Thema 1: De structuur van een cel (les 1)
1.1 Celtheorie
wat is een cel? = bouwsteen van alle leven (organismen)
geschiedenis:
o cellen ontdekt in 1665 door Robert Hooke
o eerste studies op cellen uitgevoerd door Mathias Schleiden (1838) en Theodor Schwann (1839)
celtheorie:
1. alle organismen zijn samengesteld uit cellen
2. cellen zijn de kleinst levende eenheid
3. cellen ontstaan alleen uit reeds bestaande cellen
→ alle vandaag levende cellen vormen een continue lijn van afstammelingen vanuit de eerste levende cellen
celgrootte is gelimiteerd: als de celgrootte toeneemt duurt het langer voor inkomend of uitkomend materiaal
om te diffunderen van celmembraan tot binnen in de cel
o verschil in structuur en grootte afhankelijk van de functie van de cel
cellen worden meestal alleen waargenomen met microscopen en na specifieke kleuring:
o lichtmicroscopen: onderscheiden structuren die 200nm (=nanometer) van elkaar liggen
o electronenmicroscopen: onderscheiden structuren die 0.2nm van elkaar liggen
• meer detail waarnemen, celkern en celorganellen waarnemen
alle cellen hebben bepaalde structuren gemeen:
o genetisch materiaal: bevindt zich meestal in celkern of nucleus (nucleoid)
o cytoplasma: semivloeibare matrix, omgeving binnenin de cel, bevat cytosol & de organellen
o plasmamembraan: een dubbele fosfolipide laag bestaande uit eiwitten en cholesterol
1.2 Prokaryote en Eukaryote cellen
o gemeenschappelijke kenmerken:
• celmembraan
• cytoplasma
• DNA
• ribosomen
o verschil: prokaryoten hebben geen celkern, eukaryoten wel
prokaryote cellen: studie van prokaryoten= microbiologie
o geen echte celkern, genetisch materiaal aanwezig in kernzone of nucleoïd
o eenvoudig cytoskelet
o roterrend flagellum (beweging) bestaande uit eiwit
o 2 typen van prokaryoten:
archea: geen peptidoglycaan in celwand
bacteria: celwand bestaat uit peptidoglycaan → gram positief (meer peptidoglycaan aanwezig) of gram negatief
,eukaryote cellen: studie van eukaryoten= celbiologie
o membraan-omgeven nucleus
o complexer dan prokaryote cellen → cellulaire functies gecompartimentalizeerd in organellen
= (“aparte fabriekjes met eigen functie binnen een cel”) en het endomembranair systeem
(=systeem dat aan de binnenkant van een cel zit, bestaat uit membranen die aan elkaar gelinkt zijn)
o cytoskelet voor steun en behoud van celstructuur
o dierlijke cellen en plantencellen
o schimmels, protisten
1.3 De belangrijkste componenten van de cel
1. de celkern
o bevat genetisch materiaal in de vorm van vele lineaire chromosomen
(DNA vormt samen met eiwitten chromatine)
o omgeven door een nucleaire enveloppe bestaande uit twee dubbele fosfolipide lagen
o nucleaire lamina
o nucleaire poriën = voor de passage van eiwitten (in, transcriptiefactoren) en RNA (uit)
o nucleoli: synthese van rRNA en rRNA-eiwit complexen
o nucleolus:
• kern in de kern, bevat het belangrijkste DNA + belangrijke informatie voor functionerende ribosomen
• cluster van rRNA genen + rRNA + r proteïnen
,o basis van de genetica:
• DNA: helix van 2 strengen die aan elkaar verbonden zijn
• 4 verschillende baseparen (DNA: GC/AT en mRNA: GC/AU) → genetische code is in drievoud
• DNA ----(transcriptie)---> RNA----(translatie)---> proteïnen
• verschillende soorten RNA:
1) mRNA: messenger RNA, boodschapper RNA: uitwisseling van informatie tussen de kern en
het cytoplasma voor verdere processing
2) rRNA: ribosomal RNA
3) tRNA: transfer RNA, verantwoordelijk voor detecteren drievoudige genetische code
+ bijhorende aminozuur naar het ribosoom te brengen
• Anticodon loop: hier bevinden zich 3 baseparen
• Acceptor end: hier bevinden zich de omgezette aminozuren
2. ribosomen
o cellulaire machines van eiwitsynthese
o bestaan uit ribosomaal RNA en eiwitten
o in cytosol of cytoplasma, gebonden aan interne membranen
o of in lumen afhankelijk van de functie van de eiwitten
o universeel voorkomend in alle cellen
o grote eenheid (bovenste deel ribosoom) en kleine eenheid (onderste deel ribosoom)
o bouw van de antilichamen samen met golgi-apparaat
, 3. endomembranair syteem
o een serie membranen doorheen het cytoplasma
o verdeelt cel in compartimenten met verschillende cellulaire functies
o cisternale ruimte versus cytosol: cytosol is de vloeistof die zich bevindt binnen de cel, de cisternale ruimte is
de vloeistof die zich bevindt binnen de organellen
o bestaat uit:
1) endoplasmatisch reticulum
• ruw endoplasmatisch reticulum (RER)
- functie = helpen proteïnen aanmaken
- door aanhechting van ribosomen geeft het
een ruw uitzicht
- synthese van te secreteren eiwitten
→ worden verder gezonden naar lysosomen
of plasmamembraan
• glad endoplasmatisch reticulum (SER)
- relatief weinig ribosomen aangehecht
- synthese van (membraan)lipiden
- intercellulaire calcium opslag
- detoxicatie van vreemde substanties (bv. drugs, alcohol)
2) golgi apparaat
• samengesteld uit golgi cisternae
• platte structuur van geïnterconnecteerde membranen
voorkant= cis face (kant van de kern)
achterkant= trans face (kant van celmembraan)
• eerst inpakken en distributie van materiaal naar
verschillende delen van de cel
• dan post-translationele modificaties
(= na de vertaling van DNA → RNA → proteïnen) van
eiwitten en lipiden voor afgifte van cisternae
• synthese van celwandcomponenten: modificeren,
sorteren & verpakken!
