Moleculaire en Cellulaire Biologie
Hoofdstuk 1: Cellen zijn de fundamentele eenheden van leven
Cellen: fundamentele bouwstenen v levende materie => kleine eenheden, omgeven door een membraan dat bestaat uit
waterig milieu dat samengesteld is uit biomoleculen (100 miljoen soorten)
PROKARYOTEN EUKARYOTEN
Bacteriën Gisten, planten, dieren
Geen kern, celorganellen, cytoskelet Kern, organellen, cytoskelet
Altijd celwand Soms celwand
Meestal ééncelligen Ééncelligen en multicellulair
DNA: 1 circulair molecule 1 of meer lineaire moleculen
1 – 5 . 106 baseparen 1.5 . 107 – 5 . 109 baseparen
Soorten cellen: Soorten cellen:
- Bolvormig (vb: streptokokken) - Epitheelweefsel (dicht op elkaar)
- Staafvormig (vb: salmonella) - Bindweefsel (verder uit elkaar)
- Spiraalvormig - Spierweefsel
- Zenuwweefsel
- Bloed
Toepassingen:
- biomedisch onderzoek:
Eiwitten produceren door snelle deling
van bacteriën (clonen dus dezelfde
genetische informatie)
* ééncelligen kunnen samenkomen en zo multicullalairen vormen (Vb: groene algen)
Evolutie van cellen
• Eubacteriën (PRO)
o Ontstaan vanuit primitieve cel
o Bevatten mitochondriën
o Cyanobacteriën hebben chloroplasten → fotosynthese
• Archaebacteriën (PRO)
o Ontstaan vanuit primitieve cel
o Heeft vertakking naar EU (hebben meer gelijkenissen met EU dan eubacteriën)
o Knn overleven in extreme omstandigheden
▪ Vb: zonder zuurstof, zure omgeving (maag) …
• Eukaryoten
o Ontstaan vd celkern
▪ Ontstaan celorganellen → EU heeft eubacterie (+ mitochondria) opgenomen → verdere
delingen creëerden andere celorganellen → na opname krijgt eubacterie een dubbel membraan
o Ontstaan vd chloroplasten (door opname cyanobacterie) → fotosynthese
▪ Planten & algen
o Zonder chloroplasten
▪ Dieren, fungi & protisten
Microbioom: verzameling v alle micro-organismen in ons lichaam => samenstelling afhankelijk van genen, hormonen,
omgeving, dieet, levensstijl & industrie
Vb: de bacteriën in de maag vermeiden maagproblemen
Vb: de bacteriën op de huis versterken het immuunsysteem & zorgen voor de geurproductie
Vb: de bacteriën in de mond helpen bij het verteerproces & stoppen pathogenen
1
,Moleculaire en Cellulaire Biologie
In ons lichaam: hvh EU = hvh PRO (200 soorten)
=> grote diversiteit in alle eukaryotische celtypes
Vb: purkinje cel in de kleine hersenen (complexe cel) ↔ gistcellen (eenvoudige cel)
=> lijken verschillend maar hebben dezelfde biomoleculen
Een EU cel bestaat uit veel celorganellen / compartimenten: Vb: kern, celmembraan, celwand, cytoplasma, ribosomen …
Voordelen Nadelen
• groeperen v biochemische reacties • transportmechanismen: systeem moet ontwikkeld w om
• andere pH alles op de juiste plaats te brengen
• translocatie doorheen een membraan van enzymen en
substraten vereist energie
Biochemische reactie
Biochemische reactie: omzetting van stof A naar stof C door een stof B
• Je hebt opbouwende (rood) en afbrekende (groen) enzymen
• Opbouwende zit in een ander compartiment dan de afbrekende
Compartimenten & structuren van eukaryoten cellen
Plasmamembraan
Bestaat uit een fosfolipide laag
- Kop = hydrofiele laag
- Staart = hydrofobe laag
= hydrofobe laag die het waterig intercellulair milieu afsluit vh extracellulair milieu
= flexibele laag die doorlaatbaar is bepaalde moleculen (voor polaire & geladen moleculen zijn kanalen & transporters nodig)
• Geel : Transmembrane eiwitten (transport van grote moleculen)
• Blauw : Perifere eiwitten (receptor, communiceert met inter- & extracellulair milieu)
Gevolgen doorlaatbaarheid plasmamembraan
Hypotoon milieu = conc aan opgeloste stoffen is lager dan in cel zelf (cytosol) =>
de stoffen geraken zelf niet door het membraan maar water wel → meer water
dringt door de cel (conc in cel ↓) → cel zwelt op & barst
Hypertoon milieu = conc aan opgeloste stoffen is hoger dan in de cel zelf → Water
zal de cel verlaten (conc in cel ↑) → cel krimpt
2
,Moleculaire en Cellulaire Biologie
Celwand
= aaneenschakeling van suikermoleculen (cellulose) & korte peptiden (vorm 3D netwerk).
