA-elementer og virus (herunder retrovirus).......................................................................19

Fra DNA til protein............................................................................................................................20

Transskription – fra DNA til RNA...............................................................................................................................................................................20

Kende udgangspunkter og produkter fra transkriptionen, herunder de fire almindeligste RNA-typer hos eukaryoter (tabel 7-1).............................20

Kende transskriptionens start- og stopsignaler samt transskriptionsmaskineriets dele hos pro- og eukaryoter...........................................................21

Kende de tre posttransskritionelle processeringer: capping, polyadenylering, splejsning...........................................................................................21

Kende genernes anatomi og strukturernes betydning: promoter, transskriptionsstart, intron/exon struktur (findes ikke hos bakterier).....................22

Kunne forklare begrebet alternativ splejsning og dets betydning................................................................................................................................22

Forstå selektiviteten i RNA eksporten fra kernen........................................................................................................................................................22

Translation..........................................................................................................................................22

Kende opbygningen af tRNA, ribosomer og den genetiske kode på mRNA...............................................................................................................22

Forstå tRNA’s rolle som adaptor-molekyle: antikodon, aminoacyl-tRNA syntetaser.................................................................................................24

Ribosomer: stor og lille underenhed, protein (ribosom-specifikke, ~80 pr. ribosom), RNA (4 ribosomale RNA molekyler, dannes i nucleus).......24

Kende translationsinitieringen hos eukaryoter og forstå translationsprocessen (proteinsyntesen)..............................................................................24

Kende translationsprocessens stopsignal......................................................................................................................................................................24

Kende principperne i proteinernes nedbrydning..........................................................................................................................................................24

Forstå betydningen af de mange trin i proteinsyntesen i forhold til proteinsyntesens regulering................................................................................25

Regulering af genekspression.......................................................................................................................................................................................26

Forstå princippet i celledifferentiering.........................................................................................................................................................................26

Kende de steder hvor genekspressionen kan reguleres................................................................................................................................................26

PROKARYOTER:.............................................................................................................................26

s. 2 af 66

11-04-2023

Forstå hvordan regulatoriske proteiner kan styre genekspressionen; repressorer og aktivatorer.................................................................................26

EUKARYOTER:................................................................................................................................27

Kende promoteropbygningen og transskriptionsinitieringskompleksets funktion; forstå betydningen af enhancer-elementer og hvordan aktivatorproteiner kan ændre kromatinstrukturen........................................................................................................................................................27

Forskelle fra prokaryoter..............................................................................................................................................................................................28

Forså begrebet kombinatorisk kontrol og mekanismerne i ”cell memory”..................................................................................................................28

Gener og genomers evolution.............................................................................................................30

Forstå princippet i dannelse af genetisk variation og betydningen heraf: homolog rekombination under kønscelledannelsen..................................30

Forandringer i gener: mutationer, genduplikationer, gendeletioner, exon-shuffling, horrisontal genoverførsel (bakterier – konjugation og virus). .30

Membranstruktur................................................................................................................................32

Kende cellemembranens funktion og struktur..............................................................................................................................................................32

Kende membraners generelle opbygning (lipid dobbeltlag)........................................................................................................................................32

Kende inddeling af phospholipider...............................................................................................................................................................................32

Kende flydende mosaik model samt hvilke faktorer der påvirker fluiditeten af membranen......................................................................................33

Kende til asymmetri mht. cellemembranen..................................................................................................................................................................33

Kende til dannelse af ny membran...............................................................................................................................................................................33

Kende til inddeling, opbygning og funktion af membranproteiner..............................................................................................................................33

Membrantransport..............................................................................................................................36

Have overblik over ionfordelingen inden i og udenfor cellen......................................................................................................................................36

Kende til den elektrokemiske gradient.........................................................................................................................................................................36

Kende til typer af transport over membranen (passiv og aktiv mv.)............................................................................................................................36

Kende forskel på carrier og ionkanal-proteiner samt deres funktioner........................................................................................................................37

Kende opbygning og funktion af Na/K pumpen..........................................................................................................................................................38

Kende til membranpotentiale og hvilemembranpotentiale...........................................................................................................................................39

Fra føde til energi...............................................................................................................................40

Energiproduktionens 3 faser.........................................................................................................................................................................................40

Overblik over glycolyse:..............................................................................................................................................................................................40

Overblik over fedtsyreoxidation (β-oxidation): kende udgangspunktet (fedtsyrer) og produkter (acetyl-CoA, NADH, FADH2) samt princip.........41

Overblik over citronsyrecyklus: kende udgangspunktet (oxaloacetat + pyruvat/acetyl-CoA), væsentligste mellemprodukter (α-ketoglutarat, succinat), produkter (CO2, GTP, NADH og FADH2) samt princip..............................................................................................................................41

Forstå princip i oxidativ phosphorylering....................................................................................................................................................................41

Kende væsentligste depotstoffer i kroppen (glykogen, fedt)........................................................................................................................................42

s. 3 af 66

11-04-2023

Fra elektroner til ATP.........................................................................................................................43

Overordnet forståelse af omsætningen af acetyl-CoA til ATP.....................................................................................................................................43

Forstå H+-gradientdannelse i elektrontransportkæden..................................................................................................................................................43

Forstå H+-gradientens anvendelse til at drive ATP-syntesen.......................................................................................................................................44

Kende de strukturer i cellen/mitochondriet som disse processer knyttes til.................................................................................................................44

Kompartmentering..............................................................................................................................46

Memebranomsluttede organeller..................................................................................................................................................................................46

Proteinsortering............................................................................................................................................................................................................47

Endoplasmatisk retikel (ER):........................................................................................................................................................................................48

Golgi apparat................................................................................................................................................................................................................49

Sekretionsvesikler (granulae): konstitutiv/reguleret sekretion, exocytose...................................................................................................................50

Lysosomer....................................................................................................................................................................................................................50

Endosom.......................................................................................................................................................................................................................50

Cellekommunikation..........................................................................................................................52

Beskriv forskellige typer/klasser af cellesignalering, signalmolekyler og receptorer samt hvordan receptorerne virker............................................52

Forklar hvad en 2nd-messenger er.................................................................................................................................................................................55

Forklar en signal-kaskade fra cellens overflade til placering af effekten.....................................................................................................................55

Vide at forskellige signaleringsveje kan samarbejde...................................................................................................................................................55

Cytoskelet.....................................................................................................................................................................................................................56

Skriv hvad der forener og adskiller intermediær filamenter (IF), mikrotubuli (MT) og actinfilamenter (F-actin)......................................................56

Skriv organisation og funktion af de forskellige filamenter.........................................................................................................................................56

Forklar hvordan dynamisk ustabilitet fungerer............................................................................................................................................................57

Forklar motorproteiners funktion.................................................................................................................................................................................58

Forklar rollerne for de forskellige dele af cytoskelletet i intracellulær transport, celledeling og cellebevægelse.......................................................58

Beskriv hvordan actinforsamling og –adskillelse fungerer..........................................................................................................................................59

Forklar hvordan muskelkontraktioner fungerer............................................................................................................................................................59

Cellecykluskontrol..............................................................................................................................60

Kende til inddeling i G1, S, G2, M og G0 fasen og hvad der sker i de forskellige faser samt kende til checkpoints (vækstfaktorer, cellestørrelse, DNA skader og spindelapparatet).................................................................................................................................................................................60

Kende cdk og hvordan de reguleres.............................................................................................................................................................................60

Kende de forskellige cyclin-cdk komplekser og hvornår de er aktive (Tabel 18-2)....................................................................................................60

Kende til stimulering med mitogener (f.eks. PDGF) fører til aktivering af cyclin-cdk komplekser............................................................................60

s. 4 af 66

11-04-2023

Kende til cyclin B-cdk1’s funktioner i M fasen og hvorledes APC (anafase promoting factor) er med til at regulere niveauet af cyclin B..............61

Apoptose.....................................................................................................................................61

Vide at apoptose er af central betydning i skulpturering af den udviklende organisme, i forbindelse med cellefornyelse samt sygdom inkl. cancer og virusinfektioner........................................................................................................................................................................................................61

Kende forskel på apoptose og nekrose.........................................................................................................................................................................61

Bagrunden til at celler undergår apoptose....................................................................................................................................................................62

Kende principerne for aktivering af apoptose..............................................................................................................................................................62

Kende bcl-2-familien af proteiner (bcl-2, bax) som regulerer dannelsen af porer i den ydre mitokondriemembran..................................................62

Kræft...................................................................................................................................................63

Vide hvad der er karakteristisk for cancerceller og kende til forskellen på en benign og malign tumor.....................................................................63

Vide at udvikling af cancer skyldes multiple mutationer og at cancerceller er genetisk ustabile................................................................................63

Vide hvad proto-onkogener og tumorsuppressorgener er, hvordan de er involveret i udvikling af cancerceller. Kende til eksempler på proto-onkogener og tumorsupressorgener..............................................................................................................................................................................63

Fra proto-onkogen til onkogen.....................................................................................................................................................................................64

Kende essential concepts beskrevet i bogen.................................................................................................................................................................64

Mitose.................................................................................................................................................65

Vide hvilke celler der undergår mitose og hvad der sker med kromosomantallet før og efter mitose.........................................................................65

Kende de forskellige faser i mitosen og hvad der er karateristisk for de forskellige faser..........................................................................................65

Kende til funktionen af colchicine................................................................................................................................................................................66

Kende til anaphase promoting complex og dets funktion............................................................................................................................................66

Vide hvad der sker med organellerne f.eks. ER og Golgi............................................................................................................................................66

Meiose................................................................................................................................................66

Vide hvilke celler der undergår meiose samt hvad der sker med antallet af kromosomer og kromatider efter 1. og 2. meiotiske deling..................66

Kende de forskellige faser i meiose og hvad der er karateristisk for de forskellige faser............................................................................................66

Vide hvordan den genetiske variation opstår...............................................................................................................................................................67

Vide hvordan overkrydsning/rekombination sker........................................................................................................................................................67

Kende til forskelle og ligheder mellem mitose og meiose...........................................................................................................................................67

s. 5 af 66

11-04-2023

Chemical components of cellsBeskriv forskellen mellem kovalente og non-kovalente bindinger

Forskellen mellem kovalente og non-kovalente bindinger er at atomer i en kovalent binding deles om to eller flere elektroner så oktet-reglen bliver opfyldt for begge atomer. I en non-kovalent binding overføres der elektroner fra et molekyle til et andet (ion-bånd). I en hydrogenbinding eller ved Van der Waals kræfter, som også er nonkovalent, består bindingen af en tiltrækning mellem =O og et H fra enten en NH-gruppe mfl. I denne form for non-kovalent binding overføres/deles der ikke elektroner.

Beskriv intra- og intermolekylære bindingstyper

Kovalente bindinger (mellem atomer i molekyler): Deling af elektroner mellem atomer holder disse sammen i molekyler. Opstår mellem ikke-metaller.

Non-kovalente (mellem molekyler):

Ion-bindinger: Elektronoverførsel mellem atomer danner ladning hvis tiltrækning holder atomerne sammen i et iongitter. Opstår mellem et metal og et ikke-metal. Elektronen tilhører fuldstændigt den ene eller den anden ion.

Hydrogen-bindinger: Bindinger mellem polære molekyler. Tiltrækningen sker mellem lone-pair fra =O til et H der oftest er bundet til N (kan dog være bundet til andet, bl.a. O)

Polære interaktioner: Hvis elektronskyen hele tiden er størst i molekylets ene ende opstår dipol-dipol kræfter idet molekylerne tiltrækker hinanden ved + og – enderne.

Hydrofobe interaktioner: Hvis du blander noget hydrofobt og noget hydrofilt vil de ikke blandes. Det hydrofobe molekyle bliver ”afvist” og bliver dermed trykket tættere sammen af det hydrofile.

Van der Waals-tiltrækning: Molekylets elektroners placering forandres løbende og molekylet bliver dermed skiftevis polært i den ene eller den anden ende (svag polaritet). Dette påvirker de andre molekyler til at gøre det samme og der opstår derved tiltrækning mellem de svage + og – ender.

Beskriv de fire familier af organiske molekyler celler er opbygget af

Kulhydrater: mono-, di-, oligo- eller polysaccarider. Monosacccariderne danner ringformede pentoser eller hexoser som så bindes sammen af enten α(1,4)-bindinger eller β(1,4)-bindinger. α-bindingen kan nedbrydes til energi hvorimod β-bindingen ikke kan nedbrydes i kroppen og derfor anvendes til struktur (bl.a. i planters cellevægge). Di-, oligo- og polysaccarider dannes ved kondensation (ved fraspaltning af vand) mellem monosaccarider.

s. 6 af 66

11-04-2023

Fedt: Består af glycerol og tre fedtsyrekæder. Phospholipider, f.eks. i membraner, består af et hydrofilt hoved og en hydrofob hale (dette danner lipid-dobbeltlaget i en membran). Phospholipider er dannet ved at den ene fedtsyrekæde i et fedtmolekyle er skiftet ud med en phosphatgruppe som er bundet til en polær gruppe (f.eks. cholin). Fedtsyren kan være mættet (ingen dobbeltbindinger) eller umættet (dobbeltbindinger). Jo flere umættede fedtsyrer der er i kæden desto mere flydende er membranen. Fedt indeholder meget mere energi end kulhydrater.

Nukleinsyrer: opbygget af nukleotider. Et nukleosid er en sukker (ofte ribose eller deoxyribose) med en base bundet til C-atom nr. 1. Et nukleotid er en nukleosid hvor der også er bundet en, to eller tre phosphatgrupper til C-atom nr. 4 på sukkeret. DNA og RNA er opbygget af nukleinsyrer. ATP er også et nukleotid.

Aminosyrer: Har en aminoterminal (N-terminal), en syreterminal (C-terminal) og en sidekæde. Aminosyresidekæder opdeles i polære og upolære og de polære opdeles yderligere i sure, basiske og neutrale. Aminosyrer kan bindes sammen til polypeptider (proteiner) af peptidbindinger.

Beskriv de tre hovedtyper af makromolekyler (biopolymerer)

Af de fire familier af organiske molekyler er fedtsyrer de eneste der ikke laver lange kæder med kovalente bindinger. De tre typer af makromolekyler er derfor:

Polysaccarider (opbygget af sukker/monosaccarider)

Proteiner (polypeptider) (opbygget af aminosyrer)

Nukleinsyrer (opbygget af nukleotider)

Alle tre former for makromolekyler dannes ved kondensationsreaktion mellem deres underenheder.

s. 7 af 66

11-04-2023

Energy catalysis biosynthesis (biosyntesens energikatalyse)Beskriv de generelle principper for hvordan celler bruger energi til at skabe orden

Der skabes uorden spontant i celler såvel som i universet, mens det kræver energi at skabe orden. En metabolisme er en proces, bestående af anabolisme og catabolisme, der skaber orden. Catabolisme er nedbrydning af føde og anabolisme er opbygning af de fire familier af oganiske molekyler (kulhydrat, protein osv.) fra de underenheder der er dannet ved catabolismen. Hvis fødemolekylerne opfattes som uorden danner metabolismen orden. Der bruges en meget større mængde fødemolekyler end der opbygges nye molekyler idet meget af energien fra nedbrydning af bindinger i fødemolekylerne bliver til varme. Denne varme bruges til at skabe den nødvendige uorden uden for cellen for at der kan opbygges orden inde i cellen så termodynamikkens love er opfyldt.

Termodynamikkens 2 love:

1. Energi kan forandres fra en form til en anden men kan aldrig dannes eller nedbrydes

2. Summen af uorden skal øges

Hvis der skabes orden inde i en celle skal der blive mere uorden udenfor for at 2. lov er opfyldt

Beskriv oxidation og reduktion i forhold til organiske molekyler (figur 3.12 – se elektronsky omkring C stor/lille)

Ved en oxidation dannes der flere C-O-bånd mens antallet af CH-bånd falder. Dette sker idet elektronerne trækkes væk fra C-atomet.

Ved en reduktion falder antallet af C-O-bånd mens antallet af CH-bånd øges. Dette sker idet elektronerne trækkes længere ind mod C-atomet.