3) lysosomen = opruimingssysteem binnen de cel
• membraan-omgeven vehikels die digestieve enzymen bevatten
• afbbraak van macromoleculen (= proteïnen, nucleïnezuur, lipiden, carbohydraten) en oude
celorganellen → dit proces= autofagie
• afbraak van vreemde stoffen door cel opgenomen via fagocytose
• zure pH via protonpomp activatie & deze ook behouden
→ dient om lysosoom te activeren en in werking te brengen
• ‘lysosomal storage disorders’: verlies van 1 lysosomaal enzyme dat membraanglycolipide
afbreekt, leidt tot aantasting van zenuwcelfunctie, resulterend in spierrigiditeit en
epileptische aanvallen
4. microbodies
o membraan-omgeven vehikels die enzymen bevatten
o kunnen ontstaan uit fusie van ER vehikels
o peroxisomen= blaasjes waarin vetzuren worden afgebroken tot belangrijke bouwstenen voor de cel
• nevatten oxidatieve enzymen (voorzien de cel dus van zuurstof)
1.1 Celtheorie
wat is een cel? = bouwsteen van alle leven (organismen)
geschiedenis:
o cellen ontdekt in 1665 door Robert Hooke
o eerste studies op cellen uitgevoerd door Mathias Schleiden (1838) en Theodor Schwann (1839)
celtheorie:
1. alle organismen zijn samengesteld uit cellen
2. cellen zijn de kleinst levende eenheid
3. cellen ontstaan alleen uit reeds bestaande cellen
→ alle vandaag levende cellen vormen een continue lijn van afstammelingen vanuit de eerste levende cellen
celgrootte is gelimiteerd: als de celgrootte toeneemt duurt het langer voor inkomend of uitkomend materiaal
om te diffunderen van celmembraan tot binnen in de cel
o verschil in structuur en grootte afhankelijk van de functie van de cel
cellen worden meestal alleen waargenomen met microscopen en na specifieke kleuring:
o lichtmicroscopen: onderscheiden structuren die 200nm (=nanometer) van elkaar liggen
o electronenmicroscopen: onderscheiden structuren die 0.2nm van elkaar liggen
• meer detail waarnemen, celkern en celorganellen waarnemen
alle cellen hebben bepaalde structuren gemeen:
o genetisch materiaal: bevindt zich meestal in celkern of nucleus (nucleoid)
o cytoplasma: semivloeibare matrix, omgeving binnenin de cel, bevat cytosol & de organellen
o plasmamembraan: een dubbele fosfolipide laag bestaande uit eiwitten en cholesterol
1.2 Prokaryote en Eukaryote cellen
o gemeenschappelijke kenmerken:
• celmembraan
• cytoplasma
• DNA
• ribosomen
o verschil: prokaryoten hebben geen celkern, eukaryoten wel
prokaryote cellen: studie van prokaryoten= microbiologie
o geen echte celkern, genetisch materiaal aanwezig in kernzone of nucleoïd
o eenvoudig cytoskelet
o roterrend flagellum (beweging) bestaande uit eiwit
o 2 typen van prokaryoten:
archea: geen peptidoglycaan in celwand
bacteria: celwand bestaat uit peptidoglycaan → gram positief (meer peptidoglycaan aanwezig) of gram negatief
,eukaryote cellen: studie van eukaryoten= celbiologie
o membraan-omgeven nucleus
o complexer dan prokaryote cellen → cellulaire functies gecompartimentalizeerd in organellen
= (“aparte fabriekjes met eigen functie binnen een cel”) en het endomembranair systeem
(=systeem dat aan de binnenkant van een cel zit, bestaat uit membranen die aan elkaar gelinkt zijn)
o cytoskelet voor steun en behoud van celstructuur
o dierlijke cellen en plantencellen
o schimmels, protisten
1.3 De belangrijkste componenten van de cel
1. de celkern
o bevat genetisch materiaal in de vorm van vele lineaire chromosomen
(DNA vormt samen met eiwitten chromatine)
o omgeven door een nucleaire enveloppe bestaande uit twee dubbele fosfolipide lagen
o nucleaire lamina
