Module 1: de cel
In module 1 verken je eerst de basisstructuur van de prokaryote en eukaryote cel. De prokaryote cel is een eenvoudige cel
zonder celorganellen. De eukaroyte cel is complexer van structuur en bevat verschillende celorganellen zoals onder andere de
celkern, het endoplasmatisch reticulum, de mitochondriën enz. We overlopen de verschillende celorganellen, hun opbouw
en functie en besteden extra aandacht aan de opbouw van het celmembraan. Het celmembraan van eukaryote cellen bestaat
voornamelijk uit fosfolipiden die een specifiek chemisch karakter hebben. Fosfolipiden bestaan zowel uit een waterlievend
(hydrofiel) gedeelte als een waterafstotend (hydrofoob) gedeelte. Het maak hen amfipathische moleculen die zich in een
waterige oplossing zullen organiseren in een dubbel lipiden laag. Verder vinden we in het celmembraan ook proteïnen
(eiwitten) en sachariden (suikers) terug. Het celmembraan zorgt ervoor dat de binnenkant van de cel afschermd is van de
extracellulaire (buiten) omgeving. Echter is het wel nodig dat stoffen in en uit de cel zich kunnen verplaatsen. We kunnen
verschillende soorten van transportmechanismen onderscheiden.
We maken een onderscheid tussen passief en actief transport. Bij passief transport gebeurt de verplaatsing vanzelf, er dient
geen energie geleverd te worden. Dit in tegenstelling tot actief transport waarbij er voor de verplaatsing van een stof wel
energie dient geleverd te worden, vaak in de vorm van de afbraak van het energierijke molecule ATP (zie module 2). Als we
kijken naar passief transport onderscheiden we twee manieren: diffusie en osmose.
We starten met een situatie waarbij er een verschil in concentratie (concentratiegradiënt) van een opgelost deeltje is tussen 2
compartimenten. Deze compartimenten zijn gescheiden van elkaar door middel van een membraan dat doorlaatbaar is voor
het opgelost deeltje. In dit geval zal het opgeloste deeltje zich spontaan gaan bewegen in beide richtingen. Echter, netto zal
het deeltje zich meer bewegen naar het compartiment met de laagste concentratie totdat de concentratie aan beide kanten van
het membraan gelijk is. Deze beweging van opgeloste deeltjes naar de plaats van laagste concentratie noemt men diffusie.
Bij osmose hebben we een gelijkaardige situatie, echter is het membraan dat de twee compartimenten scheidt van elkaar niet
meer doorlaatbaar voor het opgeloste deeltje maar wel voor het oplosmiddel, in dit geval water. Er is opnieuw een
concentratieverschil op te merken. Het compartiment waar er veel opgeloste deeltjes aanwezig is noemt men de hypertone
oplossing, het compartiment met weinig opgeloste deeltjes de hypotone oplossing. Het opgeloste deeltje zelf zal zich niet
kunnen verplaatsen maar wel het oplosmiddel. Het oplosmiddel verplaatst zich naar de hypertone oplossing om op deze manier
de concentratie van de opgeloste deeltjes in evenwicht te brengen. Wanneer dit gebeurd is spreekt men van isotone
oplossingen.
Actief transport houdt in dat er energie geleverd wordt om deeltjes te transporteren. In de eukaryote cel kunnen we
verschillende vormen van actief transport terugvinden waaronder de ionenpompen. Ionenpompen pompen ionen van een
plaats met een lage concentratie ionen naar een plaats met een hoge concentratie van ionen. Hierbij wordt ATP afgebroken.
