H1: CELLULAIRE ARCHITECTUUR EN
MORFOLOGIE
INDELING VAN CELLEN ADHV ORGANISATIE EN FUNCTIE
• Fundamenteel verschillende types van cellulaire organisatie
- Moleculair -> DNA, RNA, eiwitten, suiker, lipiden
- Morfologisch -> groot, klein, bol, plat, …
- Functioneel -> contractie, secretie, communicatie, …
• Klassieke indeling van levensvormen: prokaryoten <-> eukaryoten
- Op basis van aan/afwezigheid membraanomgeven kern
- Houdt geen rekening met diversiteit van ‘prokaryoten’
HUIDIGE INDELING
- 3 levensdomeinen: archaea, bacteria, eukarya
- Verschillen en gelijkenissen tussen de groepen
→ Ribosomen : bij alle 3 verschillend
→ Bacteria en archaea beiden geen membraan omgeven kern
→ Gemeenschappelijke voorouder
WAAROM ZIJN CELLEN BEPERKT IN GROOTTE
→ Capaciteit van het membraantransport
- Hoe groter de cel hoe kleiner de oppervlakte (membraan)/volume verhouding wordt -> de
cel kan onvoldoende stoffen binnenhalen
→ Wordt in sommige cellen verbeterd door vergroting van het membraan (door bv
microvili)
→ Diffusiesnelheid van moleculen
- verspreiding binnenin de cel
- hoe groter de cel hoe langer het duurt voor moleculen om naar hun target te raken.
→ Behouden van voldoende hoge concentraties
- Enzymatische activiteit daalt
→ Compartimentering in celorganellen zorgt voor lokale hoge concentraties -> toch
goede werking
BACTERIA <-> EUKARYA
→ Bacteria
- Geen membraanomgeven kern
- Circulair DNA
→ Geen histonen
- Expressie: geen RNA processing
- Geen organellen
→ Eukarya
- Membraanomgeven kern
- Lineair DNA
→ Chromosomen en histonen
, - Expressie: RNA processing
- Wel organellen
→ Functionele specificatie
1. Specifieke eigenschappen eukarya
→ Cytoskelet (zie H7)
→ Vesiculair transport (langs cytoskelet)
- Tussen organellen
- Endocytose (opname)
- Exocytose (afgifte)
2. Virus
(Behoren niet tot 1 van de 3 groepen)
→ Structurele eigenschappen
- Grotte (25 tot 300 nm)
- Opbouw
→ Kern= genoom (DNA of RNA)
→ Capside of eiwitmantel
→ Soms membraanenveloppe
→ Geen cytoplasme, organellen of ribosomen
- Infectieuze cyclus
a. Binnendringen in gastcel
→ Specificiteit bepaald het ziektepatroon
b. Ontmanteling van virus
c. Replicatie van virale componenten
d. Assemblage van de viruspartikels
e. Vrijstelling
3. Cellen en organellen
• Eukaryote cel
- Plasmamembraan
- Kern
- Cytoplasma
→ Cytosol (vloeistof)
→ Organellen
→ Cytoskelet
• Plasmamembraan
- Grens tussen extra en intracellulair
→ Permeabiliteitsbarrière sommige stoffen kunnen erdoor (polaire moleculen)
- Fosfolipiden
→ Amfipatisch: hydrofiele kop, hydrofobe start
→ Spontane vorming dubbellaag in water
- Membraaneiwitten
→ Signaaltransductie
→ Transport
→ Celadhesie
→ Metabolisme
• Kern
- Bevat DNA
- Omgeven door kernenveloppe
, → Dubbele membraan
→ Kernporiën
→ Nucleolus (RNA synthese)
MITOCHONDRIA
- Dubbele membraan
→ Buitenste mitochondriale membraan
→ Binnenste mitochondriale membraan: critae
