MOLECULAIRE GENETICA
H2: FUNDAMENTALS OF CELLS AND CHROMOSOMES
CELL STRUCTURE AND DIVERSITY AND CELL EVOLUTION
o Symmetrische celdeling: dochtercellen identiek (en zelfde als moedercel)
o Asymmetrische celdeling: dochtercellen verschillend (bv. ≠ grootte en/of functie)
BV: ➔ stamcellen (1 dochtercel onderhoudt de functie en de andere dochtercel zal verder delen)
INTRACELLULAIRE ORGANISATIE IN DIERLIJKE CELLEN
Plasmamembraan
Bestaat uit een dubbele laag van fosfolipiden
Levert protectie aan de cel en is selectief permeabel
Cytosol
Waterige component van het cytoplasma
Plaats van proteïne synthese en metabole activiteit
Cytoskelet
Belangrijk voor celstabiliteit, celvorm, celbeweging, intracellulair transport, communicatie
• Microfilamenten (actine polymeer)
✓ Het cytoskelet onder het plasmamembraan is de celcortex
✓ De cortex is rijk aan actine-filamenten.
✓ De cortex biedt mechanische ondersteuning aan de cel, maar kan snel opnieuw worden
gemodelleerd, waardoor gecontroleerde veranderingen in de celvorm mogelijk zijn, zoals
endocytose, en vergemakkelijken celbeweging door bv. filopodia en lamellipodia te vormen.
• Microtubules (tubuline polymeer)
✓ Meer rigide structuur dan actine-filamenten
✓ Belangrijke bouwstenen van centrosomen en de mitotische spoelfiguur, evenals cilia en
flagella
• Intermediaire filamenten (bv. keratine in epitheliale cellen)
Cilia
Structuur met microtubuli.
, • Sommige gespecialiseerde epitheelcellen hebben meerdere cilia om beweging te veroorzaken.
• Primair cilium: bevat receptormoleculen en fungeren als sensor voor de micro-omgeving van de cel
Endoplasmatisch reticulum (ER; single membraan vesikel)
• Opslagplaats voor Ca2+
• Synthese, vouwing, modificatie van proteïnen en lipiden bestemd voor het celmembraan of voor
secretie
• Glycosylering start in ER
Golgi complex (single membraan vesikels)
• Glycoproteïnen uit het ER, worden verder gemodificeerd in het Golgi-complex
• Scheiden celproducten, zoals eiwitten, uit naar de buitenkant en helpen het plasmamembraan en de
membranen van lysosomen te vormen
Lysosomen
• Single membraan vesikel met hydrolytische enzymen die materialen verteren die door fagocytose
(absorptie van vaste voorwerpen) of pinocytose (absorptie van vloeistoffen) in de cel worden
gebracht.
• Ze helpen eveneens bij degradatie van cel-componenten na celdood
Peroxisomen
• Single membraan vesikel met enzymen die substraten oxideren en waterstofperoxide genereren
Nucleus
• Nuclear envelope = 2 membranen, buitenste bevat ribosomen
• Nuclear pores: bevatten proteïne complexen die fungeren als transporteurs van macromoleculen
tussen de nucleus en het cytoplasma
• Nuclear lamina: bestaat uit intermediaire filamenten (lamins) en geassocieerde proteïnen
• Nuclear matrix: een proteïne netwerk waar chromosomen aan vastgehecht kunnen worden
Mitochondria
• 2 membranen
• Plaats van oxidatieve fosforylatie en dus ATP productie
• Niet alle structuren zijn aanwezig in elk celtype
, Nucleaire lamina
• Stabiliteit van de nucleus
• Organiseert chromatine
Nuclear pore complex
Nuclear envelope proteïnen
Chromatine-geassocieerde proteïnen
Transcriptie factoren
Chromosomen: DNA in de nucleus
mtDNA: DNA in de mitochondriën
Core proteine (TFAM)
Genoom: de collectie van verschillende DNA
moleculen in een eukaryote cel ATAD3
CELDIVERSITY IN THE HUMAN BODY
Gemiddelde grootte: 10-30 µm
Aantal cellen: 10^(14)
Gemiddelde levensduur: 7-10 jaar
Aantal celtypes: 200-tal soorten zijn gekend
➢ Neutrofiel
➢ Plasma cel
➢ Neuron
➢ Adipocyt
➢ ….