o nucleaire poriën = voor de passage van eiwitten (in, transcriptiefactoren) en RNA (uit)
o nucleoli: synthese van rRNA en rRNA-eiwit complexen
o nucleolus:
• kern in de kern, bevat het belangrijkste DNA + belangrijke informatie voor functionerende ribosomen
• cluster van rRNA genen + rRNA + r proteïnen
,o basis van de genetica:
• DNA: helix van 2 strengen die aan elkaar verbonden zijn
• 4 verschillende baseparen (DNA: GC/AT en mRNA: GC/AU) → genetische code is in drievoud
• DNA ----(transcriptie)---> RNA----(translatie)---> proteïnen
• verschillende soorten RNA:
1) mRNA: messenger RNA, boodschapper RNA: uitwisseling van informatie tussen de kern en
het cytoplasma voor verdere processing
2) rRNA: ribosomal RNA
3) tRNA: transfer RNA, verantwoordelijk voor detecteren drievoudige genetische code
+ bijhorende aminozuur naar het ribosoom te brengen
• Anticodon loop: hier bevinden zich 3 baseparen
• Acceptor end: hier bevinden zich de omgezette aminozuren
2. ribosomen
o cellulaire machines van eiwitsynthese
o bestaan uit ribosomaal RNA en eiwitten
o in cytosol of cytoplasma, gebonden aan interne membranen
o of in lumen afhankelijk van de functie van de eiwitten
o universeel voorkomend in alle cellen
o grote eenheid (bovenste deel ribosoom) en kleine eenheid (onderste deel ribosoom)
o bouw van de antilichamen samen met golgi-apparaat
, 3. endomembranair syteem
o een serie membranen doorheen het cytoplasma
o verdeelt cel in compartimenten met verschillende cellulaire functies
o cisternale ruimte versus cytosol: cytosol is de vloeistof die zich bevindt binnen de cel, de cisternale ruimte is
de vloeistof die zich bevindt binnen de organellen
o bestaat uit:
1) endoplasmatisch reticulum
• ruw endoplasmatisch reticulum (RER)
- functie = helpen proteïnen aanmaken
- door aanhechting van ribosomen geeft het
een ruw uitzicht
- synthese van te secreteren eiwitten
→ worden verder gezonden naar lysosomen
of plasmamembraan
• glad endoplasmatisch reticulum (SER)
- relatief weinig ribosomen aangehecht
- synthese van (membraan)lipiden
- intercellulaire calcium opslag
- detoxicatie van vreemde substanties (bv. drugs, alcohol)
2) golgi apparaat
• samengesteld uit golgi cisternae
• platte structuur van geïnterconnecteerde membranen
voorkant= cis face (kant van de kern)
achterkant= trans face (kant van celmembraan)
• eerst inpakken en distributie van materiaal naar
verschillende delen van de cel
• dan post-translationele modificaties
(= na de vertaling van DNA → RNA → proteïnen) van
eiwitten en lipiden voor afgifte van cisternae
• synthese van celwandcomponenten: modificeren,
sorteren & verpakken!
3) lysosomen = opruimingssysteem binnen de cel
• membraan-omgeven vehikels die digestieve enzymen bevatten
• afbbraak van macromoleculen (= proteïnen, nucleïnezuur, lipiden, carbohydraten) en oude
celorganellen → dit proces= autofagie
• afbraak van vreemde stoffen door cel opgenomen via fagocytose
• zure pH via protonpomp activatie & deze ook behouden
→ dient om lysosoom te activeren en in werking te brengen
• ‘lysosomal storage disorders’: verlies van 1 lysosomaal enzyme dat membraanglycolipide
afbreekt, leidt tot aantasting van zenuwcelfunctie, resulterend in spierrigiditeit en
epileptische aanvallen
4. microbodies
o membraan-omgeven vehikels die enzymen bevatten
o kunnen ontstaan uit fusie van ER vehikels
o peroxisomen= blaasjes waarin vetzuren worden afgebroken tot belangrijke bouwstenen voor de cel
• nevatten oxidatieve enzymen (voorzien de cel dus van zuurstof)
