Samenvatting CBI10306 week 1 – Cellen en celorganellen
College 1 – Cellen en celorganellen
Een stukje geschiedenis:
- 1665: Robert Hooke zag met een simpele microscoop structuren in kurk die hij cellen noemde
- 1674: Antony van Leeuwenhoek verbetert de microscoop zodat de inhoud van cellen zichtbaar is
- 1838: Matthias Schleiden rapporteerde dat plantenweefsels uit cellen zijn opgebouwd
- 1839: Theodor Schwann rapporteerde dat dierlijke weefsels uit cellen zijn opgebouwd
- 1855: Rudolf Virchow ontdekte dat nieuwe cellen gevormd worden door celdeling
Celtheorie (Theodor Schwann, Matthias Jakob, Schleiden en Rudolf Virchow, 1855):
- Cellen zijn de bouwstenen van alle levende organismes
- Alle levende organismes bestaan uit één of meerdere cellen
- Cellen ontstaan uit andere cellen
- De activiteit van een organisme wordt bepaald door de totale activiteit van alle cellen die aanwezig zijn in
het organisme
Huidige celtheorie:
- Cellen zijn de bouwstenen van alle levende organismes
- Alle levende organismes bestaan uit één of meerdere cellen
- Cellen ontstaan uit andere cellen
- De activiteit van een organisme wordt bepaald door de totale activiteit van alle cellen
- Metabolische en biochemische processen vinden plaats in cellen
- Erfelijke informatie is opgeslagen in het DNA (chromosomen) en wordt door transcriptie en
translatie vertaald in eiwitten
- Alle cellen van vergelijkbare soorten hebben dezelfde chemische samenstelling
Prokaryoten: bacteria en archeae.
- Archeae komen net zo veel voor als bacteriën
- Klein en meestal eencellig
- Heeft een celwand
- Grote diversiteit
- Cyanobacteria: primaire producten
o Maken toxines
- Beperkte intracellulaire organisatie
o DNA: nucleoid
o Geen kernmembraan
o Geen organellen
Cyanobacterien hebben de radiatie van hetrotrofe organismen mogelijk gemaakt:
- Hebben de concentratie O2 in de atmosfeer 10.000 keer verhoogd
o Want wij en heterotrofe organismen hebben zuurstof nodig om te leven
- Ozon (O3) productie
o Houdt UV-straling tegen in de atmosfeer
o Zonder ozon geen leven op het land mogelijk geweest
- Sequestratie van CO2
o Tegengaan broeikaseffect
§ Cyanobacterie bond CO2
o Productie fossiele brandstoffen en mineralen
- Hebben hun fotosynthesesystemen doorgegeven aan eukaryote cellen
- Alleen een aantal prokaryoten, waaronder een aantal cyanobacteria, kunnen stikstof fixeren
Van prokaryoot naar eukaryoot:
Ontstaan van kernmembraan met ER:
,Endo (binnen) symbiontentheorie à los levende mitochondriën/chloroplasten zijn opgenomen door een
eukaryoot.
- Mitochondriën hebben eigen DNA en een dubbel membraan
Door opname van verschillende prokaryoten zijn mitochondriën en chloroplasten ontstaan.
Bewijs:
- Dubbele unitmembranen
- Eigen nucleotiden met prokaryotische genen
- Delen als bacteria
- Eigen ribosomen
- Allerlei overgangsvormen
- Dubbele en driedubbele endosymbionten
Met blote oog zien à 0.2 mm.
Milimeter is miljoen keer zo groot als nanometer.
Visualisatietechnieken van cellen: lichtmicroscopie.
- Resolutie (=oplossend vermogen): de minimale afstand waarbij 2 punten van elkaar te onderscheiden
zijn
- De resolutie (r) is uit te rekenen door:
- Waarin;
o l: golflengte van het licht à beperkende factor van dingen zien in microscoop
§ <200 nm kan je niet meer zien in een microscoop
o n: brekingsindex materie tussen lens en dekglas
o a: halve openingshoek van de lens
- N.A.: numerieke appertuur, dit getal staat op een objectief
De formule kan herleid worden tot:
De resolutie van de microscopen in de practicumzaal is dan:
r = 422 nm (=422*10^-9 m, = 0.422 µm) à dingen zien van een halve micrometer onder de microscoop.