- Tussenmembraanruimte
- Matrix (intern compartiment)
→ Bevat circulair DNA, RNA, eiwitten
→ Expressie van beperkt aantal mitochondriale genen
- Functie
→ Synthese ATP (celademhaling)
ENDOPLASMATISCH RETICULUM
- Network verspreid over cytoplasma
- Omgeven door enkelvoudig membraan
→ Continu met kernmembraan
- RER
→ Synthese eiwitten
- SER
→ Synthese lipiden en steroiden
→ Detoxificatiereacties
→ Opslag Ca ionen
GOLGI APPARAT
- Structuur
→ Stapel van cisternae (platte vesikels met enkele membraan)
→ Perinuclieair gelegen
→ Over verdiling
~ cis-golgi
~ trans-golgi
~ mediaal-golgi
- Functie
→ Modificiering van secretorische eiwitten
→ Sortering van eiwitten in functie van bestemming
~ plasmamembraan (excytose)
~ endosomen
~ lysosomen
SECRETORISCHE ROUTE
- Ruw er
→ Synthese eiwitten
- Golgi complex
→ Modificatie
, → Sortering
- Secretorische vesikels
→ Opslag en transport
- Plasmamembraan
→ Afgave in extracellulaire ruimte of plasmamembraan
- Endolysosomaal compartiment
• Lysosoom
- Vesikel met enkelvoudig membraan
- Lumen
→ Zure hydrolasen (pH 4.5)
- Functie
→ Afbraak DNA, RNA , eiwitten, lipiden, suikers, …
• Peroxysoom
- Vesikels met enkel membraan
- Catalase: 2 H2O2 -> 2H2O + O2
H2: STRUCTUUR EN FUNCTIE VAN
MEMBRANEN
1: membranen
A. Afbakening en permiabiliteitsbarrière
• Afbakening
- Intra- versus extracellulair
- Intracellulaire organellen
• Permiabiliteitsbarrière
- Niet doorlaadbaar voor hydrofiele en grote moleculen
→ Ionen, glucose, eiwitten, DNA en RNA
- Doorlaadbaar voor apolaire stoffen
→ Vetten
• Ontstaan van compartimenten met verschillende samenstellingen
- Ionen, metabolieten, eiwitten, DNA
B. Membraan locatie vs functie
• Membranen bevatten specifieke eiwitten
- Specifieke functies in organnellen
C. Transmembranair transport (zie H3)
• Transportsystemen in membraan voor
- Ionen
- Glucose
- Eiwitten, DNA, RNA
• Vormen van transport
- Specifiek transport
→ Bv porie
- Aspecifiek transport
→ Bv ionenkanaal
D. Cellulaire communicatie
• Ontvangen en doorgeven van signalen
, - Chemisch, bv hormonen
- Elektrisch, bv zenuwimpuls
• Signaaltransductie
- Omzetten vn extracellulair signaal in cellulaire respons
→ Membraanreceptoren: binden signaal molecule
→ Resulteert in respons
CELADHESIE (ZIE HISTOLOGIE)
• Vasthechting aan extracellulaire matrix
- Binden aan collageen, …
• Cel-cel interactie: adhesie en communicatie
- tight junctions -> epitheel
→ geen stoffen kunnen tussen cellen passeren (van
apicale naar basale kant)
- Gap junctions -> hart
→ Connectie via kanaaltje tussen de 2 cellen
- Adhesive junctions (hechting van proteïnen)
→ Adherens junction
Link met actine cytoskelet (cel-cel)
→ Desmosomen
Link intermediaire filamenten (cel-cel)
→ Focal adhesions
Link actine cytoskelet (cel-matrix)
MEMBRAANSTRUCTUUR
OBSERVATIES
• Selective permiabiliteit
- Apolaire stoffen gaan door
- Polaire niet
• Tramspoor patroon
- 2 donkere perifere lijnen
- Centrale heldere lijn
• Samenstelling
- Basiscomponeneten
→ Lipiden en eiwitten
→ Wisselende verhouding eiwitten/lipiden (in functie van type membraan)
• Laterale mobiliteit van lipiden en eiwitten in membraan
- Fluïde natuur van membraan
→ Eiwitten en lipiden kunnen rond bewegen in het membraan (lipiden meer fluïde dan
eiwitten)
- Fluïde mozaïek model
→ 2 bladen van amfipatische lipiden
~ cytolisch blad (naar cytoplasma)
~ exoplasmatisch blad (naar binnenkant organel of buitenkant cel)
→ Membraaneiwitten
, ~ integrale membraaneiwitten
~ membraaneiwitten met vetanker
~ perifere membraaneiwitten
→ Zelfvorming dubbellaag
~ door hydrofobe interacties
→ Vorming microdomeinen (specifieke associatie van lipiden en eiwitten)
2. Membraanlipiden
A. Lipiden
• Lipiden (vetten)
- Opname via voeding
- Kleine groep wordt zelf gemaakt
• Glycerol verbonden met vetzuren
- Hoofdzakelijk hydrofoob
- Niet oplosbaar in water
→ Mono-lipiden in water vormen micellen
→ Bi-Lipiden vormen dubbel-laag
• Naamgeving
- Verschil in lengte en aantal verzadigde verbindingen
→ Cn:p vb C18:2
→ N: aantal koolstoffen
→ P: aantal onverzodigde bindingen
- Bij fysiologische pH ald ion
→ Nummering c-atomen
~ Cooh =1
~ c2= αC, c3= βC, …
~ laatste c= ωC :
ω-3 vetzuur -> laatste dubbel binding is 3
c-atomen voor omega (met omega= 1 bij
de telling)
• Laterale interactie tussen hydrofiele hoofdjes
- H-bruggen
- Elektrostatische ibteracties
• Vetzuren in membraanlipiden
- Variatie in saturatie -> bepalend voor fluïditeit van membraan
→ Verzadigde vetzuren: dichte opeenstapeling
→ Onverzadigde vetzuren: slechte laterale stapeling -> meer fluïde
B. Membraanlipiden
• Basissrtructuur: amfipatisch
- Hydrofiel hoofd
- Hydrofobe staart
• 3 klassen
MORFOLOGIE
INDELING VAN CELLEN ADHV ORGANISATIE EN FUNCTIE
• Fundamenteel verschillende types van cellulaire organisatie
- Moleculair -> DNA, RNA, eiwitten, suiker, lipiden
- Morfologisch -> groot, klein, bol, plat, …
- Functioneel -> contractie, secretie, communicatie, …
• Klassieke indeling van levensvormen: prokaryoten <-> eukaryoten
- Op basis van aan/afwezigheid membraanomgeven kern
- Houdt geen rekening met diversiteit van ‘prokaryoten’
HUIDIGE INDELING
- 3 levensdomeinen: archaea, bacteria, eukarya
- Verschillen en gelijkenissen tussen de groepen
→ Ribosomen : bij alle 3 verschillend
→ Bacteria en archaea beiden geen membraan omgeven kern
→ Gemeenschappelijke voorouder
WAAROM ZIJN CELLEN BEPERKT IN GROOTTE
→ Capaciteit van het membraantransport
- Hoe groter de cel hoe kleiner de oppervlakte (membraan)/volume verhouding wordt -> de
cel kan onvoldoende stoffen binnenhalen
→ Wordt in sommige cellen verbeterd door vergroting van het membraan (door bv
microvili)
→ Diffusiesnelheid van moleculen
- verspreiding binnenin de cel
- hoe groter de cel hoe langer het duurt voor moleculen om naar hun target te raken.
→ Behouden van voldoende hoge concentraties
- Enzymatische activiteit daalt
→ Compartimentering in celorganellen zorgt voor lokale hoge concentraties -> toch
goede werking
BACTERIA <-> EUKARYA
→ Bacteria
- Geen membraanomgeven kern
- Circulair DNA
→ Geen histonen
- Expressie: geen RNA processing
- Geen organellen
→ Eukarya
- Membraanomgeven kern
- Lineair DNA
→ Chromosomen en histonen
, - Expressie: RNA processing
- Wel organellen
→ Functionele specificatie
1. Specifieke eigenschappen eukarya
→ Cytoskelet (zie H7)
→ Vesiculair transport (langs cytoskelet)
- Tussen organellen
- Endocytose (opname)
- Exocytose (afgifte)
2. Virus
(Behoren niet tot 1 van de 3 groepen)
→ Structurele eigenschappen
- Grotte (25 tot 300 nm)
- Opbouw
→ Kern= genoom (DNA of RNA)
→ Capside of eiwitmantel
→ Soms membraanenveloppe
→ Geen cytoplasme, organellen of ribosomen
- Infectieuze cyclus
a. Binnendringen in gastcel
→ Specificiteit bepaald het ziektepatroon
b. Ontmanteling van virus
c. Replicatie van virale componenten
d. Assemblage van de viruspartikels
e. Vrijstelling
3. Cellen en organellen
• Eukaryote cel
- Plasmamembraan
- Kern
- Cytoplasma
→ Cytosol (vloeistof)
→ Organellen
→ Cytoskelet
• Plasmamembraan
- Grens tussen extra en intracellulair
→ Permeabiliteitsbarrière sommige stoffen kunnen erdoor (polaire moleculen)
- Fosfolipiden
→ Amfipatisch: hydrofiele kop, hydrofobe start
→ Spontane vorming dubbellaag in water
- Membraaneiwitten
→ Signaaltransductie
→ Transport
→ Celadhesie
→ Metabolisme
• Kern
- Bevat DNA
- Omgeven door kernenveloppe
, → Dubbele membraan
→ Kernporiën
→ Nucleolus (RNA synthese)
MITOCHONDRIA
- Dubbele membraan
→ Buitenste mitochondriale membraan
→ Binnenste mitochondriale membraan: critae
- Tussenmembraanruimte
- Matrix (intern compartiment)
→ Bevat circulair DNA, RNA, eiwitten
→ Expressie van beperkt aantal mitochondriale genen
- Functie
→ Synthese ATP (celademhaling)
ENDOPLASMATISCH RETICULUM
- Network verspreid over cytoplasma
- Omgeven door enkelvoudig membraan
→ Continu met kernmembraan
- RER
→ Synthese eiwitten
- SER
→ Synthese lipiden en steroiden
→ Detoxificatiereacties
→ Opslag Ca ionen
GOLGI APPARAT
- Structuur
→ Stapel van cisternae (platte vesikels met enkele membraan)
→ Perinuclieair gelegen
→ Over verdiling
~ cis-golgi
~ trans-golgi
~ mediaal-golgi
- Functie
→ Modificiering van secretorische eiwitten
→ Sortering van eiwitten in functie van bestemming
~ plasmamembraan (excytose)
~ endosomen
~ lysosomen
SECRETORISCHE ROUTE
- Ruw er
→ Synthese eiwitten
- Golgi complex
→ Modificatie
, → Sortering
- Secretorische vesikels
→ Opslag en transport
- Plasmamembraan
→ Afgave in extracellulaire ruimte of plasmamembraan
- Endolysosomaal compartiment
• Lysosoom
- Vesikel met enkelvoudig membraan
- Lumen
→ Zure hydrolasen (pH 4.5)
- Functie
→ Afbraak DNA, RNA , eiwitten, lipiden, suikers, …
• Peroxysoom
- Vesikels met enkel membraan
- Catalase: 2 H2O2 -> 2H2O + O2
H2: STRUCTUUR EN FUNCTIE VAN
MEMBRANEN
1: membranen
A. Afbakening en permiabiliteitsbarrière
• Afbakening
- Intra- versus extracellulair
- Intracellulaire organellen
• Permiabiliteitsbarrière
- Niet doorlaadbaar voor hydrofiele en grote moleculen
→ Ionen, glucose, eiwitten, DNA en RNA
- Doorlaadbaar voor apolaire stoffen
→ Vetten
• Ontstaan van compartimenten met verschillende samenstellingen
- Ionen, metabolieten, eiwitten, DNA
B. Membraan locatie vs functie
• Membranen bevatten specifieke eiwitten
- Specifieke functies in organnellen
C. Transmembranair transport (zie H3)
• Transportsystemen in membraan voor
- Ionen
- Glucose
- Eiwitten, DNA, RNA
• Vormen van transport
- Specifiek transport
→ Bv porie
- Aspecifiek transport
→ Bv ionenkanaal
D. Cellulaire communicatie
• Ontvangen en doorgeven van signalen
, - Chemisch, bv hormonen
- Elektrisch, bv zenuwimpuls
• Signaaltransductie
- Omzetten vn extracellulair signaal in cellulaire respons
→ Membraanreceptoren: binden signaal molecule
→ Resulteert in respons
CELADHESIE (ZIE HISTOLOGIE)
• Vasthechting aan extracellulaire matrix
- Binden aan collageen, …
• Cel-cel interactie: adhesie en communicatie
- tight junctions -> epitheel
→ geen stoffen kunnen tussen cellen passeren (van
apicale naar basale kant)
- Gap junctions -> hart
→ Connectie via kanaaltje tussen de 2 cellen
- Adhesive junctions (hechting van proteïnen)
→ Adherens junction
Link met actine cytoskelet (cel-cel)
→ Desmosomen
Link intermediaire filamenten (cel-cel)
→ Focal adhesions
Link actine cytoskelet (cel-matrix)
MEMBRAANSTRUCTUUR
OBSERVATIES
• Selective permiabiliteit
- Apolaire stoffen gaan door
- Polaire niet
• Tramspoor patroon
- 2 donkere perifere lijnen
- Centrale heldere lijn
• Samenstelling
- Basiscomponeneten
→ Lipiden en eiwitten
→ Wisselende verhouding eiwitten/lipiden (in functie van type membraan)
• Laterale mobiliteit van lipiden en eiwitten in membraan
- Fluïde natuur van membraan
→ Eiwitten en lipiden kunnen rond bewegen in het membraan (lipiden meer fluïde dan
eiwitten)
- Fluïde mozaïek model
→ 2 bladen van amfipatische lipiden
~ cytolisch blad (naar cytoplasma)
~ exoplasmatisch blad (naar binnenkant organel of buitenkant cel)
→ Membraaneiwitten
, ~ integrale membraaneiwitten
~ membraaneiwitten met vetanker
~ perifere membraaneiwitten
→ Zelfvorming dubbellaag
~ door hydrofobe interacties
→ Vorming microdomeinen (specifieke associatie van lipiden en eiwitten)
2. Membraanlipiden
A. Lipiden
• Lipiden (vetten)
- Opname via voeding
- Kleine groep wordt zelf gemaakt
• Glycerol verbonden met vetzuren
- Hoofdzakelijk hydrofoob
- Niet oplosbaar in water
→ Mono-lipiden in water vormen micellen
→ Bi-Lipiden vormen dubbel-laag
• Naamgeving
- Verschil in lengte en aantal verzadigde verbindingen
→ Cn:p vb C18:2
→ N: aantal koolstoffen
→ P: aantal onverzodigde bindingen
- Bij fysiologische pH ald ion
→ Nummering c-atomen
~ Cooh =1
~ c2= αC, c3= βC, …
~ laatste c= ωC :
ω-3 vetzuur -> laatste dubbel binding is 3
c-atomen voor omega (met omega= 1 bij
de telling)
• Laterale interactie tussen hydrofiele hoofdjes
- H-bruggen
- Elektrostatische ibteracties
• Vetzuren in membraanlipiden
- Variatie in saturatie -> bepalend voor fluïditeit van membraan
→ Verzadigde vetzuren: dichte opeenstapeling
→ Onverzadigde vetzuren: slechte laterale stapeling -> meer fluïde
B. Membraanlipiden
• Basissrtructuur: amfipatisch
- Hydrofiel hoofd
- Hydrofobe staart
• 3 klassen