• Stevigheid vd cel
• Controleert opname water → permeabel voor meeste moleculen
Aanwezig bij: PRO, gisten, planten
Amoxicilline → antibiotica: verhindert bacteriële celwandsynthese door remming v crosslinking v proteoglycanen
=> Kan geen kwaad bij onze cellen want wij hebben geen celwand
Cytosol
= Waterig milieu waarin de celorganellen zitten
• Gelachtige samenstelling → dense aanwezigheid moleculen
• Zeer veel biochemische omzettingen
• Translatieproces in cytosol: synthese eiwitten via RNA (ribosomen)
Kern
= grootste organel, omgeven door een dubbel membraan
• buitenste membraan loopt over in ER & bevat kernporiën (voor transport).
• De kern bevat ook het genetisch materiaal
• In de kern gebeurd DNA replicatie & transcriptie
• nucleolus (kern) → aanmaak ribosomen
Mitochondriën
= longen vd cel, zorgt voor de energieproductie vd cel (ATP), ter hoogte van het binnenste membraan
• verbruik van O2 en productie van CO2 = cellulaire respiratie
• Metabole omzettingen vb. oxidatie van vetzuren, Krebs cyclus
• Geprogrammeerde celdood (apoptose)
Vb: bij ontwikkeling vd vingers is er een overmaat aan cellen tssn
de vingers → apoptose vindt plaats om deze overbodige cellen te verwijderen.
Compartimenten: buitenste & binnenste membraan, matrix, Intermembraanische ruimte (hebben inkepingen voor groter opp)
Mitochondriën knn verschillende vormen aannemen:
• individueel langwerpig: los organel dat in het cytoplasma “zweeft”
• netwerk (komen samen & kunnen inhoud wisselen) → knn ook splitsen
Golgi apparaat
= er is maar 1 Golgi apparaat per cel & zorgt voor de modificatie vd eiwitten die uit RER komen
Langwerpige structuur cisGolgi aan de kant van de kern & Trans face richting membraan georiënteerd
Cytoskelet
= geeft mechanische sterkte (beschermt de cel tegen een stoot), bepaald de vorm vd cel & maakt beweging mogelijk
Er zijn 3 soorten filamenten: microfilamenten, microtubuli, intermediaire filamenten
3
, Moleculaire en Cellulaire Biologie
Endoplasmatisch reticulum
2 Soorten ER:
• RER: Ruw → bevat ribosomen
synthese v eiwitten bestemd voor ER, Golgi, lysosomen, plasmamembraan
afwerking v eiwitten
• SER: glad
Synthese van lipiden
ER is een reservoir voor Ca²+
ER kan in stress gaan
Lysosomen
= maag vd cel, zorgt voor de afbraak van endogene & exogene macromoleculen tot kleinere bouwstenen. Bevat een zure pH
& enzymen om deze macromoleculen af te breken
Stel lysosoom gaat stuk => enzymen komen vrij in de cel en maakt alles kapot
Lysosomale stofwisselingsziekten:
• Er bestaan 50-tal lysosomale ziekten (Vb: Tay-Sachs), doordat er veel verschillende enzymen in de lysosomen zitten
die elk een ander soort ziekte kunnen veroorzaken.