Het belangrijkste voorbeeld van een ionenpomp in de eukaryote cellen is de natrium-kalium pomp (zie les 4). Naast de
ionenpompen zijn er nog verschillende andere processen van actief transport waaronder endocytose, het opnemen van grote
partikels in een endosoom vanuit de buitenwereld, en exocytose, het afgeven van grote partikels via een vesikel naar de
buitenwereld.
eukaryote cel prokaryote cel
oudste celtype (± 3,5 miljard oud) later ontstaan (± 1miljard jaar oud)
1 – 10 micrometer 10 – 100 micrometer
1
,eenvoudige celstructuur complexe celstructuur
Les 1: De prokaryote cel
Opbouw en kenmerken
- naakt DNA: niet opgerold rond of geassocieerd met eiwitten
- plasmiden: circulaire DNA-moleculen, belangrijke rol bij recombinante DNA-technologie
- ribosomen: verantwoordelijk voor de aanmaak van eiwitten tijdens de eiwitsythese
- kapsel en zwaaphaar/flagel: niet bij alle prokaryoten
- geen kernvompartiment, geen membraanomgeven organellen, geen sytoskelet
Les 2: De eukaryote cel
Kenmerken
- ‘eu’ = goed/echt en ‘karyon’ = kern
- kern: dient voor oplsag van DNA-materiaal
- membraanomgeven organellen (organen van de cel) opgebouwd uit macromoleculen
- meercelligen (planten, dieren en zwammen) en sommige ééncelligen (pantoffeldiertje)
Overzicht celorganellen
- celmembraan/plasmamembraan:
-> barrière tussen het extra- en intracellulair milieu
-> belangrijke rol in communicatie en uitwisseling van de cel met zijn omgeving
- cytoplamsa: cytosol (waterig milieu of gelachtige vloeistof) + celorganellen
- kern (grootste organel):
-> opslagplaats genetisch materiaal (DNA en eiwitten, verdeeld over chromosomen)
-> dubbel membraan waarvan buitenste in verbinding met het ER
- kernporiën: transport in en uit de kern
2
, - nucleolus: ribosoomonderdelen maken > via kernporiën naar cytosol getransporteerd
- ribosomen:
-> aanmaak van eiwitten
-> grote en kleine subeenheid: opgebouwd uit ribosomale eiwitten en rRNA
- centriool:
-> bij dierlijke cel
-> per twee, loodrecht op elkaar
-> opgebouwd uit microtubuli: buisvormige structuurtjes (3 microtubuli = triplet)
-> 1 centriool = 9 circulair georiënteerde tripletten
-> belangrijke rol bij celdeling voor de vorming van de spoelfiguur (chromosomen verdelen)
-> microtubuli die deel uitmaken van het cytoskelet
- endoplasmatisch reticulum (ER):
-> netwerk van door membraan omgeven holtes, kanalen of cisternae
-> RER: bezet met ribosomen -> eiwitsinthese (> membraan) of eiwitten (> secretie)
-> SER: aanmaak van lipiden
- Golgi-apparaat:
-> in de buurt van RER, eiwitten komen aan via blaasjestransport
-> opeenstapeling van afgeplatte zakjes (cisternae) omgeven door een membraan
-> afwerking van eiwitten - vesikels die afsplitsen van GA endocytose:
-> sortering: - bevatten verteringsenzymen die DNA, - opname van stoffen in endosoom
1. ter plaatse blijven RNA, eiwitten, suiker, lipiden afbreken - versmelt met lysosoom
- rol bij opruimen van celeigen materiaal - enzymen breken stoffen af
2. opname in lysosomen
blaasje/vesikel -> versmelting plasmamembraan -> secretie eiwitten
3. exocytose
- mitochondriën (energiecentrales van de cel):
-> aanmaak adenosietrifosfaat (ATP)
-> buddel membraan: sterk geplooid binnenmembraan en buitenmembraan
-> in de plooien/cristae: redoxmoleculen en enzymen (> ATP tijdens celademhaling)
- cytoskelet: stevigeheid en bewegingelijkheid, 3D netwerk uit drie componenten
1. microtubuli: holle buisjes (25nm)
