Celbiologie
1. Leg uit wat een fylogenetische stamboom is. Wat is het belangrijkste
structurele verschil tussen prokaryote en eukaryote cellen?
Een fylogenetische stamboom is een schema dat de evolutionaire verwantschap tussen
soorten of groepen organismen weergeeft. Hij toont welke organismen een
gemeenschappelijke voorouder delen en welke groepen nauwer/ verder verwant zijn. We
onderscheiden 3 grote domeinen: eukaryoten, eubacteria, archaea.
Eukaryote cellen hebben een celkern en membraanomsloten organellen, prokaryote cellen
niet.
- Echte kern, omgeven door nucleaire enveloppe
- Gecompartimentaliseerd -> processen blijven efficiënt gescheiden
2. Wat zijn de twee belangrijkste bestanddelen van de plasmamembraan en
waarom spreekt men hierbij over een ijsbergtheorie?
Lipiden: fosfolipiden, cholesterol/ sterolen, glycolipiden.
Membraanproteïnen
Ijsbergtheorie: De plasmamembraan is een dubbele lipidenlaag met glycoproteïnen.
Membraan = visceuze zee van lipiden, georganiseerd in een dubbellaag, grote
proteïnestructuren in de zee. Grote fluïditeit van het membraan -> alle
componenten (lipiden + eiwitten) zijn continu in beweging.
3. Wat houdt de endosymbiont theorie in? Vermeld twee onafhankelijke
observaties die deze theorie ondersteunen?
De endosymbiont theorie toont aan sommige organellen mogelijk dezelfde bacteriële origine
hebben, ze hebben hun oorsprong in oer bacteriën. Er is een nauw symbioseverband met
primitieve voorloper eukaryote cel. De theorie verklaart dat mitochondriën en chloroplasten
zijn ontstaan uit vrij levende bacteriën. Bacteriën gingen in symbiose leven binnen de
gastheercel en werden uiteindelijk permanente celorganellen.
- Mitochondriën en chloroplasten hebben een dubbele membraanstructuur
o Binnenste membraan
o Buitenste membraan
- Aanwezigheid van circulair DNA -> identiek georganiseerd aan bacterieel DNA
(eucaryotisch DNA in de kern is lineair)
1
, 4. Beschrijf de drie belangrijkste structurele componenten van de
nucleaire enveloppe en hun onderlinge organisatie?
De NE bestaat uit 3 componenten: dubbele membraan gescheiden door perinucleaire
ruimte, nucleaire porie complexen (NPC), nucleaire lamina.
- Dubbele membraan:
o Binnenste: nauw contact met DNA en nucleaire lamina
o Buitenste = continu met die van ER -> membraan ER is integraal del v/d
buitenste membraan NE
o Perinucleaire ruimte!
- NPC:
o Zorgen voor contact tussen cytoplasma – nucleoplasma
o Nucleaire poriën controleren nucleair transport
-> instelbare porie van 30-tal nucleoporines
o Selectief transport van moleculen tussen kern en cytoplasma
- Nucleaire lamina:
o = tegen binnenste membraan, netwerk van intermediaire filamenteiwitten
(lamines)
o Mechanische stevigheid kern, organisatie chromatine, verankering
nucleaire poriën
5. Hoe wordt DNA opgevouwen in de interfase celkern, welke twee types
onderscheidt men op basis van compactiegraad, en wat is hun functionele
betekenis?
Opvouwing in celkern:
1) DNA rond histonen -> nucleosomen:
o DNA wikkelt rond een octameer van 8 histoneiwitten
o -> dit vormt een nucleosoom (= basiseenheid chromatine)
2) Verdere compactie tot chromatinevezels
3) Lusvorming en organisatie in domeinen
o De chromatinevezel vormt lusdomeinen die verankerd worden aan de nucleaire
matrix/ lamina
4) Niet-willekeurige organisatie in de kern
o Chromosomen bevinden zich in chromosoomterritoria, ruimtelijke domeinen
binnen de kern
o -> chromatine is niet willekeurig verdeeld in interfase
2
,2 types chromatine:
Euchromatine (minder compact): minder sterk opgevouwen -> toegankelijk voor transcriptie.