• Ziektebeeld is ook enorm verschillend, het kan zich op verschillende plekken plaats vinden (Vb: maag, hersenen …)
• Therapie is mogelijk => enzymenzuur toedienen => duur want speciale eiwitten moeten geproduceerd w
Peroxisomen
= heeft telkens een andere functie in andere celtypes;
In de menselijke cel:
• Lipidenmetabolisme
• metabolisme van reactieve zuurstofradicalen
Christian de Duve (Belg): Nobelprijs voor onderzoek op peroxisomen en lysosomen
Syndroom van Zellweger:
• Peroxisomen functioneren niet goed → Benen plooien niet, opgezwollen buikje, oren liggen lager …
• Deze patiënten zullen degeneratie vd cerebellum (kleine hersenen) ondervinden. (belangrijk voor motoriek)
• Er zullen veel minder Purkinje cellen in het cerebellum zijn dan bij een gezond persoon
Chloroplast
= Dubbele membraan & thylakoid membraan
• fotosynthese
• Bevatten DNA (ontstaan door incorporatie van een bacterie)
4
Hoofdstuk 1: Cellen zijn de fundamentele eenheden van leven
Cellen: fundamentele bouwstenen v levende materie => kleine eenheden, omgeven door een membraan dat bestaat uit
waterig milieu dat samengesteld is uit biomoleculen (100 miljoen soorten)
PROKARYOTEN EUKARYOTEN
Bacteriën Gisten, planten, dieren
Geen kern, celorganellen, cytoskelet Kern, organellen, cytoskelet
Altijd celwand Soms celwand
Meestal ééncelligen Ééncelligen en multicellulair
DNA: 1 circulair molecule 1 of meer lineaire moleculen
1 – 5 . 106 baseparen 1.5 . 107 – 5 . 109 baseparen
Soorten cellen: Soorten cellen:
- Bolvormig (vb: streptokokken) - Epitheelweefsel (dicht op elkaar)
- Staafvormig (vb: salmonella) - Bindweefsel (verder uit elkaar)
- Spiraalvormig - Spierweefsel
- Zenuwweefsel
- Bloed
Toepassingen:
- biomedisch onderzoek:
Eiwitten produceren door snelle deling
van bacteriën (clonen dus dezelfde
genetische informatie)
* ééncelligen kunnen samenkomen en zo multicullalairen vormen (Vb: groene algen)
Evolutie van cellen
• Eubacteriën (PRO)
o Ontstaan vanuit primitieve cel
o Bevatten mitochondriën
o Cyanobacteriën hebben chloroplasten → fotosynthese
• Archaebacteriën (PRO)
o Ontstaan vanuit primitieve cel
o Heeft vertakking naar EU (hebben meer gelijkenissen met EU dan eubacteriën)
o Knn overleven in extreme omstandigheden
▪ Vb: zonder zuurstof, zure omgeving (maag) …
• Eukaryoten
o Ontstaan vd celkern
▪ Ontstaan celorganellen → EU heeft eubacterie (+ mitochondria) opgenomen → verdere
delingen creëerden andere celorganellen → na opname krijgt eubacterie een dubbel membraan
o Ontstaan vd chloroplasten (door opname cyanobacterie) → fotosynthese
▪ Planten & algen
o Zonder chloroplasten
▪ Dieren, fungi & protisten
Microbioom: verzameling v alle micro-organismen in ons lichaam => samenstelling afhankelijk van genen, hormonen,
omgeving, dieet, levensstijl & industrie
Vb: de bacteriën in de maag vermeiden maagproblemen
Vb: de bacteriën op de huis versterken het immuunsysteem & zorgen voor de geurproductie
Vb: de bacteriën in de mond helpen bij het verteerproces & stoppen pathogenen
1
,Moleculaire en Cellulaire Biologie
In ons lichaam: hvh EU = hvh PRO (200 soorten)
=> grote diversiteit in alle eukaryotische celtypes
Vb: purkinje cel in de kleine hersenen (complexe cel) ↔ gistcellen (eenvoudige cel)
=> lijken verschillend maar hebben dezelfde biomoleculen
Een EU cel bestaat uit veel celorganellen / compartimenten: Vb: kern, celmembraan, celwand, cytoplasma, ribosomen …
Voordelen Nadelen
• groeperen v biochemische reacties • transportmechanismen: systeem moet ontwikkeld w om
• andere pH alles op de juiste plaats te brengen
• translocatie doorheen een membraan van enzymen en
substraten vereist energie
Biochemische reactie
Biochemische reactie: omzetting van stof A naar stof C door een stof B
• Je hebt opbouwende (rood) en afbrekende (groen) enzymen
• Opbouwende zit in een ander compartiment dan de afbrekende
Compartimenten & structuren van eukaryoten cellen
Plasmamembraan
Bestaat uit een fosfolipide laag
- Kop = hydrofiele laag
- Staart = hydrofobe laag
= hydrofobe laag die het waterig intercellulair milieu afsluit vh extracellulair milieu
= flexibele laag die doorlaatbaar is bepaalde moleculen (voor polaire & geladen moleculen zijn kanalen & transporters nodig)
• Geel : Transmembrane eiwitten (transport van grote moleculen)
• Blauw : Perifere eiwitten (receptor, communiceert met inter- & extracellulair milieu)
Gevolgen doorlaatbaarheid plasmamembraan
Hypotoon milieu = conc aan opgeloste stoffen is lager dan in cel zelf (cytosol) =>
de stoffen geraken zelf niet door het membraan maar water wel → meer water
dringt door de cel (conc in cel ↓) → cel zwelt op & barst
Hypertoon milieu = conc aan opgeloste stoffen is hoger dan in de cel zelf → Water
zal de cel verlaten (conc in cel ↑) → cel krimpt
2
,Moleculaire en Cellulaire Biologie
Celwand
= aaneenschakeling van suikermoleculen (cellulose) & korte peptiden (vorm 3D netwerk).