CELL EVOLUTION
Evolutie van eukaryoten:
Belangrijke stap = endosymbiose
1) Horizontale gentransfer van bacteriën naar archaea met fagocytose
• Genetisch materiaal van dode cel werd ingevoerd in genoom van overlevende cel
• Complexer genoom
2) Cel neemt andere bacterie op via endosymbiose
, • Een complexe anaerobe archaeon nam een aerobe α-proteobacterium op
• oer mitochondria werd bekomen = belangrijk voor ATP productie
Ontstaan van meercellige:
• Door eenvoudige gen mutatie zullen cellen samen klusteren
• Meercellige: verschillende cellen hebben verschillende functies = functionele complexiteit
• Cel-cel/omgeving interactie zorgt voor: cel specialisatie & samenwerking van cellen
• Complexe weefsel en orgaan opbouw
Celfusie door celopname leidt meestal tot fagocytose, maar een zeldzaam alternatief is coöperatieve
symbiose.
Eukaryote-archaea homologen: informatie processystemen
Eukaryote-bacteria homologen: operationele functies
Horizontale gentransfer: uitwisseling van genetisch materiaal tussen
twee individuen van dezelfde generatie (transformatie, transductie of
conjugatie)
Verticale gentransfer: overdracht van genetisch materiaal als gevolg
van geslachtelijke voortplanting. DNA wordt overgedragen van
generatie op generatie
DNA AND CHROMOSOME COPY NUMBER DURING THE CELL CYCLE
• 2 sets van 23 chromosomen (22 autosomen en 1 geslachtschromosom)
• 46 XY (man), 46 XX (vrouw)
• DNA inhoud van 1 set = C [~ 3,5 pg (3,5 x 10-12 g)]
Verschillen in ploïdie:
• Nulliploïde somatische cellen: geen celkern, alle info meegekregen via moedercel
• Vb: erythrocyten, bloedplaatjes, mature keratinocyten)
• Euploïde cel: normaal aantal chromosomen voor dat celtype
• Aneuploïde cel: abnormaal aantal chromosomen voor dat celtype
Polyploïdie kan ontstaan door:
1) Endomitose: DNA verdubbeling zonder celdeling ➔ meerdere celkernen
2) Celfusie: meerde celkernen (synctium) ➔ vb: spiercellen
H2: FUNDAMENTALS OF CELLS AND CHROMOSOMES
CELL STRUCTURE AND DIVERSITY AND CELL EVOLUTION
o Symmetrische celdeling: dochtercellen identiek (en zelfde als moedercel)
o Asymmetrische celdeling: dochtercellen verschillend (bv. ≠ grootte en/of functie)
BV: ➔ stamcellen (1 dochtercel onderhoudt de functie en de andere dochtercel zal verder delen)
INTRACELLULAIRE ORGANISATIE IN DIERLIJKE CELLEN
Plasmamembraan
Bestaat uit een dubbele laag van fosfolipiden
Levert protectie aan de cel en is selectief permeabel
Cytosol
Waterige component van het cytoplasma
Plaats van proteïne synthese en metabole activiteit
Cytoskelet
Belangrijk voor celstabiliteit, celvorm, celbeweging, intracellulair transport, communicatie
• Microfilamenten (actine polymeer)
✓ Het cytoskelet onder het plasmamembraan is de celcortex
✓ De cortex is rijk aan actine-filamenten.
✓ De cortex biedt mechanische ondersteuning aan de cel, maar kan snel opnieuw worden
gemodelleerd, waardoor gecontroleerde veranderingen in de celvorm mogelijk zijn, zoals
endocytose, en vergemakkelijken celbeweging door bv. filopodia en lamellipodia te vormen.
• Microtubules (tubuline polymeer)
✓ Meer rigide structuur dan actine-filamenten
✓ Belangrijke bouwstenen van centrosomen en de mitotische spoelfiguur, evenals cilia en
flagella
• Intermediaire filamenten (bv. keratine in epitheliale cellen)
Cilia
Structuur met microtubuli.
, • Sommige gespecialiseerde epitheelcellen hebben meerdere cilia om beweging te veroorzaken.
• Primair cilium: bevat receptormoleculen en fungeren als sensor voor de micro-omgeving van de cel
Endoplasmatisch reticulum (ER; single membraan vesikel)
• Opslagplaats voor Ca2+
• Synthese, vouwing, modificatie van proteïnen en lipiden bestemd voor het celmembraan of voor
secretie
• Glycosylering start in ER
Golgi complex (single membraan vesikels)
• Glycoproteïnen uit het ER, worden verder gemodificeerd in het Golgi-complex
• Scheiden celproducten, zoals eiwitten, uit naar de buitenkant en helpen het plasmamembraan en de
membranen van lysosomen te vormen
Lysosomen
• Single membraan vesikel met hydrolytische enzymen die materialen verteren die door fagocytose
(absorptie van vaste voorwerpen) of pinocytose (absorptie van vloeistoffen) in de cel worden
gebracht.
• Ze helpen eveneens bij degradatie van cel-componenten na celdood
Peroxisomen
• Single membraan vesikel met enzymen die substraten oxideren en waterstofperoxide genereren
Nucleus
• Nuclear envelope = 2 membranen, buitenste bevat ribosomen
• Nuclear pores: bevatten proteïne complexen die fungeren als transporteurs van macromoleculen
tussen de nucleus en het cytoplasma
• Nuclear lamina: bestaat uit intermediaire filamenten (lamins) en geassocieerde proteïnen
• Nuclear matrix: een proteïne netwerk waar chromosomen aan vastgehecht kunnen worden
Mitochondria
• 2 membranen
• Plaats van oxidatieve fosforylatie en dus ATP productie
• Niet alle structuren zijn aanwezig in elk celtype
, Nucleaire lamina
• Stabiliteit van de nucleus
• Organiseert chromatine
Nuclear pore complex
Nuclear envelope proteïnen
Chromatine-geassocieerde proteïnen
Transcriptie factoren
Chromosomen: DNA in de nucleus
mtDNA: DNA in de mitochondriën
Core proteine (TFAM)
Genoom: de collectie van verschillende DNA
moleculen in een eukaryote cel ATAD3
CELDIVERSITY IN THE HUMAN BODY
Gemiddelde grootte: 10-30 µm
Aantal cellen: 10^(14)
Gemiddelde levensduur: 7-10 jaar
Aantal celtypes: 200-tal soorten zijn gekend
➢ Neutrofiel
➢ Plasma cel
➢ Neuron
➢ Adipocyt
➢ ….
CELL EVOLUTION
Evolutie van eukaryoten:
Belangrijke stap = endosymbiose
1) Horizontale gentransfer van bacteriën naar archaea met fagocytose
• Genetisch materiaal van dode cel werd ingevoerd in genoom van overlevende cel
• Complexer genoom
2) Cel neemt andere bacterie op via endosymbiose
, • Een complexe anaerobe archaeon nam een aerobe α-proteobacterium op
• oer mitochondria werd bekomen = belangrijk voor ATP productie
Ontstaan van meercellige:
• Door eenvoudige gen mutatie zullen cellen samen klusteren
• Meercellige: verschillende cellen hebben verschillende functies = functionele complexiteit
• Cel-cel/omgeving interactie zorgt voor: cel specialisatie & samenwerking van cellen
• Complexe weefsel en orgaan opbouw
Celfusie door celopname leidt meestal tot fagocytose, maar een zeldzaam alternatief is coöperatieve
symbiose.
Eukaryote-archaea homologen: informatie processystemen
Eukaryote-bacteria homologen: operationele functies
Horizontale gentransfer: uitwisseling van genetisch materiaal tussen
twee individuen van dezelfde generatie (transformatie, transductie of
conjugatie)
Verticale gentransfer: overdracht van genetisch materiaal als gevolg
van geslachtelijke voortplanting. DNA wordt overgedragen van
generatie op generatie
DNA AND CHROMOSOME COPY NUMBER DURING THE CELL CYCLE
• 2 sets van 23 chromosomen (22 autosomen en 1 geslachtschromosom)
• 46 XY (man), 46 XX (vrouw)
• DNA inhoud van 1 set = C [~ 3,5 pg (3,5 x 10-12 g)]
Verschillen in ploïdie:
• Nulliploïde somatische cellen: geen celkern, alle info meegekregen via moedercel
• Vb: erythrocyten, bloedplaatjes, mature keratinocyten)
• Euploïde cel: normaal aantal chromosomen voor dat celtype
• Aneuploïde cel: abnormaal aantal chromosomen voor dat celtype
Polyploïdie kan ontstaan door:
1) Endomitose: DNA verdubbeling zonder celdeling ➔ meerdere celkernen
2) Celfusie: meerde celkernen (synctium) ➔ vb: spiercellen
