Hoofdstuk 1: Inleiding
Potentiele examenvragen
1. Leg de huidige celtheorie uit (de moderne interpretatie)
2. Wat is de gangbare hypothese voor ontstaan cel, mitochondriën, chloroplasten…
3. Geef de theorie van de protocel.
4. Wat is de bestaande theorie omtrent de oorsprong van cellen/ het leven.
5. Wat is een protocel?
6. Wat is het verschil tussen prokaryoten en eukaryoten?
7. Wat houdt de evolutie van natuurlijke selectie in?
8. Beschrijf de differentiatie van cellen, uitgaan van een zygote?
9. Wat zijn IPS-cellen, hoe worden ze gegenereerd, wat zijn de eigenschappen van die cellen?
10. Wat zijn universele eigenschappen cellen?
11. Hoe gebeurt DNA-replicatie?
12. Hoe gebeurt transcriptie?
Klassieke celtheorie:
1. Elementaire bouwstenen van alle leven
2. Uit 1 of meerdere cellen = uni- of multicellulair
3. Ontstaan uit vooraf bestaande cellen => dmv celdeling
4. Energieomzettingen vindt plaats => metabolisme
5. Primaire bouwsteen structuur en functie, fysiologie en organisatie levend org
6. Kunnen beschouwd w als afzonderlijke eenheden of als bouwstenen van groter geheel
Moderne interpretatie:
1. Elementaire bouwstenen van structuur en functie org
2. Uit 1 of meerdere cellen = uni- of multicellulair
3. Ontstaan uit vooraf bestaande cellen => dmv celdeling
4. Energieomzettingen vindt plaats => metabolisme
5. Bezitten erfelijk materiaal (DNA) => overgedragen tijdens celdeling
6. Bezitten essentieel gelijkaardige biochem samenstelling
7. Hebben alle kenmerken vh leven
8. Activiteit v org = afh v totale act cellen
Evolutie en ontstaan cel
1) Spontane vorming organische moleculen => bij toenmalige omstandigheden aarde:
Weinig 02, veel N2 en CO2
2) Vorming macromolecule => kan enkel als molecule in staat nieuwe kopieën van zichzelf
• Van org mol klasse kunnen enkel nucleïnezuren da
• RNA => kan dienen als eigen template + andere chemische reacties katalyseren (zoals
polymerisatie van nucleotiden)
• Zelf-replicerende RNA-moleculen => evolueerde naar RNA als genetische code => DNA
vervangt
3) Ontstaan eerste cel = Protocel => omhulling Zelf-replicerende RNA-moleculen + paar andere
mol in fosfolipiden dubbellaag
• Protocel => eerste voorloper van moderne cel die in staat is zelfreproductie en evolutie
1
, 4) Evolutie tot “moderne” cel => darwiniaanse selectie = cellulaire fitness
• Protocel met zelfrepli RNA => Hogere conc RNA => hogere
osmotische druk
• Compensatie dmv transfer v membraancompo van proto zonder
zelfrepli dna naar proto met
• Proto met zelfrepi = overlevingsvoordeel = genomic fitness
• Membraangroei = membraanfitness => leidt tot pH-gradient => passief transport => kan
als E worden gebruikt
5) Evolutietheorie Darwin
• Nat selectie = Org beter aangepast aan omgeving = meer kans overleven + voortplanten
• Betere eig w doorgegeven aan volgende generaties => soorten
evolueren
• Vb. Resistentie kkr-cellen chemotherapeutica: sommige cellen =
resistent => gaan overleven en prolifereren => uiteindelijk = hele kkr
resistent
Verschil pro- en eukaryoot
1) Prokaryoten :
• Geen celkern, klein (±1µm), één circulair DNA-molecuul, geen cytoplasmatische
organellen.
• Kunnen pathologieën veroorzaken = pathogene
• Hiertoe behoren bacteriën en archaea.
2) Eukaryoten :
• Bezitten een celkern, groter (±10–100µm), lineaire DNA-moleculen, meerdere
chromosomen en organellen.
