Celbiologie I – theoretische omkadering: BAES
H1: De structurele organisatie van de cel
Evolutie aarde: 4,6 miljard/biljoen jaar geleden aarde ontstaan → vrij snel erna 1ste
(eenvoudige) cellen geëvolueerd in 2 belangrijke types:
1) Prokaryoten
2) Eukaryoten
Hoe ontstaan?:
Archaea bacterie: in uitzonderlijke/extreme
omstandigheden groeien bv O2-arme/zure/hete
omgevingen (T > 80°C: andere cellen zouden
desintegreren (afbreken/sterven)
Uit Archaea (rode tak) kern ontstaan: door bacterie op
te nemen (blauwe lijn) => mitochondrie → Later
cyanobacterie opgenomen => chloroplast (planten/groene algen die fotosynthese doen)
→ Archaea meer gelijkenis met eukaryoten dan met prokaryoten
Incorporatie van bacterie in voorloper van eukaryote cel:
Bacterie dringt cel met kern binnen: bacterie
omgeven met plasmamembraan → mitochondrie
(verklaard dubbele membraan) = niet bewezen,
maar argumenten:
1. Grote mitochondrie ~ bacterie
2. Circulair DNA ~ bacterie
3. In staat om zelf eiwitten tot translatie te
brengen op eigen ribosomen ~ bacterie ≠
ribosomen in cytosol
Prokaryoten kunnen verschillende vormen aannemen:
- Simpele ronde vormen
- Bij elkaar gaan zitten (langwerpig, staartje: makkelijker bewegen)
- Spiralen
→ Biotechnologie nodig om onderzoek te doen: groeit makkelijk (exponentiële groei)
Veel prokaryoten in ons lichaam: andere bacteriën in bv neus, dan in maag
want zure omgeving
Microbiome linken met ziektetoestanden: diabetes, autisme, slapeloosheid,
kanker, …
Evenveel prokaryoten cellen in onze organisme als eukaryoten!
Vb eukaryote cellen: gisten, volvox (voorloper van meercellig organisme),
mondepitheel, …
In mens 200 celtypes: ingedeeld in 5 weefseltypes:
1) Epitheel: afbakend (cellen liggen dicht op elkaar)
2) Bindweefsel: ‘tegenhanger’ van epitheel (kernen verder uit elkaar)
3) Spierweefsel + veel extracellulair materiaal (= ECM)
4) Zenuwweefsel
5) Bloed
1
, Boom + vertakkingen
Uniformiteit en diversiteit van cellen:
Biomoleculen: genetische informatie, eiwitten, lipiden, suikers → komen voor
in eenvoudige gistcellen als in hersencel (Purkinje cel = belangrijkste cel in
kleine hersenen: elke vertakking komen signalen andere zenuwcellen aan →
signalen geïntegreerd in cellichaam → 1 output (= axon) die info verder
doorgeeft in andere plaats hersenen = essentieel voor motoriek
Opbouw van een plantaardige cel:
Specifieke structuren die we bij mens
niet vinden: chloroplasten
(fotosynthese) Cellichaam
Opbouw van een dierlijke cel:
Elektronenmicroscopie: in cellen kijken
Compartimentalisatie in eukaryote cellen:
Voordelen:
- Groeperen biochemische reacties: stof A → C (gekatalyseerd door werking
enzym), stof C kan terug omgezet worden naar A door ander enzym: niet
op zelfde plaats plaatgrijpen → weer andere compartiment anders wordt
C direct afgebroken nadat gevormd werd = futiele cyclus: opbouwende
afzonderen van afbrekende enzymen
- Andere pH
Nadelen:
- Systeem ontwikkelen om alles op juiste plaats te brengen: elk compartiment
omgeven door membraan (niet doorlaatbaar voor eiwitten)
- Translocatie doorheen membraan van enzymen en substraten vereist E
Overzicht van de verschillende compartimenten en structuren van eukaryote cellen:
1) Plasmamembraan:
a. Hydrofobe laag die waterig intracellulair milieu
afsluit van extracellulair milieu (groen): tussenschot
tussen 2 waterige milieus
b. Flexibel (eiwitten (geel + blauw) maken iets meer stabiliteit)
c. Enkel permeabel voor apolaire (= hydrofobe) moleculen en
kleine polaire moleculen
d. Voor grote polaire moleculen: kanalen en transporters
nodig
Waterafstotend = lipofiel = hydrofoob = apolair
2
,Consequenties van gedeeltelijke permeabiliteit plasmamembraan:
a) Hypotoon milieu: hogere concentratie opgeloste stoffen
binnen cel dan buiten cel → stoffen moeilijk door
membraan: meer H2O in cel: concentratie daalt
→ Steeds water opnemen: cel barst (membraan ≠ sterk)
b) Hypertoon milieu: meer opgeloste stoffen buiten cel
dan binnen: minder H2O in cel: concentratie stijgt
→ Steeds water afgeven: cel krimpt → prokaryoten
hebben celwand: stevig + beschermt cel, maar dierlijke
cellen niet: transportmechanismen
De celwand:
- Prokaryoten: kunnen ons ziek maken → inwerken op bouw van celwand: selectief
prokaryoten aanvallen en eigen cellen gerust laten (antibiotica bv penicillinegroep
gaan celwandsynthese remmen door binding proteoglycanen en aminozuren)
- Gisten
- Plantencellen
- NIET bij dierlijke cellen
Het cytosol:
- Alles binnen plasmamembraan buiten kern
- Gelachtige samenstelling → zeer dens
- Veel biochemische omzettingen: synthese van eiwitten op ribosomen (= translatie)
De kern:
- Dubbele kernmembraan + poriën
(transport kern – cytosol)
- Buitenste membraan loopt door in het
endoplasmatisch reticulum (= ER)
- Bevat genetisch materiaal
Mitochondriën:
- E-productie: ATP (= adenosinetrifosfaat):
ter hoogte van binnenste membraan →
verbruik van O2 en productie van CO2 (=
nevenproduct) => cellulaire respiratie
- Metabole/biocheme omzettingen: vb
oxidatie/afbraak van vetzuren, Krebscyclus
(= citroenzuurcyclus)
- Geprogrammeerde celdood (= apoptose: bv tijdens ontwikkeling → teveel cellen
tussen vingers aangemaakt: verwijderd)
- Binnenste membraan: diepe plooien voor opp-vergroting = cristae
- Betrokking bij belangrijke ziekten: Alzheimer, pathogenese suikerziekte
Vorm mitochondriën:
Met verschillende technieken mitochondriën visualiseren:
Kleuring kern en mitochondriën van eukaryote cel (kern = blauw, mitochondriën = groen)
3
, Verschillende vormen aannemen:
o Hier en daar individueel langwerpig
o Voor grootste deel in netwerk: geen stabiel netwerk →
voortdurend fusioneren en aan fissie terug doen:
essentieel voor normale en goede werking
Het endoplasmatisch reticulum (= ER):
- Ruw/rough ER (= RER):
▪ Synthese van eiwitten
bestemd voor ER, golgi,
lysosomen, plasmamembraan, … (gebeurt op
ribosomen)
▪ Modificatie (afwerking) van eiwitten
▪ Ruw door ribosomen die erop zitten
- Glad/smooth ER (= SER): synthese van lipiden
- ER = reservoir van Ca2+ (= belangrijk regelend moleculen in cellen)
- ER kan in stress gaan
Het Golgi apparaat:
- 1 per cel
- In buurt gelegen van ER aan andere kant in buurt
van plasmamembraan:
- Modificatie/afwerking van eiwitten die uit RER
komen
- Sortering van eiwitten naar lysosomen,
plasmamembraan
Lysosomen:
- Afbraak van endogene en exogene macromoleculen:
ontstaan bouwstenen → worden terug gebruikt: bv
mitochondrie aangemaakt, maar ook afgebroken =>
afbraak gebeurt in lysosomen
- Bevatten alle mogelijke afbrekende enzymen om
biomoleculen af te breken (in compartiment = lysosoom
anders zou cel afbreken
- Cel ≠ statisch gegeven: voortdurend in beweging
- Werken ook bij zure pH → verdedigingsmechanisme: als lysosomen vrijkomen in
cytosol = neutrale pH: lysosomen niet werkzaam => niet schadelijk
- 50-tal verschillende enzymen: mutaties in die genen die coderen voor enzymen →
mislopen: enzymen werken niet → stoffen niet meer afgebroken =>
stofwisselingsziekten = zeldzaam: bepaalde biomoleculen opstapelen in cellen = zeer
variabel (lever, milt, hersenen) = therapie voor: enzymen toedienen aan patiënt =
duur → productie eiwitten + opzuiveren + zeldzame ziekten: willen winst maken)
Peroxisomen:
- Celcompartimenten isoleren door aan ultracentrifugatie
- Belangrijke rol in opbouw/afbraak lipiden
- Peroxisomen die niet functioneren = erg ziek: bepaalde
