Celbiologie – Biologie van de cel
Hoorcollege A1: Eukaryote cellen en membranaire
organellen
Leven, cellen en celbiologie
Hoe is het leven ontstaan?
- Zon + water → primitieve moleculen
- Alle levende dingen opgebouwd uit cellen
o Op het niveau van 1 cel lijkt alles redelijk gelijkaardig → toch groeien organismen
uit tot verschillende soorten
o Informatie over het organisme zit in de cel (genetische info in bevruchte eicel)
Wat is de reden voor de grote diversiteit?
- Door de evolutie verschillende soorten ontstaan
- Door aanpassing aan omgeving (mutaties in het DNA)
Wat is een cel ?
- Basiseenheid voor het leven
- Omhuld door een membraan
- Waterige en geconcentreerde oplossing van (bio-)chemicaliën
- Verbruiken energie
- Groeien en delen
- Zichzelf in stand houdend ecosysteem
Mens: 1013 cellen → verschillende cellen hebben verschillende functies
Wat is levende materie ?
Eigenschappen levende materie:
- Erfelijkheid
- Verbruikt energie en kan dat genereren
- Hoe complex het organisme ook is → start met 1 bevruchte eicel
- Complexe reacties katalyseren en interne organisatie bewaren
- Centraal dogma van de moleculaire biologie = DNA → RNA → eiwit
Celbiologie/cytologie: de studie van structuur, functie en gedrag van cellen
- Grote variëteit tussen species en individuen
- MAAR grote gelijkenis van fundamentele organismen
- In 1907 ontstaan: neuronale celbiologie (door experiment over de neurocel en de
uitlopers ervan)
Types cellen:
- Primaire cellen: direct opgezuiverd uit het organisme
- Terminaal gedifferentieerde cellen: cellen die een functie hebben gekregen en delen iet
meer
- Embryonale stamcellen: kunnen nog differentiëren in verschillende celtypes
o Pluripotent: kunnen nog verschillende functies aannemen
1
, - Organoïde: een uit cellen en in vitro gecreërd weefsel dat eigenschappen heeft van een
orgaan, dat lijkt op een orgaan
- Cellijnen: (kanker)cellen die blijven delen in het labo zeer handig zijn (vb. Henrietta Lax)
- Hybridomas: cellen met een specifieke functie die toch kunnen blijven delen omdat het
een fusie is van twee cellen
o Gedifferentieerde cel + geimortaliseerde cellijn)
Technieken om cellen te bestuderen
Belangrijke begrippen:
- In vitro: in een proefbuis, glaasje,
- In vivo: in het levend organisme
- Ex vivo: levend weefsel bestuderen terwijl het tijdelijk uit het organisme werd gehaald
- Passage van cellen: het verversen van het celmedium en het verdunnen van de
celcultuur zodat niet teveel cellen in de kweekfles zitten (zodat ze blijven delen)
Celfractionatie: om cel componenten te scheiden op basis van grote en dichtheid, de cel op te
delen in zijn bestanddelen
Werking:
1) De cellen worden in een blender gedaan en homogeen gemaakt
2) De homogene vloeistof wordt in een proefbuisje gedaan en gaat de centrifuge in
3) Na de eerste keer in de centrifuge op de laagste G-kracht zijn de grootste celorganellen
neergelagen
4) Resterende vloeistof opnieuw in de centrifuge op een hogere G-kracht
5) Proces herhalen tot de bestanddelen van de cellen op grote zijn ingedeeld
Volgorde van neerslaan:
Nuclei en cellulair afval – mitochondriën – microsomen – ribosomen
Microscopie: cellen die te klein zijn om met het blote ook te zien te bestuderen
Werking:
1) Licht door de cel gestuurd en verschillende lenzen
2) Opgevangen door ons oog
3) Soms kleuring toegevoegd om ze beter zichtbaar te maken (dood de cellen
Begrippen:
- Resolutie: hoe dicht twee puntobjecten in het specimen ten opzichte van elkaar kunnen
zijn opdat je ze nog van elkaar kan onderscheiden, een maat voor de duidelijkheid van
het beeld
- Contrast: het verschil in helderheid tussen het donkerste en lichtste deel van je
microscopiebeeld
- Vergroting: de verhouding tussen de beeldgrote van een object en zijn werkelijke
vergroting
Intracellulaire organisatie I (membraangebonden organellen)
Prokaryote cellen (bacteriën) → Eukaryote cellen (mensen, planten, dieren)
- Grootte: 1-5 µm → 10 – 100 µm
- Gelijkenissen:
o Cel membraan uit lipiden en proteïnen
o Cytosol (vloeibaar/plasma stof waarin subcellulaire componenten zitten)
o Chromosomen (dragen genen in de vorm van DNA)