• Hiertoe behoren planten, dieren en fungi
Endosymbiose: overgang prokaryoot naar eukaryoot
Verwerven van celorganellen
Organisme (endosymbiont) leeft symbiotisch in de cellen of het lichaam van een
gastheerorganisme
Oercel of precursor heeft prokaryoten (endosymbionten) opgenomen => celorganellen
ontstaan.
• Chloroplasten uit fotosynthetische eubacteriën
• Mitochondriën uit aerobische eubacteriën.
Effect ontstaan euka => drastische toename zuurstof in atmo
Cellen als experimentele modellen
- Prokaryoten : Escherichia coli is een standaardmodel vanwege de eenvoudige structuur en
snelle deling.
- Eukaryoten : Gist (Saccharomyces cerevisiae), Dictyostelium (slijmschimmel), rondworm
(Caenorhabditis elegans), fruitvlieg (Drosophila melanogaster), zebravis, klauwkikker, muis
en primaten.
2
, 1) Verschillen in complexiteit genoom
=> niet evenredig aan de complexiteit organisme = oa door alternatieve splicing
2) Gebruikte celtypes voor onderzoek
- Primaire cellen (in vitro) = vaak beperkte levensduur <—> langdurig celfuncties
bestuderen
- Cellijnen (meestal kankercellen) => popu gekweekte cellen afkomstig uit 1 cel of
weefsel
- Stamcellen, zoals embryonale stamcellen => kunnen onbeperkt delen + tot alle
celtypes differentiëren.
3) Productie geinduceerde Pluripotente stamcellen (iPS)
Herprogrammeren van gedifferentieerde cellen
Fibroblast omvormen tot iPS dmv toevoeging 4 genen : c-MYC, OCT4, SOX2, KLF4
Universele eigenschappen cel
Verklaart waarom bij zowel zeer primitieve levensvormen als recent geëvolueerde
levensvormen dezelfde processen terugvinden
Enkele essentiële eigenschappen die elke cel moet bevatten om te kunnen overleven en
reproduceren.
1. De cel is een replicatieve entiteit
2. Het zelf-replicerend potentieel van levende cellen is gebaseerd op een autokatalytische
feedback loop
3. Alle levende cellen slaan hun erfelijke informatie op onder een vorm van dubbelstrengig DNA
4. Alle cellen hebben ATP nodig voor de synthese van DNA en RNA
5. Het kopiëren van genetische informatie gebeurt door DNA-replicatie
6. Alle cellen overschrijven de genetische informatie over via RNA
7. Alle cellen vertalen RNA in eiwit op dezelfde manier
8. Alle cellen gebruiken eiwitten als katalysatoren
9. Alle cellen functioneren als biochemische fabrieken en hebben soortgelijke moleculaire
basisbestanddelen
10. Alle cellen consumeren en maken ATP als energiebron
11. Celmembranen bevatten transporteiwitten voor nutrienten en afvalstoffen
3
, Hoofdstuk 2: Methodologie
Potentiële examenvragen
1. Wat is het scheidend vermogen
2. Op welke van de 2 lenzen krijgt u een beter beeld en waarom (crf slide 110)
3. Waarom gebruiken we immersie olie?
4. Wat wilt ‘Lambdaemissie> Lambdaexcitatie’ zeggen?
5. Wat is de essentie van fluorescentiemicroscopie?
6. Antigen X en Y, hoe kan je die simultaan detecteren (Kan invullen hoe je wilt bv. slide 129)
7. Kan je fluorescentie gebruiken voor elektronenmicroscopie? Waarom wel/niet?
8. Wat zijn monoclonale antilichamen + voordeel?
9. Beschrijf in detail elke stap die nodig is om een monoclonaal antilichaam aan te maken (schema’s geven).
10. Schets hoe een antilichaam eruitziet. (Aanduiden Fab en Fc + inkleuren en S-S aanduiden in die structuur)
11. Op welke manieren kan men een molecule detecteren?
12. Wat houden EM en fluorescentiemicroscopie in en wat is het verschil tussen beide. (Schema)
13. Leg uit: fluorescentiemicroscopie.
14. Wat is het onderliggende fysische principe van fluorescentie?
15. Wat is het verschil tussen polarisatie en fasecontrast microscopie?
16. Wat is het onderliggende principe van confocale laserscanning microscoop, hoe werkt dit nu precies?
17. Confocale microscopie: maak schema van microscoop, leg het uit, geef de voordelen
18. Leg aan de hand van een schema uit wat het verschil is tussen multi-foton confocale laser microscopie en
elektronenmicroscopie + voordelen van beide.