lipiden te weinig/veel
4
H1: De structurele organisatie van de cel
Evolutie aarde: 4,6 miljard/biljoen jaar geleden aarde ontstaan → vrij snel erna 1ste
(eenvoudige) cellen geëvolueerd in 2 belangrijke types:
1) Prokaryoten
2) Eukaryoten
Hoe ontstaan?:
Archaea bacterie: in uitzonderlijke/extreme
omstandigheden groeien bv O2-arme/zure/hete
omgevingen (T > 80°C: andere cellen zouden
desintegreren (afbreken/sterven)
Uit Archaea (rode tak) kern ontstaan: door bacterie op
te nemen (blauwe lijn) => mitochondrie → Later
cyanobacterie opgenomen => chloroplast (planten/groene algen die fotosynthese doen)
→ Archaea meer gelijkenis met eukaryoten dan met prokaryoten
Incorporatie van bacterie in voorloper van eukaryote cel:
Bacterie dringt cel met kern binnen: bacterie
omgeven met plasmamembraan → mitochondrie
(verklaard dubbele membraan) = niet bewezen,
maar argumenten:
1. Grote mitochondrie ~ bacterie
2. Circulair DNA ~ bacterie
3. In staat om zelf eiwitten tot translatie te
brengen op eigen ribosomen ~ bacterie ≠
ribosomen in cytosol
Prokaryoten kunnen verschillende vormen aannemen:
- Simpele ronde vormen
- Bij elkaar gaan zitten (langwerpig, staartje: makkelijker bewegen)
- Spiralen
→ Biotechnologie nodig om onderzoek te doen: groeit makkelijk (exponentiële groei)
Veel prokaryoten in ons lichaam: andere bacteriën in bv neus, dan in maag
want zure omgeving
Microbiome linken met ziektetoestanden: diabetes, autisme, slapeloosheid,
kanker, …
Evenveel prokaryoten cellen in onze organisme als eukaryoten!
Vb eukaryote cellen: gisten, volvox (voorloper van meercellig organisme),
mondepitheel, …
In mens 200 celtypes: ingedeeld in 5 weefseltypes:
1) Epitheel: afbakend (cellen liggen dicht op elkaar)
2) Bindweefsel: ‘tegenhanger’ van epitheel (kernen verder uit elkaar)
3) Spierweefsel + veel extracellulair materiaal (= ECM)
4) Zenuwweefsel
5) Bloed
1
, Boom + vertakkingen
Uniformiteit en diversiteit van cellen:
Biomoleculen: genetische informatie, eiwitten, lipiden, suikers → komen voor
in eenvoudige gistcellen als in hersencel (Purkinje cel = belangrijkste cel in
kleine hersenen: elke vertakking komen signalen andere zenuwcellen aan →
signalen geïntegreerd in cellichaam → 1 output (= axon) die info verder
doorgeeft in andere plaats hersenen = essentieel voor motoriek
Opbouw van een plantaardige cel:
Specifieke structuren die we bij mens
niet vinden: chloroplasten
(fotosynthese) Cellichaam
Opbouw van een dierlijke cel:
Elektronenmicroscopie: in cellen kijken
Compartimentalisatie in eukaryote cellen:
Voordelen:
- Groeperen biochemische reacties: stof A → C (gekatalyseerd door werking
enzym), stof C kan terug omgezet worden naar A door ander enzym: niet
op zelfde plaats plaatgrijpen → weer andere compartiment anders wordt
C direct afgebroken nadat gevormd werd = futiele cyclus: opbouwende
afzonderen van afbrekende enzymen
- Andere pH
Nadelen:
- Systeem ontwikkelen om alles op juiste plaats te brengen: elk compartiment
omgeven door membraan (niet doorlaatbaar voor eiwitten)
- Translocatie doorheen membraan van enzymen en substraten vereist E
Overzicht van de verschillende compartimenten en structuren van eukaryote cellen:
1) Plasmamembraan:
a. Hydrofobe laag die waterig intracellulair milieu
afsluit van extracellulair milieu (groen): tussenschot
tussen 2 waterige milieus
b. Flexibel (eiwitten (geel + blauw) maken iets meer stabiliteit)
c. Enkel permeabel voor apolaire (= hydrofobe) moleculen en
kleine polaire moleculen
d. Voor grote polaire moleculen: kanalen en transporters
nodig
Waterafstotend = lipofiel = hydrofoob = apolair
2
,Consequenties van gedeeltelijke permeabiliteit plasmamembraan:
a) Hypotoon milieu: hogere concentratie opgeloste stoffen