Beskriv forskellen mellem aktiveringsenergi og ændringen i den frie energi (ΔG)

Aktiveringsenergien er den energi der skal til for at starte en reaktion, dvs. f.eks. for at bryde reaktantens bindinger.

Den frie energi (energien i binding og bevægelse (alle atomer over det absolutte 0-punkt bevæger sig)) er energiforskellen mellem reaktant og produkt (IKKE fra aktiveringsenergien til produkt). ΔG er negativ for en reaktion der er energetisk favorabel (men positiv for en reaktion der kræver energi for at forløbe).

Beskriv hvordan enzymer katalyserer reaktioner

s. 8 af 66

11-04-2023

Enzymer sænker aktiveringsenergien så der kræves mindre voldsomme sammenstød mellem reaktanter for at reaktionen kan forløbe. Hvis et molekyle kan indgå i flere potentielle reaktioner og en af disse katalyseres, er det den reaktion molekylet vælger.

Beskriv ligevægte

En reaktion der forløber fra Y til X vil altid have en modsat reaktion (fra X til Y). Den spontane reaktion, dvs. den med negativ ΔG, er energetisk favorabel og vil derfor forløbe hurtigst (vi antager at det er reaktionen fra Y til X). Det kræver et voldsommere sammenstød for at X bliver til Y fordi den frie energi for denne reaktion er positiv. Derfor forløber reaktionen fra X til Y langsommere end fra Y til X. Når reaktionen har forløbet noget tid vil der være et stort overskud af X, der medfører flere sammenstød og dermed også flere potentielle reaktioner. Dette overskud vil kompensere for den langsommere reaktion og derved vil der hele tiden dannes lige store mængder af Y og X. Dermed er ligevægt opnået.

K er ligevægtskonstanten for reaktionen. Jo større K er desto mere produkt er der dannet i forhold til reaktant, dvs. desto flere molekyler har reageret. K er afhængig af ΔG, jo lavere ΔG (dvs. jo mindre tal da ΔG er negativ) desto højere K. Dvs. jo mere energetisk favorabel en reaktion er, desto flere molekyler reagere, jo mere produkt dannes og desto større bliver K.

Forklar vigtigheden af aktiverede carrier-molekyler i koblede reaktioner

Ved en energetisk favorabel reaktion aktiveres et carrier-molekyle (ATP, NADH osv.) idet den energi der frigives, bindes i carrier-molekylet. Carrier-molekylet kan så afgive sin energi til en energetisk ufavorabel reaktion, således at denne reaktion kan forløbe.

Forklar vigtigheden af Vmax og KM for enzymkatalyserede reaktioner

Vmax er enzymets maksimale funktionshastighed og KM er den substratkoncentration som giver den halve maksimale hastighed (½Vmax). Jo større koncentration af reaktanter, desto hurtigere reaktion. Jo hurtigere enzymet arbejder desto hurtigere forløber reaktionen.

Forklar forskellen mellem kompetitiv og non-kompetitiv inhibering (hæmning)

Kompetitiv inhibering er hvis substratet, reaktant1, konkurrerer med en anden reaktant, reaktant2, om at binde til enzymet. Hvis der kun var reaktant1 ville reaktionshastigheden for reaktionen mellem substrat og enzym være større end når der både er reaktant1 og reaktant2 tilstede fordi koncentrationen af reaktant1 falder når den samlede koncentration af reaktanter (reaktant1 og reaktant2) stiger.

Non-kompetitiv inhibering hedder non-kompetitiv fordi reaktanterne ikke slås om det samme binding-site. Ved non-kompetitiv inhibering bindes reaktant2 til enzymet så enzymets binding-site til substratet ændres. Substratet kan dog stadig bindes, men mindre effektivt. Enzymet bliver langsommere.

Forklar allosteriske interaktioner

s. 9 af 66

11-04-2023

Et molekyle med to binding-sites kan aktivere/inaktivere det ene site ved at et andet molekyle bindes til det andet site og dermed medfører en konformationsændring i det første site. Molekylet kan derved have to former.

DEFINITION: et allosterisk molekyle kan have to konformationer. Et allosterisk enzym har et aktivt site og et allosterisk site og et allosterisk effektor-molekyle kan være både aktivator og inhibitor.

s. 10 af 66

11-04-2023

Proteiners struktur og funktion

1. StrukturTegning af en peptidbinding

Peptidbindinger er bindinger mellem aminosyrer i proteiner.

Kend inddelingen af aminosyrer

Aminosyresidekæder opdeles i polære og upolære og de polære opdeles yderligere i sure, basiske og neutrale.

Kende bindingstyper der holder på og former proteiner

Ionbindinger

Hydrogenbindinger: altid mellem =O og H’et i NH

Van der Waals-bindinger

Summen af ovenstående bindinger holder sammen og former proteinerne.

Vide hvordan proteiner og dermed aminosyrer vil orientere sig i forskellige opløsninger samt i membraner

Proteiner vil i opløsninger folde sig sammen til den konformation der har den laveste energi, dvs. med de polære/hydrofile sidekæder udad mod opløsningen og de upolære/hydrofobe foldede ind i proteinet så de så vidt muligt undgår kontakt med opløsningen.

I membraner orienteres proteinet med de upolære/hydrofobe sidekæder ud mod lipid-dobbeltlaget og de polære/hydrofile sidekæder ind i det hul som proteinet danner i membranen.

Kende inddelingen af proteiner i primære, sekundære, tertiære og kvatær struktur

Primære: aminosyrer bundet sammen af peptidbindinger

Sekundære: foldning af peptidets backbone vha. hydrogenbindinger (ikke sidekæder)

α-helix

β-sheet

s. 11 af 66

11-04-2023

Tertiære: den endelige foldning af polypeptidet (3D-form) vha. non-kovalente bindinger: hydrogenbindinger, ionbindinger og Van der Waals-bindinger og kovalente bindinger: disulfidbindinger (svovlbroer S-S).

Kvartær: hydrogenbindinger, ionbindinger og Van der Waals-bindinger. Hvis der er flere domæner i et protein er det en kvartær struktur (interaktion mellem flere polypeptidkæder).

Domæne (definition): selvfoldende enhed af 100-250 aminosyrer

Subunit: en polypeptidkæde i et protein som består af flere polypeptidkæder

Vide hvordan α-helix og β-sheet er opbygget, kende til coiled-coil, spheres og filamenter

α-helix:

Spiralform der holdes sammen af hydrogenbindinger i polypeptidets backbone mellem nr. n og nr. n+4 aminosyre (mellem C=O og HN)

Kan være venstre- eller højredrejet

Sidekæder vender udad pga. pladsmangel og bestemmer de hydrofobe/hydrofile egenskaber

o Amfifatisk struktur da hydrofile og hydrofobe sidekæder vender til hver sin side

3,6 aminosyrer pr. sving

Opstår indenfor samme peptidkæde

Kan danne coiled-coil vha. hydrofobe interaktioner

o I collagen-coils indgår der også andre kræfter

Findes i membraner

β-sheet:

Dannes af hydrogenbindinger mellem C=O og HN, enten i samme polypeptidkæde eller mellem flere forskellige polypeptidkæder

Kan være parallelle eller anti-parallelle

Polære og upolære sidekæder vender ud på hver sin side af β-sheetet

Coiled-coil:

Er to eller flere α-helixer snoet sammen

s. 12 af 66

11-04-2023

De snor sig sammen så de hydrofobe sidekæder ligger ind mod hinanden og beskyttes mod omgivelserne

2. FunktionVide hvordan proteiner virker

Proteinets funktion bestemmes af dets struktur som igen bestemmes af aminosyresekvensen

Proteiners biologiske egenskaber afhænger af deres interaktioner, dvs. bindinger til andre molekyler, kaldet ligander

o Et protein binder til bestemte ligander, dvs. bindingen er specifik, men styrken af

bindingen kan variere

Kende antistoffers opbygning og funktion

Antistoffer er Y-formede molekyler der består af 4 polypeptidkæder; 2 identiske heavy-chains og 2 identiske light-chains der holdes sammen af svovlbroer. I spidsen af de to arme findes på hvert et variabelt domæne af den tunge kæde og af den lette kæde. Det antigenbindende site findes i enden hvor light- og heavy-chains variable domæner mødes. Hvert antistof binder til ét bestemt antigen afhængig af konformationen i det antigenbindende site. Det er loopsenes aminosyresekvens der bestemmer hvilket antigen antistoffet binder til. Antistoffet kan enten inaktivere antigenet direkte eller mærke det til destruktion.

Kende enzymers opbygning og funktion og overordnede inddeling

Et enzym er et protein der katalyserer en kemisk reaktion uden selv at blive forbrugt. Det bryder eller danner kovalente bindinger.

Hydrolaser: katalyserer hydrolyse

Nukleaser: nedbryder nukleinsyrer ved hydrolyse

Proteaser: nedbryder proteiner ved hydrolyse af peptidbånd

Syntaser: syntetiserer molekyler i anaboliske (opbyggende) processer ved kondensationsreaktion

Isomerase: omlejrer intramolekylære bindinger (inden i et enkelt molekyle)

Polymerase: sætter molekyler sammen, danner polymere som DNA og RNA

Kinase: phosphorylere, dvs. sætter phosphat på proteiner

Phosphataser: fjerner phosphat fra molekyler

s. 13 af 66

11-04-2023

Oxido-reduktase: oxiderer et molekyle mens et andet reduceres

ATPase: hydrolyserer ATP (spalter ATP), findes inden i proteiner, eks. NA+/K+-pumpen.

Vide hvordan enzymers katalytiske aktivitet reguleres vha. allosteriske interaktioner, herunder interaktion med slutprodukterne, phosphorylering/dephosphorylering, GTP-binding, nukleotidhydrolyse (dvs. at alle reaktionerne medfører allosteriske forandringer i enzymet der katalyserer reaktionen)

Interaktion med slutprodukt: slutproduktet fra en reaktionskæde kan, når koncentrationen af det er høj nok, gå tilbage og inaktivere et enzym der katalyserer en reaktion tidligere i reaktionskæden således at der dannes mindre af slutproduktet og dets biosyntetiske forgængere.

Phosphorylering/dephosphorylering: form på enzymet ændres ved binding/frigivelse af phosphor (kinaser/phosphataser). Forskellige enzymer kan aktiveres ved enten at sætte P på eller ved at spalte P fra.

GTP-binding: hvis enzymet binder GTP bliver det aktiveret (konformationsændring) og ved omdannelse af GTP til GDP inaktiveres enzymet. Når GTP bindes til et enzym er det en energetisk favorabel reaktion. GDP forsvinder ved diffusion (langsomt).

Nukleotidhydrolyse: f.eks. ATP til ADP eller GTP til GDP. Når ATP smider P bliver det mindre negativt hvilket pga. polaritet medfører en ændret konformation. Motorproteiner benytter nukleotid-hydrolyse.

s. 14 af 66

11-04-2023

DNA- og kromosomopbygningForstå opbygningen af DNA og kromatin

DNA er opbygget af en dobbelthelix som består af to nukleinsyrestrenge. Dobbelthelixen holdes sammen af hydrogenbindinger mellem baserne og de to strenge holdes sammen af baseparinger mellem Adenin og Thymin samt Cytosin og Guanin. A og G er puriner (to ringe) mens T og C er pyrimidiner (én ring). Sukkeret i nukleotiderne er deoxyribose (som har et H-atom på C nr. 2 i stedet for en OH-gruppe som i ribose). Nukleotiderne laver phosphodiesterbindinger mellem hinanden fra 3´ enden til 5´ enden på næste deoxiribose. De to strenge i dobbelthelixen er antiparallelle og danner en major og en minor groove. Baserne C og G kan danne tre hydrogenbindinger til hinanden mens A og T kun kan danne to hydrogenbindinger. Dette medfører at en DNA-streng er stærkere desto flere C og G- baseparinger den har. DNA er negativt ladet ved fysiologisk pH, pga. phosphatet fra phosphordiesterbindingen der gør O negativt ladet.

Nukleosomer: kompleks af otte histonproteiner (2 af H2A, 2 af H2B, 2 af H3 og 2 af H4) samt et dobbeltstrenget DNA på ca. 146 nukleotidpar der er viklet rundt om histonoctamer. Hver nukleosom er skilt fra hinanden af et stykke link-DNA (op til 80 nukleotidpar). Den mest fundamentale form for kromatinpakning. Histoner er positivt ladede og binder således negativt ladet DNA.

Kromatin er et kompleks af DNA og protein. Kromatin er kromosomer der er viklet op på histonproteiner i hårdere eller løsere form (heterokromatin og eukromatin). Nukleosomer på række med link-DNA imellem pakkes af histonproteinet H1 til en kromatinfiber (30nm). Denne kromatinfiber pakkes i sløjfer som så pakkes endnu engang, så tæt som muligt og det endelige resultat er det mitotiske kromosom der er klar til celledeling.

Kromosomer består af kromatin!

Eukromatin: når DNA’et er viklet løst op om histonproteinerne og nogle gener er eksponeret, er lyst i mikroskop, jo mere eukromatin desto højere aktivitet

Heterokromatin: når DNA’et er viklet tæt omkring histonproteinerne, er mørkt i mikroskop. DNA’et i kromosomer som er klar til celledeling er viklet op som heterokromatin.

Kende kromosomets essentielle elementer, herunder gener

Kromosomet består af DNA og proteiner (kromatin). DNA’et indeholder gener. Et gen er et segment af DNA der indeholder info til at danne et bestemt protein. Kromosomer indeholder udover gener en masse indflettet DNA som ikke har betydning for cellen (junk-DNA).

Et kromosom består af to kromatider (et kromatid=1 DNA-dobbelthelix)

s. 15 af 66

11-04-2023

Forstå grundlaget for kromosom- og kerneforandringer i cellecyklus, herunder transkription (fordobling af arvematerialet)

To trin af cellecyklus

I interfasen er kromosomerne rullet helt ud da de skal kopieres. I hver ende har de en telomer som er en gentaget nukleotidsekvens der beskytter dem mod at blive nedbrudt af proteiner der tror de er gået i stykker. Hvis ikke der var nogle telomerer ville proteinerne ”lappe” kromosomerne sammen igen. På DNA’et findes flere replikationsorigoer. Det er her transkriptionen kan begynde. Der findes centromerer som er en specialiseret DNA-sekvens der holder kromosomerne sammen mens de kopieres.

I M-fasen deles de kopierede kromosomer i to sæt. Kromosomerne er maksimalt kompakte. Kernemembranen går i stykker og kromosomerne fordeles til hver sin datterceller vha. tentråde (mikrotubuli og andre proteiner).

Forstå begreberne karyotype og genom

Karyotype: visning af et individs samlede sæt kromosomer, både de maternelle og de paternelle.

Genom: komplet sæt information i en organisme = total mængde baser i en haploid celle (kønscelle). Genomet hos prokaryoter er cirkulært (DNA-dobbelthelixen former en ring) og linært hos eukaryoter (DNA-dobbelthelix i flere stykker).

Arvemassen, arvematerialet eller genomet er et fuldstændigt sæt gener for en organisme. Ud fra genomet kan hele organismen (for eksempel et menneske) i princippet rekonstrueres. Menneskets genom indeholder cirka 30.000-35.000 gener.

s. 16 af 66

http://da.wikipedia.org/wiki/Menneske

http://da.wikipedia.org/wiki/Menneske

http://da.wikipedia.org/wiki/Organisme

http://da.wikipedia.org/wiki/Gen

11-04-2023

DNA syntese, reparation og rekombinationForstår hvor og hvordan DNA syntetiseres (opbygges)

S-fasen er fasen hvor dobbelthelixen kopieres. Syntesen starter i et replikationsorigo hvorfra den arbejder sig ud i to replikationsgafler. De to enzymkomplekset i replikationsgaflerne kører på hver sin DNA-streng. Hvert kompleks har en leading- og en lagging-strand. Den DNA-streng der er leading-strand for det ene enzymkompleks er lagging-strand for det andet og omvendt. Leading-straden kopieres kontinuerligt og lagging-stranden kopieres i mindre stykker som senere samles. For at enzymkomplekset kan starte syntesen kræves en primer. På leading-stranden er der én primer mens der på lagging-stranden er flere. Den nye DNA-streng, der er syntetiseret med leading-stranden som skabelon bliver magen til lagging-stranden og omvendt. Der syntetiseres fra 5´-enden mod 3´-enden, dvs. der kun påsættes nye nukleotider i 3´-enden af den nysyntetiserede DNA-streng.