19. Leg uit: “salami-concept”.
20. Wat is GFP, wat kan je daarmee aanvangen?
21. ‘Dystrofine interageert met actinemolecule in het cytoskelet, hoe kan je bewijzen dat dystrofine dat de
ziekte duchene-musculaire dystrofie veroorzaakt interageert met actine?’
22. Leg het principe uit van fluorescence resonance energy transfer (fret) imaging.
23. Hoe kan de fluïditeit van membranen bewezen worden?
24. Kunnen we antilichamen gebruiken voor een elektronenmicroscoop?
25. Waarom wordt er gebruik gemaakt van goud bij een elektronenmicroscoop?
26. Wat is het verschil tussen SEM en TEM? Schema
27. Bespreek de voor- en nadelen van multi-foton laser confocale microscopie t.o.v. SEM
28. Leg uit: Cryo-EM en “single particle reconstruction”
Lichtmicroscopie
Introductie ofs
- Dierlijke cellen = 10-20µm
- Weinig contrast, organellen moelijk onderscheidbaar
=>Specimen-preparatie en kleuringstechnieken noodzakelijk
1) Voordelen
- Licht is Versatiel
- Niet destructief
- Kan celbeweging, -dynamiek en -interacties visualiseren dmv combo met
fluorescente probes of eiwitten (vb. GFP)
- Real-time => cellen kunnen levend w geanalyseerd, hoeven niet ingebed
- High troughput analyses => heel veel verschillend chemische compo in 1 keer testen
(vb drugsscreening)
- 3D is mogelijk (maar meestal 2D)
2) Nadelen
- Resolutie = beperkt (door golflengte —> gebruiken elektronen)
