H7 – Cell structure and function
7.1
Microscopie
Drie belangrijke aspecten:
1. Vergroting: ratio tussen de echte grootte en die van het
beeld. (1000X bij lichtmicroscoop)
2. Resolutie: oplossend vermogen. Scherpte. Minimum afstand
tussen 2 punten die los van elkaar gezien kunnen worden.
(200 nm bij lichtmicroscoop) Hangt af van de golflengte van
het licht of de elektronen (veel korter dan licht).
3. Contrast: zichtbare verschillen in helderheid tussen
verschillende structuren. Waterige oplossingen/structuren kun je moeilijk onderscheiden
(kleuringen).
Lichtmicroscopie (LM):
= zichtbaar licht gaat door de specimen en dan door de glaslenzen die het licht buigen: vergroot.
Brightfield (helderveld) microscoop: Ongekleurd heb je heel weinig contrast en kun je verschillende
structuren niet goed onderscheiden. Daarom kleur je je sample: sommige structuren raken gekleurder
dan anderen. Meestal dode cellen.
Fase-contrast microscoop: als structuren een verschillende dichtheid hebben, zie je verschil in contrast.
Heel goed bruikbaar voor levende cellen.
Differentieel interferentie contrast microscoop: Ook door verschil in dichtheid: krijgt een 3D weergave.
Fluorescentie microscopie: met gebruik van fluorescente markers (verschillende labelen de
verschillende structuur). Die zenden bij een heel klein beetje licht alle andere kleuren uit dan die je ziet.
Verschillende vormen:
Moleculaire biologie – deeltoets 2 Blok
- Confocale microscopie: je gebruikt een laser i.p.v. een lamp. Die heeft hele specifieke
golflengte. Je krijgt informatie van een (3D) plakje van de cel: optische coupe. Zo zie je de
structuren heel goed liggen omdat je boven- en onderliggend niet ziet. Blurred door out-of-focus
licht.
- Deconvolutie: kan meerdere optische coupes maken. Digitaal kun je het uit-focus licht (doordat
weefsels niet plat zijn, ene scherp, andere niet) verwijderen (je hebt heel veel foto’s gemaakt).
Super-resolutie microscopie: kan individuele fluorescente moleculen weergeven. (combineren)
Elektronen microscopie (EM):
=Voor organellen. Met een stroom elektronen door specimen. Elektronenmagneten i.p.v. lenzen.
- Scanning EM: oppervlakte weergeven. Oppervlakte-elektronen worden ge-exciteert door
elektronenstroom en gedetecteerd door apparaat.
- Transmissie EM: coupe, je kijkt erdoorheen en ziet wat er in de structuren zit. Gebruikt om
interne structuur van cellen te zien.
EM heeft veel sub cellulaire structuren laten zien die met LM onmogelijk waren. LM heeft voorkeur bij
levende cellen: EM doodt cellen preparaat en laat soms artefacten structuren zien (bestaan niet in
levende cel.
Cel fractioning
= Scheiden van onderdelen van de cel: bijvoorbeeld om te onderzoeken of bepaalde eiwitten in bepaald
organel voorkomen. En achterhalen functie celstructuren.
- Homogeniseren: structuren gaan open en zitten door elkaar.
- Differentieel centrifugeren: steeds harder. Grootste structuren komen bij laagste snelheid
onderin het buisje te zitten. Dan haal je supernatant eruit en doe je in een nieuw buisje en draait
harder. Kern – mitochondria&chloroplasten – microsomen (membraam ER) - ribosomen.
Neergeslagen materiaal = pellet. Vloeistof boven pellet = supernatant.
,7.2
Prokaryoten vs Eukaryoten cellen
Eigenschappen die alle cellen hebben:
- Plasma membraan: bi-laag van lipiden die de cel omgeeft.
- Cytosol: vloeistof in de cel. (cytoplasma = alle inhoud – kern)
- Chromosomen
- Ribosomen: structuur van eiwitten en RNA die eiwitten synthetiseren.
Eigenschappen prokaryote cellen:
- Geen kern. DNA ligt in regio genaamd nucleoid.