Kende replikationsmaskineriets komponenter

Helicase: tvinger de to DNA-strenge fra hinanden.

Single strand binding protein: holder de to DNA-molekyler enkeltstrengede

Primase: syntetiserer primeren (et kort RNA-stykke)

DNA polymerase: enzymkomplekset der syntetiserer nyt DNA med start ved RNA-primeren dannet af primasen. Den sætter nye nukleotider på nukleinsyrens fri OH-gruppe i 3´-enden. Den læser også korrektur på det nysyntetiserede DNA, dvs. tjekker at de rigtige nukleotider er sat på i forhold til skabelonstrengen.

Sliding clamp: holder polymerasen fast mens der syntetiseres.

Nuclease: fjerner RNA-primeren

Reperations DNA polymerase: forlænger Okazaki fragmenterne dvs. fylder hullerne efter primerne mellem de nysyntetiserede DNA-stykker

Ligasen: limer de forlængede Okazaki fragmenter sammen vha. phosphodiesterbinding

Telomerase: et enzym der tiltrækkes af telomerenes repetitive sekvens og som tilføjer ekstra af denne så den nye DNA-streng kan syntetiseres helt til ende.

Forstå princippet bag proof-reading (korrekturlæsning)

DNA-polymerasen tjekker om den har sat et rigtig nukleotid på i forhold til den streng den bruger som skabelon. Hvis nukleotidet er forkert, klippes det af og et nyt sættes på. Polymeration og afklipning af forkerte nukleotider sker to forskellige steder i DNA-polymerase enzymkomplekset.

s. 17 af 66

11-04-2023

Hvis DNA-polymerasen kunne syntetiserer DNA i begge retninger ville den ikke kunne proof-reade.

Kende telomerreplikation

Telomererne kan ikke syntetiseres på lagging-stranden så en lille stump af telomeren går tabt ved hver syntese. Telomerasen er et RNA-enzym der adderer 7 baseparmotiver på uden at tage hensyn til hvad der ”står” på DNA-skabelonen.

Kende væsentligste DNA-skader

De tre almindeligste skadetyper er:

Depurisering: en purinbase mistes (der mangler en ”tand” i lynlåsen = dobbelthelixen)

Deaminering: cytosin omdannes til uracil som normalt kun findes i RNA

Thymin dimerer: dannelse af kovalente bindinger mellem to thyminer der sidder ved siden af hinanden medfører at DNA’et ikke kan syntetiseres.

Forstå princippet i genkendelse af skader

Specifikke proteiner genkender bestemte skader. Der er tre forskellige typer af proteiner der opdager de tre fejl.

Kende generelle reperationsmekanismer

Reperationen af skader sker i tre trin:

1. Bortskæring af DNA-enkeltstreng omkring mutationen (enzymet, der skærer det forkerte DNA-stykke væk, varierer alt efter hvilken skade der er tale om. De tilhører dog alle familien nukleaser).

2. Nysyntese af streng: reparations DNA-polymerasen laver et nyt DNA-stykke, i stedet for det der er klippet ud, fra 3´-enden af den overskårne streng.

3. Ligering af nicks: Ligasen lapper hullerne i sukker-phosphat rygraden vha. en phosphodiesterbinding.

Reparation af fejl overset af DNA-polymerasen:

1. DNA-mismatch reperationsproteinkomplekset opdager fejl i den nysyntetiserede nukleinsyre. Proteinkomplekset genkender den nye streng (som er den der skal repareres) på nicksne.

2. Proteinkomplekset (der tilhører familien endonukleoaser) klipper det nysyntetiserede DNA ud fra fejlen og til nærmeste nick

3. DNA-polymerase og ligase danner ny streng og lapper nicket på det aktuelle sted.

s. 18 af 66

11-04-2023

Kende forudsætningen for homolog rekombination og dens biologiske betydning

Forudsætningen for homolog rekombination er at to ens sekvenser i to DNA-dobelthelixer ligger lige overfor hinanden på basepars nøjagtighed. Herved kan der ske en overkrydsning hvor de to DNA-dobbelthelixer bytter en ende. Herved dannes der DNA-molekyler med nye nukleotidsekvenser uden at nye nukleotider tilføjes eller tabes.

Homolog rekombination skaber genetisk variation (udføres af specialiserede proteiner under kønscelledannelsen så afkommet bliver en blanding af forældrene og ikke en kopi af den ene forældre). DNA der er beskadiget på begge strenge kan repareres.

Kende typer af non-homolog rekombination; mobile DNA-elementer og virus (herunder retrovirus)

Non-homolog rekombination er rekombination af ikke-identisk DNA. De mobile genetiske elementer blandes i DNA’et.

Cut-and-paste mekanisme: Når et mobilt element klippes ud og indsættes et nyt sted i DNA’et. Elementet er ikke et gen der koder for noget, andet end for de enzymer (transposaser) de selv skal bruge for at flytte sig rundt (i bakterier kaldes de mobile elementer for DNA-only transposoner) (elementerne kan være gener, f.eks. i genduplikation)

Copy-paste mekanisme: Når et mobilt element kopieres og indsættes et nyt sted i DNA’et så DNA’et kommer til at indeholde to kopier af samme sekvens.

Retrotranskription: DNA afskrives til RNA som igen omsættes til DNA vha. enzymer. DNA’et koder evt. selv for de enzymer der skal bruges for at lave RNA om til DNA (revers transkriptase). Det nye DNA sættes så ind i en ny dobbelthelix.

Retrovira anvender denne metode til at få værtens celler til at lave mere vira da deres genom er opbygget af RNA.

s. 19 af 66

11-04-2023

Fra DNA til protein

Transskription – fra DNA til RNAKende udgangspunkter og produkter fra transkriptionen, herunder de fire almindeligste RNA-typer hos eukaryoter (tabel 7-1)

Udgangspunktet for transskriptionen er DNA og produktet er RNA. I DNA findes der en kodende streng som er den streng det dannede RNA svarer til og der findes en template strand; den streng som RNA dannes ud fra.

RNA sytetiseres i kernen og transporteres derefter ud gennem porerne i kernemembranen til cytosolen. RNA kommer i fire udgaver:

1. mRNA (messenger): Aflæses af ribosomer som syntetisere proteiner ud fra koden på mRNA’et.

2. tRNA (transfer): adaptormolekyle som holder aminosyrer i et site og har et anticodon et andet sted på molekylet som passer til bestemt codon i mRNA’et, dvs. den henter aminosyrer til ribosomernes proteinsyntese.

Kløverbladsformet pga. basepairing 4 korte dobbelthelix, H-bindinger gør kløverbladsformen til en L-form

Bindingsite til aminosyrer: 3’-enden i kløverformens stilk

Anticodon: nukloetidsekvens på 3 nukleotider der passer til mRNA’ets kodon. Sidder i modsatte ende af kløverbladsformen i forhold til stilken.

Nogle aminosyrer kan bindes til forskellige tRNA-molekyler og nogle tRNA-molekyler kan lave baseparring med flere forskellige kodons på mRNA. Dette skyldes at det sidste nukleotid i sekvensen ikke har så stor betydning for hvilken aminosyre sekvensen på mRNA’et koder for.

Ladet tRNA = tRNA + aminosyre

Aminoacyl-tRNA synthetase: enzym der danner kovalente bånd mellem tRNA og aminosyrer.

o20 forskellige – 1 for hver aminosyre

oReaktionen kræver energi ved ATP-hydrolyse

3. rRNA (ribosomalt): udgør kernen i ribosomer og er ansvarlig for:

s. 20 af 66

11-04-2023

Ribosomets struktur

Evnen til at placere tRNA på mRNA

Katalytisk funktion i forbindelse med dannelse af peptidbånd mellem aminosyrerne i det nysyntetiserede protein

oRibozymer: RNA-molekyler der kan katalysere reaktioner (dvs. rRNA er et

ribozym)

4. snRNA (small nuclear): Binder til forskellige proteiner og danner således snRNPs som er komplekser der udfører RNA-splejsning i stedet for proteiner der normalt udfører en sådan proces. De genkender grænsen mellem introns og exons og deltager i den kemiske splejsning.

Kende transskriptionens start- og stopsignaler samt transskriptionsmaskineriets dele hos pro- og eukaryoter.

Startsignalet for transskriptionen er en nukleotidsekvens der kaldes promotoren. Promotoren er asymmetrisk og angiver hvilken retning RNA-polymerasen skal køre, samt hvilken streng der skal transskriberes. Stopsignalet er ligeledes en nukleotidsekvens der kaldes terminatoren.

Prokaryoter: prokaryoter har kun én form for RNA-polymerase. I cytoplasma bliver denne bundet sammen med en sigma-faktor. Sigma-faktoren (som er et binding-protein) binder RNA-polymerasen løst til DNA’et og sammen glider komplekset (let og lækkert) hen over DNA’et indtil promotoren findes. Herefter slippes sigma-faktoren fri, så den kan binde til en ny RNA-polymerase, og DNA-polymerasen bindes fast. Transskriptionen starter.

Eukaryoter: eukaryoter har flere forskellige typer RNA-polymerase. RNA-polymerase II står for transskribering af gener der danner grundlag for mRNA. I promotorregionen sidder der en speciel TATA-sekvens, den såkaldte TATA-box (se kap. 8). Når transskriptionsinitieringskomplekset er samlet bindes der en mediator til dette som danner forbindelse til aktivatorproteinet på enhancer-regionen (en nukleotidsekvens hvorpå enten aktivatorer eller repressorer kan binde) som kan sidde langt væk fra promotoren.

Kende de tre posttransskritionelle processeringer: capping, polyadenylering, splejsning

GÆLDER KUN EUKARYOTER!

mRNA undergår disse tre modificeringer før det transporteres ud af kernen.

Capping: Foregår før mRNA’et er færdigsyntetiseret. Enzymerne der udfører capping sidder på RNA-polymerasen hvorfra de hopper ned på 5’-enden af det ufærdige mRNA hvor de ”lukker” denne ende med en 7-methylguanosine (sker efter syntesen af ca. 25 nukleotider).

s. 21 af 66

11-04-2023

Polyadenylering: når mRNA’et er færdigt klipper enzym en del af 3’-enden af kæden ved en bestemt nukleotidsekvens. Herefter påsætter et andet enzym en ”hale” af nogle hundrede adenin nukleotider (adenosiner).

Capping og polyadenylering stabilisere mRNA’et for at hjælpe transporten ud i cytoplasmaen og fungere som identifikation af RNA som mRNA. Desuden viser de to ”ender” i proteinsyntesen at hele informationen i mRNA’et er til stede.

Splejsning: Introns fjernes fra det færdigsyntetiserede mRNA og exonerne sammensættes. Denne proces udføres af splejseosomer som består af en kerne af snRNP’er (disse beståe af snRNA og nogle proteiner) i kompleks med flere proteiner. Disse komplekser genkender intron-exon-grænser. 3 bestemte nukleotissekvenser i eller ved enden af intronsne koder for fjernelse af disse.

mRNA kan kun forlade kernen hvis alle de tre posttranskriptionelle processer er udført korrekt.

Kende genernes anatomi og strukturernes betydning: promoter, transskriptionsstart, intron/exon struktur (findes ikke hos bakterier)

Et gen indeholder introns og exons som er hhv. ikke kodende og kodende DNA. Desuden findes en promoter som markerer startstedet for transskriptionen. Denne ligger lige før transskriptionsstarten. I promotorregionen findes TATA-boxen som er det sted hvor transskriptionskomplekset bindes til før transskriptionen starter. Transskriptionen starter et meget præcist sted lige efter promoteren. Der findes en terminator som markerer slutstedet for transskriptionen. Transskriptionen stopper lige efter terminatoren. Enhancerelementer findes desuden. Disse kan sidde langt fra promoteren og binder aktivatorer/repressorer).

Kunne forklare begrebet alternativ splejsning og dets betydning

Alternativ splejsning foregår ligesom almindelig splejsning. Her splejses blot bestemte exoner ud, dvs. fjernes, sammen med intronsne. Herved kan det samme gen kode for syntesen af forskellige proteiner idet der dannes forskelligt mRNA.

Forstå selektiviteten i RNA eksporten fra kernen

Kerneporekomplekset skelner mellem modent og umodent mRNA altså mellem hvilket mRNA der skal ud i cytosolen og hvilket der stadig ikke er klar. Kun mRNA der er cappet, polyadenyleret og splejset korrekt lukkes ud. Bestemte forskellige proteiner markerer færdige splejsninger, poly-A-halen og den korrekte capping. Nuclear transport receptorer er proteiner der binder sig til mRNA’et og fungere som guider for dette på vejen ud af kernen. Når mRNA’et når cytosolen slipper nuclear transport receptoren og går tilbage i kernen. Proteinet der markerer den korrekt cappede ende udskiftes med et protein der fungerer som initiationsfaktor for proteinsyntesen.

TranslationKende opbygningen af tRNA, ribosomer og den genetiske kode på mRNA

s. 22 af 66

11-04-2023

Opbygningen af tRNA: se under transskription

Opbygning af ribosomer: Oversætter mRNA til protein

består af to underenheder; en stor og en lille

hver underenhed består af rRNA og proteiner. De er dannet i cellekernen hver for sig og eksporteret til cytoplasmaen når de er færdige (her finder de sammen når translation starter)

o lille underenhed: matcher kodon på mRNA og anticodon på tRNA

o stor underenhed: katalysere reaktionen for dannelse af peptidbindinger mellem

aminosyrer – energien til denne reaktion fås når båndet mellem aminosyren og tRNA sprænges

o efter translationen skilles de to underenheder

oversætter mRNA fra 5’-enden hvor initiator proteinet sidder

ribosomer indeholder A, P og E sites hvor tRNA molekylerne passer i

o A og P holder tRNA-molekyler hvis antikodon passer til kodon på mRNA

o tRNA i P-sitet er bundet til aminosyrekæden som syntetiseres

o tRNA i A-sitet skal til at binde sin aminosyre til aminosyrekæden på tRNA’et i P-

sitet

peptidyl transferase: enzym i ribosomer der katalysere reaktionen hvor aminosyrerne slipper deres tRNA og bindes til aminosyren på næste tRNA

Den store underenhed flytter sig så tRNA-molekylerne i A og P kommer over i hhv. P og E. således er der plads til en ny ladet tRNA i A-sitet.

Den lille underenhed flyttes tre nukleotider henad mRNA’et så den sidder rigtigt i forhold til den store underenhed og tRNA’et i E-sitet skilles fra.

Proteinerne dannes med aminoenden først og syreenden sidst.

Ribosomer består af rRNA (ribozymer) og proteiner, se under rRNA i transskriptionsafsnittet.

Genetisk kode på mRNA:

Startsignal (AUG koder for methionin): bestemmer readingframen for translationen

o Specielt tRNA (Initiator tRNA) skal være til stede for at syntesen kan starte idet der SKAL

bruges methionin (aminosyre) – methionin er altid første aminosyre i proteiner (fjernes senere af specifik protease)

s. 23 af 66

11-04-2023

Forstå tRNA’s rolle som adaptor-molekyle: antikodon, aminoacyl-tRNA syntetaser

Se ovenfor

Ribosomer: stor og lille underenhed, protein (ribosom-specifikke, ~80 pr. ribosom), RNA (4 ribosomale RNA molekyler, dannes i nucleus)

Se afsnittet om ribosomer

Den store underenhed består af ca. 49 proteiner og 3 rRNA molekyler og den lille underenhed består af ca. 33 proteiner og 1 rRNA molekyle. Tilsammen indeholder et ribosom altså ca. 80 proteiner og 4 rRNA molekyler (se overskriften )

Polyribosomer: store samlinger i cytoplasma af flere ribosomer siddende på samme mRNA tæt efter hinanden. I bakterier kan translationen af mRNA’et ske mens det transkriberes.