2. microfilamenten/actinefilamenten: dunne draadvormige structuren (5nm)
3. intermediaire filamenten (10nm) -> varieren tussen celtypes
Verschil plantaardige en dierlijke cel
- celwand heeft andere samenstelling - celwand: bestaat uit cellulose (polyscharide), geeft stevigheid
- grote vacuole in vetcel - vacuole: membraanomgeven ruimte gevuld met waterig vocht
-> vocht duwt tegen stevige celwand -> stevigheid
3
, - wel - geen lysosoom en geen centriolen
-/ - chleuroplasten, leukoplasten en chromoplasten (fotosynthese)
Les 3: Eenheidsmembraan
-> dubbel membraan
- bv. het plasmamembraan
- celorganellen met enkel (lysosoom) of dubbel eenheidsmembraan (kern, mitochondriën)
Lipiden in het membraan
- fosfolipiden
-> dubbellaag (bilayer) met hydrofobe staarten naar elkaar
- cholesterol
-> tussen de fosfolipiden
amfipatische moleculen:
Proteïnen in het membraan waterlievende en waterafstotende
eigenschappen
- perifere eiwitten
-> aan zijden met membraan verbonden
- transmembranaire eiwitten
-> lopen dwars doorheen het membraan
Polysachariden (enkel bij dierlijke cellen)
- suikermoleculen die aan lipiden/proteïnen binden
- aan de extracellulaire kant
- vormen samen de glycocalix (suikerlaagje)
- suikermoleculen op onze RBC bepalen onze bloedgroep
Eigenschappen en functie van het membraan
* enkel bij dierlijke cellen
- vloeibaar geheel: componenten voortdurend in beweging
- selectief permeabel: laat bepaalde stoffen door, anderen niet
- zelfsluitend: lekken of scheuren worden spontaan gedicht
- barrière tussen intra- en extracellulair milieu
- uitwisseling tussen beide compartimenten: wat mag wel/niet getransporteerd worden
Les 4: Stofwisseling
Overzicht soorten transport
passief transport actief transport
- geen energie nodig, spontaan - vereist energie (ATP)
- diffusie - ionenpomp
- osmose - endo- en exocytose
4
In module 1 verken je eerst de basisstructuur van de prokaryote en eukaryote cel. De prokaryote cel is een eenvoudige cel
zonder celorganellen. De eukaroyte cel is complexer van structuur en bevat verschillende celorganellen zoals onder andere de
celkern, het endoplasmatisch reticulum, de mitochondriën enz. We overlopen de verschillende celorganellen, hun opbouw
en functie en besteden extra aandacht aan de opbouw van het celmembraan. Het celmembraan van eukaryote cellen bestaat
voornamelijk uit fosfolipiden die een specifiek chemisch karakter hebben. Fosfolipiden bestaan zowel uit een waterlievend
(hydrofiel) gedeelte als een waterafstotend (hydrofoob) gedeelte. Het maak hen amfipathische moleculen die zich in een
waterige oplossing zullen organiseren in een dubbel lipiden laag. Verder vinden we in het celmembraan ook proteïnen
(eiwitten) en sachariden (suikers) terug. Het celmembraan zorgt ervoor dat de binnenkant van de cel afschermd is van de
extracellulaire (buiten) omgeving. Echter is het wel nodig dat stoffen in en uit de cel zich kunnen verplaatsen. We kunnen
verschillende soorten van transportmechanismen onderscheiden.
We maken een onderscheid tussen passief en actief transport. Bij passief transport gebeurt de verplaatsing vanzelf, er dient
geen energie geleverd te worden. Dit in tegenstelling tot actief transport waarbij er voor de verplaatsing van een stof wel
energie dient geleverd te worden, vaak in de vorm van de afbraak van het energierijke molecule ATP (zie module 2). Als we
kijken naar passief transport onderscheiden we twee manieren: diffusie en osmose.