- Geen membraan omgeven organellen. (wel regio’s omgeven door eiwit voor specifieke reacties).
- Cellen in het domein Bacteriën en Archaea. Wel celwand.
Eigenschappen eukaryote cellen:
- DNA in kern omgeven door dubbel membraan.
- Bevat membraan omgeven organellen.
- Over het algemeen groter. Domein Eukarya. Protist = eencellige Eukaryoot.
Planten hebben chloroplasten en celwand, dieren niet.
Compartimentalisatie
Cellen zijn omgeven door plasmamembraan: selectieve barrière (niet alle moleculen kunnen door
hydrofoob) die genoeg zuurstof, nutriënten en afval laat passeren. Hier vinden membraan gebonden
processen plaats. Per oppervlakte-eenheid een gelimiteerde hoeveelheid substantie/proces.
Bij groter worden cel, neemt oppervlakte/volume verhouding af (minder oppervlak want vierkante vs
kubieke). Oplossing voor genoeg passage om inhoud te voorzien:
Compartimenten: membraan omgeven kamertjes in cel. Voordelen:
Moleculaire biologie – deeltoets
stof, 2een hogere concentratie (van bv enzymen). Blok
- Bij gelijke hoeveelheid
- Verschillende milieus voor functie organel (bv lage pH voor lysosymen).
- Meer membranen voor membraangebonden processen (productie ATP met H+ gradiënt).
7.3
De celkern: Bevat het merendeel van de genen, rest in mitochondriën.
- Het DNA ligt in chromosomen => DNA met (histon)eiwitten vormt chromatine. Niet afzonderlijk
te zien behalve tijden de mitose: gespiraliseerd. Ieder organismen heeft bep. aantal
chromosomen. (mens 46)
- Grootste organel.
- Hierin ligt nucleolus (donker) waar de synthese van ribosomaal RNA plaatsvindt. Ribosomen
(rRNA met eiwit) worden hier ook in elkaar gezet.
- Omgeven door kernenvelop: Dubbel membraan (2X lipide bilaag). Aan de binnenkant van de
kernenvelop heb je het kern lamina bestaande uit intermediaire filamenten (noem je bij dier
zo): structuur die de kern vormgeeft.
- Nuclear pore complex: poorten voor celkern. Export (ribosomen, mRNA) en Import (eiwitten en
bouwstenen DNA/RNA). Hierdoor vindt gereguleerd transport plaats.
Ribosomen
= eiwitfabriekjes van de cel. Bestaat uit rRNA en eiwit. Niet membraangebonden, dus geen organel. Veel
aanwezig in cellen met hoge mate van eiwitproductie.
Maken eiwit op 2 locaties:
- In het cytosol (vrije ribosomen) voor: cytosol (suikerafbraak) en kern, mitochondriën,
chloroplasten en peroxisomen (afbraak vetzuren).
, - Gebonden ribosomen op ER-membraan of kernenvelop voor: membranen, secretie en voor in
de endomembraan ruimte: ER, golgi.
7.4
Het endomembrane systeem
Bestaat uit: (gekoppeld via direct contact of blaasjes (vesicles: gevormd uit lipiden membranen)
- Kernenvelop - Lysosomen
- ER - Vacuolen
- Golgi - Plasmamembraan
Endoplasmatisch reticulum (ER)
Meer dan de helft van de membranen in cel is ER. Hij is verbonden met de kernenvelop. Scheidt het ER
lumen van het cytosol (continu met intermembrane ruimte kernenvelop). 2 typen:
- Glad ER (smooth, SER): geen ribosomen.
o Synthese van lipiden (vetzuur, fosfolipiden, steroïde dus hormonen)
o Metabolisme koolhydraten: glucose-6-P -> glucose.
o Opslag van calcium ionen. Komt vrij in cytosol bij impuls.
o Ontgifting: door aanzetten van hydrofiele groepen zodat het wateroplosbaar wordt.
Vooral in levercellen door induceerbare enzymen. Sommige drugs (alcohol) stimuleert
de vorming van glad ER => hogere dosis voor hetzelfde effect (ook van medicijnen).