o Ribosomen (aanmakers van proteïnen volgens instructies van het DNA)
2
, - Verschillen (prokaryoten hebben…) :
o Geen nucleus
o Nucleoïde (een niet-membraan omsloten gebied waarin de chromosomen zich
bevinden)
o Geen membraan-omsloten organellen
Het celmembraan
Functie: een selectieve barrière die het doorlaten van
zuurstof, voedingsstoffen en restproducten regelt voor
de hele cel
Bouw: een dubbellaag van fosfolipiden met de
hydrofobe kant naar elkaar gericht en de hydrofiele kant
naar buiten gericht. In de dubbellaag zitten proteïnen en
aan de buitenkant van het membraan zitten
koolhydraatketens bevestigd
Oppervlakte – Volume verhouding (hoe groter de
verhouding, hoe beter)
➔ Een zo groot mogelijk oppervlakte creëren
➔ Het maximaliseren van de uitwisseling van voedingsstoffen
➔ Elke micrometer membraan kan slechts een beperkte hoeveelheid van een bepaalde
stof per seconde passeren
Nucleus (harde schijf van de cel)
Grootte: 5 µm
Functie: bevat de (meeste) genen van de cel
Bouw (+functie):
- Nucleaire enveloppe (bevat een binnenste en buitenste
membraan = dubbelmembraan): het afscheiden van de
inhoud van de nucleus van het cytoplasma
- Poriën complex (proteïne structuur) : regelen van het
binnen- en buitengaan van proteïnen, RNA en
macromoleculen
- Lamina (netachtige serie eiwitfilamenten die het inwendige oppervlak van de
kernenvelop bedekken): helpen bij het in standhouden van de vorm van de kern
- Chromosomen: 1 DNA-molecuul en de bijhorende eiwitten om deze op te vouwen
(histonen)
- Chromatine: het complex van DNA en eiwitten dat chromosomen vormt (vele
chromosomen bij elkaar)
o cel in deling: chromosomen vormen lussen en “vouwt op” waardoor ze dik
genoeg worden om zichtbaar te zijn op een lichtmicroscoop (condenseren)
o cel niet in deling: chromatine bestaat in disperse vorm, als een massa zeer lange,
dunne vezels die niet zichtbaar is met een lichtmicroscoop
- Nucleolus: een kern binnen de celkern waarin ribosomaal RNA wordt gesynthetiseerd,
de grote en kleine subeenheid van de ribosomen worden gemaakt voor ze via de kern
poriën naar het cytoplasma gaan
- Ribosomen (gemaakt uit ribosomaal RNA en proteïnen): doen aan proteïne synthese
→ hebben geen membraan dus worden niet gezien als celorganel
Endoplasmatisch reticulum (biosynthese fabriek)
Functie:
3
, - Glad ER: synthese van lipiden, ontgift medicijnen en vergiffen, metabolisme van
koolhydraten, opslaan van calcium ionen
- Ruw ER: afscheiden van glycoproteïnen, produceert deeltjes voor het membraan van de
cel, verdeelt transportblaasjes, proteïnen omgeven door membranen
Bouw:
- Glad ER: een vervolg op de nucleaire enveloppe, zonder ribosomen
- Rum ER: vervolg op de nucleaire enveloppe, heeft gebonden ribosomen
Golgi apparaat (bpost van de cel)
Functie:
- Verdeeld en verpakt materiaal in transportblaasjes
- Wijzigt/ maakt producten van het ER af
- Maakt bepaalde macromoleculen
- Verfijnt de producten in de verschillende criternea
met verschillende enzymen
Bouw:
- cisternae: de platte membraan zakjes waaruit het
Golgi apparaat is opgebouwd
- Cis face: de ontvangende kant van het Golgi apparaat
- Trans face: de verzendende kant van het Golgi apparaat
Werking:
1) Blaasjes van ER → Golgi
2) Blaasjes versmelten met Golgi om nieuwe cis golgi cisternae te vormen
3) Cisternale rijping (cisternal verplaats van cis naar trans kant)
4) Blaasjes worden gevormd en verlaten Golgi
5) Sommige blaasjes met specifieke proteïnen keren terug en helpen met rijping
6) Sommige blaasjes met specifieke proteïen gaan terug naar het ER
Lysosomen (digestieve blaasjes)
Functie: verteren van macromoleculen
Bouw: een membraanzak met enzymen (gemaakt
in RER → Golgi apparaat) enzymen werken het
best in de lysosomen omwille van het zure milieu
Werking:
- amoeben en andere eencellige eten door
kleinere organisme of voedsel deeltjes te
omhulzen = fagocytose
- gevormde voedselvacuole versmelt met lysosoom
- enzymen verteren het voedsel
- restproducten gebruikt als voedsel voor de cel
→ Cel hernieuwd zichzelf continu
4
Hoorcollege A1: Eukaryote cellen en membranaire
organellen
Leven, cellen en celbiologie
Hoe is het leven ontstaan?
