Ch18 - The Cell-Devision Cycle

Question 1

Wat zijn de 4 fasen van de celcyclus?

Answer 1

1. M fase
2. Interfase
   
   • G1 fase
   • S fase
   • G2 fase

Question 2

De duur van een celdeling is afhankelijk van ..

Answer 2

het type weefsel en organisme

Question 3

Celcyclus controle systeem -
Waar is het voor en waar zitten de checkpoints

Answer 3

Zorgt ervoor dat de processen in een bepaalde volgorde verlopen en dat het ene proces klaar is voor het volgende proces begint .

Checkpoints
- G1 naar S –> zijn de omstandigheden goed?
- G2 naar M –> is al het DNA gerepliceerd en is het DNA onbeschadigd?
- M –> zijn alle chromosomen aan spoeldraden gekoppeld?

Question 4

Celcycluscontrolesysteem -
2 typen machinerie

Answer 4

• de ene produceert nieuwe componenten voor de cellen en de ander zorgt ervoor dat deze componenten op de juiste plek terecht komen.
• Het celcycluscontrolesysteem schakelt deze aan en uit op de juiste tijdstoppen mbv cyclin-dependant protein kinases (=Cdks)
  
  • de processen worden gereguleerd dmv fosforylering en defosforylering van de eiwitten die bij de processen betrokken ijn (aan en uit zetten van de activiteit van de eiwitten)
  • het aan en uitzetten is afhankelijk van cyclines –> moeten binden aan de kinases zodat ze actief kunnen worden en eiwitten kunnen (de)fosforyleren

Question 5

Celcycluscontrolesysteem -
Cyclines

Answer 5

cyclines hebben zelf geen enzymatische activiteit maar binden aan de kinase zodat deze geactiveerd wordt

• cyclines heten zo omdat ze cyclisch aanwezig zijn tijdens de celcyclus. De cyclines worden meer tijdens de interfase (het complex wordt actief) en bij de mitose wordt het weer afgebroken.
  De kinase concentratie blijft stabiel.

Question 6

Celcycluscontrolesysteem -
soorten cyclines en Cdks

Answer 6

• M-cyclins vormen met Cdk het M-Cdk complex –> M fase activeert (=mitose induceren)
• S-cyclins vormen een S-Cdk complex –> S fase activeert (=start van de replicatie initieren)
• G1/S-cyclins vormen een G1/S-Cdk complex

Question 7

Celcycluscontrolesysteem -
Cyclines op- en afbouw
M fase

Answer 7

Chromosomen zijn niet goed vastgemaakt aan de spoeldraden:
- Remmen van de APC/C activatie vertraagd de exit van mitose naar de G1 fase

• Cyclines worden op gebouwd door transcriptie en translatie
• Worden abrupt afgebroken door anaphase promoting complex of cyclosome (APC/C)
• APC/C markeert (=ubiquitineerd) het eiwit voor vernietiging –> eiwit wordt afgebroken en Cdk wordt inactief

Question 8

Celcycluscontrolesysteem -
Activiteit complexen
G2 naar M fase

Answer 8

DNA replicatie niet voltooid / DNA beschadigd:
- Remming van het activerende phosphatase Cdc25 blokkeert de overgang naar mitose

• Complexen worden meestal actief voor een korte tijd tijd
• Complex wordt geinhibeerd door remmende fosfaatgroepen = inactief M-Cdk complex
• Fosfatasen worden verwijderd door activering van Cdc25 phosphatase –> complex wordt actief

Question 9

Celcycluscontrolesysteem -
Activiteit blokkeren
G1 naar S fase

Answer 9

Omgeving is niet gunstig:
- Cdk remmers blokkeren overgang naar S fase

• De activiteit van de complexen kan geblokkeerd worden door de aanhechting van een Cdk-inhibitor (=p27) –> hechting voorkomt dat de Cdk eiwitten gaat fosforyleren die nodig zijn om van de G1 fase naar de S fase te gaan –> cel heeft meer tijd om te groeien of te wachten tot de condities gunstiger zijn

Question 10

Interfase - G1 fase -
algemeen

Answer 10

Belangrijke fase –> aantal opties voor de cel:
- nog een keer delen
- tijdelijk pauzeren
- terugtrekken uit de celcyclus –> tijdelijk in de G0 fase (=verlengde van G1) of permanent als gedifferentieerde cel (=niet meer delen)

Om ervoor te zorgen dat de cellen na de M-fase niet gelijk weer gaan delen worden de cyclin-Cdks geinactiveerd –> cyclines worden afgebroken, er worden geen nieuwe gemaakt maar wel inhibitors
- cyclines worden afgebroken door de ubiquitylatie van cyclines door APC/C

Question 11

Interfase - G1 fase -
Mitogens

Answer 11

Mitogens (stimulerende stof) worden geproduceerd door andere cellen en stimuleren zoogdiercellen tot delen.
- Wanneer cellen deze stimuli niet krijgen kunnen ze zich terugtrekken uit de celdeling
- Mitogens zorgen ervoor dat G1 en G1/S cyclines worden aangemaakt –> zodat er uiteindelijk genoeg cycline is om naar de S-fase te gaan