Kende translationsinitieringen hos eukaryoter og forstå translationsprocessen (proteinsyntesen)

1. Initiator tRNA samt translations initiations proteiner puttes ind i den lille underenhed af ribosomet og tRNA bindes til dennes P-site (det midterste site)

2. Den lille underenhed identificerer mRNA’et vha. dets cap og bindes til 5’-enden.

3. Den lille underenhed bevæger sig frem mod 3’-enden til codon AUG (startkoden) er fundet. Når AUG findes, afkastes flere af initiatorfaktorerne og laver plads til den store underenhed.

4. Syntesen kan nu starte ved at tRNA med aminosyrer kommer ind i A-sitet (processen kan ses under ribosom-afsnittet)

5. Der fortsættes med at sætte aminosyrer sammen indtil der findes en stopkode på mRNA’et.

Kende translationsprocessens stopsignal

Translationen stopper når der findes en stopkode på mRNA’et, UAA, UAG eller UGA. Disse tripletter koder ikke for nogen aminosyre og fortæller derved at tranlationen skal stoppe.

Releasefaktorer er proteiner der er bundet til stop-codon og ændrer aktiviteten af peptidyl transferasen når de når A-sitet.

Peptidyl transferasen katalyserer påsætning af et vandmolekyle på peptidkæden, hvilket medfører at proteinet slippes fri og ribosomet deler sig.

Kende principperne i proteinernes nedbrydning

Proteolyse – nedbrydning af proteiner

s. 24 af 66

11-04-2023

1. Proteiner til destruktion mærkes med proteinet ubiquitin vha. specialiserede enzymer

2. Proteasomer: stort cylinderformet kompleks af proteolytiske enzymer hvis aktive site vender indad. Cylinderens ender dækkes af ”proteinstoppere” (et kompleks af ca. 10 proteiner).

3. Proteinstopperne genkender ubiquitin og binder proteinerne mærket med dette. Herefter føres de ind i cylinderens kammer hvor proteaserne klipper proteinerne i mindre peptider og herefter aminosyrer ved hydrolyse. Herefter flyttes disse ud i cytosolen og kan genanvendes.

Forstå betydningen af de mange trin i proteinsyntesen i forhold til proteinsyntesens regulering

Se næste afsnit

s. 25 af 66

11-04-2023

Regulering af genekspressionForstå princippet i celledifferentiering

Næsten alle celler har et helt genom (et helt sæt DNA). Det er forskelligt hvilke gener de forskellige celler udtrykker. Dette medfører cellernes forskellige form, funktion, størrelse og opførelse. Nogle gener som giver ophav til almen nyttige proteiner udtrykkes i alle celler så der kan danne f.eks. DNA-polymerase, cytoskelet, ribosomer osv. Hvilke gener en celle udtrykker, kan påvirkes af udefrakommende signaler.

Kende de steder hvor genekspressionen kan reguleres

1. Hvor meget DNA der transkriberes til RNA

Mest anvendt da der ikke bruges unødig energi på at syntetiserer unødige proteiner

2. Posttranskritionelle modifikationer

Udføres disse ikke kan det primære RNA-transkript ikke bruges til proteinsyntese

3. Udvælgelse af hvilket RNA der føres ud af kernen/oversættes på ribosomer

4. Aktivering/inaktivering af dannede proteiner

Forkert foldning medfører ubrugelige proteiner

nedbrydningshastighed

PROKARYOTER:

Forstå hvordan regulatoriske proteiner kan styre genekspressionen; repressorer og aktivatorer

Operon: et sæt af gener der transskriberes til samme stykke mRNA

Promoter: DNA-sekvens hvor RNA-polymerasen bindes fast ved starten af transskriptionen.

Operator: kort DNA-sekvens i promoteren som genkendes af genregulerende proteiner.

Nedregulering af RNA-syntese:

Repressoren (det genregulerende protein) bindes til promoteren således at sigma-faktoren og dermed RNA-polymerasen forhindres i at blive bundet til DNA’et

o Repressoren kan kun binde til promoteren hvis den har dannet et kompleks med det

protein der syntetiseres, dvs. når der er tilstrækkelig protein og ikke brug for mere.

s. 26 af 66

11-04-2023

o Repressorproteinet er altid til stede da det syntetiseres konstituativt, dvs. konstant i et

lavt tempo.

Opregulering af proteinsyntesen:

Aktivator: bindes til site tæt på operatoren og ”hjælper” promotoren, der normalt har svært ved at tiltrække RNA-polymerase, med at gøre dette hurtigere og dermed til at starte transskriptionen.

o Aktivatorer er ofte afhængige af at danne kompleks med et lille molekyle før de kan

binde til DNA.

Genekspressionen er altså afhængig af koncentrationen af det lille molekyle.

EUKARYOTER:

Kende promoteropbygningen og transskriptionsinitieringskompleksets funktion; forstå betydningen af enhancer-elementer og hvordan aktivatorproteiner kan ændre kromatinstrukturen

Operatoren hvor aktivator/repressor bindes kan sidde langt fra promotorregionen. Det er nødvendigt at modificere kromatinstrukturen for at muliggøre transskription.

Generelle transskriptionsfaktorer er nødvendige for at starte transskriptionen da RNA-polymerase ikke kan binde til DNA af sig selv.

TFIID binder til TATA-box (en masse T-A basepar i DNA) vha. det TATA-box-bindende protein TBP (som sidder i TFIID). TFIID (transskribtionsfaktor pol. II) åbner DNA-dobbelthelixen for andre proteiner.

De generelle transskriptionsfaktorer (alle de andre ting der indgår i komplekset) samt RNA-polymerase bindes til TATA-boxen og transskriptionsinitieringskomplekset er dannet.

Når RNA-polymerasen er sat fast på promoteren bindes phosphatgrupper til RNA-polymerasen vha. transskriptionsfaktoren TFIIH, som indeholder kinase-enzym.

o Transskriptionsfaktorerne falder bort og transskriptionen starter.

Enhancer (figur 8.13): binding-site (DNA-sekvens) for aktivatorprotein. Transskription kan stort set ikke forløbe uden aktivator.

Kan sidde meget langt fra promoteren

Kan tiltrække generelle transskriptionsfaktorer og RNA-polymeraser til promoterer

Mediator: kompleks der forbinder aktivator og generelle transskriptionsfaktorer.

s. 27 af 66

11-04-2023

Repressor: forhindrer generelle transskriptionsfaktorer i at samles i et proteinkompleks. Repressor fungerer vha. mediator ligesom aktivator.

Ændring af kromatinstruktur vha. aktivatorprotein: aktivatorproteiner kan ”rekruttere” kromatin-omsstrukturerende komplekser eller histon-modificerende proteiner (histonacetylase = HAT) som kan blotlægge mere af DNA’et og afsløre promoterregionerne.

De to muligheder for regulering (der hhv. vrider kromosomerne fra hinanden eller sætter acetyl på histonproteinerne) aktiverer begge transskriptionen ved at give adgang til TATA-box bindende proteiner.

Repressorproteiner kan f.eks. fjerne acetylgrupper fra histonproteinernes hale, vha. enzymet histone deacetylase efter at aktivatoren har sat dem på. Således ”pakkes” DNA’et igen ned og generne gøres mindre tilgængelige.

Forskelle fra prokaryoter

1. Flere RNA-polymeraser

rRNA RNA-polymerase I

mRNA RNA-polymerase II (den vi har med at gøre)

tRNA RNA-polymerase III

2. Aktivator/repressor kan sidde langt fra promotoren

3. Kromatinstrukturen skal modificeres – DNA’et er hos eukaryoter pakket i nukleosomer

4. Eukaryoter danner transskriptionsinitieringskomplekser

Forså begrebet kombinatorisk kontrol og mekanismerne i ”cell memory”

Kombinatorisk kontrol (fig.8.15):

flere proteiner, repressorer og aktivatorer, bestemmer tilsammen et gens ekspressionsgrad

proteinerne og deres binding-site på DNA’et er forskellige ved forskellige gener

et protein kan være afgørende i flere geners ekspression, hvis f.eks. nogle gener hele tiden har alle nødvendige regulerende proteiner undtaget ét. Så kan det protein flere gener mangler godt være det samme hvis resten af deres regulerende proteiner ikke er ens.

Kombinatorisk kontrol kan skabe forskellige celletyper alt efter hvilke gener der udtrykkes og dermed hvilke proteiner der syntetiseres

Mekanismer i ”cell memory”:

s. 28 af 66

11-04-2023

Positiv feedback: et genregulerende protein aktiverer transskriptionen af sit eget gen (det gen der koder for proteinet). Proteinet kan også aktivere transskription af andre gener.

o For overhovedet at starte transskriptionen af proteinet kræves et udefrakommende,

kortvarigt signal.

o Når proteinet så er syntetiseret husker cellens ”efterkommere” at dette gen skal

transskriberes

Kromatin modifikationer: I alle celler vil der være gener der ikke kommer til udtryk (bl.a. et X-kromosom hos kvinder). Sådanne gener holdes nedpakket som kromatin af bestemte proteiner. Når en cellen deles arver hver dattercelle halvdelen af de proteiner der holder de inaktive gener nedpakket som kromatin. Disse proteiner tiltrækker flere af samme slags så dattercellerne for ligeså meget protein som modercellen til at holde generne inaktive.

s. 29 af 66

11-04-2023

Gener og genomers evolutionForstå princippet i dannelse af genetisk variation og betydningen heraf: homolog rekombination under kønscelledannelsen

Når to kønsceller smelter sammen finder homolog rekombination sted: To ens områder på to kromosomer ligger sig tæt op ad hinanden og kromosomerne bytter hver en halvdel. Dette medfører dannelse af nye kromosomer med kombinationer af gener der ikke fandtes hos forældrene.

Selvom generne blandes i nye kombinationer ændres de ikke, dvs. varianter blandes, men nye varianter dannes ikke.

Forandringer i gener: mutationer, genduplikationer, gendeletioner, exon-shuffling, horrisontal genoverførsel (bakterier – konjugation og virus)

Mutationer (punktmutationer): Udskiftning af et enkelt nukleotid i et gen (et eller flere nukleotider fjernes eller duplikeres i et gen). Dette kan medfører en enten ny og forbedret genvariant, at genet ophører med at fungere eller at ændringen ikke gør nogen forskel.

Genduplikation findes i to udgaver:

1. Et gen, et større DNA-segment eller et helt genom kan duplikeres

Kopierne kan mutere anderledes end det oprindelige f.eks. gen over en længere periode og derefter blive specialiseret i andre funktioner

Duplikationen forudsætter non-homolog rekombination: rekombination der sker mellem to korte repetitive DNA-sekvenser på hver side af et gen. Det ene kromosom får to kopier af det gen der var ens på de to kromosomer og det andet kromosom får slet ingen kopi af genet.

2. På intron/exon-niveau:

Indenfor et bestemt gen kan det samme exon være gentaget med mellemliggende introns

Dette foregår ved non-homolog rekombination som beskrevet ovenfor. Her kan det blot være kun et exon det flyttes fra et kromosom til et andet

Gener med flere kopier af samme exon kan kode for proteiner med tilsvarende antal ens domæner

3. Gendeletion: Et gen slettes fra et kromosom.

s. 30 af 66

11-04-2023

4. Exon shuffling: Normalt flyttes de mobile elementer der sidder i introns som sidder på begge sider af exons, men der kan ske en fejl så exonet mellem de mobile elementer klippes ud i stedet for de mobile elementer. Exonet kan så sættes ind i et andet gen hvorved dette gen ændres.

Forudsætter at de to mobile elementer genkendes af samme transposase enzym

Mobile elementer kan ændre på geners ekspression hvis de f.eks. sættes ind i genets regulerende region

5. Horizontal genoverførsel:

Bakterier udfører konjugation: Et kromosom duplikere og overføres til en anden bakterie vha en ”bro” (PENIS!) (Dette kromosom kan f.eks. være kodende for antibiotikaresistens).

Retro vira har et genom der består af RNA. Det ligger frit i cytoplasma som er omgivet af et proteinlag af kappeproteiner. Disse fusionerer sig med celler og får således sluppet deres RNA ind i cellen. Vha. revers transskription omdannes RNA’et til DNA som så duplikeres sammen med cellens DNA ligesom det transskriberes til mRNA som koder for syntesen af kappeproteinerne. De nye vira RNA pakkes så ind i nye proteiner og til sidst når der er for mange viraceller i værtcellen springer denne og de mange nye viraceller frigives til andre celler.

s. 31 af 66

11-04-2023

MembranstrukturKende cellemembranens funktion og struktur

Cellemembranens funktion:

virker som barriere

afgrænser område eller intracellulær afdeling

organisering og lokalisering af funktioner

regulering af transport ind og ud af cellen/organeller

cellekommunikation og signallering (bl.a. receptorer og signalmolekyler)

celle-celle adhesion (sammenklæbning) og fæstnelse af ekstra og intercellulære elementer

celleidentitet og antigenicitet

membranens funktion er knyttet til membranproteinerne

Cellemembraners struktur:

fleksible

Kende membraners generelle opbygning (lipid dobbeltlag)

opbygget af et lipid dobbeltlag med indlejrede proteiner

De hydrofile hoveder vender udad og ind mod cytosolen mens de hyfobe haler vender ind i membranen og beskyttes mod det ydre og indre af cellen. Dette er den energetisk mest favorable facon

Lipiderne er amfifatiske: molekyle med hydrofil del (hoved) og hydrofob del (hale)

Phospholipider er de mest almindelige lipider i membraner

Indeholder kolesterol (dog ikke hos bakterier) der gør membranen mere stiv ved fysiologisk pH (ca. 1 kolesterol pr. phospholipid)

Kolesterol fylder hullerne der bliver pga. phospholipidernes umættede haler

Kende inddeling af phospholipider

Der findes tre slags polære membranlipider

Phospholipid: opbygget af en hydrofob del (to fedtsyrer) og en hydrofil del (glycerol, phosphat samt et polært molekyle (eks. cholin eller serin))

Sterol: opbygget af en hydrofob del og en hydrofil del (en OH-gruppe der som det eneste vender ud af membranen, i hvert fald hos kolesterol)

s. 32 af 66

11-04-2023

Glycolipid: opbygget af en hydrofil del (to fedtsyrer) og en hydrofil del (en OH-gruppe og en sukker)

Kende flydende mosaik model samt hvilke faktorer der påvirker fluiditeten af membranen

Flydende mosaik: phospholipiderne ligger ikke stille i membranen. De flytter sig hele tiden: de roterer, flexer og laver lateral diffusion inden for deres eget monolag. Derudover kan de lave sjældnere lave flip-flop, dvs. skifte monolag.

Faktorer der påvirker fluiditeten af membranen:

Temperaturen: jo højere temperatur, desto mere flydende membran

Halernes længde: jo længere haler, desto mindre flydende membran

Halernes mættethed: jo flere dobbeltbindinger, desto mere flydende membran og omvendt

Kolesterol: jo mere kolesterol, desto stivere membran ved kropstemperatur (findes ikke hos bakterier)

Kende til asymmetri mht. cellemembranen

Fordelingen af lipider i de to lag er ikke symmetrisk. Nogle typer lipider vil hellere sidde i det ene lag end i det andet, men der er ingen fast fordeling. Glycolipiderne vender dog altid væk fra cytosolen med deres hydrofile hoved, dvs. ud mod det extracellulære rum. Kolesterol er nogenlunde ligeligt indgående i de to monolag. Membranen er forskelligt sammensat alt efter i hvilke celler den fungerer.

Kende til dannelse af ny membran

Lipider dannes i dobbeltlipidmembranen der omgiver ER. Lipidsyntesen forøger den cytosole del af ER (dvs. væk fra ER’s lumen). Allerede i ER-membranen sættes lipiderne i den position de endeligt skal antage, dvs. nogen sidder med hovedet væk fra cytosolen og andre omvendt. Dette kræver at nogle lipider skal vendes om efter indsættelsen i det cytosole lipidmonolag. Dette sker ved hjælp af enzymer, kaldet flipaser.

Når lipiderne transporteres i vesikler væk fra ER og ud til f.eks. plasmamembranen beholder de deres endelige position, således at de lipider der sad med hovedet ud mod cytosolen fortsat har denne position i både vesiklen og plasmamembranen.

Hvis lipiderne skal være glycolipider kommer i forbi golgi-apparatet i deres transportvesikel og får sat en sukkergruppe på.

Kende til inddeling, opbygning og funktion af membranproteiner

Membranens funktion bestemmes af proteiner.

Inddeling og funktion:

Membranproteiner kan fungere som

Transporterer af molekyler

s. 33 af 66

11-04-2023

Ankre der holder noget fast til membranen

Receptorer til cellesignalering

Enzymer der katalyserer processer

Eksempler på membranproteiner:

Bakterie-rhodopsin

Spectrin: laver netværk på indersiden af membranen og forstærker den

Glycoproteiner (består hovedsagligt af protein med sukker på): membranproteiner der har kulhydrater bundet til sig. De findes kun på den non-cytosole side af membranen, ligesom glycolipider og proteoglycaner (består hovedsagligt af sukker og lidt protein). De danner et kulhydratlag (glycocalyx, slimlag) på cellens overflade.

Opbygning:

Transmembrane proteiner: går gennem hele membranen (enten vha. en α-helix, flere α-helixer (som en tønde hvor de hydrofile sidekæder vender ind i tønden og de hydrofobe sidekæder vender udad i dobbletlipidlaget. Det er de hydrofile sidekæder der bestemmer hvilke molekyler der lukkes igennem) eller vha. β-sheets i form af en β-tønde (hvor de hydrofile sidekæder vender indad i tønden og de hydrofobe sidelæder vender ud i lipiddobbbeltlaget)) og har noget der stikker ud på begge sidder. Har både hydrofobe og hydrofile dele og det er de hydrofile dele der stikker ud, både i det extracellulære rum og i cytosolen.

Membranassocierede proteiner: sidder kun i det cytosole (inderste) lipidmonolag, vha. en amfifatisk α-helix (hvor de hydrofile sidekæder vender ned mod cytosolen). Disse proteiner er kun i kontakt med den cytosole del og kommer på ingen måde ud i det extracellulære rum.

Lipidbundede membranproteiner: bundet til membranen vha. kovalent binding til et lipid. Det er kun bundet til det monolag der vender ud mod den side hvor proteinet sidder (disse proteiner kan altså findes på både den cytosole og extracellulære del af membranen).

Proteinhæftede membranproteiner (perifere membranproteiner): bundet indirekte til membranen i form af binding til et andet protein som så er bundet i membranen. De to proteiner er bundet sammen af non-kovalente bindinger. Disse kan ligesom de lipidbundne membranproteiner forekomme på begge membransidder.

De transmembrane, de membranassocierede og de lipidbundne membranproteiner kan kun fjernes fra membranen vha. detergenter (der forstyrrer membrandobbeltlaget). Detergenter er små amfifatiske lipidlignende molekyler der adskiller proteiner og lipider, kun har en hydrofob hale og der danner miceller (beskytter proteiner og lipiders hydrofobe dele ved at vende alle halerne ind mod de hydrofobe dele og hovederne ud).

De proteinhæftede membranproteiner kan fjernes ved ”forsigtig” ekstraktions procedure (der ikke forstyrrer menbrandobbeltlaget).

s. 34 af 66

11-04-2023

MembrantransportHave overblik over ionfordelingen inden i og udenfor cellen

Inde i cellen:

Stor K+-koncentration

Lav Cl--koncentration

Lav Na+-koncentration

Udenfor cellen:

Lav K+-koncentration

Høj Cl--koncentration

Høj Na+-koncentration

Cellen er lidt negativt ladet på plasmamembranens inderside.

Kende til den elektrokemiske gradient

Den nettokraft der driver en elektrisk ladet solut over membranen. Består af to dele:

1. Koncentrationsgradienten

2. Spændingsforskellen (ladningsforskellen over membranen)

Den elektrokemiske gradient bestemmer retningen af passiv iontransport. Hvis der ikke er nogen spændingsforskel over membranen er det alene koncentrationsgradienten der bestemmer hvor meget stof der flyttes fra høj koncentration til lav koncentration.

For ladede molekyler er det ikke kun koncentrationen, men også ladningsforskellen der afgør i hvilken retning diffusionen foregår.

Kende til typer af transport over membranen (passiv og aktiv mv.)

Passiv transport: med den elektrokemiske gradient, kræver ikke energi

Aktiv transport: mod den elektrokemiske gradient, kræver energi

Diffusion: små, hydrofobe molekyler (som O2, CO2 N2 og benzen) kan let passere. Små, uladede, polære molekyler (som H2O, glycerol og ethanol) kan også let passere.

Store, uladede, polære molekyler (aminosyrer, glucose og nukleotider) samt ioner (H+, Na+, K+ osv.) behøver derimod transportsystemer/ionkanaler for at passere.

s. 35 af 66

11-04-2023

Kende forskel på carrier og ionkanal-proteiner samt deres funktioner

Carrier-proteiner:

Fragter små, organiske/uorganiske molekyler over membranen vha. konformationsændring. Molekylerne binder til et specifikt binding-site på proteinet.

Skaber en hydrofil pathway for specifikke polære solutter eller uorganiske ioner gennem en membran

Er selektive og vælger kun solutter der passer nøjagtigt til binding-sitet.

Har en maksimal hastighed

Kan have både aktiv og passiv transport

Aktiv

o Kræver energi

o Bevæger solutter mod deres elektrokemiske gradient

o Kan være koblet transport

Symport: hvis de to molekyler flyttes i samme retning. Det ene molekyle flyttes med sin elektrokemiske gradient og energien fra denne transport udnyttes til at flytte det andet molekyle mod sin elektrokemiske gradient

Antiport: hvis de to molekyler flyttes hver sin vej, mens det ene stadig flyttes med sin elektrokemiske gradient og energien fra denne proces bruges til at flytte det andet molekyle mod sin elektrokemiske gradient

o Ca2+-pumpen er et carrier-protein der vha. ATP-hydrolyse for energi til at flytte Ca2+-

ioner mod deres elektrokemiske gradient (dvs. tilbage i SR efter muskelsammentrækning). Det er hydrolysen af ATP der medfører en konformationsændring og for hvert hydrolyseret ATP-molekyle flyttes der 2 Ca2+-ioner

o Nogle carrier-proteiner kan derudover også drives af lysenergi

Passiv transport

o Koncentrationsforskellen bestemmer hvor meget af og hvor hurtigt stoffet flyttes

(derfor er den passiv)

o Der bindes en solut på den ene side af membranen, der sker en

konformationsændring og solutten slippes på den anden side af membranen så den er transporteret med den elektrokemiske gradient

s. 36 af 66

11-04-2023

Ionkanaler:

Udfører kun passiv transport (dvs. transporterer kun solutter med deres elektrokemiske gradient)

Er selektive på ladning og størrelse af molekyle

Er ikke altid åbne (som eks. vandige porrer er det i membranen)

Aminosyresidekæderne inde i kanalerne tiltrækker bestemte ioner

Har ubegrænset transporthastighed

Er gatede

o Voltage-gatede: følsomme overfor membranpotentialet. Hvis ladningen over

membranen forandres, åbnes eller lukkes nogle kanaler (vigtige i nerveceller)

o Ligand-gatede (kan både være extra- og intracellulære ligander): Kanalen åbner ved

ligand-binding

o Mekanisk-gatede (stress-aktiverede): åbner ved mekanisk påvirkning, f.eks. hvis

plasmamembranen deformeres af ydre påvirkning

Kende opbygning og funktion af Na/K pumpen

Virker konstant

Opretholder membranpotentialet (som er negativt, idet den transporterer mere positiv ladning ud af cellen end den tager ind)

Regulerer cellevolumen

Hydrolyserer ATP (ATPase koblet)

Pumper tre Na+ ud af cellen og to K+ ind i cellen for hvert hydrolyseret ATP-molekyle

Begge ioner flyttes mod deres elektrokemiske gradient

Det er hydrolysen af ATP der medfører konformationsændringer

Opretholder cellens osmotiske ligevægt (osmose: vand bevæger sig fra et område med lav solutkoncentration til et område med høj solutkoncentration)

o Hypotonisk (høj intercellulær solutkoncentration): cellen svulmer op fordi den

”suger” vand ind

o Isotonisk (afbalanceret solutkoncentration, ens): ingen vandtransport

s. 37 af 66

11-04-2023

o Hypertonisk (lav intercellulær solutkoncentration): cellen skrumper da vandet

”suges” ud af den

Kende til membranpotentiale og hvilemembranpotentiale

Alle celler har et membranpotentiale, dvs. potentiel elektrisk forskel over membranen, dannes af ionkanaler der åbner og lukker sig.

Hvilemembranpotentialet: det membranpotentiale hvor strømmen af positive og negative ioner er balanceres, dvs. der flyttes lige mange ioner hver vej.

s. 38 af 66

Typer af transport (opsummering)Transportsystem Membranprotein Substratspecifitet Transportretning Energiindput (behov)Simpel diffusion - - med konce.gradient -

Kanal + + (ioner vælges efter ladning og

størrelse)

med konc.gradient -

Carrier – aktiv – passiv

+ + med konc.gradient -+ + mod konc.gradient +

11-04-2023

Fra føde til energiEnergiproduktionens 3 faser

Fase 1: omdannelse af polymere til monomere sker ved enzymatisk kløvning i tarmen udenfor cellerne

Fase 2: fra monomere til acetyl-CoA

Glykolyse i cytoplasma

Fedtsyreoxidation i mitochondrie

Fase 3: fra acetyl-CoA til ATP

Oxidativ phosphorylering

I mitochondriet

Overblik over glycolyse:

1. kende udgangspunktet (glucose), fructose 1,6-biphosphat, glyceraldehyd 3-phosphat, samt produkterne (pyrovat, ATP og NADH) og princip i aerob glycolyse.

Polymererne (fødemolekyler) er nedbrudt til monomere og herefter starter glykolysen i cytoplasma (glykolysen består i alt af 10 steps):

En monomer som glukose bliver omdannet til fructose 1,6-biphosphat i tre step under hydrolyse af to molekyler ATP

Herefter omdannes fructose 1,6-biphosphat over to steps til to molekyler glyceraldehyd 3-phosphat

Over de næste fem steps dannes der 2 molekyler pyruvat, 2 molekyler NADH og 4 molekyler ATP

Nettoresultat af glykolysen bliver 2 molekyler pyruvat, 2 molekyler NADH og 2 kyler ATP (to af de fire dannede molekyler ATP går ud med de to ud med de to der investeres i de første tre steps, så netto dannes der to molekyler ATP).

Pyruvatet går ind i mitochondrie og bliver her omdannet til acetyl-CoA vha. pyruvat dehydrogenase som kan indgå i citrosyrecyklus

2. Kende udgangspunkt (pyruvat), produkterne (laktat/ethanol + CO2, ATP) samt princip i anaerob glycolyse

s. 39 af 66

11-04-2023

Polymererne (fødemolekyler) er nedbrudt til monomere og herefter starter glykolysen i cytoplasma. Glykolysen forløber ligesom beskrevet ovenfor, men når pyruvatet er dannet omdannes dette til enten 2 molekyler ethanol og 2 molekyler CO2 eller til 2 molekyler lactat. Dette sker idet de 2 molekyler NADH fra glykolysen hver afgiver deres energirige elektroner. NAD+ kan hermed indgå i en ny omgang glykolyse og dermed opretholde produktionen af ATP (under anaerobe forhold dannes ATP udelukkende under glykolysen. Denne produktioen er meget lille i forhold til den proces der finder sted under aerobe forhold).

Overblik over fedtsyreoxidation (β-oxidation): kende udgangspunktet (fedtsyrer) og produkter (acetyl-CoA, NADH, FADH2) samt princip

Fedtsyrer kan omdannes til acetyl-CoA uden at gennemgå en proces som glykolysen. Udgangspunktet for dannelsen er fedtsyrer som får O- udskidtet med S-CoA og derved bliver en fed acyl CoA. I fedtsyreoxidationscyklus afskæres der pr. omgang to carbon af fedtsyrekædens syreende. Den afskårne del bliver et acetyl-CoA molekyle. Processen katalyseres af en serie af fire enzymer i mitochondierne. Produkterne af hver omgang i cyklus er et molekyle acetyl-CoA, et molekyle NADH og et molekyle FADH2.

Overblik over citronsyrecyklus: kende udgangspunktet (oxaloacetat + pyruvat/acetyl-CoA), væsentligste mellemprodukter (α-ketoglutarat, succinat), produkter (CO2, GTP, NADH og FADH2) samt princip

Når pyruvat i mitochondrierne er omdannet til acetyl-CoA kan dette indgå i citronsyrecyklus. Her afgiver acetyl-CoA en acetylgruppe til oxaloacetat hvorved der danne citrat (=citronsyre).

Citratet oxideres over to trin til α-ketogluterat under dannelse af et molekyle NADH og et molekyle CO2

Over to trin oxideres α-ketogluterat til succinat under dannelse af et molekyle NADH, et molekyle CO2 og et molekyle GTP

Herefter videreoxideres succinat over tre steps for til sidst at blive til oxaloacetat som kan deltage i en ny omgang af cyklus. Dette foregår under dannelsen af et molekyle FADH2 og yderligere et molekyle NADH

Netto dannes der altså 3 molekyler NADH, et molekyle FADH2, et molekyle GTP og to molekyler CO2

Forstå princip i oxidativ phosphorylering

Phosphoryleringen af ADP til ATP vha. energi der oprindeligt kommer fra fødemolekyler. Energien oplagres i de energirige elektroner i NADH hvorfra den udnyttes til at skabe en protongradient som driver den energetisk ufavorable reaktion ADP + P ATP.

s. 40 af 66

11-04-2023

Kende væsentligste depotstoffer i kroppen (glykogen, fedt)

Glykogen: polysaccharid af glucose, meget forgrenede molekyler med flere frie ender så de hurtigt kan nedbrydes til monosaccharider.

Fedt: triglyceroler som danner fedtdråber (som indgår i fedtvæv). Esterbåndene spaltes af enzymer når fedt skal mobiliseres til blodet. Fedt er mere energirigt end glukose.

s. 41 af 66

11-04-2023

Fra elektroner til ATPOverordnet forståelse af omsætningen af acetyl-CoA til ATP

Først indgår acetyl-CoA i citronsyrecyklus hvor der netto dannes 3 molekyler NADH, et molekyle FADH2, et molekyle GTP og to molekyler CO2.

Efter citronsyrecyklus indgår NADH (også det fra glykolysen) og FADH2 i den oxidative phosphorylering. Vi vil nu følge et NADH-molekyles vej gennem denne proces. Den oxidative phosphorylering består af to trin:

1. Dannelse af protongradient over mitochondriets indre membran

2. Protonerne strømmer med deres koncentrationsgrdient tilbage ind i mitochondriets matrix gennem et protein der udnytter energien herfra til ATP syntese

Elektrontransportkæde: En række proteinkomplekser i mitochondriets inderste membran.

Forstå H+-gradientdannelse i elektrontransportkæden

Trin 1 i den oxidative phosphorylering:

NADH møder det første kompleks i elektrontransportkæden, NADH dehydrogenase komplekset. Her fraspaltes to energirige elektroner som komplekset overtager fordi komplekset har højere elektron affinitet end NADH. Samtidig med at elektronerne flyttes gennem komplekset pumpes et antal protoner fra mitochondriets matrix til det intermembranelle rum.

Elektronerne færges at proteinet ubiquinon over til elektrontransportkædens andet proteinkompleks, cytochrom b-c1. Dette kompleks pumper ligeledes protoner ud i det intermembranelle rum i takt med at elektronerne føres gennem komplekset.

Proteinet cytochrom c færger de to elektroner over til det sidste proteinkompleks, cytochrom oxidase. Her punpes igen protoner ud i det intermembranelle rum mens elektroner føres gennem komplekset.

Hele processen gentages med to nye energirige elektroner fra et nyt NADH-molekyle, og når der er 4 elektroner i cytochromo oxidase komplekset kommet et O2 molekyle og tager de 4 elektroner fra proteinkomplekset samtidig med at det fanger 4 H+ fra matrix hvorved der dannes to vandmolekyler som frit kan diffundere væk.

I alt medfører transporten af 4 elektroner gennem elektrontransportkæden at 20 protoner pumpes fra mitochondriets matrix til det intermembranelle rum.

s. 42 af 66

11-04-2023

De energirige elektroner fra NADH kan kun flyttes i én retning fra kompleks til kompleks fordi de altid vil gå til komplekser med højere affinitet for elektroner end det forrige kompleks har, og komplekserne i elektrontransportkæden sidder netop i en rækkefølge så deres elektronaffinitet er stigende i den retning som elektronerne skal transporteres. Samtidig med at elektronerne flyttes til komplekser med højere elektronaffinitet falder deres energiniveau.

Forstå H+-gradientens anvendelse til at drive ATP-syntesen

Trin 2 i den oxidative phosphorylring (ATP-syntese):

Når der er dannet en H+-gradient vha. elektrontransportkæden kan denne drive et kompleks kaldet ATP-syntase idet der skabes energi når protonerne transporteres med deres koncentrationsgradient.

o ATP-syntase (slikkepindsformet): består at en statisk og en bevægelig del. Den

statiske del er fæstnet i mitochondriets indre membran ved en transmembran protoncarrier. Den bevægelige del består af en stilk og et hoved som vender ind i mitochondriets matrix.

Når H+ løber gennem den transmembrane proteincarrier og sætter sig på den mobile stilk drives denne som en vandmølle. Rotationen i stilken forårsager konformationsændringer i hovedet og der syntetiseres ATP ud fra ADP og P.

o Hovedet kan antage tre konformationer:

L-konformation: ADP og P bindes i hovedet

T-konformation: ADP phosphoryleres med P’et så der dannes ATP

O-konformation: ATP frigives

Når protonerne fra det intermembranelle rum har drejet en hel omgang med stilken og igen når den transmembrane proteincarrier slippes de fri i matrix.

ATP-syntase kan arbejde reverst således at den ved høj koncentration af ATP i mitochondriets matrix kan omdanne dette til en H+-gradient.

Kende de strukturer i cellen/mitochondriet som disse processer knyttes til

Elektrontransportkæden:

NADH dehydrogenase

Ubiquinon

Cytochrom b-c1

Cytochrom c

s. 43 af 66

11-04-2023

Cytochrom oxidase

ATP-syntese:

ATP-syntase: den slikkepindsformede struktur (se opbygning ovenfor)

Alle disse strukturer findes i mitochondriets inderste membra.

s. 44 af 66

11-04-2023

KompartmenteringMemebranomsluttede organeller

Eukaryoters plasmamembran er ikke stor nok til at indeholde de nødvendige funktioner cellen har brug for og cellen udnytter derfor membranerne omkring forskellige organeller. I Prokaryoter er alle funktioner i plasmamembranen.

Nogle membranomsluttede organeller er dannet ved invaginering af plasmamembranen (bl.a. kernen og ER) mens andre er dannet ved fagocytose og dermed har to separate membraner (4 lipiddobbeltlag) (f.eks. mitochondrierne).

Membranomsluttede organeller:

Cellekernen: indeholder arvemateriale. Her foregår DNA og RNA syntese.

Endoplasmatisk reticulum: syntetisere de fleste lipider, syntese af proteiner (rER – ribosomerne sidder fast på ER’s cytosole overflade og syntetisere proteiner direkte ind i ER) til distribution til mange organeller (opløselige proteiner), syntese af proteiner (rER) til plasmamemmbranen (transmembranproteiner der indlejres i ER-membranen og herefter flyttes ud til plasmamembranen)

Golgi apparatet: modificering, sortering og pakning af proteiner og lipider fra ER der enten skal til sekretion eller til levering til andre organeller. Golgi udskiller tre former for vesikler:

o Lysosomvesikler (se under lysosomer)

o Vesikler til konstitutiv sekretion: forgår konstant løbende

o Vesikler til reguleret sekretion: frigives ved påvirkning af fx et hormon

Mitokondrier: ATP-syntese vha. oxidativ phosphorylering

Lysosomer: intracellulær losseplads – nedbryder molekyler og fremmedlegemer vha. ca. 40 forskellige hydrolytiske enxymer. Opretholder sur pH ved indpunmpning af H+. Nedbrudte monomere genbruges i cytoplasma.

o Enzymer og proteiner til lysosomerne dannes i ER. I golgi mærkes enzymerne med mannose 6-phosphat hvorved de i transgolgi genkendes af receptorer og pakkes i vesikler. Disse smelter sammen med endosomer og danner derved lysosomer.

Sekretionsgranula

Endosomer: sortere endocyteret materiale (partikler taget ind via endocytose gennem plasmamembranen)

Peroxisomer: oxidere giftige stoffer vha. enzymer (prokaryoter har IKKE peroxisomer)

s. 45 af 66

11-04-2023

Ribosomer er IKKE membranomsluttede organeller!

Proteinsortering

Proteiner uden lokaliseringssignal forbliver i cytosolen hvor de er syntetiseret.

- export-, membran-, lysosomproteiner (signalpeptid, til ER)

Proteiner til mithochondrier, peroxisomer og det indre af kernen bliver bragt direkte fra cytosol (hvor de er syntetiserede) mens proteiner og lipider til eks. golgi, lysosomer, endosomer og plasmamembranerne kommer fra ER (hvor de syntetiseres rER). Proteiner der efter syntese, i enten cytosolen eller i ER, skal ind i et organel indeholder et signalpeptid som fortæller hvilket organel proteinet skal ind i. KUN proteiner der skal ind i ER har en signalsekvens i N-terminalen og ribosomet der syntetiserer proteinet sidder dermed på overfladen og proteinet syntetiseres gennem en translokationskanal direkte ind i ER.

Gælder for opløselige proteiner: Når proteinet er færdigsyntetiseret i ER klippes signalsekvensen af (af signalpeptidaser der sidder i ER-membranen) og forbliver i membranen hvor den spaltes til aminosyrer til genbrug.

Organeller kan få proteiner ind gennem membranen på tre forskellige måder:

1. Kerneporer: porerne fungerer som selektive porer der aktivt transporterer specifikke makromolekyler, men som også tillader fri diffusion af små molekyler. De store molekyler/komplekser guides igennem porrer vha. kernetransportreceptorer der findes i cytosolen. Transporten får engergi vha. GTP-hydrolyse.

2. Protein translokatorer: når noget skal ind i ER, mithochondrier, cloroplaster, peroxisomer, sidder i membranen på et sted hvor den ydre og indre membran er i kontakt med hinanden. Proteinet foldes helt ud når det transporteres og signalsekvensen kløves af efter transporten. Charperon-proteiner hjælper med at trække proteinerne gennem membranerne og med at genfolde proteiner. Bakterier har samme mekanisme i deres plasmamembran.

Ud over de signaler der guider proteinerne ind i mitochondriet findes der er mere specifikt lokaliseringssignal som først kommer til udtryk når den første signalsekvens kløves af.

Transmembranproteiner har start og slut transfer sekvenser (som proteiner i ER)

3. Transportvesikler: vesikler får proteiner ved endocytose og det transporterede indhold slippes ind i en anden afdeling vha. exocytose.

v(esikel)-SNARE, t(arget)-SNARE: Proteiner (fusionsproteiner) der bringer vesiklen tæt på phospholipiddobbeltlaget og sikre at kun de rigtige membraner fusionerer. Alle vesikler har en v-

s. 46 af 66

11-04-2023

SNARE der passer nøjagtigt sammen med en t-SNARE der sidder der hvor vesiklens indhold skal bruges så de fusionerer med de korrekte organeller. Efter fusion genbruges v- og t-SNARES.

De tre vigtige proteiner ved endocytose findes i cytosolen. Vesikler med f.eks. protein kan f.eks. afsnørres fra ER eller golgi m.fl.. Proteinerne:

Adaptin: adaptin binder sig til cargoreceptorer på membranens cytosole overflade når receptoreren har modtaget et signal på membranens anden side.

Clathrin: binder sig til adaptin og ”hiver” membranen opad for at forme vesiklen.

Dynamin: afsnører vesiklen

Efter vesiklen er afsnørret (endocytose) frigives adaptin og clathrin til genbrug.

Vesikler fra golgi (lysosomer) dannes vha. adaptin 1 og clathrin.

Vesikler fra cellemembranen (endocytotiske) dannes vha. adaptin 2 og clathrin.

Vesikler der går mellem golgi og ER og mellem golgis cisterner dannes vha. COP (fungerer ligesom adaptin og clathrin).

Endoplasmatisk retikel (ER):

Granulært (rER) og glat (sER).

Cotranslationel transport ind i ER: når proteiner syntetiseres direkte ind i ER (se nedenfor).

signalsekvens/signalpeptid: De proteiner der skal transporteres ind i ER har signalsekvensen i N-terminalen som er den ende af proteinet der syntetiseres først på ribosomerne. Signalet genkendes af signal recognition particle (SRP) og når en sådanne bindes til signalpeptidet, bremses syntesen af proteinet indtil SRP sætter sig på en SRP receptor som ligger i ER’s membran. SRP-proteinet slippes løs og proteinet syntetiseret i normal hastighed ind gennem en translokationskanal ind i ER-lumen. På et tidspunkt under translokationen kløves signalsekvens af vha. en signalpeptidase på lumen-siden af ER membranen. Signalpeptidet nedbrydes til aminosyrer. Når proteinet er færdigsyntetiseret slippes det fri i ER.

Start transfer – stop transfer sekvenser: Ikke alle proteiner med en ER-signalsekvens skal slippes ind i ER-lumen. Nogle af dem skal sidde som transmembrane proteiner i ER’s membran. Start- og stop transfersekvenserne er hydrofobe og vil derfor helst være ind i ER-membranen.

Proteiner der skal gå igennem membranen én gang:

Når proteinet er sat fast i ER membranen vha. sin start-transfer signal syntetiseres det ind i ER lumen indtil der i proteinet sidder en stop-transfer sekvens. Denne sekvens slippes så sekvensen kan

s. 47 af 66

11-04-2023

ligge inde i membranen mens resten af proteinet syntetiseres på ydersiden af ER. Start-transfer sekvensen kløves af således at N-terminalen bliver fri inde i lumen.

Proteiner der skal gå igennem membranen flere gange:

Nogle proteiner har et start-transfer signal som sidder længere ind i proteinet i stedet for i N-terminalen. Disse signaler klippes ikke ud men fungerer, ligesom stopsignaler, som α-helixer inde i membranen. Hvis proteiner skal krydse en membran flere gange vil der være flere start og stop transfer signaler. Når proteinet krydser membranen flere gange har hver start/stop-transfersekvens sit eget ”hul” i membranen.

Posttranslationel foldning: Efter at proteiner er syntetiseret i ER, foldes de vha. bindinger (disulfidbånd mellem cystein sidekæder) der dannes ved oxidation. Dette kan ikke forekomme i cytosolen da der her er et reducerende miljø.

Chaperoner: Proteiner der hjælper med at folde proteiner korrekt og holder disse fast indtil de er korrekt foldede.

Glykosylering: Når proteinet er syntetiseret i ER kan de her få påsat korte oligosaccarid-kæder ved kovalente bindinger. Inden sukkeret bliver sat på proteiner sidder det på et dolichol-molekyle som sidder i ER-membranen. Disse sukre kan:

Beskytte proteinet mod nedbrydning

Sørge for at proteinet bliver i ER indtil det er foldet korrekt

Fungere som et transportsignal som sørger for at det bliver sendt til det rigtige organel

Indgå i kulhydratlaget (glycokalyx) på cellens overflade hvis det sidder på et membranprotein

Processen udføres af glycosylerende enzymer. Foregår ikke i cytosolen.

Golgi apparat

cis (enter)/ trans (exit): Golgiapparatet er formet som en stak tallerkener. Stakken har en cis- og en trans ende. I cis-enden (der vender mod ER) kommer der eks. proteiner ind, kører igennem stakken vha. vesikler og kommer ud på transsiden (som vender mod plasmamembranen)(i en vesikel) med påsat sukker. Det der har været igennem golgi (eks. lipider) skal enten til plasmamembranen eller bliver lysosomer. Lipider der skal til cellemembranen som glycolipider kommer også igennem golgi på vejen fra ER til plasmamembranen.

Posttranslationel modifikation: påsætning af sukker og evt.omfoldning

Sortering/koncentrering/pakning:

Golgi kan danne tre former for vesikler:

s. 48 af 66

11-04-2023

Til konstitutiv sekretion: dette sker hele tiden

Til reguleret sekretion: eks. hormoner der kun frigives på et bestemt tidspunkt

Lysosomer: enzymer og proteiner dannet i ER der skal blive til lysosomer. På vej gennem ER og cis-golgi mærkes enzymerne med mannose-6-phosphat. Denne mærkning genkendes i trans-golgi af bestemte receptorer og enzymerne frigives i vesikler som primære lysosomer. Disse vesikler fusionerer med sene endosom hvorved der dannes sekundære lysosomer (fordøjelseslysosomer).

Sekretionsvesikler (granulae): konstitutiv/reguleret sekretion, exocytose

Når vesiklerne dannet ud fra enten konstitutiov eller reguleret sekretion fusionerer med deres bestemmelsessted sker dette ved exosytose, dvs. sammensmeltning af membraner hvorved vesiklens indhold frigives til det givne organel/extracellulære rum.

Lysosomer

Intracellulært membranindbundet nedbrydningssted som indeholder ca. 40 hydrolytiske enzymer. Der er sur pH som opretholdes af en ATP-drevet H+-pumpe. De nedbrudte dele sendes tilbage til cytosolen og genbruges. Lysosomerne har sukker på indersiden af deres membran for at de hydrolytiske enzymer ikke nedbryder membranen.

Endosom

En sorteringsstation der kan fordele udefrakommende stoffer til:

Genbrug: ved receptormedieret endocytose modtager endosomet en vesikel med et givent stof og den receptor stoffet var bundet til, sendes tilbage til plasmamembranen i en ny vesikel efter at være blevet skilt fra sit stof. Da der er sur pH i endosomet dissocieres receptoren fra det bundne stof.

Nedbrydning i lysosomer: farlige/ubrugelige udefrakommende stoffer sendes til nedbrydning.

Transcytose: stoffer der optages på den ene side af cellen og skal sendes ud på den anden side går gennem endosomet hvor det puttes i en ny vesikel der transporterer stoffet fra endosomet til det sted hvor det skal ”spyttes” ud af cellen igen.

Endocytose: optag af materiale ind i en celle ved invaginering af plasmamembranen

Fagocytose: processen hvorved bestemt materiale bliver ”spist” af en celle

Pinocytose: en type af endocytose hvor opløselige materialer bliver optaget fra omgivelserne og inkorporeret i en vesikel bestemt til fordøjelse.

Receptor-medieret endocytose: mekanisme af selektivt optag i hvilke makromolekyler binder til en receptor i plamamembranen og går ind i cellen i clathrin-coatede vesikler.

s. 49 af 66

11-04-2023

Transcytose: optagelse af stof på cellens overside ved endocytose, transport via endosom til cellens anden side hvor stoffet frigives ved exocytose.

Endocytose og exocytose forgår nogenlunde lige meget i alle membraner så størrelsen af disse holdes konstant.

s. 50 af 66

11-04-2023

CellekommunikationBeskriv forskellige typer/klasser af cellesignalering, signalmolekyler og receptorer samt hvordan receptorerne virker.

Cellesignalering:

Endokrin (hormonel): kan virke over lange afstande ved at signalmolekylerne f.eks. transporteres gennem blodet.

Parakrin: virker kun lokalt ved at signalmolekylet diffunderer rundt i cellens nærmeste omgivelser

Neuronal (synapse): kan virke over lange afstande. Specialiserede strukturer sørger for at signalet (neurotransmittere) kun rammer en speciel celle.

Kontakt-afhængig: signalmolekylet er bundet på den signalerende celles membran

Signalmolekyler:

Det samme signalmolekyle kan give flere forskellige reaktioner alt efter hvilken receptor/celle der modtager det.

Hydrofobe molekyler

o Diffunderer over plasmamembranen (eks. steroider som cortisol)

o Binder til intracellulært receptorprotein i cytoplasma som aktiveres, komplekset går

ind i kernen (efter en konformationændring foresaget af kompleksdannelsen) og binder til regulerende region på et bestemt gen og aktiverer transskription.

Gasser:

o hurtig intracellulær enzymaktivering

o eks. NO

cellen aktiveres af nerveimpuls til at producere NO

gassen diffunderer ud af den signalerende celle og ind i omkringliggende celler

stimulerer dannelsen af cGMP ved at bindes til enzymet guanlylcyklase

den glatte muskelcelle afslappes

Store hydrofile molekyler:

s. 51 af 66

11-04-2023

o Bindes til receptorer på cellens overflade (peptider, proteiner osv.)

o Kan ikke gå igennem plasmamembranen

Receptorer: 3 hovedklasser, videresender signaler udefra ind i cellen i en ny form

Ion-kanalforbundne receptorer: forvandler kemiske signaler til elektriske signaler

o Signalmolekyler (f.eks. neurotransmittere) bindes til receptoren på målcellens

plasmamembran (der kan også komme molekyler inde fra cellen der åbner en kanal ved at bindes på plasmamembranens inderside)

o Ændrer receptorens konformation og en ionkanal åbnes

o Den elektrokemiske gradient driver så ionerne gennem kanalen og

membranpotentialet ændres (f.eks. nerveceller)

o I nogle tilfælde lukker signalmolekylet kanalen

G-proteinforbundne receptorer: 7 α-helixer gennem membranen. Loops mellem to af dem kan binde G-protein på membranens inderside

o G-protein består af tre underenheder

α, β og γ-del

o i inaktiv tilstand har α-delen GDP bundet til sig

o Når receptoren får signal ændrer den konformation og kan aktivere G-proteinet idet

α-delen smider GDP og binder GTP

o Dette medfører at proteinet deles i en α-del og en β,γ-del

o Disse to dele vandrer hver for sig langs plasmamembranen hvor de direkte kan

påvirke proteiner i plasmamembranen som så kan sende signalet videre

Jo længere proteinerne har α- eller β,γ-delen bundet, desto stærkere og mere forlænget bliver det videresendte signal

o α-delen indeholder GTPase som på et tidspunkt hydrolyserer GTP’et hvorefter G-

proteinets samles igen og kompleksernes aktive site bliver inaktiveret

o målproteinerne er enten:

Ionkanaler: i hjertet

s. 52 af 66

11-04-2023

Membranbundne enzymer: producerer flere 2nd-messenger. Enzymerne er oftest adenlyl cyklase som producerer cAMP eller phospholipase C der producerer inositol triphosphat (IP3) og diacylglycerol (DAG)

Enzymforbundne receptorer: inaktive som monomere og aktive som dimere

o Transmembranproteiner der fungerer som enzymer på deres cytosole del eller danner

et kompleks med et andet protein der fungerer som enzym

o Oftest ses receptor tyrosin kinaser: deres cytoplasmiske domæne fungerer som

tyrosin protein kinase og phosphorylerer således tyrosins sidekæder på bestemte intracellulære proteiner

o De har kun en α-helix der går gennem membranen og kan derfor ikke lave

konformationsændring. I stedet går to receptorer sammen som dimer når et ekstracellulært signalmolekyle bindes

o Hver receptor har en intracellulær hale og når de to kommer i kontakt aktiveres hver

deres kinase-funktion og de phophorylerer hinanden.

o Dette medfører samling af et intracellulært signalkompleks idet de phosphorylerede

tyrosiner fungerer som binding-site for forskellige intracellulære signalproteiner som aktiveres ved binding. Proteinerne videresender så signalet.

o Komplekset kan splittes ved at cellens protein-tyrosin phosphatase fjerner

phosphaterne eller ved at aktiverede receptorere trækkes ind i cellen ved endocytose.

o Receptor-tyrosin kinase kan signalere af flere veje men her nævnes kun hovedvejen:

Proteiner der sætter sig på de phosphorylerede receptorhaler fungerer som adaptorproteiner for andre proteiner der bindes til dem og aktiveres og sender signalet videre.

Næsten alle receptor-tyrosin kinaser aktiverer Ras (et lille 1 subunit GTP-bindende protein der sidder fast i plasmamembranen)

Når Ras kommer i kontakt med et signalprotein for det udskiftet GDP med GTP og bliver dermed aktiveret (efter noget tid defosforylerer Ras selv GTP og inaktiveres)

Aktivt Ras starter MAP-kinase kaskaden som bærer signalet til kernen:

Ras fosforylerer MAP-kinase-kinase-kinase som igen fosforylerer MAP-kinase-kinase som fosforylerer MAP-kinase som fosforylerer bestemte genregulerende proteiner på seriner og threoniner og dermed

s. 53 af 66

11-04-2023

ændrer deres evne til at regulerer genudtryk celledeling, differention eller lignende

Forklar hvad en 2nd-messenger er

Intramolekylære signalmolekyler der dannes som respons til et ekstracellulært signal. Små molekyler der syntetiseres (cAMP, IP3, cGMP) eller frigives (Ca2+, Cl-, Na+)

Forklar en signal-kaskade fra cellens overflade til placering af effekten

1. En signalkaskade starter ved aktivering af en receptor på cellens overflade. Hvis f.eks. G-protein receptoren aktiveres og der dannes cAMP som 2nd-messenger foresætter signalkaskaden som cAMP’ets vej videre rundt i cellen. cAMP aktiverer proteinet PKA (cAMP dependent protein kinase) som katalyserer phosphoryleringen af seriner og threoniner på bestemte intracellulære proteiner eller genregulerende proteiner. Proteinernes aktivitet ændres og afhængig af celletype, og dermed proteintype, medfører cAMP-koncentrationsniveauet forskellige konsekvenser (eks. nedbrydning af glykogen til glycose eller ændring i genudtryk)

2. IP3 og DAG’s vej:

Et bestemt protein aktiverer enzymet phospholipase C som laver IP3 og DAG ud af fosfolipidet inositol-phospholipid som sidder i plasmamembranens inderste lag. IP3 går ud i cytosolen og når ER hvor det binder sig til og åbner Ca2+-kanaler. Ca2+ løber ud i cytoplasma hvor dets koncentration normalt er lav og derfor stiger voldsomt.

DAG forbliver i plasmamembranen og Ca2+ aktiverer PKC (protein kinase C) som går fra cytosolen ud til plasmamembranen og phosphorylerer målproteiner som er forskellige afhængig af celletypen.

Vide at forskellige signaleringsveje kan samarbejde

SE FIGUR 16.38

Et eksempel kan være når G-protein aktiveres og aktiverer de to enzymer adenylyl cyklase og fosfolipase C som indgår i hver sin signaleringskaskade ved at danne forskellige 2nd-messengere.

s. 54 af 66

11-04-2023

CytoskeletSkriv hvad der forener og adskiller intermediær filamenter (IF), mikrotubuli (MT) og actinfilamenter (F-actin).

IF MT F-actin-tetramere byggeblokke -dimere byggeblokke (α/β-

tubulin)Monomere byggeblokke (G-actin)

-upolære ingen retning -polære retning Polære retning-polymerdannelsen er ikke energikrævende

-energikrævende polymerdannelse (GTP-hydrolyse)

-energikrævende polymerdannelse (ATP-hydrolyse)

-findes i hele cellen og mellem dem

-dannes ud fra MTOC (mikrotubuli organising center)

-ligger langs cellens cortex

-midt i mellem størrelse -største størrelse -mindste størrelse

Skriv organisation og funktion af de forskellige filamenter

IF:

o Monomerer danner en coiled-coil dimer; dimererne associerer til tetramerer hvor N-

og C-terminalerne af dimererne peger i forskellig retning. Herved taber strukturen polarisering. Tetramererne pakkes sammen og drejes til en reb-lignende struktur.

o Cross-linking proteiner holder IF sammen i netværk. IF inddeles efter hvor i cellen

de findes:

Cytoplasmiske IF

Keratin i epithel

Vimitiner og vimetinrelaterede i bindevæv og muskelceller

Neurofilamenter i nerveceller

Kerne IF

Nuclear lamina (stabiliserende hinde af IF på kernemembranens inderside)

o Har til hovedfunktion at sørge for cellens mekaniske stabilitet og holder cellerne

sammen og fast til basalmembranen vha. hhv. desmosomer og hemidesmosomer.

MT:

o MT’er består af dimerer bestående af 1 α- og 1 β-tubulin.

α er minus- og β er plusenden

s. 55 af 66

11-04-2023

β -delen har GTP bundet til sig som dephosphoryleres med tiden

o Mikrotubulis minus-ende sidder i γ-tubulinkomplekser som sidder i MTOC’er (Én

MTOC i hver celle, f.eks. et centrosom som består af to centrioler). Plus-enderne vokser ud i hele cytoplasmaet. (vækst/krympen – se længere nede under dynamisk ustabilitet)

Nogle proteiner kan binde til MT og stabilisere disse hvorved de bliver mindre dynamiske

Andre proteiner (catastrophin) kan gøre MT’er ustabile hvorved de bliver kortere og mere dynamiske

o MT’er udgør kernen af cilier og flageller og gør disse i stand til at bevæge sig vha.

link-proteiner og motorproteiner

o Når MT’er vokser ud kan plus-enden ramme et capping protein så strukturen

stabiliseres og MT’en hverken gror eller krymper. På denne måde bliver filamentet en stabil ”motorvej” for motorproteiners transport.

o MT’er griber på samme måde fast i og deler kromosomer ved celledeling. De griber

fat i kinetochorerne i kromosomernes centromerer.

F-actin:

o F-actin samles af monomere (G-actin) som er polære

o Ligger uorganiserede langs cellens cortex (bark) og bestemmer plasmamembranens

facon/mekaniske egenskaber

o Proteiner bestemmer hvordan F-actin ordnes i bundter eller netværk. Det kræver et

signal for at F-actin omorganiseres og således kan udføre cellebevægelse.

o indgår i muskelarbejde, cellebevægelse og celledeling. Fungere som cellens muskler.

Ved cellebevægelse organiseres F-aktinen i lamellopodier i Y-form med +-enden ud mod plasmamembranen

Ved cellebevægelse organiseres F-aktinen i filopodier hvor bundterne af F-aktinen er organiseret parallellt med +-enden ud mod plasmamembranen.

o Ved mitose og meiose danner aktin (sammen med myosin II) den kontraktile ring der

deler cellen til to datterceller.

o Udgør skelettet i mikrovilli (som bl.a. har til funktion at øge tarmens overfladearial

for at øge fødeoptagelsen)

s. 56 af 66

11-04-2023

Forklar hvordan dynamisk ustabilitet fungerer

Mikrotubuli bliver sat sammen og nedbrudt kontinuerligt. De vokser i plus-enden mens minus-enden sidder fast i et γ-tubulin komplekser der sidder i MTOC’en. MT’er vokser og krymper uafhængigt af hinanden. Efter polymerisation hydrolyseres de bundne nukleotider de bundne GTP til GDP. Konformationsændringer som følger denne proces gør at dimererne holder dårligere sammen i mikrotubulien. Hvis dimerene ikke sættes på hurtigt nok til at en GTP-cap kan opretholdes i den voksende ende af en MT overhaler hydrolyseringshastigheden væksten og da de yderste dimere i den voksende ende får hydrolyseret deres GTP til GDP kan de ikke længere holde sammen på hinanden og MT’en begynder at falde fra hinanden (katastrofisk krympen).

Forklar motorproteiners funktion

Motorproteiner: Proteiner som myosin og kinesin der bruger energi fra ATP-hydrolyse til at foretage konformationsændringer hvorved de kan flytte sig langs F-actin eller MT’er mens de ”holder fast” i organeller, vesikler eller andet som skal transporteres/flyttes (se eksempel under muskelkontraktion). Motorproteiner går på filamenter som er polære da dette giver dem en retning at gå efter.

Forklar rollerne for de forskellige dele af cytoskelletet i intracellulær transport, celledeling og cellebevægelse

Intracellulær transport:

MT’er og F-actin fungerer som veje for motorproteinerne da de er polære.

Celledeling:

Mikrotubuli trækker kromosomerne fra hinanden under celledeling. Derudover er MT’er (de polære) også med til at skubbe polerne fra hinanden under anafase B.

IF’er udgør den nuclear lamina i kernen som opløses ved celledeling idet de proteiner der holder IF’erne sammen i lamina-netværket phosphoryleres.

F-aktin danner sammen med myosin II en kontraktil ring der deler cytoplasmaet (cytokinse) mellem de to datterceller.

Cellebevægelse:

F-actin danner fremspringene (filapodia og lamellapodia) ved cellens førende kant som giver anledning til ”cell-crawling”. Når lamellapodia/filapodia når en passende overflade sætter transmembrane proteiner, kaldet integriner, sig fast på noget i omgivelserne og på noget F-aktin inde i cellen. Cellen trækker sig så hen til forankringsstedet vha. F-aktin og motorproteiner kaldet myosin I.

MT’er udgør kernen af cilier og flageller og gør disse i stand til at bevæge sig vha. link-proteiner og motorproteiner (fig. 17.28)

s. 57 af 66

11-04-2023

Beskriv hvordan actinforsamling og –adskillelse fungerer

G-actin skal binde ATP for at de kan samles til F-actin. Defosforylering af ATP’et sker med tiden af sig selv. Fordi monomere med bundet ATP binder sig bedre sammen end dem med ADP sker der er vækst i den ende af F-actinet hvor G-actinerne har ATP bundet, mens der sker en nedbrydning af F-actin i den ende hvor G-actinerne har ADP bundet.

F-actin kan dannes spontant hvis koncentrationen af G-actin er tilstrækkelig høj, da F- og G-actin er i en ligevægt.

F-actindannelsen reguleres af proteiner:

I filopodia (de tynde spidser):

o Thymosin: protein der binder til G-actin så de ikke kan samles til F-actin

o Profilin: protein der binder sig til G-actin med bundet ATP og dermed fjerner

thymosinen fra G-actinen

o Prolinrigt protein på cellemembranen hjælper med at samle G-proteinerne i F-proteiner

I lamellapodia (de brede plader):

o Når G-actin af sig selv skal samles til F-actin går det langsomt med at få samlet dem

indtil 3 G-ctin molekyler sidder sammen. Herefter går det stærkt med at få samlet disse dele til F-actin.

o ARP-komplekser kan hjælpe processen idet den kan springe de to step over hvor de

første tre actinmonomere samles ved direkte at binde tre monomere til sig hvorefter F-actinen hurtigt kan dannes. ARP-komplekset fungerer som katalysator.

Ligesom MT’er bliver F-actin hele tiden bygget op og brudt ned.

Forklar hvordan muskelkontraktioner fungerer

Muskelkontraktioner sker vha. F-aktin og myosin II der har dannet myosinfilamenter. Hovederne på myosin II går mod plus-enden på hver af de F-aktiner de kontakter. Dermed trækkes de to F-aktiner ind over hinanden, langs med hinanden i modsat retning. Musklen forkortes uden af hverken F-aktin eller myosinfilamenterne forkortes, se fig. 17.44. Det er sacromerene (stykket mellem to Z-disks) der bliver kortere, dvs. Z-disksne kommer tættere på hinanden.

Når en muskel er afslappet sidder der et troponin-tropomyosin-kompleks på F-aktinet således at myosinfilamenternes hoveder ikke kan bindes til F-aktinet. Ved en nerveimpuls åbnes Ca2+-kanaler i SR og calcium lukkes ud i cytosolen. Calcium binder sig til troponinet på tropomyosinet hvorved troponin-tropomyosinkomplekset ændre konformation så myosinhovederne kan binde på F-actinen.

s. 58 af 66

11-04-2023

Cellecykluskontrol

CellecyklusKende til inddeling i G1, S, G2, M og G0 fasen og hvad der sker i de forskellige faser samt kende til checkpoints (vækstfaktorer, cellestørrelse, DNA skader og spindelapparatet)

De 4 faser i cellecyklus og G0:

G0 er en hvilefase som de fleste celler i kroppen befinder sig i. G1 er den første fase i cellecyklus som er en gap-fase. G1 slutter med et checkpoint hvor

cellen tjekker at DNA’et er intakt, at cellen er tilstrækkelig stor samt at de rette betingelser for en celledeling er tilstede. I G1 ligger restriktionspunktet (R-punkt, point of no return). Før dette punkt er cellen afhængig af mitogenstimuli for at igangsætte celledelingen. Efter punktet er cellen mitogenuafhængig, dvs. den nu gennemfører en celledeling uanset hvad der sker (med undtagelse af hvis cellen undergår apoptose).

S-fasen er den fase hvor cellen replikerer sit DNA. G2 er, ligesom G1, en gap-fase. Denne fase slutter med er checkpoint hvor cellen tjekker om

DNA’et er replikeret korrekt samt om cellen er stor nok til deling. M-fasen (mitose) er den fase hvor cellen deler sig. I M-fasen findes M-checkspointet hvor

cellen tjekker at kromosomerne er korrekt bundet til spindelapparatet før søsterkromatiderne hives fra hinanden.

Kende cdk og hvordan de reguleres

Cdk (cyclin dependent kinase) er de stoffer der driver cellecyklus, når de aktiveres. Cdk’er findes altid i cellen. Cdk’er kan reguleres på flere måder:

Phosphorylering/dephosphorylering kan både aktivere og inaktivere Cyklin syntese/nedbrydning

o Binding af cyklin er aktiverende mens cdk’er uden bundet cyklin er inaktive Cdk-inhibitorer; der findes 2 familier:

o INK4 (inhibitor of kinase 4) – binder til og inhiberer cdk4/6o CIP/KIP (cdk inhibitory proteins, p21) – binder til og inhibere alle cdk-komplekser

Kende de forskellige cyclin-cdk komplekser og hvornår de er aktive (Tabel 18-2)

Se tabel 18.2

Kende til stimulering med mitogener (f.eks. PDGF) fører til aktivering af cyclin-cdk komplekser

Når et mitogen sætter sig på en ekstracellulær receptor startes en signalkaskade. Denne medfører dannelse af cyclin D-cdk4/6 idet der syntetiseres cyclin D. Dette kompleks phosphorylerer og

s. 59 af 66

11-04-2023

inaktiverer dermed Rb, hvilket medfører frigivelse af et genregulatorisk protein (E2F). Dette medfører syntese af af cyclin E og A, hvilket medfører progression ind i S fase, dvs. R-punktet passeres.

Cyklin A-cdk2 er vigtig for DNA syntese.

Kende til cyclin B-cdk1’s funktioner i M fasen og hvorledes APC (anafase promoting factor) er med til at regulere niveauet af cyclin B

Cyclin B-cdk1’s funktioner:

Kromosom kondensering Nedbrydning af kernebranen Reorganisering af golgi og ER Adskillelse af kromosomerne Cytokinese

M-fasen slutter når cyclin B nedbrydes. Cyclin B aktiverer syntesen af APC (anaphase promoting complex). I G1 er APC aktiv og der findes meget lidt cyclin B. I S/G2 stiger niveauet af cyclin B og der dannes cyclin B-cdk1 komplekser.I M-fasen topper cyclin B-cdk1 niveauet og APC aktiveres. Dette medfører nedbrydning af cyclin B vha. ubiquitionering hvilket igen medfører at cellen går ud af mitosen.

ApoptoseVide at apoptose er af central betydning i skulpturering af den udviklende organisme, i forbindelse med cellefornyelse samt sygdom inkl. cancer og virusinfektioner.

Under udvikling af f.eks. fingre dannes i fosteret først nærmest en klump hvorefter denne deles op i fingre idet cellerne i de områder der skal udgøre mellemrummene undergår apoptose. På samme måde dannes der først utrolig mange nerveceller i fosteret, men det er kun dem der når de korrekte målceller og dermed modtager de rigtige neutrofiske faktorer.

Celler der ikke er nødvendige længere undergår apoptose ligesom celler dør mens nye kommer til hvis et væv fornyes.

I cancer tilfælde adlyder celler ikke når de får besked på at starte deres intracellulære dødsprogram. Dette skyldes ofte mutationer i de gener der regulere programmet. Ofte er mutationen i det gen der koder for p53.

Kende forskel på apoptose og nekrose

Apoptose:

Programmeret/planlagt celledød Formålet er at destruere arveanlæggene for f.eks. at udrydde fejl Omkringliggende specialiserede fagocytotiske celler spiser kondenserede celle. Cellen der

undergår apoptose gør opmærksom på at den er døende ved at vende phospholipidet phosphidyl serin ud på ydersiden af membranen.

s. 60 af 66

11-04-2023

Nekrose:

Uheld – ikke planlagt celledød Cellen dør som følge af akut skade, den svulmer op og brister hvorved dens indhold spildes

udover omkringliggende celler. Dette tilkalder makrofager og hvide blodlegemer der fagocytere resterne af den døde celle (immunrespons).

Danner betændelse og bindevævsar

Bagrunden til at celler undergår apoptose

Fremmed DNA (f. eks. virus) eller muteret DNA, dvs. DNA-skader der ikke kan repareres Mangel på overlevelsessignaler, dvs. mitogener/vækstfaktorer Dødsignaler

Kende principerne for aktivering af apoptose

Ved DNA-skader (Bax og lidt Bak) og mangel på overlevelsessignaler (BAD) starter apoptosen efter samme model. Mitochondriernes ydre membran holder cytochrom C inde i det intramembranelle rum idet Bcl-2 eller Bcl-XL lukker ”huller” i membranen to og to. Hvis cellen ikke modtager mitogener/vækstfaktorer kan den ikke holde Bad (medlem af Bcl-2-familien) phosphoryleret, dvs. inaktivt. Bad vil så forsøge at være med til at danne propperne i mitochondriernes ydre membran. Ved DNA-skader aktiveres Bax og Bak og udfører samme funktion som Bad. Disse propper er dog ikke tætte, så det medfører et udslip af cytochrom C. Cytochrom C kan så aktivere initiator caspaser (proteaser) under hydrolyse af ATP. Disse starter en kaskade aktivering af effektor caspaser ud fra inaktive forstadier. Disse aktiver igen DNAser som er enzymer der spalter DNA i nukleosomstore stykker.

Hvis en celle modtager et dødssignal på en ekstracellulær dødsreceptor aktivere dette en direkte initiator caspaser som så aktivere en kaskade af effektor caspaser som aktivere DNAser som så nedbryder DNA.

Kende bcl-2-familien af proteiner (bcl-2, bax) som regulerer dannelsen af porer i den ydre mitokondriemembran.

Definition: Intracellulære proteiner der enten fremmer eller hæmmer apoptose ved at regulere aktiveringen af caspaser.

Bcl-2: B-cell lymphoma 2.

Højt niveau af aktivt Bad, Bax eller Bak medfører apoptose.

Højt niveau af Bcl-2 eller Bcl-XL medfører udødelige celler.

s. 61 af 66

11-04-2023

KræftVide hvad der er karakteristisk for cancerceller og kende til forskellen på en benign og malign tumor.

Karakteristisk ved cancerceller:

Undergår ukontrolleret celledeling fordi de deler sig:o Uden stimulering fra vækstfaktorer/mitogenero På trods af signaler der siger cellen ikke skal dele sigo Kontaktinhibering (foci) – normale celler deler sig ikke hvis de ikke har plads til det,

men det gør kræftceller. De deler sig og går ind i andre cellers lag. Kræftceller overlever:

o Uden stimuli fra overlevelsesfaktorero På trods af dødsfaktorer

Vide at udvikling af cancer skyldes multiple mutationer og at cancerceller er genetisk ustabile

For at en celle skal blive en kræftcelle skal dens DNA undergå mere end 2-3 mutationer. Cancerceller er oftest genetisk ustabile pga. mutationer der:

Blander sig i hvor meget genet replikeres, dvs. der dannes flere muterede gener der risikere at blive muteret yderligere.

Nedsætter effektiviteten af DNA-reparation. Øger antallet af kromosombrud/omarrangeringer ustabile/unormale karyotyper

Vide hvad proto-onkogener og tumorsuppressorgener er, hvordan de er involveret i udvikling af cancerceller. Kende til eksempler på proto-onkogener og tumorsupressorgener.

Proto-onkogener: Gener der koder for proteiner der fremmer cellevækst og –deling.

Proto-onkogener kan ved mutation i blot den ene kopi af genet omdannes til onkogener, dvs. 1 aktiverende mutation er nok til at danne et onkogen. Mutationen er dominerende dvs. genet bliver overaktivt ved mutation og dermed bliver cellevækst og –deling øget.

Eksempler: cyclin D og E samt Bcl2 og Ras

Tumorsuppressorgener: Gener der koder for proteiner der hæmmer cellevækst og –deling.

Tumersuppressorgener er ressessive, dvs. der skal to inaktiverende mutationer til (en på hver genkopi/allel) før der opstår øget celledeling. Tumorsuppressorgener ”slås ud af funktion” i cancerceller.

Eksempler: p53, APC og Rb

Fra proto-onkogen til onkogen

s. 62 af 66

11-04-2023

Et prtoto-onkogen kan blive et onkogen ved følgende ændringer:

Punktmutation/deletiono Fører til konstant aktivt protein i normale mængder

Genamplifikationo Fører til normale proteiner i store mængder

Kromosomtranslokationo Gen under kontrol af ny promoter

Fører til overproduktion af normalt proteino Fusion af to gener

Fører til overproduktion af normalt protein Eller øget aktivitet af normalt protein

Kende essential concepts beskrevet i bogen

ECB s. 738

s. 63 af 66

11-04-2023

MitoseVide hvilke celler der undergår mitose og hvad der sker med kromosomantallet før og efter mitose.

Somatiske celler undergår mitose.

I en diploid celle (som de der undergår mitose er) findes 46 kromosomer (=46 kromatider). Disse replikeres således at der bliver 46 kromosomer (=92 søsterkromatider). Under mitosen deles cellen i to datterceller og kromosomernes søsterkromatider deles således at hver dattercelle får 46 datterkromosomer (=46 kromatider).

Kende de forskellige faser i mitosen og hvad der er karateristisk for de forskellige faser

Mitosen består af 5 faser:

Profase: o DNA kondenseres. o Centrosomerne (MTOC) bestående af hver to centrioler vandrer til hver sin pol i

cellen. Prometafase:

o Kernemembranen nedbrydes og skilles i vesikler pga. phosphorylering af de proteiner der holder nuclear laminaen (intermediær filamenter) sammen.

o Golgi og ER opdeles i vesikler.o Tentrådene (MT) fisker kromosomerne og bindes til disses kinetochoere.

Metafase:o Kromosomernes arrangeres på en linje i ækvatorialplanet (midt gennem cellen).

Anafasen:o Proteinbindingerne (af cohesin) der holder søsterkromatiderne sammen spaltes af

APC hvorefter tentrådene kan trække dem fra hinanden Anafase A: datterkromatiderne trækkes af mitosetenen ud mod hver sit

centrosom (hver sin pol). Anafase B: Centrosomerne (polerne) bevæger sig fra hinanden

o Anafase A og B finder sted samtidig Telofase:

o Kernemembraner dannes om de nye kromosomsæt ved dephosphorylering af de proteiner der binder IF sammen i nuclear lamina.

o Organellerne fordeles ligeligt mellem dattercellerneo Kromosomerne dekondensereso ER og golgi gendannes fra vesikler

I slutningen af anafasen samt gennem telofasen finder cytokinesen sted:

Afhængig af centrosomernes position dannes en kontraktil ring omkring cellen som deler cytoplasma i 2 ved sammensnøreing

o Ringen består af aktin og myosin II

s. 64 af 66

11-04-2023

Kende til funktionen af colchicine

Colchicin stopper delende celler i metafasen ved at forhindre polymerisering af MT’er idet det binder sig til tubulin-dimere. Man benytter bl.a. colchicin til påvisning af karyotyper.

Kende til anaphase promoting complex og dets funktion

APC adskiller søsterkromatiderne ved at nedbryde cohesin-bindingen imellem dem. Derudover nedbryder det cyklin B og stopper dermed M-fasen.

Vide hvad der sker med organellerne f.eks. ER og Golgi

ER og golgi opdeles i vesikler mens cellen deler sig. Efter anafasen fusionerer vesiklerne og ER og golgi gendannes.

MeioseVide hvilke celler der undergår meiose samt hvad der sker med antallet af kromosomer og kromatider efter 1. og 2. meiotiske deling.

Meiose sker i kønscellerne.

Meiosen starter med en specialiseret diploid celle som har 46 kromosomer (=46 kromatider). DNA’et replikeres så cellen nu indeholder 46 kromosomer (=92 kromatider). Kromosomerne danner bivalenter som opstilles på en række i cellens ækvatorialplan. Under 1. meiotiske deling deles bivalenterne i to kromosomer der hver består af 2 søsterkromatider. De to datterceller der dannes indeholder altså 23 kromosomer (=46 kromatider). Under 2. Meiotiske deling (foregår ligesom mitosen, dog uden DNA replikation) trækkes søsterkromatiderne fra hinanden og der dannes fire nye celler der hver især indeholder 23 kromosomer (=23 kromatider)

Kende de forskellige faser i meiose og hvad der er karateristisk for de forskellige faser

Meiosen er DNA-replikation efterfulgt af to på hinanden følgende celledelinger.

1. Meiotiske deling:o Profase:

kromosomerne kondenseres de homologe kromosomer danner bivalenter (tetraeder) overkrydsninger mellem de maternelle og paternelle kromosomer (2-3 pr.

stk) kromosomerne begynder at skilles

o Metafase: Kernemembranen nedbrydes og tentrådene binder sig til kromosomerne Bivalenter arrangeres i ækvatorialplan

o Anafase:

s. 65 af 66

11-04-2023

Parrene (dyaderne) bestående af hver 2 søsterkromatider bevæger sig mod hver deres pol

Kromosomer seggregeres tilfældigt (medfører genetiske varriation)o Telofase:

Nye kernemembraner dannes i hver dattercelle 2. Meiotiske deling:

o Profase: Kromosomerne (23 stk = 46 kromatider) kondenseres Kernemembranne nedbrydes

o Metafase: Parrene (dyaderne) går mod ækvatorialplanet

o Anafase: Søsterkromatiderne deles til datterrkromosomer og går mod hver sin pol

o Telofase: Nye kernemembraner dannes i hver af de 4 nye, haploide celler (med 23

kromosomer = 23 kromatider)

Vide hvordan den genetiske variation opstår.

Den genetiske variation kan opstå på følgende måder:

1. Ved overkrydsning i profase I i meiosens 1. Deling2. Ved tilfældig seggretion i anafase I i slutningen af 1. Meiotiske deling

Vide hvordan overkrydsning/rekombination sker.

Overkrydsningen sker når kromosomerne har dannet bivalenter. Begge søsterkromatider i det maternelle kromosom kan overkrydse med begge søsterkromatider i paternelle kromosom. Stedet hvor overkrydsningen sker, dvs. der hvor 1 maternelt kromatid hænger sammen med 1 paternelt kromatid, kaldes chiasma.

Kende til forskelle og ligheder mellem mitose og meiose.

Mitose MeioseSomatiske celler Kønsceller (gameter)

1 celledeling danner 2 datterceller 2 celledelinger danner 4 dattercellerGenetisk identiske Genetisk forskellige pga.

- overkrydsning mellem maternelle og paternelle kromosomer

- fordelingen af kromosomerne i dattercellerne

s. 66 af 66

Documents

Celle Biolog i