- Zon + water → primitieve moleculen
- Alle levende dingen opgebouwd uit cellen
o Op het niveau van 1 cel lijkt alles redelijk gelijkaardig → toch groeien organismen
uit tot verschillende soorten
o Informatie over het organisme zit in de cel (genetische info in bevruchte eicel)
Wat is de reden voor de grote diversiteit?
- Door de evolutie verschillende soorten ontstaan
- Door aanpassing aan omgeving (mutaties in het DNA)
Wat is een cel ?
- Basiseenheid voor het leven
- Omhuld door een membraan
- Waterige en geconcentreerde oplossing van (bio-)chemicaliën
- Verbruiken energie
- Groeien en delen
- Zichzelf in stand houdend ecosysteem
Mens: 1013 cellen → verschillende cellen hebben verschillende functies
Wat is levende materie ?
Eigenschappen levende materie:
- Erfelijkheid
- Verbruikt energie en kan dat genereren
- Hoe complex het organisme ook is → start met 1 bevruchte eicel
- Complexe reacties katalyseren en interne organisatie bewaren
- Centraal dogma van de moleculaire biologie = DNA → RNA → eiwit
Celbiologie/cytologie: de studie van structuur, functie en gedrag van cellen
- Grote variëteit tussen species en individuen
- MAAR grote gelijkenis van fundamentele organismen
- In 1907 ontstaan: neuronale celbiologie (door experiment over de neurocel en de
uitlopers ervan)
Types cellen:
- Primaire cellen: direct opgezuiverd uit het organisme
- Terminaal gedifferentieerde cellen: cellen die een functie hebben gekregen en delen iet
meer
- Embryonale stamcellen: kunnen nog differentiëren in verschillende celtypes
o Pluripotent: kunnen nog verschillende functies aannemen
1
, - Organoïde: een uit cellen en in vitro gecreërd weefsel dat eigenschappen heeft van een
orgaan, dat lijkt op een orgaan
- Cellijnen: (kanker)cellen die blijven delen in het labo zeer handig zijn (vb. Henrietta Lax)
- Hybridomas: cellen met een specifieke functie die toch kunnen blijven delen omdat het
een fusie is van twee cellen
o Gedifferentieerde cel + geimortaliseerde cellijn)
Technieken om cellen te bestuderen
Belangrijke begrippen:
- In vitro: in een proefbuis, glaasje,
- In vivo: in het levend organisme
- Ex vivo: levend weefsel bestuderen terwijl het tijdelijk uit het organisme werd gehaald
- Passage van cellen: het verversen van het celmedium en het verdunnen van de
celcultuur zodat niet teveel cellen in de kweekfles zitten (zodat ze blijven delen)
Celfractionatie: om cel componenten te scheiden op basis van grote en dichtheid, de cel op te
delen in zijn bestanddelen
Werking:
1) De cellen worden in een blender gedaan en homogeen gemaakt
2) De homogene vloeistof wordt in een proefbuisje gedaan en gaat de centrifuge in
3) Na de eerste keer in de centrifuge op de laagste G-kracht zijn de grootste celorganellen
neergelagen
4) Resterende vloeistof opnieuw in de centrifuge op een hogere G-kracht
5) Proces herhalen tot de bestanddelen van de cellen op grote zijn ingedeeld
Volgorde van neerslaan:
Nuclei en cellulair afval – mitochondriën – microsomen – ribosomen
Microscopie: cellen die te klein zijn om met het blote ook te zien te bestuderen
Werking:
1) Licht door de cel gestuurd en verschillende lenzen
2) Opgevangen door ons oog
3) Soms kleuring toegevoegd om ze beter zichtbaar te maken (dood de cellen
Begrippen:
- Resolutie: hoe dicht twee puntobjecten in het specimen ten opzichte van elkaar kunnen
zijn opdat je ze nog van elkaar kan onderscheiden, een maat voor de duidelijkheid van
het beeld
- Contrast: het verschil in helderheid tussen het donkerste en lichtste deel van je
microscopiebeeld
- Vergroting: de verhouding tussen de beeldgrote van een object en zijn werkelijke
vergroting
Intracellulaire organisatie I (membraangebonden organellen)
Prokaryote cellen (bacteriën) → Eukaryote cellen (mensen, planten, dieren)
- Grootte: 1-5 µm → 10 – 100 µm
- Gelijkenissen:
o Cel membraan uit lipiden en proteïnen
o Cytosol (vloeibaar/plasma stof waarin subcellulaire componenten zitten)
o Chromosomen (dragen genen in de vorm van DNA)