binnen cel dan buiten cel → stoffen moeilijk door
membraan: meer H2O in cel: concentratie daalt
→ Steeds water opnemen: cel barst (membraan ≠ sterk)
b) Hypertoon milieu: meer opgeloste stoffen buiten cel
dan binnen: minder H2O in cel: concentratie stijgt
→ Steeds water afgeven: cel krimpt → prokaryoten
hebben celwand: stevig + beschermt cel, maar dierlijke
cellen niet: transportmechanismen
De celwand:
- Prokaryoten: kunnen ons ziek maken → inwerken op bouw van celwand: selectief
prokaryoten aanvallen en eigen cellen gerust laten (antibiotica bv penicillinegroep
gaan celwandsynthese remmen door binding proteoglycanen en aminozuren)
- Gisten
- Plantencellen
- NIET bij dierlijke cellen
Het cytosol:
- Alles binnen plasmamembraan buiten kern
- Gelachtige samenstelling → zeer dens
- Veel biochemische omzettingen: synthese van eiwitten op ribosomen (= translatie)
De kern:
- Dubbele kernmembraan + poriën
(transport kern – cytosol)
- Buitenste membraan loopt door in het
endoplasmatisch reticulum (= ER)
- Bevat genetisch materiaal
Mitochondriën:
- E-productie: ATP (= adenosinetrifosfaat):
ter hoogte van binnenste membraan →
verbruik van O2 en productie van CO2 (=
nevenproduct) => cellulaire respiratie
- Metabole/biocheme omzettingen: vb
oxidatie/afbraak van vetzuren, Krebscyclus
(= citroenzuurcyclus)
- Geprogrammeerde celdood (= apoptose: bv tijdens ontwikkeling → teveel cellen
tussen vingers aangemaakt: verwijderd)
- Binnenste membraan: diepe plooien voor opp-vergroting = cristae
- Betrokking bij belangrijke ziekten: Alzheimer, pathogenese suikerziekte
Vorm mitochondriën:
Met verschillende technieken mitochondriën visualiseren:
Kleuring kern en mitochondriën van eukaryote cel (kern = blauw, mitochondriën = groen)
3
, Verschillende vormen aannemen:
o Hier en daar individueel langwerpig
o Voor grootste deel in netwerk: geen stabiel netwerk →
voortdurend fusioneren en aan fissie terug doen:
essentieel voor normale en goede werking
Het endoplasmatisch reticulum (= ER):
- Ruw/rough ER (= RER):
▪ Synthese van eiwitten
bestemd voor ER, golgi,
lysosomen, plasmamembraan, … (gebeurt op
ribosomen)
▪ Modificatie (afwerking) van eiwitten
▪ Ruw door ribosomen die erop zitten
- Glad/smooth ER (= SER): synthese van lipiden
- ER = reservoir van Ca2+ (= belangrijk regelend moleculen in cellen)
- ER kan in stress gaan
Het Golgi apparaat:
- 1 per cel
- In buurt gelegen van ER aan andere kant in buurt
van plasmamembraan:
- Modificatie/afwerking van eiwitten die uit RER
komen
- Sortering van eiwitten naar lysosomen,
plasmamembraan
Lysosomen:
- Afbraak van endogene en exogene macromoleculen:
ontstaan bouwstenen → worden terug gebruikt: bv
mitochondrie aangemaakt, maar ook afgebroken =>
afbraak gebeurt in lysosomen
- Bevatten alle mogelijke afbrekende enzymen om
biomoleculen af te breken (in compartiment = lysosoom
anders zou cel afbreken
- Cel ≠ statisch gegeven: voortdurend in beweging
- Werken ook bij zure pH → verdedigingsmechanisme: als lysosomen vrijkomen in
cytosol = neutrale pH: lysosomen niet werkzaam => niet schadelijk
- 50-tal verschillende enzymen: mutaties in die genen die coderen voor enzymen →
mislopen: enzymen werken niet → stoffen niet meer afgebroken =>
stofwisselingsziekten = zeldzaam: bepaalde biomoleculen opstapelen in cellen = zeer
variabel (lever, milt, hersenen) = therapie voor: enzymen toedienen aan patiënt =
duur → productie eiwitten + opzuiveren + zeldzame ziekten: willen winst maken)
Peroxisomen:
- Celcompartimenten isoleren door aan ultracentrifugatie
- Belangrijke rol in opbouw/afbraak lipiden
- Peroxisomen die niet functioneren = erg ziek: bepaalde
lipiden te weinig/veel
4