- Ruw ER (rough): oppervlakte gebonden door ribosomen.
o Synthese van secretie-eiwitten: hormonen, extracellulaire matrix. Gevormd -> door
porie (eiwitcomplex) membraam -> vouwt in functionele vorm als het lumen ingaat.
o Synthese van membraaneiwitten: receptoren, transporteiwitten.
o biologie
Moleculaire Modificatie van eiwitten:
– deeltoets 2 glycosylatie (carbohydraten aan eiwit)-> glycoproteïnen. S- Blok
bruggen tussen cysteïnes.
o Productie membranen: fosfolipiden (hier gesyntheerd)+ membraaneiwitten toevoegen.
o Distributie transportblaasjes: gemaakte eiwitten op transport in blaasje.
Golgi apparatus (distributiecentrum)
- Stapel platte zakjes (cisternae).
- Cis-zijde ontvangt vesicles van RER. Trans-zijde verstuurt vesicles met gesorteerde (herkenning
labels zijn toegevoegd) producten.
- IN het ER worden ontvangen producten gemodificeerd (verwijdering/substitutie suikergroepen
van glycoproteïnen) terwijl de cisternae van cis naar trans bewegen, en macromoleculen als
polysachariden geproduceerd.
Lysosomen
= blaasjes met hydrolytische enzymen die macromoleculen afbreken tot bouwstenen voor nieuwe
moleculen. Enzymen RER -> Golgi -> lysosoom.
- Zuur micromilieu (5,5) want de lysosomale enzymen hebben een laag pH optimum. Er wordt H+
het lysosoom ingepompt. Tijdens route naar lysosomen nog niet actief (geen lage pH).
- Fagocytose: lysosoom fuseert met ge-endocyteerde (door membraan ingesloten in blaasje)
voedselvacuole en breekt moleculen af.
- Autofagie: lysosoom fuseert met vesicle met beschadigd organel. Enzymen breken af
(hydrolyse). De bouwstoffen worden weer opnieuw gebruikt.
Vacuolen
=grote blaasjes afkomstig van endomembraan systeem. Oplossing hierin verschilt van cytosol.
Verschillende types/functies:
7.1
Microscopie
Drie belangrijke aspecten:
1. Vergroting: ratio tussen de echte grootte en die van het
beeld. (1000X bij lichtmicroscoop)
2. Resolutie: oplossend vermogen. Scherpte. Minimum afstand
tussen 2 punten die los van elkaar gezien kunnen worden.
(200 nm bij lichtmicroscoop) Hangt af van de golflengte van
het licht of de elektronen (veel korter dan licht).
3. Contrast: zichtbare verschillen in helderheid tussen
verschillende structuren. Waterige oplossingen/structuren kun je moeilijk onderscheiden
(kleuringen).
Lichtmicroscopie (LM):
= zichtbaar licht gaat door de specimen en dan door de glaslenzen die het licht buigen: vergroot.
Brightfield (helderveld) microscoop: Ongekleurd heb je heel weinig contrast en kun je verschillende
structuren niet goed onderscheiden. Daarom kleur je je sample: sommige structuren raken gekleurder
dan anderen. Meestal dode cellen.
Fase-contrast microscoop: als structuren een verschillende dichtheid hebben, zie je verschil in contrast.
Heel goed bruikbaar voor levende cellen.
Differentieel interferentie contrast microscoop: Ook door verschil in dichtheid: krijgt een 3D weergave.
Fluorescentie microscopie: met gebruik van fluorescente markers (verschillende labelen de
verschillende structuur). Die zenden bij een heel klein beetje licht alle andere kleuren uit dan die je ziet.
Verschillende vormen:
Moleculaire biologie – deeltoets 2 Blok
- Confocale microscopie: je gebruikt een laser i.p.v. een lamp. Die heeft hele specifieke
golflengte. Je krijgt informatie van een (3D) plakje van de cel: optische coupe. Zo zie je de
structuren heel goed liggen omdat je boven- en onderliggend niet ziet. Blurred door out-of-focus
licht.
- Deconvolutie: kan meerdere optische coupes maken. Digitaal kun je het uit-focus licht (doordat
weefsels niet plat zijn, ene scherp, andere niet) verwijderen (je hebt heel veel foto’s gemaakt).