Bevat actief gebruikte genen, flexibele structuur -> kan snel condenseren of ontspannen
(licht)
Euchromatine is klaar voor transcriptie en bevat genen die actief worden afgelezen
Heterochromatine (sterk compact): sterk opgevouwen -> niet toegankelijk voor transcriptie.
Bestaat uit stilgelegd, repetitief of structureel DNA (donker)
Heterochromatine dient voor structurele stabiliteit, bescherming van DNA en
onderdrukking van genexpressie
6. Beschrijf de organisatie van chromatine en eiwitcomplexen in de celkern.
Chromatine en eiwitcomplexen/ proteïnen zijn niet willekeurig georganiseerd! Elk chromosoom
neemt tijden de interfase een chromosoom territorium in. (chromosoomterritoria: ruimtelijke
ordering binnen de kern)
Nucleair bodies -> hierin groeperen eiwitten en nucleïnezuren zich functioneel (hebben geen
membraan).
Kernproteïnen organiseren zich in nucleair bodies
- Nucleolus: = grootste nucleair body
o Organisatie in 3 zones: fibrillaire centra, dense fibrillair component, granulaire
component
o -> aanmaak van ribosoomunits
- Andere nucleaire lichaampjes : Cajal bodies, speckles
Nucleaire lamina voor mechanische steun en functionele organisatie
7. Wat is de functie van de nucleolus? Hoe is deze opgebouwd?
Functie nucleolus = aanmaak ribosoomunits -> aanmaak rRNA en pre-ribosomale
subeenheden
Opbouw nucleolus:
- Fibrillaire centra
o Geen actieve transcriptie
- Dense fibrillar component
o Zone waar actieve transcriptie van rRNA plaatsvindt
- Granulaire component
o rRNA samen met proteïnes verpakt tot ribosomale subunits
o late verwerking rRNA
3
, 8. Welke drie transcripten werken samen voor de proteïnesynthese en wat is
hun specifieke bijdrage aan dit proces?
Tijdens proteïnesynthese (translatie) werken 3 soorten RNA-moleculen samen: -> 3 types RNA
nemen deel aan het translatieproces
1) mRNA – messenger/ boodschapper RNA:
o Codeert voor proteïnen
o Draagt de genetische code van het DNA naar het ribosoom
o Bevat codons die bepalen wel AZ moet worden ingebouwd
o mRNA = zeer labiel -> hoge turnover garandeert snelle genregulatie
o Primair mRNA wordt bewerkt door alternatieve splicing -> matuur transcript
mRNA bepaalt de volgorde van AZ in het eiwit
2) rRNA – ribosomaal RNA:
o Is een structureel en katalytisch onderdeel van ribosomen
o Vormt samen met ribosomale eiwitten de grote en kleine subunits
o Heeft enzymatische activiteit (peptidyltransferase), die peptidebinding vormt
rRNA bouwt het ribosoom en katalyseert de vorming van peptidebindingen
3) tRNA – transfer RNA:
o Draagt specifieke AZ naar het ribosoom
o Herkent codons op mRNA via zijn anticodon
tRNA plaatst het juiste AZ op exact de juiste plek in het groeiende polypeptide
9. Leg het verschil uit tussen post- en co-translationeel proteïnetransport.
Vermeld waar de translatie plaatsvindt en geef voor elk type één mogelijke
eindbestemming.
Post-translationeel transport: proteïnen worden na aanmaak vervoerd
- Translatie vindt volledig in cytoplasma plaats, op vrije ribosomen
- Eiwit eerst volledig gesynthetiseerd, daarna vervoerd
- De eiwitten bevatten signaalsequenties (zoals NLS) -> herkend door chaperones en
transportreceptoren
- Mogelijke eindbestemmingen: mitochonrdiën
Co-translationeel transport: proteïnen worden tijdens aanmaak vervoerd
- Translatie vindt plaats aan ribosomen die binden op het RER
- Translatie start in cytoplasma, maar wordt verdergezet aan het RER zodat een
signaalsequentie herkend wordt
- Mogelijke eindbestemmingen: gereguleerde exocytose aan de synaps (zenuwcel) /
4