We starten met een situatie waarbij er een verschil in concentratie (concentratiegradiënt) van een opgelost deeltje is tussen 2
compartimenten. Deze compartimenten zijn gescheiden van elkaar door middel van een membraan dat doorlaatbaar is voor
het opgelost deeltje. In dit geval zal het opgeloste deeltje zich spontaan gaan bewegen in beide richtingen. Echter, netto zal
het deeltje zich meer bewegen naar het compartiment met de laagste concentratie totdat de concentratie aan beide kanten van
het membraan gelijk is. Deze beweging van opgeloste deeltjes naar de plaats van laagste concentratie noemt men diffusie.
Bij osmose hebben we een gelijkaardige situatie, echter is het membraan dat de twee compartimenten scheidt van elkaar niet
meer doorlaatbaar voor het opgeloste deeltje maar wel voor het oplosmiddel, in dit geval water. Er is opnieuw een
concentratieverschil op te merken. Het compartiment waar er veel opgeloste deeltjes aanwezig is noemt men de hypertone
oplossing, het compartiment met weinig opgeloste deeltjes de hypotone oplossing. Het opgeloste deeltje zelf zal zich niet
kunnen verplaatsen maar wel het oplosmiddel. Het oplosmiddel verplaatst zich naar de hypertone oplossing om op deze manier
de concentratie van de opgeloste deeltjes in evenwicht te brengen. Wanneer dit gebeurd is spreekt men van isotone
oplossingen.
Actief transport houdt in dat er energie geleverd wordt om deeltjes te transporteren. In de eukaryote cel kunnen we
verschillende vormen van actief transport terugvinden waaronder de ionenpompen. Ionenpompen pompen ionen van een
plaats met een lage concentratie ionen naar een plaats met een hoge concentratie van ionen. Hierbij wordt ATP afgebroken.
Het belangrijkste voorbeeld van een ionenpomp in de eukaryote cellen is de natrium-kalium pomp (zie les 4). Naast de
ionenpompen zijn er nog verschillende andere processen van actief transport waaronder endocytose, het opnemen van grote
partikels in een endosoom vanuit de buitenwereld, en exocytose, het afgeven van grote partikels via een vesikel naar de
buitenwereld.
eukaryote cel prokaryote cel
oudste celtype (± 3,5 miljard oud) later ontstaan (± 1miljard jaar oud)
1 – 10 micrometer 10 – 100 micrometer
1
,eenvoudige celstructuur complexe celstructuur
Les 1: De prokaryote cel
Opbouw en kenmerken
- naakt DNA: niet opgerold rond of geassocieerd met eiwitten
- plasmiden: circulaire DNA-moleculen, belangrijke rol bij recombinante DNA-technologie
- ribosomen: verantwoordelijk voor de aanmaak van eiwitten tijdens de eiwitsythese
- kapsel en zwaaphaar/flagel: niet bij alle prokaryoten
- geen kernvompartiment, geen membraanomgeven organellen, geen sytoskelet
Les 2: De eukaryote cel
Kenmerken
- ‘eu’ = goed/echt en ‘karyon’ = kern
- kern: dient voor oplsag van DNA-materiaal
- membraanomgeven organellen (organen van de cel) opgebouwd uit macromoleculen
- meercelligen (planten, dieren en zwammen) en sommige ééncelligen (pantoffeldiertje)
Overzicht celorganellen
- celmembraan/plasmamembraan:
-> barrière tussen het extra- en intracellulair milieu
-> belangrijke rol in communicatie en uitwisseling van de cel met zijn omgeving
- cytoplamsa: cytosol (waterig milieu of gelachtige vloeistof) + celorganellen
- kern (grootste organel):
-> opslagplaats genetisch materiaal (DNA en eiwitten, verdeeld over chromosomen)
-> dubbel membraan waarvan buitenste in verbinding met het ER
- kernporiën: transport in en uit de kern
2
, - nucleolus: ribosoomonderdelen maken > via kernporiën naar cytosol getransporteerd
