Samenvatting Biomolecule en Metabolisme | VUB | 2025/2026

BIOMOLECULE EN METABOLISME
DEEL 1: BIOMOLECULE
HOOFDSTUK 1: INLEIDING –DE CEL IN RELATIE TOT DE LEVENDE
WERELD
1. ALGEMENE KENMERKEN – PROKARYOOT VS EUKARYOOT
Prokaryoten (bacteriën)
 Kleine cellen, typisch minder dan 10 µm diameter
 Geen celkern (geen kernmembraan)
 Geen membraangebonden organellen
 Cirkelvormig DNA, vrij in cytoplasma
 Geen histonen (uitzondering: archaea hebben ze wel)
 Weinig of geen celtypespecialisatie
Eukaryoten (menselijke cellen, planten, dieren)
 Grote cellen, typisch meer dan 10 µm diameter
 Wel een celkern met dubbele membraan
 Wel membraangebonden organellen (mitochondriën, ER,
Golgi, lysosomen, peroxisomen)
 Lineair DNA, verpakt in chromosomen in de kern
 Wel histonen (H1, H2A, H2B, H3, H4) voor DNA-verpakking
 Grote verscheidenheid aan gespecialiseerde celtypes (spiercellen, zenuwcellen, levercellen, enz.)
Opmerking
 Uit één bevruchte menselijke eicel ontstaan meer dan 10 biljoen (10¹³) gespecialiseerde cellen
 Dit ontwikkelingsproces blijft grotendeels een mysterie
2. DE DRIE KONINKRIJKEN VAN HET LEVEN
Eubacteriën
 De "echte" bacteriën (bv. E. coli, S. typhimurium)
 Geen histonen
 Cirkelvormig DNA
Archaea
 Bevatten histonen (H1, H2A, H2B, H3, H4) – net als eukaryoten
 DNA wordt samengepakt met behulp van histonen – net als bij eukaryoten
 Enzymen voor DNA- en RNA-synthese lijken meer op die van eukaryoten dan op die van eubacteriën
 Celwand lijkt echter meer op die van eubacteriën
 Vormen een evolutionaire brug tussen prokaryoten en eukaryoten
Eukarya
 Bevatten kern en organellen
 Lineair DNA met histonen
 Omvatten planten, dieren, schimmels
3. RRNA ALS MOLECULAIRE KLOK
Wat is rRNA?
 Ribosomiaal RNA
 Vouwt tot een complexe structuur met zogenaamde "stem-loop" structuren
 Bepaalde delen van het rRNA kunnen frequent muteren zonder dat de functie
verstoord raakt
 Andere delen tolereren slechts zeer zelden mutaties

1

,Toepassing als chronometer
 Snel veranderende rRNA-gebieden fungeren als "secondenwijzer"
 Traag veranderende rRNA-gebieden fungeren als "uurwijzer"
 Hierdoor kan men de evolutionaire "tijd" of "afstand" aflezen
 Dit maakt het mogelijk om een fylogenetische stamboom op te stellen
 Elke vertakking in de stamboom wijst op een gemeenschappelijke voorouder
Resultaat van de rRNA-stamboom
 De moderne levende wereld valt uiteen in drie koninkrijken
 Deze indeling komt overeen met de drie celtypen: eubacteriën, archaea en eukaryoten
4. DE EUKARYOTISCHE CEL – ALGEMENE BOUW
Celmembraan
 Vormt de grens met de buitenwereld
 Bestaat voor ongeveer 50% uit lipiden en 50%
uit eiwitten
 Lipiden vormen een dubbele laag ("lipidenzee")
 Cholesterol en eiwitten (pompen, kanalen,
receptoren) zijn ingebed in de membraan
 Selectief permeabel voor nutriënten zoals
glucose en aminozuren
 Opname gebeurt via transporter-eiwitten
Cytoplasma versus cytosol
 Cytoplasma = cytosol + alle organellen (behalve de kern)
 Cytosol = de waterige, geconcentreerde oplossing van ionen, bouwstenen en macromoleculen
 Het cytosol omringt alle organellen
 Een deel van het metabolisme vindt hier plaats: glycolyse, vetzuursynthese, eiwitsynthese
 Ook een groot deel van de signaaltransductie gebeurt in het cytosol
 Moleculen verplaatsen zich door diffusie of door stromingen veroorzaakt door het cytoskelet
 Er kunnen lokale concentratiegradiënten ontstaan
Compartimentalisatie
 Verschillende organellen en het cytosol vormen gescheiden compartimenten
 Metabolische processen worden toegewezen aan specifieke organellen
 Dit wordt "compartimentalisatie" van het celmetabolisme genoemd
Extra functies van membranen
 Opslag van energie (als een batterij)
 Voortplanting van elektrische pulsen mogelijk maken
5. DE CELKERN
Algemene kenmerken
 Diameter: ongeveer 10 µm
 Bevat de genetische informatie in de vorm van lineair DNA
 Omgeven door een dubbele membraan met poriën (de
kernmembraan)
 De poriën bestaan uit eiwitten
DNA en chromatine
 Het DNA is gebonden aan histonen (H1 tot H4)
 Hierdoor ontstaan chromatinedraden, waaruit chromosomen
zijn opgebouwd
 Heterochromatine = compact, donker chromatine (zichtbaar na
kleuring)
 Euchromatine = losser, lichter chromatine