Visualisatietechnieken van cellen (want cellen hebben geen kleur).
Contrastering:
1. Kleurstoffen die plaatselijk licht absorberen à dingen zichtbaar maken die je niet zonder kleuring zou
kunnen zien
a. Kleuring door middel van specifieke kleurstoffen
, 2. Faseverschillen van licht converteren naar intensiteitsverschillen
(Epi)fluorescentiemicroscopie:
- Visualisatie van fluorescerende stoffen die specifiek aan bepaalde onderdelen van een cel binden
o Dingen normaal niet kunnen onderscheiden nu wel te onderscheiden
Visualisatietechnieken van cellen: electronenmicroscopie:
- Electronenmicroscopie; geen licht maar een electronenbundel om preparaat te bekijken; daardoor veel
meer zien <200 nm
- Twee types:
o Transmissie Electronen Microscopie
o Scanning Electonen Microscopie
- Beiden maken details zichtbaar tot +- 0.1 nm (1*10-10m)
- Electronen in plaats van licht:
o Resolutie niet beperkt door golflengte van licht
o Geen kleurstoffen maar zware metalen voor contrast
o Geen glazenlenzen maar magnetische lenzen
Transmissie Electronen Microscopie (TEM):
- Electronenbundel valt door het preparaat
o Extreem dunne coupe (+- 70 nm!)
o Fixatie en inbedding in kunsthars, vacuum: alleen dood materiaal;
niet naar dynamiek kijken
o Contrastering door zware metalen die lokaal binden
Scanning Electronen Microscopie (SEM):
- Preparaat weerkaatst de electronenbundel, tast oppervlakten af
o Alleen oppervlaktes en breukvlakken te bekijken
o Soms contrastering door opdampen zware metalen
o Alleen doodmateriaal te bekijken
o Veel nieuwe ontwikkelingen
Nieuwe ontwikkelingen in de electronenmicroscopie: 3D imaging van celinhoud:
- Conventionele TEM coupes zijn erg dun (2D)
- 3D weergave heeft veel meerwaarde
- TEM: tomografie (max ca. 500 nm)
- SEM: Focussed Ion Beam (FIB) of Serial Block Face Sectioning (SBFS)
Samenvatting SEM en TEM:
Lichtmicroscoop à kleurstof en glazen lens gebruikt.
Transmissie microscopie à elektronen en magnetische lens gebruikt.
De eukaryote cel:
, De eukaryote cel: definities:
- Cytoplasma: alles in een cel dat buiten de kern ligt, inclusief het plasmamembraan
- Organellen: onderdelen van de cel met een specifieke functie, omgeven door membraan
- Cytosol: het grondplasma, een waterige oplossing met verschillende moleculen, waar de organellen in
liggen (organellen horen daar niet bij)
- Cytoskelet: dynamische structuur van draden en buizen, die de cel structureren en voor transport en
beweging zorgt
- Endomembraansysteem: alle door membranen omgeven compartimenten in een cel
Dierlijke cellen:
Plantencellen:
- Plastiden en fotosynthese
- Celwand en turgordruk
- Grote lytische vacuole in plaats van lysosomen
- Veel in plaats van 1 Golgi stack (dierlijke cel)
- Geen intermediaire filamenten
- Geen centriole
De cel: een complexe, georganiseerde eenheid.
Waarom al die compartimenten?
- Hogere efficiëntie (groter worden)
- Specialisatie in functie
- Afschermen van processen die schadelijk zijn voor de rest van de cel
Mitochondriën, de energiecentrales van de cel:
- Alle eukaryotische cellen bezitten mitochondriën
- Ze hebben een buitenmembraan en een ingestulpte binnenmembraan
(2 membranen)
- Mitochondriën zijn meestal ovaal of langwerpig
- Ze hebben eigen mitochondriaal DNA en delen als bacteria (endosymbiont!)
Functie mitochondriën: energievoorziening.
College 1 – Cellen en celorganellen
Een stukje geschiedenis:
- 1665: Robert Hooke zag met een simpele microscoop structuren in kurk die hij cellen noemde
- 1674: Antony van Leeuwenhoek verbetert de microscoop zodat de inhoud van cellen zichtbaar is
- 1838: Matthias Schleiden rapporteerde dat plantenweefsels uit cellen zijn opgebouwd
- 1839: Theodor Schwann rapporteerde dat dierlijke weefsels uit cellen zijn opgebouwd
- 1855: Rudolf Virchow ontdekte dat nieuwe cellen gevormd worden door celdeling
Celtheorie (Theodor Schwann, Matthias Jakob, Schleiden en Rudolf Virchow, 1855):
- Cellen zijn de bouwstenen van alle levende organismes
- Alle levende organismes bestaan uit één of meerdere cellen
- Cellen ontstaan uit andere cellen
- De activiteit van een organisme wordt bepaald door de totale activiteit van alle cellen die aanwezig zijn in
het organisme
Huidige celtheorie:
- Cellen zijn de bouwstenen van alle levende organismes
- Alle levende organismes bestaan uit één of meerdere cellen
- Cellen ontstaan uit andere cellen
- De activiteit van een organisme wordt bepaald door de totale activiteit van alle cellen
- Metabolische en biochemische processen vinden plaats in cellen
- Erfelijke informatie is opgeslagen in het DNA (chromosomen) en wordt door transcriptie en
translatie vertaald in eiwitten
- Alle cellen van vergelijkbare soorten hebben dezelfde chemische samenstelling
Prokaryoten: bacteria en archeae.
- Archeae komen net zo veel voor als bacteriën
- Klein en meestal eencellig
- Heeft een celwand
- Grote diversiteit
- Cyanobacteria: primaire producten
o Maken toxines
- Beperkte intracellulaire organisatie
o DNA: nucleoid
o Geen kernmembraan
o Geen organellen
Cyanobacterien hebben de radiatie van hetrotrofe organismen mogelijk gemaakt:
- Hebben de concentratie O2 in de atmosfeer 10.000 keer verhoogd
o Want wij en heterotrofe organismen hebben zuurstof nodig om te leven
- Ozon (O3) productie
o Houdt UV-straling tegen in de atmosfeer
o Zonder ozon geen leven op het land mogelijk geweest
- Sequestratie van CO2
o Tegengaan broeikaseffect
§ Cyanobacterie bond CO2
o Productie fossiele brandstoffen en mineralen
- Hebben hun fotosynthesesystemen doorgegeven aan eukaryote cellen
- Alleen een aantal prokaryoten, waaronder een aantal cyanobacteria, kunnen stikstof fixeren
Van prokaryoot naar eukaryoot:
Ontstaan van kernmembraan met ER:
,Endo (binnen) symbiontentheorie à los levende mitochondriën/chloroplasten zijn opgenomen door een
eukaryoot.
- Mitochondriën hebben eigen DNA en een dubbel membraan
Door opname van verschillende prokaryoten zijn mitochondriën en chloroplasten ontstaan.
Bewijs:
- Dubbele unitmembranen
- Eigen nucleotiden met prokaryotische genen
- Delen als bacteria
- Eigen ribosomen
- Allerlei overgangsvormen
- Dubbele en driedubbele endosymbionten
Met blote oog zien à 0.2 mm.
Milimeter is miljoen keer zo groot als nanometer.
Visualisatietechnieken van cellen: lichtmicroscopie.
- Resolutie (=oplossend vermogen): de minimale afstand waarbij 2 punten van elkaar te onderscheiden
zijn
- De resolutie (r) is uit te rekenen door:
- Waarin;
o l: golflengte van het licht à beperkende factor van dingen zien in microscoop
§ <200 nm kan je niet meer zien in een microscoop
o n: brekingsindex materie tussen lens en dekglas
o a: halve openingshoek van de lens
- N.A.: numerieke appertuur, dit getal staat op een objectief
De formule kan herleid worden tot:
De resolutie van de microscopen in de practicumzaal is dan:
r = 422 nm (=422*10^-9 m, = 0.422 µm) à dingen zien van een halve micrometer onder de microscoop.