o Ribosomen (aanmakers van proteïnen volgens instructies van het DNA)
2
, - Verschillen (prokaryoten hebben…) :
o Geen nucleus
o Nucleoïde (een niet-membraan omsloten gebied waarin de chromosomen zich
bevinden)
o Geen membraan-omsloten organellen
Het celmembraan
Functie: een selectieve barrière die het doorlaten van
zuurstof, voedingsstoffen en restproducten regelt voor
de hele cel
Bouw: een dubbellaag van fosfolipiden met de
hydrofobe kant naar elkaar gericht en de hydrofiele kant
naar buiten gericht. In de dubbellaag zitten proteïnen en
aan de buitenkant van het membraan zitten
koolhydraatketens bevestigd
Oppervlakte – Volume verhouding (hoe groter de
verhouding, hoe beter)
➔ Een zo groot mogelijk oppervlakte creëren
➔ Het maximaliseren van de uitwisseling van voedingsstoffen
➔ Elke micrometer membraan kan slechts een beperkte hoeveelheid van een bepaalde
stof per seconde passeren
Nucleus (harde schijf van de cel)
Grootte: 5 µm
Functie: bevat de (meeste) genen van de cel
Bouw (+functie):
- Nucleaire enveloppe (bevat een binnenste en buitenste
membraan = dubbelmembraan): het afscheiden van de
inhoud van de nucleus van het cytoplasma
- Poriën complex (proteïne structuur) : regelen van het
binnen- en buitengaan van proteïnen, RNA en
macromoleculen
- Lamina (netachtige serie eiwitfilamenten die het inwendige oppervlak van de
kernenvelop bedekken): helpen bij het in standhouden van de vorm van de kern
- Chromosomen: 1 DNA-molecuul en de bijhorende eiwitten om deze op te vouwen
(histonen)
- Chromatine: het complex van DNA en eiwitten dat chromosomen vormt (vele
chromosomen bij elkaar)
o cel in deling: chromosomen vormen lussen en “vouwt op” waardoor ze dik
genoeg worden om zichtbaar te zijn op een lichtmicroscoop (condenseren)
o cel niet in deling: chromatine bestaat in disperse vorm, als een massa zeer lange,
dunne vezels die niet zichtbaar is met een lichtmicroscoop
- Nucleolus: een kern binnen de celkern waarin ribosomaal RNA wordt gesynthetiseerd,
de grote en kleine subeenheid van de ribosomen worden gemaakt voor ze via de kern
poriën naar het cytoplasma gaan
- Ribosomen (gemaakt uit ribosomaal RNA en proteïnen): doen aan proteïne synthese
→ hebben geen membraan dus worden niet gezien als celorganel
Endoplasmatisch reticulum (biosynthese fabriek)
Functie:
3
, - Glad ER: synthese van lipiden, ontgift medicijnen en vergiffen, metabolisme van
koolhydraten, opslaan van calcium ionen
- Ruw ER: afscheiden van glycoproteïnen, produceert deeltjes voor het membraan van de
cel, verdeelt transportblaasjes, proteïnen omgeven door membranen
Bouw:
- Glad ER: een vervolg op de nucleaire enveloppe, zonder ribosomen
- Rum ER: vervolg op de nucleaire enveloppe, heeft gebonden ribosomen
Golgi apparaat (bpost van de cel)
Functie:
- Verdeeld en verpakt materiaal in transportblaasjes
- Wijzigt/ maakt producten van het ER af
- Maakt bepaalde macromoleculen
- Verfijnt de producten in de verschillende criternea
met verschillende enzymen
Bouw:
- cisternae: de platte membraan zakjes waaruit het
Golgi apparaat is opgebouwd
- Cis face: de ontvangende kant van het Golgi apparaat
- Trans face: de verzendende kant van het Golgi apparaat
Werking:
1) Blaasjes van ER → Golgi
2) Blaasjes versmelten met Golgi om nieuwe cis golgi cisternae te vormen
3) Cisternale rijping (cisternal verplaats van cis naar trans kant)
4) Blaasjes worden gevormd en verlaten Golgi
5) Sommige blaasjes met specifieke proteïnen keren terug en helpen met rijping
6) Sommige blaasjes met specifieke proteïen gaan terug naar het ER
Lysosomen (digestieve blaasjes)
Functie: verteren van macromoleculen
Bouw: een membraanzak met enzymen (gemaakt
in RER → Golgi apparaat) enzymen werken het
best in de lysosomen omwille van het zure milieu
Werking:
- amoeben en andere eencellige eten door
kleinere organisme of voedsel deeltjes te
omhulzen = fagocytose
- gevormde voedselvacuole versmelt met lysosoom
- enzymen verteren het voedsel
- restproducten gebruikt als voedsel voor de cel
→ Cel hernieuwd zichzelf continu
4
