Home

Besturing

Iedere seconde van ons leven zijn groepen organellen bezig met de uitvoering van levensfuncties. Op hetzelfde moment vindt dus binnenin de cel een groot aantal chemische processen plaats. Om de stappen binnen een proces goed en op tijd te laten verlopen, en de activiteiten van de organellen op elkaar af te stemmen, is centrale besturing noodzakelijk. Eiwitten zijn de belangrijkste spelers in dit proces. Ze worden via een aantal vaste stappen aangemaakt. Hierbij spelen meerdere organellen een rol.

Eiwitten

Eiwitten vervullen een cruciale rol in de cel. Het zijn niet alleen de belangrijkste bouwstenen waaruit de onderdelen van de cel, de organellen, zijn opgebouwd, eiwiten zijn ook de belangrijkste bestuurders van celprocessen. Eiwitten zijn complexe moleculen die als moleculaire machines het merendeel van de celprocessen in de cel aandrijven. Net als gewone machines zijn ze samengesteld uit losse onderdelen, de aminozuren.

Eiwitten moeten heel precies worden samengesteld. Als er tijdens de bouw iets misgaat, bijvoorbeeld door gebruik van een verkeerd aminozuur, dan vouwt het eiwit verkeerd en kan het niet goed werken. Voor de bouw van eiwitten is daarom een bouwtekening nodig die alle benodigde informatie bevat om aminozuren op de juiste manier aan elkaar te koppelen. Het bouwplan ligt in het DNA, waar de bouwinstructies gecodeerd liggen opgeslagen. Daarvandaan stuurt het bouwplan de aanmaak van eiwitten aan. Voor iedere functie in de cel is een speciale eiwitstructuur nodig. De aanmaak van eiwitten luistert dus zeer nauw.

Het besturingsproces in stappen

Kopiëren van het bouwplan

De celkern bewaart het bouwplan van de cel. Dit bouwplan, in de vorm van DNA, verlaat de kern niet en moet worden gekopieerd om buiten de kern te kunnen worden afgelezen. In de kern worden kopieën van de informatie in het DNA gemaakt in de vorm van RNA waar precies de informatie op staat voor het maken van een eiwit.

De boodschapper

De kopie van het DNA, het boodschapper-RNA, brengt de informatie naar de rest van de cel. De RNA-kopie verlaat via de kernporiën de kern. Het komt dan meteen bij het endoplasmatisch reticulum (ER) terecht dat direct op het kernmembraan aansluit. Op het ER begint de vertaling van het eiwitrecept naar het eiwit zelf.

De code

De informatie van het bouwplan ligt opgeslagen in letters van DNA en RNA. Het alfabet van DNA in de kern, en het RNA in de kopietjes, bevatten beide 4 letters. Dit zijn voor DNA de letters A, C, G en T, en A, C, G en U voor RNA. De letters van het alfabet alleen zijn niet voldoende om eiwitten te bouwen, zoals in elke taal zijn er woorden nodig. Ieder bouwplan is dan ook geschreven in woorden van drie letters. Iedere drieletter combinatie in het eiwitrecept bepaald welk aminozuur waar in het eiwit moet worden ingebouwd.

Van code tot werkzaam eiwit

De ribosomen kunnen de woorden in het bouwplan lezen. Op het ER ontvangen de ribosomen de RNA-kopietjes van de kern. Deze ribosomen herkennen ieder drieletterwoord en lezen daaruit welk aminozuur op welke plek ingebouwd moet worden. Nieuw aangemaakte eiwitten zijn nog niet in staat om meteen hun functie uit te voeren, omdat ze nog geen chemische zijgroepen, zoals suikers en vetten bevatten. Ze worden daarom via het ER getransporteerd naar het golgi-systeem waar speciale eiwitten de laatste bewerkingsstap uitvoeren.

Het proces waarbij de bouwstenen van eiwitten aan elkaar worden gekoppeld. Dit proces wordt translatie genoemd.
Van code tot eiwit in stappen

Aansturing van buitenaf

DNA bevat in principe informatie om elk mogelijk eiwit te produceren. Echter, voor het functioneren van de cel is maar een beperkt aantal eiwitten nodig. Een cel zal uit zichzelf alleen de standaard eiwitten produceren om te functioneren. Andere eiwitten worden alleen aangemaakt als er een signaal van buiten de cel komt. Zo kan een weefsel door een signaalmolecuul aan te maken,  bijvoorbeeld een hormoon, interactie aangaan met een cel. Hormonen kunnen bijvoorbeeld invloed uitoefenen op het vertalen van de gewenste informatie in het DNA. Hormonen kunnen vrij door het celmembraan bewegen en in de celkern vertaling van specifieke stukken DNA activeren. Daarnaast kunnen membraaneiwitten in het celmembraan reageren op andere externe signalen, zodat de cel zich aan zijn omgeving kan aanpassen. Zo kan een cel bij gebrek aan zuurstof overschakelen op de productie van melkzuur. Dit veroorzaakt verzuring van de spieren.

Voor meer informatie over de cel:
De levende cel - Rondreis in een microscopische wereld, Cristian de Duve
Natuur en Techniek 1987, ISBN: 90-70157-59-4


November 2006