Chemie H5 – cellen en membranen
5.1.1 de cel
Introductie rond historiek: hoe dacht men in de loop der jaren dat leven
ontstond? Tot begin 17e eeuw dacht men dat levende dingen spontaan konden
ontstaan uit niet-levende dingen: Een stuk vlees dat je ergens weken laat liggen
ontwikkelt maden … dus maden ontstaan uit vlees! Zelfs teksten van
Shakespeare duiden op de ‘generatio spontanea’ denkwijze (krokodillen en
slangen die zogezegd uit de Nijl ontstonden, omdat ze enkel rond de nijl
voorkwamen)
Door systematische wetenschap en nieuwe uitvindingen (met nadruk op de
(micro)scoop) werd spontaan ontstaan van leven weerlegd; men ontdekte dat
nieuw leven altijd voortkwam uit bestaand leven: “biogenese”. Men had echter
nog geen theorie voor hoe dit gebeurde. (leven ontstaat uit ander leven =
biogenese)
In 1665 veranderde dit: Robert Hooke kurk onder microscoop cellen – Dit
was een schokkende ontdekking aangezien niemand eerder cellen had gezien.
Hooke gaf de naam ‘cel’ door de sterke gelijkenis met de kleine kamertjes uit
kloosters (Latijn: ‘cellula’ = ‘kleine kamer’). Hooke legde hiermee dan ook de
grondslag voor wat nu bekend staat als de ‘celtheorie’ (de cel als universele
basiseenheid van het leven)
“maar wat is een cel nu eigenlijk?” onderwerp van deze les
Wat is een cel?
Een cel is een zelf organiserend systeem van chemische componenten:
Atomen moleculen
Moleculen macromoleculen
Macromoleculen complexen (bv. ribosomen)
Complexen organellen (bv. mitochondrion)
Organellen cel
5.1.2 samenstelling van de cel
Deze 4 groepen vormen dan ook de basis bouwstenen van elke levende cel.
,Maar! Stel: ik sta thuis aan het fornuis. Ik neem eiwitten (bijvoorbeeld een
schepje proteinepoeder), lipiden (zoals een klontje boter, wat olie), koolhydraten
(een lepeltje suiker) en nucleïnezuren (een druppeltje bloed) — en ik gooi dat
allemaal samen in een pan.
Wat krijg ik dan? Een omelet? Ontstaat er een cel? Waarom zou er geen cel
kunnen ontstaan? De bouwstenen zijn toch allemaal aanwezig?
En dat is precies waar celbiologie begint: je hebt niet genoeg aan de
ingrediënten. Een cel ontstaat alleen wanneer die ingrediënten op een zeer
specifieke, georganiseerde manier met elkaar
samenkomen
Levende cellen delen dezelfde chemische
basisprincipes:
1. Ze gebruiken allemaal dezelfde bouwstenen
2. Ze volgen dezelfde informatiestroom
= centrale dogma van de moleculaire biologie
3. Ze gebruiken dezelfde chemische reacties
Centrale rol van eiwitten
→ Essentiële componenten van de cel voor de opbouw
en organisatie, en voor het katalyseren/uitvoeren van
chemische reacties (enzymen).
Of je nu kijkt naar een spiercel, een neuron of een bacterie:
de manier waarop informatie wordt omgezet in functie is hetzelfde. Dit is dé
reden waarom we zeggen dat alle leven dezelfde basis-chemie deelt. Alle
processen die we in de cel bestuderen – groei, herstel, contractie – zijn
afhankelijk van eiwitten die via deze informatieflow worden aangemaakt.
Replicatie – transcriptie – translatie = ESSENTIEEL centraal dogma
(=axioma) heb je nodig voor elk leven
5.1.3 cellen zijn zelforganiserend
Patronen of structuren vormen door onderlinge, lokale interacties.
Geen externe ‘dirigent’ nodig.
Het is eerder een regel dan een uitzondering.
We zien dat onderdelen van een systeem een patroon of structuur vormen
door onderlinge, lokale interacties, zonder dat er een externe ‘dirigent’ nodig
is. Belangrijk is wel dat het system energie kan uitwisselen met de omgeving.
Een school vissen, de vorming van een kristal, een file, en ook een levende
cel.
Dit noemen we zelforganisatie, een fundamenteel (gebeurt spontaan)
proces dat overal in de natuur voorkomt. Het is eerder een regel dan een
, Grotere structuren ontstaan spontaan door lokale interacties van
macromoleculen. Dit leidt tot membranen, eiwitcomplexen, cytoskelet,
organellen …
Chemische verbindingen: covalente verbindingen, electrostatische
verbindingen, waterstofbruggen, hydrofobe interacties, Van Der Waals krachten.
Energie: Vrije energie minimizatie (ΔG) en energiekost (gebruik van chemische
energie ATP)
Cel bevat membraan; zitten allemaal molecule in => je moet gewoon de
componenten samen, brengen en dan zullen ze zichzelf organiseren
→ Lipiden organiseren zich heel spontaan
→ Zijn hydrofoob
→ Bevat ook eiwitten
-Histonen; eiwitten die op DNA binden > ze gaan de keten compacter vouwen;
complexiteit
-Zelforganisatie: eiwitten en dna samenbrengen en het systeem organiseert
zichzelf
-Verbinding bepaalt welke reactie een molecule kan aangaan
-Meestal kost ZO weinig energie (spontaan), maar bij meer complex kan het
Levende cellen kunnen zichzelf reproduceren via een auto-katalytisch process
Leven komt voor uit ander leven;
leven repliceren?