4
Potentiele examenvragen
1. Leg de huidige celtheorie uit (de moderne interpretatie)
2. Wat is de gangbare hypothese voor ontstaan cel, mitochondriën, chloroplasten…
3. Geef de theorie van de protocel.
4. Wat is de bestaande theorie omtrent de oorsprong van cellen/ het leven.
5. Wat is een protocel?
6. Wat is het verschil tussen prokaryoten en eukaryoten?
7. Wat houdt de evolutie van natuurlijke selectie in?
8. Beschrijf de differentiatie van cellen, uitgaan van een zygote?
9. Wat zijn IPS-cellen, hoe worden ze gegenereerd, wat zijn de eigenschappen van die cellen?
10. Wat zijn universele eigenschappen cellen?
11. Hoe gebeurt DNA-replicatie?
12. Hoe gebeurt transcriptie?
Klassieke celtheorie:
1. Elementaire bouwstenen van alle leven
2. Uit 1 of meerdere cellen = uni- of multicellulair
3. Ontstaan uit vooraf bestaande cellen => dmv celdeling
4. Energieomzettingen vindt plaats => metabolisme
5. Primaire bouwsteen structuur en functie, fysiologie en organisatie levend org
6. Kunnen beschouwd w als afzonderlijke eenheden of als bouwstenen van groter geheel
Moderne interpretatie:
1. Elementaire bouwstenen van structuur en functie org
2. Uit 1 of meerdere cellen = uni- of multicellulair
3. Ontstaan uit vooraf bestaande cellen => dmv celdeling
4. Energieomzettingen vindt plaats => metabolisme
5. Bezitten erfelijk materiaal (DNA) => overgedragen tijdens celdeling
6. Bezitten essentieel gelijkaardige biochem samenstelling
7. Hebben alle kenmerken vh leven
8. Activiteit v org = afh v totale act cellen
Evolutie en ontstaan cel
1) Spontane vorming organische moleculen => bij toenmalige omstandigheden aarde:
Weinig 02, veel N2 en CO2
2) Vorming macromolecule => kan enkel als molecule in staat nieuwe kopieën van zichzelf
• Van org mol klasse kunnen enkel nucleïnezuren da
• RNA => kan dienen als eigen template + andere chemische reacties katalyseren (zoals
polymerisatie van nucleotiden)
• Zelf-replicerende RNA-moleculen => evolueerde naar RNA als genetische code => DNA
vervangt
3) Ontstaan eerste cel = Protocel => omhulling Zelf-replicerende RNA-moleculen + paar andere
mol in fosfolipiden dubbellaag
• Protocel => eerste voorloper van moderne cel die in staat is zelfreproductie en evolutie
1
, 4) Evolutie tot “moderne” cel => darwiniaanse selectie = cellulaire fitness
• Protocel met zelfrepli RNA => Hogere conc RNA => hogere
osmotische druk
• Compensatie dmv transfer v membraancompo van proto zonder
zelfrepli dna naar proto met
• Proto met zelfrepi = overlevingsvoordeel = genomic fitness
• Membraangroei = membraanfitness => leidt tot pH-gradient => passief transport => kan
als E worden gebruikt
5) Evolutietheorie Darwin
• Nat selectie = Org beter aangepast aan omgeving = meer kans overleven + voortplanten
• Betere eig w doorgegeven aan volgende generaties => soorten
evolueren
• Vb. Resistentie kkr-cellen chemotherapeutica: sommige cellen =
resistent => gaan overleven en prolifereren => uiteindelijk = hele kkr
resistent
Verschil pro- en eukaryoot
1) Prokaryoten :
• Geen celkern, klein (±1µm), één circulair DNA-molecuul, geen cytoplasmatische
organellen.
• Kunnen pathologieën veroorzaken = pathogene
• Hiertoe behoren bacteriën en archaea.
2) Eukaryoten :
• Bezitten een celkern, groter (±10–100µm), lineaire DNA-moleculen, meerdere
chromosomen en organellen.
• Hiertoe behoren planten, dieren en fungi
Endosymbiose: overgang prokaryoot naar eukaryoot
Verwerven van celorganellen
Organisme (endosymbiont) leeft symbiotisch in de cellen of het lichaam van een
gastheerorganisme
Oercel of precursor heeft prokaryoten (endosymbionten) opgenomen => celorganellen
ontstaan.
• Chloroplasten uit fotosynthetische eubacteriën
• Mitochondriën uit aerobische eubacteriën.
Effect ontstaan euka => drastische toename zuurstof in atmo
Cellen als experimentele modellen
- Prokaryoten : Escherichia coli is een standaardmodel vanwege de eenvoudige structuur en
snelle deling.
- Eukaryoten : Gist (Saccharomyces cerevisiae), Dictyostelium (slijmschimmel), rondworm
(Caenorhabditis elegans), fruitvlieg (Drosophila melanogaster), zebravis, klauwkikker, muis
en primaten.
2
, 1) Verschillen in complexiteit genoom
=> niet evenredig aan de complexiteit organisme = oa door alternatieve splicing
2) Gebruikte celtypes voor onderzoek
- Primaire cellen (in vitro) = vaak beperkte levensduur <—> langdurig celfuncties
bestuderen
- Cellijnen (meestal kankercellen) => popu gekweekte cellen afkomstig uit 1 cel of
weefsel
- Stamcellen, zoals embryonale stamcellen => kunnen onbeperkt delen + tot alle
celtypes differentiëren.
3) Productie geinduceerde Pluripotente stamcellen (iPS)
Herprogrammeren van gedifferentieerde cellen
Fibroblast omvormen tot iPS dmv toevoeging 4 genen : c-MYC, OCT4, SOX2, KLF4
Universele eigenschappen cel
Verklaart waarom bij zowel zeer primitieve levensvormen als recent geëvolueerde
levensvormen dezelfde processen terugvinden
Enkele essentiële eigenschappen die elke cel moet bevatten om te kunnen overleven en
reproduceren.
