Celbiologie
Hoofdstuk 1: Introductie tot cellen
Het ontstaan van de hedendaagse moleculaire celbiologie
Cytologie : beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Biochemie : chemie van de cel ( macromoleculen + bouwstenen ), metabolisme, signaaltransductie, …
Genetica : erfelijke informatie ( DNA )
Levende vs niet-levende materie
Alle levende organismen bestaan uit één of meerder cellen
en kunnen zichzelf vermenigvuldigen
vb. bacteriën, mens, …
De cel is de basisstructuur van het leven
Alle cellen ontstaan uit andere cellen → celdeling
Levende cellen kunnen zichzelf reproduceren via een auto-
1 11 1 1 1 katalytisch proces (alles in cel aanwezig voor celdeling)
Levende cellen evolueerden uit eenzelfde voorouder-cel
De genetische informatie in de cellen levert de instructies
voor de vorm, de functie en het gedrag van cellen en
organismen
Diversiteit van levende wezens
Basis structuur → cel → weefsel → organen
1. Gelijkheid en verschillen
Cellen variëren enorm in vorm en functie
(vb. Grootte, voortbeweging, celwand,…)
Variatie in chemische activiteiten en eisen (vb. Zuurstof nodig, zonlicht, moleculen,…)
In een multicellulair organisme is er een verdeling van het werk tussen de cellen, elk
heeft zijn eigen specialisatie ( vb. productie stoffen, motoren,
elektriciteitsgeneratoren, …)
Levende cellen hebben dezelfde chemische samenstelling
Cellen kunnen ook individueel leven. Ze kunnen groeien,
zich voortplanten, reageren op hun omgeving,…
Elke cel bevat genen, opgeslagen onder de vorm van
DNA moleculen (met dezelfde nucleotiden: A,T,C,G)
Het DNA wordt overgeschreven onder de vorm van RNA,
die dan op zijn beurt vertaald wordt in proteïneketens
(bestaande uit de 20 aminozuren) (Genexpressie)
Proteïnen bepalen het gedrag en uiterlijk van de cel
De cel is de fundamentele eenheid van het leven
Een virus is een hoeveelheid DNA/RNA in een proteïnekapsel
dat zich laat delen door een cel a.d.h.v. Parasitisme.
→ kunnen zichzelf niet reproduceren
→ chemische zombies : ze zijn inert en inactief buiten hun
gastheercellen, maar ze kunnen een kwaadaardige controle
uitoefenen over een cel zodra ze binnenkomen
1
,Alle cellen zijn afkomstig van dezelfde voorouder
Elke cel reproduceert zich door zijn DNA te verdubbelen, in twee te splitsen en een kopie
van de genetische informatie over te dragen aan de dochtercellen
Evolutie ontstaat door mutaties (verandert DNA)(goed/slecht/gelijk) waardoor levende
soorten geleidelijk aan worden bewerkt en aangepast door hun omgeving
→ Survival of the fittest : elimineert slechte mutaties, tolereert gelijke
Genen leveren de instructies voor de vorm, functies en gedrag van een cel
Een genoom bevat de gehele genetische informatie van een cel (chromosomen) en
instrueert de cel hoe hij moet functioneren en moet groeien in een organisme met
honderden andere celtypes vb. botcellen, vetcellen, …
Celdifferentiatie is het ontstaan van een specifiek celtype uit een stamcel (eicel).
