Samenvatting deel Biologie voor tandartsen - OLA 'wetenschappelijke fundamenten' (prof. Seuntjens)

Biologie voor tandartsen

Les 1: Het ontstaan van leven op aarde: van biomolecules tot cel
Organisatie v/h leven
Populatie: biosfeer (planeet) > ecosysteem (land) > populatie (mensen) > soort (de mens)
Organisme: Organisme > orgaansysteem (spijsverteringsstelsel) > orgaan (maag) > weefsel
Cel: cel > organel > macromolecule > atomen



Ontstaan van leven en evolutie
-> tree of life: root = ééncellige organismen
-> vraag: hoe ontstaat de cel? Hoe is het leven zoals we het nu kennen ontstaan?



Biomolecules: ontstaan van het leven
Koolstof als basisatoom
 Opgebouwd met centraal C atoom + H, O, N, S, P
 C-H = koolwaterstoffen
o Fossiele brandstoffen
o Apolair (beide hoge EN)
o +functionele groep / andere atomen => polair/apolair (ionisch geladen of niet?)
 Vaak isomeren
o Structurele isomeren: zelfde structuurformule maar volgorde atomen verschilt
o Stereo-isomeren: zelfde structuurformule maar ziet er 3D toch anders uit
 Enantiomeren: chiraliteit; isomeren zijn spiegelbeelden van elkaar maar dus
niet hetzelfde
 Biomolecule = aaneenschakeling eenheden tot polymeren
o Eiwitten < aminozuren
o Nucleïnezuren < nucleotiden
o Koolhydraten < suikers


Koolwaterstoffen/koolhydraten/suikers
Basiseenheden : Monosaccharides: C6H12O6 en cyclische monosaccharides
Glycoside bindingen :
- Disachariden bv. lactose, glucose, galactose
- Polysachariden -> voor opslag energie bv. zetmeel, glycogeen, cellulose




1

,Nucleïnezuren
Basiseenheden: Nucleotiden
 RNA (ribose) of DNA (desoxyribose)
o (desoxy)ribose suikergroep: OH of H op 2’ C
o Nucleïne basen: purines G/A en pyrimidines C/T/U
o Fosfaatgroep
 Nucleotiden binden adhv fosfodiesterverbindingen
o 3’ OH bindt met fosfaatgroep 5’ (+H2O komt vrij)
o 5’ → 3’
 Dubbele helix => basenparing
o A + T/U en G + C
o Waterstofbruggen
o DNA rond histonen: nucleosoom => chromatine => chromosoom
 Manier v/oprollen = epigenetisch kenmerk DNA => belangrijk vr afschrijven
bep. Eiwitten
 DNA afgeschreven tot RNA tot proteïne
o Soorten RNA
 mRNA
 translatie: rRNA, tRNA, snRNA
 regulerend: miRNA, siRNA, IncRNA
 circRNA
 nucleotides => belangrijk vr E: ATP, NAD+, FAD


Genen/Transcriptie
 DNA: promotor + coderende exonen + niet coderende intronen + terminator + enhancer
o Gen 5’ → 3’ op coderende streng
o 3’ → 5’ op matrijsstreng (complementair - wordt afgeschreven)
 RNA-polymerase bindt aan de promotor
o In niet coderende gebied (‘upstream’ gelegen v/enhancer)




 transcriptiefactoren binden aan niet coderende gen-regulerende sequenties
o promoter / enhancer (+) / repressor (-)
 DNA looping: transcriptiefactor dicht bij RNA polymerase complex => vastgelegd dr mediatior
o Versterkt translatie bij enhancer
o Stopt transcriptie bij terminator/repressor
o Wegsplicen intronen => overhouden coderende exonen
 Splicing
o Alternatieve splicing: 1 RNA kan op verschillende manieren gespliced worden -> 1
code kan verschillende eiwitten opleveren
 Capping: toevoegen poly-A staart voor bescherming 5’-einde



2

,Translatie
 Vertalen mRNA naar polypeptideketting in ribosomen a.d.h.v. tRNA
o Initiatie – elongatie – terminatie
 tRNA herkent codons => AZ
o AZ specifiek gekoppeld aan tRNA door aminoacyl tRNA synthase enzymes
o Codons degeneratief/redundant (1 aminozuur meestal gecodeerd door meerdere
triplets)
o Start AUG = methionine
 Post-translationele modificaties
o Additie van chemische- of suikergroepen
o Groot effect op activiteit van eiwit


Mutaties
 Puntmutaties: 1 basenpaar gewijzigd
o Nonsense mutatie: stopcodon gevormd
o Silent mutatie: zelfde AZ gevormd
o Missense mutatie: ander AZ gevormd
 Verschillende basenparen gewijzigd
o Insertie
o Deletie
=> leidt tot frame shift tenzij in veelvouden van 3


Eiwitten
Functies:
 Enzymatische kanalisatie
 Verdediging
 Ondersteuning
 Transport
 Beweging
 Regulatie
 Opslag

< aminozuren



-> vormen peptidebindingen (carboxylgroep reageert met
aminogroep)
-> vormen eiwitten (polypeptiden): langere kettingen met meer aminozuren bv. oxytocine

Structuur: primair – secundair
Verlies van structuur:

 Denaturatie (verlies tertiaire structuur): bij te hoge pH, temperatuur, etc.
 Renaturatie (omgekeerde): vaak niet mogelijk
 Dissociatie: uiteenvallen substructuren (verlies quaternaire structuur): wel reversibel


3

,Lipiden

= hydrofoob en apolair
 Triglyceriden: glycerol / triacylglycerol
 Vetzuren (verzadigd – enkele bindingen / onverzadigd - dubbele/driedubbele bindingen)
 Cholesterol (basis van steroiden) = belangrijke voorloper veel moleculen/hormonen
 Fosfolipiden: hydrofiel/polair kopje + hydrofobe/apoilaire vetzuurketens



Ontstaan van leven
 Ontstaan v biomolecules
 Welke biomolecule was er eerst?
 Hoe ontstaan cellen?