Super-resolutie microscopie: kan individuele fluorescente moleculen weergeven. (combineren)
Elektronen microscopie (EM):
=Voor organellen. Met een stroom elektronen door specimen. Elektronenmagneten i.p.v. lenzen.
- Scanning EM: oppervlakte weergeven. Oppervlakte-elektronen worden ge-exciteert door
elektronenstroom en gedetecteerd door apparaat.
- Transmissie EM: coupe, je kijkt erdoorheen en ziet wat er in de structuren zit. Gebruikt om
interne structuur van cellen te zien.
EM heeft veel sub cellulaire structuren laten zien die met LM onmogelijk waren. LM heeft voorkeur bij
levende cellen: EM doodt cellen preparaat en laat soms artefacten structuren zien (bestaan niet in
levende cel.
Cel fractioning
= Scheiden van onderdelen van de cel: bijvoorbeeld om te onderzoeken of bepaalde eiwitten in bepaald
organel voorkomen. En achterhalen functie celstructuren.
- Homogeniseren: structuren gaan open en zitten door elkaar.
- Differentieel centrifugeren: steeds harder. Grootste structuren komen bij laagste snelheid
onderin het buisje te zitten. Dan haal je supernatant eruit en doe je in een nieuw buisje en draait
harder. Kern – mitochondria&chloroplasten – microsomen (membraam ER) - ribosomen.
Neergeslagen materiaal = pellet. Vloeistof boven pellet = supernatant.
,7.2
Prokaryoten vs Eukaryoten cellen
Eigenschappen die alle cellen hebben:
- Plasma membraan: bi-laag van lipiden die de cel omgeeft.
- Cytosol: vloeistof in de cel. (cytoplasma = alle inhoud – kern)
- Chromosomen
- Ribosomen: structuur van eiwitten en RNA die eiwitten synthetiseren.
Eigenschappen prokaryote cellen:
- Geen kern. DNA ligt in regio genaamd nucleoid.
- Geen membraan omgeven organellen. (wel regio’s omgeven door eiwit voor specifieke reacties).
- Cellen in het domein Bacteriën en Archaea. Wel celwand.
Eigenschappen eukaryote cellen:
- DNA in kern omgeven door dubbel membraan.
- Bevat membraan omgeven organellen.
- Over het algemeen groter. Domein Eukarya. Protist = eencellige Eukaryoot.
Planten hebben chloroplasten en celwand, dieren niet.
Compartimentalisatie
Cellen zijn omgeven door plasmamembraan: selectieve barrière (niet alle moleculen kunnen door
hydrofoob) die genoeg zuurstof, nutriënten en afval laat passeren. Hier vinden membraan gebonden
processen plaats. Per oppervlakte-eenheid een gelimiteerde hoeveelheid substantie/proces.
Bij groter worden cel, neemt oppervlakte/volume verhouding af (minder oppervlak want vierkante vs
kubieke). Oplossing voor genoeg passage om inhoud te voorzien:
Compartimenten: membraan omgeven kamertjes in cel. Voordelen:
Moleculaire biologie – deeltoets
stof, 2een hogere concentratie (van bv enzymen). Blok
- Bij gelijke hoeveelheid
- Verschillende milieus voor functie organel (bv lage pH voor lysosymen).
- Meer membranen voor membraangebonden processen (productie ATP met H+ gradiënt).
7.3
De celkern: Bevat het merendeel van de genen, rest in mitochondriën.
- Het DNA ligt in chromosomen => DNA met (histon)eiwitten vormt chromatine. Niet afzonderlijk
te zien behalve tijden de mitose: gespiraliseerd. Ieder organismen heeft bep. aantal
chromosomen. (mens 46)
- Grootste organel.
- Hierin ligt nucleolus (donker) waar de synthese van ribosomaal RNA plaatsvindt. Ribosomen
(rRNA met eiwit) worden hier ook in elkaar gezet.
- Omgeven door kernenvelop: Dubbel membraan (2X lipide bilaag). Aan de binnenkant van de
kernenvelop heb je het kern lamina bestaande uit intermediaire filamenten (noem je bij dier
zo): structuur die de kern vormgeeft.