Elk celtype gebruikt zijn genen om proteïnen te vormen (Genexpressie)
2. Cellen onder de microscoop
Lichtmicroscoop : gebruikt licht om staaltjes te onderzoeken
→biologen konden voor de eerste keer ingewikkelde structuren van cellen zien
→Maar : licht zet limiet op de fijnheid van wat we zien ( details )
Elektronenmicroscoop ( 1930 ) : gebruikt elektronenstralen in plaats van licht
→ meer detail
Lichtmicroscoop zorgde voor ontdekking van de cellen
17de eeuw , Robert Hooke
Pas vanaf 19de eeuw : meer en meer gebruikt
Schleider en Schwann : cellen zijn de universele bouwstenen van
elk levend wezen
=>alle cellen zijn gevormd door groei en deling van andere cellen
Darwin : evolutietheorie
=>legt uit hoe random variatie is
A: levende plantencel 1880
→ deling in 2 dochtercellen
Lichtmicroscoop liet onderzoek van cellen en componenten toe B : zelfde, maar moderner
Cellen kunnen dicht opeen zitten of gescheiden door een extra –
cellulaire matrix, een dichte mat ( vaak proteïnevezels ingebed in een polysacharidegel )
Interne structuur van cel : moeilijk te zien
→transparant ( kleurloos )
→oplossing : cellen kleuren met kleurstof dat bepaalde delen kleurt
→brekingsindex van licht
Cel : Duidelijke grens celmembraan
Nucleus midden van cel
Cytoplasma transparante stof met veelsoortige objecten
Fluorescent microscoop : meer details en tegenwoordig tot 20 nm ( grootte van 1 ribosoom )
De fijne structuur van een cel wordt onthuld d.m.v. elektronenmicroscopie
Details tot op een paar nm
Vereist nauwkeurige voorbereiding
→cell sample wordt ingemaakt in chemische oplossing en ingebed in een “wax”, in stukken gesneden
en bevlekt voor het bekeken wordt
→bij elektronenmicroscopie dunnere secties, je kan niet naar levende cellen kijken
Celorganellen worden zichtbaar
→celmembraan ( 5nm dik ) vormt grens rond organellen = plasmamembraan
Membraan rond organellen = intern membraan
Transmissie elektronenmicroscoop : wordt gebruikt voor te kijken naar dunne stukjes weefsel
lichtmicroscoop, maar zendt een straal van elektronen uit
Scanningelektronenmicroscopie : jaagt de elektronen weg van het oppervlak van specimen
Wordt gebruikt om details van oppervlak van cellen en andere
structuren te kijken
2
, Cel van mensenhuid: gegroeid in eigen teelt en wordt gefotografeerd
door lichtmicroscoop m.b.v. interferentiecontrast microscopie
Microscopie
Lichtmicroscopie :
Laat toe om cellen tot duizend keer te vergroten en details tot op 0,2 nm te zien
( limiet komt niet door de lenzen, maar door de lichtgolven
3 eisen : -helder licht
-specimen moet zorgvuldig bereid worden zodat er lucht door kan
-geschikte lenzen ( objectief en kijkglas ) moeten gerangschikt worden
Fluorescentie microscoop :
Fluorescerende kleurstoffen worden gebruikt om cellen te bevlekken.
Werking = lichtmicroscoop
→licht gaat door 2 filters
1.filtert licht voordat het het specimen bereikt, laat alleen golflengtes door
die de bepaalde kleurstof opwekken
2.blokkeert dat licht en laat enkel die lichtstralen door. Gekleurde objecten
lichten op
Confocale microscoop :
Straal is gefocust op 1 punt op een specifieke diepte
Mini gaatje in detector laat alleen de fluorescerende gedeeltes zien
Scherper
Foto : pigment van een kikker
- Nucleus : paars
- Pigmentkorrels : rood
- Microtubuli : groen
Fluorescentie microscoop vs Confocale Fluorescentie microscoop
→gebruik van laserstraal om fluorescent gekleurd object te scannen
Super-resolutie Fluorescentie microscoop :
Resolutie tot 20nm
3