2

,Functies
 Transcriptie: DNA wordt overgeschreven naar RNA
 RNA verlaat de kern via de kernporiën en gaat naar het cytosol
 In het cytosol worden de RNA-moleculen door ribosomen vertaald naar eiwitten
Nucleolus
 Een bijzonder subcompartiment in de kern
 Hier wordt ribosomiaal RNA (rRNA) gemaakt
 Hier worden ribosomen geassembleerd (eiwitten + rRNA)
Celdeling
 Tijdens celdeling verdwijnt de kernmembraan tijdelijk
 Het DNA (chromosomen) wordt gedupliceerd
 De chromosomen worden gelijk verdeeld over de twee dochtercellen
Menselijk genoom
 Bevat ongeveer 6 × 10⁹ basenparen (bp)
 Totale DNA-lengte: ongeveer 2 meter per cel
 Dit DNA is samengeperst in de kern van elke cel
 De mens heeft 46 chromosomen (23 paar)
Ontwikkeling
 Alle informatie om alle celtypes van het lichaam te maken, ligt in het DNA
 Alle cellen (hersencellen, bloedcellen, levercellen, enz.) ontstaan uit één bevruchte eicel
6. MITOCHONDRIËN
Afmeting en aantal
 Ongeveer 1 µm diameter – vergelijkbaar met een
bacterie
 Eén cel kan honderden mitochondriën bevatten
Structuur
 Omgeven door een dubbele membraan
 Binnenmembraan en buitenmembraan verschillen
sterk in:
o Totale oppervlakte
o Eiwit- en lipidesamenstelling
Functie
 De "energiecentrales" van de cel
 Bevatten veel enzymen in de binnenmembraan en de matrix
 Koolhydraten, vetzuren en aminozuren worden hier geoxideerd tot CO₂ en water
 De vrijkomende energie wordt opgeslagen in de vorm van ATP
Eigen DNA en ribosomen
 Bevatten een cirkelvormig DNA-molecuul
 Dit DNA bevat informatie voor de synthese van enkele mitochondriale eiwitten
 Bevatten eigen ribosomen
Endosymbiontentheorie
 Mitochondriën zouden afstammen van prokaryote organismen
 Deze organismen zijn in de loop van de evolutie endosymbionten geworden van eukaryote cellen
7. ENDOPLASMATISCH RETICULUM (ER)
Structuur
 Labyrintisch systeem van grote, membraangebonden vesikels, zakjes en buizen
 De binnenruimtes worden cisternae genoemd
 Het ER is continu met de kernmembraan


3

,  Het ER staat ook in verbinding met het Golgi-apparaat
Ruw ER
 Bevat ribosomen aan de cytoplasmatische zijde
 Deze ribosomen zorgen voor eiwitsynthese
 De gesynthetiseerde eiwitten komen terecht in de ER-cisternae
 Vanuit het ER worden de eiwitten getransporteerd naar het Golgi en uiteindelijk naar de buitenwereld
Glad ER
 Geen ribosomen aanwezig
 Hier vindt de lipidesynthese plaats
Ribosomen in het cytosol
 Ribosomen die niet aan het ER zijn gebonden, verzorgen eiwitsynthese in het cytosol
 Deze eiwitten zijn niet bestemd voor secretie
8. GOLGI-APPARAAT
Structuur
 Systeem van platte, membraangebonden vesikels
 Vaak opeengestapeld tot een complex
 Talrijke kleine vesikels snoeren zich perifeer af van het
complex
Functie
 Afwerking van secretorische producten
 Transport van deze producten naar de "trans"-zijde
van het Golgi
 Van daaruit worden ze getransporteerd naar:
o Andere organellen
o De celmembraan
o De buitenwereld (bv. secretie van digestieve enzymen)
9. LYSOSOMEN
Structuur
 Vesikels met een diameter van 0,2 tot 0,5 µm
 Omgeven door één membraan
 Worden gevormd vanuit het Golgi-apparaat
Functie
 Bevatten hydrolytische enzymen, zoals proteasen en nucleasen
 Betrokken bij gecontroleerde afbraak van:
o Macromoleculen
o Oud celmateriaal
o Extracellulair materiaal dat is opgenomen via fagocytose of pinocytose
10. PEROXISOMEN
Structuur
 Vesikels met een diameter van 0,2 tot 0,5 µm
 Lijken qua vorm op lysosomen
 Worden gevormd door afsnoering van het gladde ER
Functie
 Bevatten oxidatieve enzymen
 Zetten zuurstof om in peroxiden
 Oxideren nutriënten zoals aminozuren en vetzuren
 Hierbij ontstaat waterstofperoxide (H₂O₂), een potentieel schadelijke stof
 Bevatten het enzym catalase, dat H₂O₂ snel omzet in water (H₂O) en zuurstof (O₂)

4