Juli 2014
Eiwitten macro-micro
Lees
onderstaande afbeelding en bijbehorende tekst uit de NRC van 1 juni 2014 en
beantwoord dan de vragen eronder.
In biologieboeken zijn cellen doorgaans doorzichtig
en leeg. Wel zo overzichtelijk.
Maar wie tot op moleculair niveau zou inzoomen, zou
dit zien: een rijk gevulde soep, tjokvol eiwitvlokken en -slierten.
Een team van Duitse neurofysiologen maakte dit
driedimensionale model van een synaps, het uiteinde van een zenuwcel (Science,
30 mei). Het is een model in ongekend detail. De digitale zenuwcel bevat
300.000 eiwitten, elk opgebouwd uit afzonderlijke atomen. De Duitsers hadden
vooraf plaats en aantal van de eiwitten bepaald met een combinatie van
microscopie en technieken om de vingerafdruk van eiwitten te meten
(massaspectrometrie en immunoblotting).
De 3D-synaps lijkt een rommeltje, maar is het niet.
Veel eiwitten komen alleen op bepaalde plekken in de synaps voor. De paarse
eiwitstaven zijn actine-eiwitten die de cel als dwarsbalken stutten.
De onderzoekers kozen voor een synaps omdat
celbiologen dit celtype goed begrijpen. Bij de synaps geven zenuwcellen
signaalstoffen (neurotransmitters) af aan een volgende zenuwcel. Binnenin de
synaps worden transportblaasjes volgeladen met signaalstoffen. Het blaasje
reist daarna richting celoppervlak, waar het versmelt met het celmembraan en
zijn neurotransmitters afgeeft. De bestanddelen van het blaasje zelf worden
weer opgenomen en gerecycled, voor een volgende transportronde.
Sommige eiwitten zijn oververtegenwoordigd, zoals
eiwitten die transportblaasjes laten versmelten met het celoppervlak. Daarvan
telden de Duitse onderzoekers er 20.000 tot 26.000. Recycle-eiwitten waren er
veel minder: 4.000. Dat heeft alles maken heeft met hun rol in de cel, denken
de Duitsers. Het afgeven van neurotransmitters
moet snel gebeuren, terwijl het niet uitmaakt hoe lang het recyclen duurt.
Zenuwceluiteinde
zit tsjokvol met 300.000 eiwitten
a. Leg uit of
de synaps hierboven op macro- of op microniveau is afgebeeld.
b. Leg uit
wat bedoeld wordt met “300.000 eiwitten”.
Op basis van
bovenstaande gegevens kun je een schatting maken van de gemiddelde massa een
synaps.
Ga er daarbij
van uit dat:
- in de
synaps alleen eiwitten zitten
- de gemiddelde ketenlengte van een eiwit 3,5.102 is
- de
gemiddelde molaire massa van een aminozuurmolecuul 1,6.102 g mol-1 is.
c. Maak op
basis van bovenstaande gegevens een schatting van de gemiddelde massa van een
synaps. Vermeld de eenheid waarin je de massa uitdrukt.