• Stevigheid vd cel
• Controleert opname water → permeabel voor meeste moleculen
Aanwezig bij: PRO, gisten, planten
Amoxicilline → antibiotica: verhindert bacteriële celwandsynthese door remming v crosslinking v proteoglycanen
=> Kan geen kwaad bij onze cellen want wij hebben geen celwand
Cytosol
= Waterig milieu waarin de celorganellen zitten
• Gelachtige samenstelling → dense aanwezigheid moleculen
• Zeer veel biochemische omzettingen
• Translatieproces in cytosol: synthese eiwitten via RNA (ribosomen)
Kern
= grootste organel, omgeven door een dubbel membraan
• buitenste membraan loopt over in ER & bevat kernporiën (voor transport).
• De kern bevat ook het genetisch materiaal
• In de kern gebeurd DNA replicatie & transcriptie
• nucleolus (kern) → aanmaak ribosomen
Mitochondriën
= longen vd cel, zorgt voor de energieproductie vd cel (ATP), ter hoogte van het binnenste membraan
• verbruik van O2 en productie van CO2 = cellulaire respiratie
• Metabole omzettingen vb. oxidatie van vetzuren, Krebs cyclus
• Geprogrammeerde celdood (apoptose)
Vb: bij ontwikkeling vd vingers is er een overmaat aan cellen tssn
de vingers → apoptose vindt plaats om deze overbodige cellen te verwijderen.
Compartimenten: buitenste & binnenste membraan, matrix, Intermembraanische ruimte (hebben inkepingen voor groter opp)
Mitochondriën knn verschillende vormen aannemen:
• individueel langwerpig: los organel dat in het cytoplasma “zweeft”
• netwerk (komen samen & kunnen inhoud wisselen) → knn ook splitsen
Golgi apparaat
= er is maar 1 Golgi apparaat per cel & zorgt voor de modificatie vd eiwitten die uit RER komen
Langwerpige structuur cisGolgi aan de kant van de kern & Trans face richting membraan georiënteerd
Cytoskelet
= geeft mechanische sterkte (beschermt de cel tegen een stoot), bepaald de vorm vd cel & maakt beweging mogelijk
Er zijn 3 soorten filamenten: microfilamenten, microtubuli, intermediaire filamenten
3
, Moleculaire en Cellulaire Biologie
Endoplasmatisch reticulum
2 Soorten ER:
• RER: Ruw → bevat ribosomen
synthese v eiwitten bestemd voor ER, Golgi, lysosomen, plasmamembraan
afwerking v eiwitten
• SER: glad
Synthese van lipiden
ER is een reservoir voor Ca²+
ER kan in stress gaan
Lysosomen
= maag vd cel, zorgt voor de afbraak van endogene & exogene macromoleculen tot kleinere bouwstenen. Bevat een zure pH
& enzymen om deze macromoleculen af te breken
Stel lysosoom gaat stuk => enzymen komen vrij in de cel en maakt alles kapot
Lysosomale stofwisselingsziekten:
• Er bestaan 50-tal lysosomale ziekten (Vb: Tay-Sachs), doordat er veel verschillende enzymen in de lysosomen zitten
die elk een ander soort ziekte kunnen veroorzaken.
• Ziektebeeld is ook enorm verschillend, het kan zich op verschillende plekken plaats vinden (Vb: maag, hersenen …)
• Therapie is mogelijk => enzymenzuur toedienen => duur want speciale eiwitten moeten geproduceerd w
Peroxisomen
= heeft telkens een andere functie in andere celtypes;
In de menselijke cel:
• Lipidenmetabolisme
• metabolisme van reactieve zuurstofradicalen
Christian de Duve (Belg): Nobelprijs voor onderzoek op peroxisomen en lysosomen
Syndroom van Zellweger:
• Peroxisomen functioneren niet goed → Benen plooien niet, opgezwollen buikje, oren liggen lager …
• Deze patiënten zullen degeneratie vd cerebellum (kleine hersenen) ondervinden. (belangrijk voor motoriek)
• Er zullen veel minder Purkinje cellen in het cerebellum zijn dan bij een gezond persoon
Chloroplast
= Dubbele membraan & thylakoid membraan
• fotosynthese
• Bevatten DNA (ontstaan door incorporatie van een bacterie)
4