- Nuclear pore complex: poorten voor celkern. Export (ribosomen, mRNA) en Import (eiwitten en
bouwstenen DNA/RNA). Hierdoor vindt gereguleerd transport plaats.
Ribosomen
= eiwitfabriekjes van de cel. Bestaat uit rRNA en eiwit. Niet membraangebonden, dus geen organel. Veel
aanwezig in cellen met hoge mate van eiwitproductie.
Maken eiwit op 2 locaties:
- In het cytosol (vrije ribosomen) voor: cytosol (suikerafbraak) en kern, mitochondriën,
chloroplasten en peroxisomen (afbraak vetzuren).
, - Gebonden ribosomen op ER-membraan of kernenvelop voor: membranen, secretie en voor in
de endomembraan ruimte: ER, golgi.
7.4
Het endomembrane systeem
Bestaat uit: (gekoppeld via direct contact of blaasjes (vesicles: gevormd uit lipiden membranen)
- Kernenvelop - Lysosomen
- ER - Vacuolen
- Golgi - Plasmamembraan
Endoplasmatisch reticulum (ER)
Meer dan de helft van de membranen in cel is ER. Hij is verbonden met de kernenvelop. Scheidt het ER
lumen van het cytosol (continu met intermembrane ruimte kernenvelop). 2 typen:
- Glad ER (smooth, SER): geen ribosomen.
o Synthese van lipiden (vetzuur, fosfolipiden, steroïde dus hormonen)
o Metabolisme koolhydraten: glucose-6-P -> glucose.
o Opslag van calcium ionen. Komt vrij in cytosol bij impuls.
o Ontgifting: door aanzetten van hydrofiele groepen zodat het wateroplosbaar wordt.
Vooral in levercellen door induceerbare enzymen. Sommige drugs (alcohol) stimuleert
de vorming van glad ER => hogere dosis voor hetzelfde effect (ook van medicijnen).
- Ruw ER (rough): oppervlakte gebonden door ribosomen.
o Synthese van secretie-eiwitten: hormonen, extracellulaire matrix. Gevormd -> door
porie (eiwitcomplex) membraam -> vouwt in functionele vorm als het lumen ingaat.
o Synthese van membraaneiwitten: receptoren, transporteiwitten.
o biologie
Moleculaire Modificatie van eiwitten:
– deeltoets 2 glycosylatie (carbohydraten aan eiwit)-> glycoproteïnen. S- Blok
bruggen tussen cysteïnes.
o Productie membranen: fosfolipiden (hier gesyntheerd)+ membraaneiwitten toevoegen.
o Distributie transportblaasjes: gemaakte eiwitten op transport in blaasje.
Golgi apparatus (distributiecentrum)
- Stapel platte zakjes (cisternae).
- Cis-zijde ontvangt vesicles van RER. Trans-zijde verstuurt vesicles met gesorteerde (herkenning
labels zijn toegevoegd) producten.
- IN het ER worden ontvangen producten gemodificeerd (verwijdering/substitutie suikergroepen
van glycoproteïnen) terwijl de cisternae van cis naar trans bewegen, en macromoleculen als
polysachariden geproduceerd.
Lysosomen
= blaasjes met hydrolytische enzymen die macromoleculen afbreken tot bouwstenen voor nieuwe
moleculen. Enzymen RER -> Golgi -> lysosoom.
- Zuur micromilieu (5,5) want de lysosomale enzymen hebben een laag pH optimum. Er wordt H+
het lysosoom ingepompt. Tijdens route naar lysosomen nog niet actief (geen lage pH).
- Fagocytose: lysosoom fuseert met ge-endocyteerde (door membraan ingesloten in blaasje)
voedselvacuole en breekt moleculen af.
- Autofagie: lysosoom fuseert met vesicle met beschadigd organel. Enzymen breken af
(hydrolyse). De bouwstoffen worden weer opnieuw gebruikt.
Vacuolen
=grote blaasjes afkomstig van endomembraan systeem. Oplossing hierin verschilt van cytosol.
Verschillende types/functies:
