Hoofdstuk 1: inleiding
De celtheorie
inleiding
1. Robert Hooke: cellula 30x vergroting
2. Antonie van Leeuwenhoek: als eerste levende cellen gezien
3. Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen
4. Thomas Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
De celtheorie:
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is basiseenheid voor leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen
Diameter van cellen
- Plantencel: 20-30 micrometer
- Dierencel: 20 micrometer
- Bacterie: 1-2 micrometer
Ontstaan van hedendaagse moleculaire biologie
samenvatting
Cytologie: beschrijving van celstructuur & organellen (optische technieken)
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie, …
Genetica: erfelijke informatie (DNA)
Cytologische streng
Lichtmicroscopie
- Zien: licht – voorwerp – lens
- Resolutie = hoe ver moeten objecten gescheiden zijn om ze afzonderlijk waar te nemen?
o Oog: 0,25 mm
o Lichtmicroscoop: 0,25 micrometer
Dus 1000x vergroting
Helderveld microscopie: weinig contrast → meeste cellen hebben geen kleur
Eventueel ficatie + kleuring/microtoom
Fase-contrast & differentiële interferentie-contrast microscopie: verhogen contrast door verschillen
in refractie index
= maat snelheid licht vergroten
Fluorescentie microscopie: detectie fluorescente kleurstoffen
Confocale microscopie: laser verlicht vlak van fluorescent gemerkt specimen
1
,!! Gebruik van antilichamen: primaire immunofluorescentie
Antistoffen gekleurd fluorescente kleurstoffen
Binden aan specifieke antistof
Zo opsporen met microscoop
!! Gebruik van antilichamen: secundaire immunofluorescentie
Antistoffen binden op antilichaam
Dan kleurstoffen toevoegen aan tweede soort antilichamen
o Die zullen binden op primaire antilichamen
Zo opsporen met microscoop
Elektronenmicroscopie
= bundel van elektronen ipv licht
+ focus doorheel elektromagnetisch veld ipv lens
!! resolutie = 0,1-0,2 nm
Tot 10000x vergroting
Transmissie elektronenmicroscoop (TEM): elektronen gaan door specimen
Scanning elektronenmicroscoop (SEM): oppervlakte van specimen gescand door elektronen die
terugkaatsen
Biochemische streng
Belangrijke biochemische hulpmiddelen
Radioactieve isotopen: zelfde aantal protonen, verschillende aantal neutronen
o Volgen specifieke moleculen
Subcellulaire fractionatie-technieken (centrifuges)
Chromatografie: scheidingen biomoleculen op basis van grootte, lading of affiniteit voor ligand
Elektroforese: scheiding in elektrisch veld (eiwitten, nucleïnezuren) op basis van lading en/of grootte
Massaspectrometrie: precieze bepaling van massa van moleculen
Genetische streng
Belangrijke genetische technieken
- Hybridisatie, restrictie-enzymen, recombinant DNA technologie
- DNA sequentiebepaling
- Bio-informatica (in silico analyse)
2
,Modelorganismen
1. E. Coli
o Model bacteriën
o 4000 genen
o Synthese macromoleculen
2. S. Cerevisiae
o Model eukaryote cellen
o 6000 genen
o Bakkersgist + celcyclus
3. Drosophila
o Model insecten
o 13.000 genen
o Ontwikkelingsbiologie
4. C. Elegans
o Model menselijke ziekten
o 19.000 genen
o Ontwikkelingsbiologie + veroudering
5. Mus Musculus
o Model zoogdieren
o 25.000 genen
o Humane pathologieën
6. Arabidopsis
o Model planten
o 25.000 genen
!! Aantal genen is niet evenredig met complexiteit van het organisme !!
De wetenschappelijke methode
Feiten zijn waar tot tegendeel bewezen wordt
Hypothese
o Testen van hypothese (in vitro, in vivo, in silico)
o Slechts 1 variabele
o Hypothese → theorie (celtheorie, evolutietheorie) → wet
3
, Hoofdstuk 2, de chemie van de cel
Inleiding
5 basisfundamenten:
1. Karakteristieken koolstof
2. Karakteristieken water
3. Selectieve permeabiliteit membraan
4. Synthese macromoleculen door polymerisatie
5. Zelfassemblage van complexen van macromoleculen
Periodiek systeem der elementen
Verticaal: groepen
Horizontaal: perioden
!! Elementen in dezelfde groep → overeenkomstige
chemische eigenschappen
!! Elementen in dezelfde periode → vergelijkbare
massa
Doel van alle elementen: edelgasconfiguratie
e- opnemen/afgeven
koolwaterstoffen
= opgebouwd uit enkel C en H
C-bevattende moleculen → stabiel
Bindingsenergie: energie vereist om 1 mol van bindingen te breken
- Ongeveer 6x10^23
- Uitgedrukt in kcal/mol
C-C: 83 kcal/mol
C-N: 70 kcal/mol
C-O: 84 kcal/mol
C-H: 99 kcal/mol
C=C: 146 kcal/mol
C≡C: 212 kcal/mol
Thermische energie: energie van willekeurige beweging van atomen & moleculen
!! C-bevattende moleculen kunnen stereoisomeren vormen
Bv. D-glucose & L-glucose
4
De celtheorie
inleiding
1. Robert Hooke: cellula 30x vergroting
2. Antonie van Leeuwenhoek: als eerste levende cellen gezien
3. Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen
4. Thomas Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
De celtheorie:
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is basiseenheid voor leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen
Diameter van cellen
- Plantencel: 20-30 micrometer
- Dierencel: 20 micrometer
- Bacterie: 1-2 micrometer
Ontstaan van hedendaagse moleculaire biologie
samenvatting
Cytologie: beschrijving van celstructuur & organellen (optische technieken)
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie, …
Genetica: erfelijke informatie (DNA)
Cytologische streng
Lichtmicroscopie
- Zien: licht – voorwerp – lens
- Resolutie = hoe ver moeten objecten gescheiden zijn om ze afzonderlijk waar te nemen?
o Oog: 0,25 mm
o Lichtmicroscoop: 0,25 micrometer
Dus 1000x vergroting
Helderveld microscopie: weinig contrast → meeste cellen hebben geen kleur
Eventueel ficatie + kleuring/microtoom
Fase-contrast & differentiële interferentie-contrast microscopie: verhogen contrast door verschillen
in refractie index
= maat snelheid licht vergroten
Fluorescentie microscopie: detectie fluorescente kleurstoffen
Confocale microscopie: laser verlicht vlak van fluorescent gemerkt specimen
1
,!! Gebruik van antilichamen: primaire immunofluorescentie
Antistoffen gekleurd fluorescente kleurstoffen
Binden aan specifieke antistof
Zo opsporen met microscoop
!! Gebruik van antilichamen: secundaire immunofluorescentie
Antistoffen binden op antilichaam
Dan kleurstoffen toevoegen aan tweede soort antilichamen
o Die zullen binden op primaire antilichamen
Zo opsporen met microscoop
Elektronenmicroscopie
= bundel van elektronen ipv licht
+ focus doorheel elektromagnetisch veld ipv lens
!! resolutie = 0,1-0,2 nm
Tot 10000x vergroting
Transmissie elektronenmicroscoop (TEM): elektronen gaan door specimen
Scanning elektronenmicroscoop (SEM): oppervlakte van specimen gescand door elektronen die
terugkaatsen
Biochemische streng
Belangrijke biochemische hulpmiddelen
Radioactieve isotopen: zelfde aantal protonen, verschillende aantal neutronen
o Volgen specifieke moleculen
Subcellulaire fractionatie-technieken (centrifuges)
Chromatografie: scheidingen biomoleculen op basis van grootte, lading of affiniteit voor ligand
Elektroforese: scheiding in elektrisch veld (eiwitten, nucleïnezuren) op basis van lading en/of grootte
Massaspectrometrie: precieze bepaling van massa van moleculen
Genetische streng
Belangrijke genetische technieken
- Hybridisatie, restrictie-enzymen, recombinant DNA technologie
- DNA sequentiebepaling
- Bio-informatica (in silico analyse)
2
,Modelorganismen
1. E. Coli
o Model bacteriën
o 4000 genen
o Synthese macromoleculen
2. S. Cerevisiae
o Model eukaryote cellen
o 6000 genen
o Bakkersgist + celcyclus
3. Drosophila
o Model insecten
o 13.000 genen
o Ontwikkelingsbiologie
4. C. Elegans
o Model menselijke ziekten
o 19.000 genen
o Ontwikkelingsbiologie + veroudering
5. Mus Musculus
o Model zoogdieren
o 25.000 genen
o Humane pathologieën
6. Arabidopsis
o Model planten
o 25.000 genen
!! Aantal genen is niet evenredig met complexiteit van het organisme !!
De wetenschappelijke methode
Feiten zijn waar tot tegendeel bewezen wordt
Hypothese
o Testen van hypothese (in vitro, in vivo, in silico)
o Slechts 1 variabele
o Hypothese → theorie (celtheorie, evolutietheorie) → wet
3
, Hoofdstuk 2, de chemie van de cel
Inleiding
5 basisfundamenten:
1. Karakteristieken koolstof
2. Karakteristieken water
3. Selectieve permeabiliteit membraan
4. Synthese macromoleculen door polymerisatie
5. Zelfassemblage van complexen van macromoleculen
Periodiek systeem der elementen
Verticaal: groepen
Horizontaal: perioden
!! Elementen in dezelfde groep → overeenkomstige
chemische eigenschappen
!! Elementen in dezelfde periode → vergelijkbare
massa
Doel van alle elementen: edelgasconfiguratie
e- opnemen/afgeven
koolwaterstoffen
= opgebouwd uit enkel C en H
C-bevattende moleculen → stabiel
Bindingsenergie: energie vereist om 1 mol van bindingen te breken
- Ongeveer 6x10^23
- Uitgedrukt in kcal/mol
C-C: 83 kcal/mol
C-N: 70 kcal/mol
C-O: 84 kcal/mol
C-H: 99 kcal/mol
C=C: 146 kcal/mol
C≡C: 212 kcal/mol
Thermische energie: energie van willekeurige beweging van atomen & moleculen
!! C-bevattende moleculen kunnen stereoisomeren vormen
Bv. D-glucose & L-glucose
4