Visualisatietechnieken van cellen (want cellen hebben geen kleur).
Contrastering:
1. Kleurstoffen die plaatselijk licht absorberen à dingen zichtbaar maken die je niet zonder kleuring zou
kunnen zien
a. Kleuring door middel van specifieke kleurstoffen
, 2. Faseverschillen van licht converteren naar intensiteitsverschillen
(Epi)fluorescentiemicroscopie:
- Visualisatie van fluorescerende stoffen die specifiek aan bepaalde onderdelen van een cel binden
o Dingen normaal niet kunnen onderscheiden nu wel te onderscheiden
Visualisatietechnieken van cellen: electronenmicroscopie:
- Electronenmicroscopie; geen licht maar een electronenbundel om preparaat te bekijken; daardoor veel
meer zien <200 nm
- Twee types:
o Transmissie Electronen Microscopie
o Scanning Electonen Microscopie
- Beiden maken details zichtbaar tot +- 0.1 nm (1*10-10m)
- Electronen in plaats van licht:
o Resolutie niet beperkt door golflengte van licht
o Geen kleurstoffen maar zware metalen voor contrast
o Geen glazenlenzen maar magnetische lenzen
Transmissie Electronen Microscopie (TEM):
- Electronenbundel valt door het preparaat
o Extreem dunne coupe (+- 70 nm!)
o Fixatie en inbedding in kunsthars, vacuum: alleen dood materiaal;
niet naar dynamiek kijken
o Contrastering door zware metalen die lokaal binden
Scanning Electronen Microscopie (SEM):
- Preparaat weerkaatst de electronenbundel, tast oppervlakten af
o Alleen oppervlaktes en breukvlakken te bekijken
o Soms contrastering door opdampen zware metalen
o Alleen doodmateriaal te bekijken
o Veel nieuwe ontwikkelingen
Nieuwe ontwikkelingen in de electronenmicroscopie: 3D imaging van celinhoud:
- Conventionele TEM coupes zijn erg dun (2D)
- 3D weergave heeft veel meerwaarde
- TEM: tomografie (max ca. 500 nm)
- SEM: Focussed Ion Beam (FIB) of Serial Block Face Sectioning (SBFS)
Samenvatting SEM en TEM:
Lichtmicroscoop à kleurstof en glazen lens gebruikt.
Transmissie microscopie à elektronen en magnetische lens gebruikt.
De eukaryote cel:
, De eukaryote cel: definities:
- Cytoplasma: alles in een cel dat buiten de kern ligt, inclusief het plasmamembraan
- Organellen: onderdelen van de cel met een specifieke functie, omgeven door membraan
- Cytosol: het grondplasma, een waterige oplossing met verschillende moleculen, waar de organellen in
liggen (organellen horen daar niet bij)
- Cytoskelet: dynamische structuur van draden en buizen, die de cel structureren en voor transport en
beweging zorgt
- Endomembraansysteem: alle door membranen omgeven compartimenten in een cel
Dierlijke cellen:
Plantencellen:
- Plastiden en fotosynthese
- Celwand en turgordruk
- Grote lytische vacuole in plaats van lysosomen
- Veel in plaats van 1 Golgi stack (dierlijke cel)
- Geen intermediaire filamenten
- Geen centriole
De cel: een complexe, georganiseerde eenheid.
Waarom al die compartimenten?
- Hogere efficiëntie (groter worden)
- Specialisatie in functie
- Afschermen van processen die schadelijk zijn voor de rest van de cel
Mitochondriën, de energiecentrales van de cel:
- Alle eukaryotische cellen bezitten mitochondriën
- Ze hebben een buitenmembraan en een ingestulpte binnenmembraan
(2 membranen)
- Mitochondriën zijn meestal ovaal of langwerpig
- Ze hebben eigen mitochondriaal DNA en delen als bacteria (endosymbiont!)
Functie mitochondriën: energievoorziening.
