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.