- ribosomen:
-> aanmaak van eiwitten
-> grote en kleine subeenheid: opgebouwd uit ribosomale eiwitten en rRNA
- centriool:
-> bij dierlijke cel
-> per twee, loodrecht op elkaar
-> opgebouwd uit microtubuli: buisvormige structuurtjes (3 microtubuli = triplet)
-> 1 centriool = 9 circulair georiënteerde tripletten
-> belangrijke rol bij celdeling voor de vorming van de spoelfiguur (chromosomen verdelen)
-> microtubuli die deel uitmaken van het cytoskelet
- endoplasmatisch reticulum (ER):
-> netwerk van door membraan omgeven holtes, kanalen of cisternae
-> RER: bezet met ribosomen -> eiwitsinthese (> membraan) of eiwitten (> secretie)
-> SER: aanmaak van lipiden
- Golgi-apparaat:
-> in de buurt van RER, eiwitten komen aan via blaasjestransport
-> opeenstapeling van afgeplatte zakjes (cisternae) omgeven door een membraan
-> afwerking van eiwitten - vesikels die afsplitsen van GA endocytose:
-> sortering: - bevatten verteringsenzymen die DNA, - opname van stoffen in endosoom
1. ter plaatse blijven RNA, eiwitten, suiker, lipiden afbreken - versmelt met lysosoom
- rol bij opruimen van celeigen materiaal - enzymen breken stoffen af
2. opname in lysosomen
blaasje/vesikel -> versmelting plasmamembraan -> secretie eiwitten
3. exocytose
- mitochondriën (energiecentrales van de cel):
-> aanmaak adenosietrifosfaat (ATP)
-> buddel membraan: sterk geplooid binnenmembraan en buitenmembraan
-> in de plooien/cristae: redoxmoleculen en enzymen (> ATP tijdens celademhaling)
- cytoskelet: stevigeheid en bewegingelijkheid, 3D netwerk uit drie componenten
1. microtubuli: holle buisjes (25nm)
2. microfilamenten/actinefilamenten: dunne draadvormige structuren (5nm)
3. intermediaire filamenten (10nm) -> varieren tussen celtypes
Verschil plantaardige en dierlijke cel
- celwand heeft andere samenstelling - celwand: bestaat uit cellulose (polyscharide), geeft stevigheid
- grote vacuole in vetcel - vacuole: membraanomgeven ruimte gevuld met waterig vocht
-> vocht duwt tegen stevige celwand -> stevigheid
3
, - wel - geen lysosoom en geen centriolen
-/ - chleuroplasten, leukoplasten en chromoplasten (fotosynthese)
Les 3: Eenheidsmembraan
-> dubbel membraan
- bv. het plasmamembraan
- celorganellen met enkel (lysosoom) of dubbel eenheidsmembraan (kern, mitochondriën)
Lipiden in het membraan
- fosfolipiden
-> dubbellaag (bilayer) met hydrofobe staarten naar elkaar
- cholesterol
-> tussen de fosfolipiden
amfipatische moleculen:
Proteïnen in het membraan waterlievende en waterafstotende
eigenschappen
- perifere eiwitten
-> aan zijden met membraan verbonden
- transmembranaire eiwitten
-> lopen dwars doorheen het membraan
Polysachariden (enkel bij dierlijke cellen)
- suikermoleculen die aan lipiden/proteïnen binden
- aan de extracellulaire kant
- vormen samen de glycocalix (suikerlaagje)
- suikermoleculen op onze RBC bepalen onze bloedgroep
Eigenschappen en functie van het membraan
* enkel bij dierlijke cellen
- vloeibaar geheel: componenten voortdurend in beweging
- selectief permeabel: laat bepaalde stoffen door, anderen niet
- zelfsluitend: lekken of scheuren worden spontaan gedicht
- barrière tussen intra- en extracellulair milieu
- uitwisseling tussen beide compartimenten: wat mag wel/niet getransporteerd worden
Les 4: Stofwisseling
Overzicht soorten transport
passief transport actief transport
- geen energie nodig, spontaan - vereist energie (ATP)
- diffusie - ionenpomp
- osmose - endo- en exocytose
4