, Transmission electron microscopy ( TEM )
TEM = lichtmicroscoop
→elektronen , magnetische spoelen i.p.v. glazen lenzen
Specimen moet heel dun zijn
Contrast door specimen te bevlekken met elektronendichte zware metalen die lokaal
N nnn elektronen opslorpen
Scanning electron microscopy ( SEM )
Specimen bedekt met dun laagje zwaar metaal wordt gescand door straal van
elektronen gebracht op een focus op het specimen door magnetische spoelen
die fungeren als lenzen
De cel bestaat uit:
- Nucleus(kern) met kernmembraan
- Cytoplasma met plasmamembraan
- Celorganellen
4
Hoofdstuk 1: Introductie tot cellen
Het ontstaan van de hedendaagse moleculaire celbiologie
Cytologie : beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Biochemie : chemie van de cel ( macromoleculen + bouwstenen ), metabolisme, signaaltransductie, …
Genetica : erfelijke informatie ( DNA )
Levende vs niet-levende materie
Alle levende organismen bestaan uit één of meerder cellen
en kunnen zichzelf vermenigvuldigen
vb. bacteriën, mens, …
De cel is de basisstructuur van het leven
Alle cellen ontstaan uit andere cellen → celdeling
Levende cellen kunnen zichzelf reproduceren via een auto-
1 11 1 1 1 katalytisch proces (alles in cel aanwezig voor celdeling)
Levende cellen evolueerden uit eenzelfde voorouder-cel
De genetische informatie in de cellen levert de instructies
voor de vorm, de functie en het gedrag van cellen en
organismen
Diversiteit van levende wezens
Basis structuur → cel → weefsel → organen
1. Gelijkheid en verschillen
Cellen variëren enorm in vorm en functie
(vb. Grootte, voortbeweging, celwand,…)
Variatie in chemische activiteiten en eisen (vb. Zuurstof nodig, zonlicht, moleculen,…)
In een multicellulair organisme is er een verdeling van het werk tussen de cellen, elk
heeft zijn eigen specialisatie ( vb. productie stoffen, motoren,
elektriciteitsgeneratoren, …)
Levende cellen hebben dezelfde chemische samenstelling
Cellen kunnen ook individueel leven. Ze kunnen groeien,
zich voortplanten, reageren op hun omgeving,…
Elke cel bevat genen, opgeslagen onder de vorm van
DNA moleculen (met dezelfde nucleotiden: A,T,C,G)
Het DNA wordt overgeschreven onder de vorm van RNA,
die dan op zijn beurt vertaald wordt in proteïneketens
(bestaande uit de 20 aminozuren) (Genexpressie)
Proteïnen bepalen het gedrag en uiterlijk van de cel
De cel is de fundamentele eenheid van het leven
Een virus is een hoeveelheid DNA/RNA in een proteïnekapsel
dat zich laat delen door een cel a.d.h.v. Parasitisme.
→ kunnen zichzelf niet reproduceren
→ chemische zombies : ze zijn inert en inactief buiten hun
gastheercellen, maar ze kunnen een kwaadaardige controle
uitoefenen over een cel zodra ze binnenkomen
1
,Alle cellen zijn afkomstig van dezelfde voorouder
Elke cel reproduceert zich door zijn DNA te verdubbelen, in twee te splitsen en een kopie
van de genetische informatie over te dragen aan de dochtercellen
Evolutie ontstaat door mutaties (verandert DNA)(goed/slecht/gelijk) waardoor levende
soorten geleidelijk aan worden bewerkt en aangepast door hun omgeving
→ Survival of the fittest : elimineert slechte mutaties, tolereert gelijke
Genen leveren de instructies voor de vorm, functies en gedrag van een cel
Een genoom bevat de gehele genetische informatie van een cel (chromosomen) en
instrueert de cel hoe hij moet functioneren en moet groeien in een organisme met
honderden andere celtypes vb. botcellen, vetcellen, …
Celdifferentiatie is het ontstaan van een specifiek celtype uit een stamcel (eicel).
Elk celtype gebruikt zijn genen om proteïnen te vormen (Genexpressie)
2. Cellen onder de microscoop
Lichtmicroscoop : gebruikt licht om staaltjes te onderzoeken
→biologen konden voor de eerste keer ingewikkelde structuren van cellen zien
→Maar : licht zet limiet op de fijnheid van wat we zien ( details )
Elektronenmicroscoop ( 1930 ) : gebruikt elektronenstralen in plaats van licht
→ meer detail
Lichtmicroscoop zorgde voor ontdekking van de cellen
17de eeuw , Robert Hooke
Pas vanaf 19de eeuw : meer en meer gebruikt
Schleider en Schwann : cellen zijn de universele bouwstenen van
elk levend wezen
=>alle cellen zijn gevormd door groei en deling van andere cellen
Darwin : evolutietheorie
=>legt uit hoe random variatie is
A: levende plantencel 1880
→ deling in 2 dochtercellen
Lichtmicroscoop liet onderzoek van cellen en componenten toe B : zelfde, maar moderner
Cellen kunnen dicht opeen zitten of gescheiden door een extra –
cellulaire matrix, een dichte mat ( vaak proteïnevezels ingebed in een polysacharidegel )
Interne structuur van cel : moeilijk te zien
→transparant ( kleurloos )
→oplossing : cellen kleuren met kleurstof dat bepaalde delen kleurt
→brekingsindex van licht
Cel : Duidelijke grens celmembraan
Nucleus midden van cel
Cytoplasma transparante stof met veelsoortige objecten
Fluorescent microscoop : meer details en tegenwoordig tot 20 nm ( grootte van 1 ribosoom )
De fijne structuur van een cel wordt onthuld d.m.v. elektronenmicroscopie
Details tot op een paar nm
Vereist nauwkeurige voorbereiding
→cell sample wordt ingemaakt in chemische oplossing en ingebed in een “wax”, in stukken gesneden
en bevlekt voor het bekeken wordt
→bij elektronenmicroscopie dunnere secties, je kan niet naar levende cellen kijken
Celorganellen worden zichtbaar
→celmembraan ( 5nm dik ) vormt grens rond organellen = plasmamembraan
Membraan rond organellen = intern membraan
Transmissie elektronenmicroscoop : wordt gebruikt voor te kijken naar dunne stukjes weefsel
lichtmicroscoop, maar zendt een straal van elektronen uit
Scanningelektronenmicroscopie : jaagt de elektronen weg van het oppervlak van specimen
Wordt gebruikt om details van oppervlak van cellen en andere
structuren te kijken
2
, Cel van mensenhuid: gegroeid in eigen teelt en wordt gefotografeerd
door lichtmicroscoop m.b.v. interferentiecontrast microscopie
Microscopie
Lichtmicroscopie :
Laat toe om cellen tot duizend keer te vergroten en details tot op 0,2 nm te zien
( limiet komt niet door de lenzen, maar door de lichtgolven
3 eisen : -helder licht
-specimen moet zorgvuldig bereid worden zodat er lucht door kan
-geschikte lenzen ( objectief en kijkglas ) moeten gerangschikt worden
Fluorescentie microscoop :
Fluorescerende kleurstoffen worden gebruikt om cellen te bevlekken.
Werking = lichtmicroscoop
→licht gaat door 2 filters
1.filtert licht voordat het het specimen bereikt, laat alleen golflengtes door
die de bepaalde kleurstof opwekken
2.blokkeert dat licht en laat enkel die lichtstralen door. Gekleurde objecten
lichten op
Confocale microscoop :
Straal is gefocust op 1 punt op een specifieke diepte
Mini gaatje in detector laat alleen de fluorescerende gedeeltes zien
Scherper
Foto : pigment van een kikker
- Nucleus : paars
- Pigmentkorrels : rood
- Microtubuli : groen
Fluorescentie microscoop vs Confocale Fluorescentie microscoop
→gebruik van laserstraal om fluorescent gekleurd object te scannen
Super-resolutie Fluorescentie microscoop :
Resolutie tot 20nm
3
, Transmission electron microscopy ( TEM )
TEM = lichtmicroscoop
→elektronen , magnetische spoelen i.p.v. glazen lenzen
Specimen moet heel dun zijn
Contrast door specimen te bevlekken met elektronendichte zware metalen die lokaal
N nnn elektronen opslorpen
Scanning electron microscopy ( SEM )
Specimen bedekt met dun laagje zwaar metaal wordt gescand door straal van
elektronen gebracht op een focus op het specimen door magnetische spoelen
die fungeren als lenzen
De cel bestaat uit:
- Nucleus(kern) met kernmembraan
- Cytoplasma met plasmamembraan
- Celorganellen
4