Dna moet doorgegeven worden >
replicatie
Dna wordt gerepliceerd door andere
eiwitten; ZO
5.1.4 stamboom van het leven
5.1.1 de cel
Introductie rond historiek: hoe dacht men in de loop der jaren dat leven
ontstond? Tot begin 17e eeuw dacht men dat levende dingen spontaan konden
ontstaan uit niet-levende dingen: Een stuk vlees dat je ergens weken laat liggen
ontwikkelt maden … dus maden ontstaan uit vlees! Zelfs teksten van
Shakespeare duiden op de ‘generatio spontanea’ denkwijze (krokodillen en
slangen die zogezegd uit de Nijl ontstonden, omdat ze enkel rond de nijl
voorkwamen)
Door systematische wetenschap en nieuwe uitvindingen (met nadruk op de
(micro)scoop) werd spontaan ontstaan van leven weerlegd; men ontdekte dat
nieuw leven altijd voortkwam uit bestaand leven: “biogenese”. Men had echter
nog geen theorie voor hoe dit gebeurde. (leven ontstaat uit ander leven =
biogenese)
In 1665 veranderde dit: Robert Hooke kurk onder microscoop cellen – Dit
was een schokkende ontdekking aangezien niemand eerder cellen had gezien.
Hooke gaf de naam ‘cel’ door de sterke gelijkenis met de kleine kamertjes uit
kloosters (Latijn: ‘cellula’ = ‘kleine kamer’). Hooke legde hiermee dan ook de
grondslag voor wat nu bekend staat als de ‘celtheorie’ (de cel als universele
basiseenheid van het leven)
“maar wat is een cel nu eigenlijk?” onderwerp van deze les
Wat is een cel?
Een cel is een zelf organiserend systeem van chemische componenten:
Atomen moleculen
Moleculen macromoleculen
Macromoleculen complexen (bv. ribosomen)
Complexen organellen (bv. mitochondrion)
Organellen cel
5.1.2 samenstelling van de cel
Deze 4 groepen vormen dan ook de basis bouwstenen van elke levende cel.
,Maar! Stel: ik sta thuis aan het fornuis. Ik neem eiwitten (bijvoorbeeld een
schepje proteinepoeder), lipiden (zoals een klontje boter, wat olie), koolhydraten
(een lepeltje suiker) en nucleïnezuren (een druppeltje bloed) — en ik gooi dat
allemaal samen in een pan.
Wat krijg ik dan? Een omelet? Ontstaat er een cel? Waarom zou er geen cel
kunnen ontstaan? De bouwstenen zijn toch allemaal aanwezig?
En dat is precies waar celbiologie begint: je hebt niet genoeg aan de
ingrediënten. Een cel ontstaat alleen wanneer die ingrediënten op een zeer
specifieke, georganiseerde manier met elkaar
samenkomen
Levende cellen delen dezelfde chemische
basisprincipes:
1. Ze gebruiken allemaal dezelfde bouwstenen
2. Ze volgen dezelfde informatiestroom
= centrale dogma van de moleculaire biologie
3. Ze gebruiken dezelfde chemische reacties
Centrale rol van eiwitten
→ Essentiële componenten van de cel voor de opbouw
en organisatie, en voor het katalyseren/uitvoeren van
chemische reacties (enzymen).
Of je nu kijkt naar een spiercel, een neuron of een bacterie:
de manier waarop informatie wordt omgezet in functie is hetzelfde. Dit is dé
reden waarom we zeggen dat alle leven dezelfde basis-chemie deelt. Alle
processen die we in de cel bestuderen – groei, herstel, contractie – zijn
afhankelijk van eiwitten die via deze informatieflow worden aangemaakt.
Replicatie – transcriptie – translatie = ESSENTIEEL centraal dogma
(=axioma) heb je nodig voor elk leven
5.1.3 cellen zijn zelforganiserend
Patronen of structuren vormen door onderlinge, lokale interacties.
Geen externe ‘dirigent’ nodig.
Het is eerder een regel dan een uitzondering.
We zien dat onderdelen van een systeem een patroon of structuur vormen
door onderlinge, lokale interacties, zonder dat er een externe ‘dirigent’ nodig
is. Belangrijk is wel dat het system energie kan uitwisselen met de omgeving.
Een school vissen, de vorming van een kristal, een file, en ook een levende
cel.
Dit noemen we zelforganisatie, een fundamenteel (gebeurt spontaan)
proces dat overal in de natuur voorkomt. Het is eerder een regel dan een
, Grotere structuren ontstaan spontaan door lokale interacties van
macromoleculen. Dit leidt tot membranen, eiwitcomplexen, cytoskelet,
organellen …
Chemische verbindingen: covalente verbindingen, electrostatische
verbindingen, waterstofbruggen, hydrofobe interacties, Van Der Waals krachten.
Energie: Vrije energie minimizatie (ΔG) en energiekost (gebruik van chemische
energie ATP)
Cel bevat membraan; zitten allemaal molecule in => je moet gewoon de
componenten samen, brengen en dan zullen ze zichzelf organiseren
→ Lipiden organiseren zich heel spontaan
→ Zijn hydrofoob
→ Bevat ook eiwitten
-Histonen; eiwitten die op DNA binden > ze gaan de keten compacter vouwen;
complexiteit
-Zelforganisatie: eiwitten en dna samenbrengen en het systeem organiseert
zichzelf
-Verbinding bepaalt welke reactie een molecule kan aangaan
-Meestal kost ZO weinig energie (spontaan), maar bij meer complex kan het
Levende cellen kunnen zichzelf reproduceren via een auto-katalytisch process
Leven komt voor uit ander leven;
leven repliceren?
Dna moet doorgegeven worden >
replicatie
Dna wordt gerepliceerd door andere
eiwitten; ZO
5.1.4 stamboom van het leven