• Dit doen ze door het Rb eiwit te remmen

Question 12

Interfase - G1 fase -
Rb eiwit

Answer 12

• Bij de afwezigheid van mitogens houdt gedefosforyleerd Rb de transcriptieregulatoren inactief door hier aan te binden
• Bij aanwezigheid van de mitogens leidt dit tot de activering van actief G1-Cdk en G1/S-Cdk –> deze fosforyleren en inactiveren het Rb eiwit –> transcriptieregulatoren komen vrij –> transcriptie van genen die nodig zijn om de S fase binnen te gaan worden actief

Question 13

Interfase - G1-fase -
DNA damage

Answer 13

Bij DNA schade kan de celcyclus stoppen in de G1 fase om het te repareren
- p53 wordt gefosforyleerd en geactiveerd –> bindt op het p21 gen dat codeert voor het Cdk-remmer-eiwit –> ondergaat transcriptie en translatie –> p21 deactiveert G1/S-Cdk en S-Cdk –> celcyclus stop t in G1

Question 14

Interfase - S fase -
Wat gebeurt er

Answer 14

S-Cdk initieerd DNA replicatie en blokkeerd re-replication

• DNA verdubbeling
• Op de chromosomen zijn specifieke plekken aanwezig waar de replicatie begint –> origins of replication
• De ORIs worden herkend door eiwitcomplexen –> origin recognition complex = ORC
• Cdc6 eiwit bindt aan ORC
• Helicase bindt aan het ORC en Cdc6 laat los
• Helicases worden geactiveerd door S-Cdk
• ORC wordt gefosforyleerd

Question 14

Interfase - S fase -
Incomplete replication

Answer 14

kan de celcyclus vertragen in G2

• De M-Cdks worden gefosforyleerd door de kinase Wee1, deze houdt het M-Cdk inactief.
• Voor de activatie van M-Cdk is Cdc25 nodig, deze zorgt ervoor dat de fosfaten worden afgebroken en het M-Cdk actief wordt.
• Wanneer DNA replicatie stopt of vertraagd is wordt Cdc25 geinactiveerd –> oponthoud van de celcyclus in de S fase tot de replicatie is voltooid

Question 15

Interfase - G2 fase -

Answer 15

Niet veel over bekend, voorbereiding op M fase

Checkpoint

Question 15

M fase -

Answer 15

M-Cdk zorgt dat de cel in mitose gaat:
- Eenmaal geactiveerd, fosforyleerd en activeert M-Cdk de Cdk-activerende fosfatase Cdc25
-Cdc25 kan nu meer M-Cdk activeren door de remmende fosfaatgroepen uit de Cdk-subunit te verwijderen

Question 16

M fase -
Zuster chromatiden

Answer 16

Wanneer de chromosomen gedupliceerd zijn bestaan ze uit twee zuster chromatiden –> worden in de S fase bij elkaar gehouden door cohesins

Question 17

M fase -
Verschillende fases

Answer 17

0. Interfase
1. Profase
2. Prometafase
3. Metafase
4. Anafase
5. Telofase
6. Cytoninese

Question 18

M fase -
Wat gebeurt er als voorbereiding op de M fase in de interfase

Answer 18

cel neemt toe in volume, DNA wordt gerepliceerd en het centrosoom gedupliceerd

Question 19

M fase -
Profase

Answer 19

• Condenseren van chromosomen –> bestaan uit 2 identieke zuster chromatiden
• Spoelfiguur begint te vormen en de spoellichamen bewegen uit elkaar

Question 20

M fase -
Prometafase

Answer 20

• Nucleaire envelop wordt afgebroken
• Chromosomen kunnen zich aan het spoelfiguur hechten met hun kinetochores

Question 21

M fase -
Metafase

Answer 21

• Zuster chromatiden komen op een middenlijn tussen het spoelfiguur te liggen
• Zijn via hun kinetochores verbonden aan tegenovergestelde centrosomenM fase -

Question 22

M fase -
Anafase

Answer 22

• Zuster chromatiden worden uit elkaar getrokken
• Microtubuli worden korter
• Centrosomen bewegen uit elkaar

Question 23

M fase - Telofase

Answer 23

- Chromosomen komen bij de centrosomen - Worden nieuwe nucleaire enveloppen gevormd - Hierdoor worden nieuwe kernen gevormd waardoor de mitose ten einde komt

Question 24

M fase - Cytokinese

Answer 24

- De cellen worden afgesnoerd door een ring van actine- en myosine filamenten waardoor er 2 dochtercellen ontstaan

Question 25

M fase - Samengevat

Answer 25

- Centrosomen dypliceren om te helpen bij het vormen van twee polen van de mitotische spoel - De mitotische spoel begint te vormen in de profase - Chromosomen hechten zich aan de mitotische spoel in de prometafase - Kinetochores bevestigen de chromosomen aan de mitotische spoel - Chromosmen helpen bij het organiseren en stabiliseren van de spoelfiguur - De chromosmen komen op 1 lijn te liggen in de metafase - Proteolyse scheidt te zusterchromatiden in de anafase --> de cohesins worden afgebroken door separase --> wordt normaal geblokkeerd door het eiwit securin --> APC/C breekt securin af zodat separase zijn werk kan doen - Chromosomen verplaatsen naar de polen in de anafase - Nucleaire envelop vormt opnieuw in de telofase

Question 26

M fase - Cytokinese -

Answer 26

- Laatste stap van de M fase - Begint meestal al in de anafase maar wordt niet afgerond vorodat de twee dochterkernen zijn gevormd in de telofase - De orientatie van het spoelfiguur bepaald het vlak van de cytoplasmatische splitsing

Question 27

M fase - Cytokinese - Afsnoering

Answer 27

- De samentrekkende ring bestaat uit actine- en myosine filamenten --> kan sterke kracht genereren - Tijdelijke structuur - Ring wordt steeds kleiner totdat de cel klaar is met delen - Plantencellen groeien een nieuwe celwand door blaasjes gevuld met celwandmateriaal te leidien naar de evenaar waar ze allemaal samensmelten en een nieuwe celwand vormen

Question 28

M fase - Cytokinese - Organellen verdelen

Answer 28

Organellen moeten verdeeld wroden over de dochtercellen tijdens cytokinese. Dit gebeurt op verschillende manieren: - Mitochondria en chloroplasten zijn meestal voldoende aanwezig wanneer ze elke interfase verdubbelen zodat elke dochtercel genoeg krijgt - ER blijft tijdens de mitose intact en wordt in tweeen gesplitst tijdens de cytokinese - Golgi apparaat fragmenteert in kleine blaasjes en hechten zich aan microtubuli - Ribosomen en eiwitten worden random verdeeld

Question 29

Control of Cell Numbers and Cell Size - apoptose en necrose

Answer 29

- Geprogrammeerde / gereguleerde celdood = apoptose - Cellen die in apoptose gaan roepen macrofagen op om de cel op te ruimen - Als een cel dood gaat door een acute verwonding is het necrose --> de el spat op en en het celmateriaal komt vrij. Buurtcellen kunnne hier ook last van krijgen omdat het kan leiden tot een ontstekingsreactie - Apoptose wordt uitgevoerd door een cascade van eiwitten die caspases worden genoemd - De twee belangrijkste eiwitten die apoptose kunnen stimuleren zijn Bax en Bak

Question 30

Control of Cell Numbers and Cell Size - Apoptose - Hoe werkt de cascade aan eiwitten

Answer 30

- Apoptose wordt uitgevoerd door een cascade van eiwitten die caspases worden genoemd - Als er een apoptotische stimulans is, dan kunnen adapter proteins de procaspases samenvoegen, waardoor de procaspases actief worden - De uitvoerende procaspases worden gactiveerd middel cleavage - Substraten worden geactiveerd en de apoptose wordt in gang gebracht

Question 31

Control of Cell Numbers and Cell Size - Apoptose - Activiteit van caspases

Answer 31

Als de apoptose route eenmaal is geactiveerd is er geen weg meer terug - Meeste eiwitten die de activiteit van caspases kunnen aan of uitzetten behoren tot de Bcl2 familie Bax en Bak activeren apoptose door het vrijmaken van cytochroom c uit de mitochondrien wanneer deze schade hebben: - Cytochroom c is onderdeel van de elektronentransportketen in de mitochondrien en wordt dus door Bax en Bak naar buiten gebracht - Het cytochroom c bindt aan een adaptereiwit en voegt zich samen tot een zevenarming comlex dat het apoptosoom wordt genoemd - Dit compelx rekruteert zeven moleculen van een specifieke initiator procaspase - Procaspase eiwitten worden geactiveerd in het apoptosoom - Deze activeren uitvoerende caspases --> leidt tot een caspase-cascade en apoptose

Question 32

Control of Cell Numbers and Cell Size - Welke morfologische kenmerken onderscheiden apoptose en necrose?

Answer 32

Bij necrose kan een ontsteking ontstaan omdat de celinhoud vrijkomt. Bij apoptose worden er blaasjes gevormd van het materiaal dat wordt afgebroken

Question 33

Control of Cell Numbers and Cell Size - Extracellulaire signalen om te overleven, groeien en delen

Answer 33

1. Survival factors --> onderdrukken apoptose - Cellen hebben signalen nodig van andere cellen om te overleven. Wanneer ze deze niet krijgen wordt apoptose geinduceerd - Stel er zijn teveel zenuwcellen dan eigenlijk nodig zijn, dan scheidt de target cel de survival factors uit. Wanneer er zenuwcellen zijn die de stoffen niet kunnen opnemen gaat de zenuwcel in apoptose. - Normaal wordt de transcriptiefactor geactiveerd, waardoor het Bcl2 gen wordt afgeschreven --> Bcl2 eiwit remt de apoptose 2. Mitogens --> stimuleren celdeling 3. Groeifactoren --> stimuleren celgroei