1. De cel is een replicatieve entiteit
2. Het zelf-replicerend potentieel van levende cellen is gebaseerd op een autokatalytische
feedback loop
3. Alle levende cellen slaan hun erfelijke informatie op onder een vorm van dubbelstrengig DNA
4. Alle cellen hebben ATP nodig voor de synthese van DNA en RNA
5. Het kopiëren van genetische informatie gebeurt door DNA-replicatie
6. Alle cellen overschrijven de genetische informatie over via RNA
7. Alle cellen vertalen RNA in eiwit op dezelfde manier
8. Alle cellen gebruiken eiwitten als katalysatoren
9. Alle cellen functioneren als biochemische fabrieken en hebben soortgelijke moleculaire
basisbestanddelen
10. Alle cellen consumeren en maken ATP als energiebron
11. Celmembranen bevatten transporteiwitten voor nutrienten en afvalstoffen
3
, Hoofdstuk 2: Methodologie
Potentiële examenvragen
1. Wat is het scheidend vermogen
2. Op welke van de 2 lenzen krijgt u een beter beeld en waarom (crf slide 110)
3. Waarom gebruiken we immersie olie?
4. Wat wilt ‘Lambdaemissie> Lambdaexcitatie’ zeggen?
5. Wat is de essentie van fluorescentiemicroscopie?
6. Antigen X en Y, hoe kan je die simultaan detecteren (Kan invullen hoe je wilt bv. slide 129)
7. Kan je fluorescentie gebruiken voor elektronenmicroscopie? Waarom wel/niet?
8. Wat zijn monoclonale antilichamen + voordeel?
9. Beschrijf in detail elke stap die nodig is om een monoclonaal antilichaam aan te maken (schema’s geven).
10. Schets hoe een antilichaam eruitziet. (Aanduiden Fab en Fc + inkleuren en S-S aanduiden in die structuur)
11. Op welke manieren kan men een molecule detecteren?
12. Wat houden EM en fluorescentiemicroscopie in en wat is het verschil tussen beide. (Schema)
13. Leg uit: fluorescentiemicroscopie.
14. Wat is het onderliggende fysische principe van fluorescentie?
15. Wat is het verschil tussen polarisatie en fasecontrast microscopie?
16. Wat is het onderliggende principe van confocale laserscanning microscoop, hoe werkt dit nu precies?
17. Confocale microscopie: maak schema van microscoop, leg het uit, geef de voordelen
18. Leg aan de hand van een schema uit wat het verschil is tussen multi-foton confocale laser microscopie en
elektronenmicroscopie + voordelen van beide.
19. Leg uit: “salami-concept”.
20. Wat is GFP, wat kan je daarmee aanvangen?
21. ‘Dystrofine interageert met actinemolecule in het cytoskelet, hoe kan je bewijzen dat dystrofine dat de
ziekte duchene-musculaire dystrofie veroorzaakt interageert met actine?’
22. Leg het principe uit van fluorescence resonance energy transfer (fret) imaging.
23. Hoe kan de fluïditeit van membranen bewezen worden?
24. Kunnen we antilichamen gebruiken voor een elektronenmicroscoop?
25. Waarom wordt er gebruik gemaakt van goud bij een elektronenmicroscoop?
26. Wat is het verschil tussen SEM en TEM? Schema
27. Bespreek de voor- en nadelen van multi-foton laser confocale microscopie t.o.v. SEM
28. Leg uit: Cryo-EM en “single particle reconstruction”
Lichtmicroscopie
Introductie ofs
- Dierlijke cellen = 10-20µm
- Weinig contrast, organellen moelijk onderscheidbaar
=>Specimen-preparatie en kleuringstechnieken noodzakelijk
1) Voordelen
- Licht is Versatiel
- Niet destructief
- Kan celbeweging, -dynamiek en -interacties visualiseren dmv combo met
fluorescente probes of eiwitten (vb. GFP)
- Real-time => cellen kunnen levend w geanalyseerd, hoeven niet ingebed
- High troughput analyses => heel veel verschillend chemische compo in 1 keer testen
(vb drugsscreening)
- 3D is mogelijk (maar meestal 2D)
2) Nadelen
- Resolutie = beperkt (door golflengte —> gebruiken elektronen)
4