Ontstaan van biomolecules

Kunnen bouwstenen spontaan ontstaan?
-> Experiment Stanley Miller: water (Land is onbewoonbaar -> leven is waarschijnlijk ontstaan in de
zee) + vuur + energie -> ‘oersoep’ om te zien wat er in deze omstandigheden ontstaat. Resultaat =
aminozuren!
Bouwstenen konden dus spontaan ontstaan op de aarde zoals die was. Men vond ook dat deze
chemische reacties konden plaatsvinden over het hele heelal.

Kunnen bouwstenen zich spontaan organiseren tot polymeren?

ja, men is erover eens dat er een soort substraat (bv. klei) zou nodig geweest zijn pm de polymeren te
vormen.

Kunnen polymeren zich aanpassen zodat ze zich in stand kunnen houden?

Ja, m.b.v. van

 Mutaties: wijzigingen in de code
 Selectie best aangepaste organismen: evolutie! Bv. eiwitten, vergelijken met woorden:
bepaalden zijn zinvoller dan andere



Welke biomolecule was er eerst?

“RNA wereld” hypothese

Men denkt in eerste instantie dat RNA eerste bouwsteen was. RNA eerst (kon katalyseren en
informatie vastleggen), daarna volgde eiwitten + DNA (namen katalysatie + opslagfunctie over).




4

,Compartimentalisatie: ontstaan van cellen

Eerste stap: ontstaan membranen
 Bestaan uit lipidestructuren (fosfolipiden/liposomen/etc.) + cholesterol + eiwitten bv.
ionkanalen (diffusie – osmose), receptoren, enzymen (voor reacties te laten doorgaan), ankers
(cel bevestigen aan extracellulaire matrix)
 Eigenschappen: ‘vloeiende’ structuur (laser-experiment, als cel star was zou het gelaserde
deel ontkleurd blijven)
Dan: compartimentalisatie -> vorming van bv. endoplasmatisch reticulum in celmembraan
Dan: vorming van de celkern

Soorten cellen

Prokaryoten (Bacteriën/archae)
 Ééncellig (soms als groep)
 Klein
 Geen celkern, wel membraanplooien en celwand
 Vermenigvuldigen door celfissie
 Metabole diversiteit
Eukaryoten
 Protisten
o verzameling van verschillende ééncellige eukaryoten die geen fungi,
plant of dier zijn -> zeer divers
 Fungi
 Planten
 Dieren
-> ontstaan: endosymbiose! Eukaryote cel is ontstaan uit prokaryote cel (cyanobacterium veel gelijke
eigenschappen). Zie ppt voor overzicht ontstaan cel.
Virussen: geen cellen!
 Klein (20-250 nm, onze cellen ong. 5-10 micrometer)
 Geen cytoplasma/celmembraan: geen cel, wel partikel
 Onderverdeeld in DNA/RNA virussen afhankelijk van wat ze gebruiken om hun genetische
code te dragen
 Wel eiwit mantel = capside
 Obligate parasiet: heeft een cel nodig om zich te vermenigvuldigen. Vallen cellen aan en
maken daar een ‘virusfabriek’ van.
 Tropisme: wijst op doelwitcel virus -> virussen kunnen niet elk celtype aanvallen.




5

, Les 2: van cel tot dier
Van eencellig naar multicellulair
2 biljoen jaar geleden: eerste multicellulaire organismen.
Hoe?
1. Celdeling: meerdere cellen creëren.
2. Adhesie: meercellig organisme moet bij elkaar blijven.
3. Communicatie: hoe wisselen de verschillende cellen informatie uit?
4. Differentiatie: hoe gebeurt de taakverdeling/hoezo hebben cellen verschillende functies?


1. Celdeling
Cellen gaan door de celcyclus -> mitose! (proces kennen/begrijpen)




2. Adhesie
Cellen die aan elkaar hangen vormen een weefsel (vaak met dezelfde soort cellen).
Vb: epitheel weefsel (epithelen zijn weefsels die meestal barrières vormen, cellen zijn gepolariseerd
omdat ze moeten beschermen, hebben voor ook een duidelijke zijde die aan de binnenkant van de
barrière hoort en een zijde voor aan de buitenkant)
-> hier belangrijk dat cellen goed aan elkaar hangen voor bescherming!
Mbv adhesie-eiwitten = juncties die aan cytoskelet hechten.
adhesiemolecules
Groen = adhesie-eiwit
 Transmembranair: werkt zowel extra- als intracellulair
 hecht zich aan filamenten cytoskelet (oranje celmembraan op tekening)
 homofiele interacties: hecht zich in de cel aan tweede adhesie-eiwit
 vb. Cadherines -> juxtacriene communicatie




6