Inhoudsopgave
Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie..........................................................................1
Korte geschiedenis van de celtheorie..........................................................................1
Het ontstaan van moderne celbiologie........................................................................1
Hoe weten we wat we weten?..................................................................................... 2
Hoofdstuk 2: de chemie van de cel................................................................................3
Karakteristieken van koolstof...................................................................................... 3
Karakteristieken van water.......................................................................................... 4
Selectieve permeabiliteit van membranen..................................................................4
Synthese van macromoleculen door polymerisatie.....................................................5
Zelf-assemblage van macromoleculen........................................................................5
Hoofdstuk 3: Macromoleculen........................................................................................ 6
Eiwitten....................................................................................................................... 6
Nucleïnezuren.............................................................................................................. 9
Polysachariden............................................................................................................ 9
Lipiden....................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 5: Bio-energetica......................................................................................... 11
Het belang van energie............................................................................................. 11
Bio-energetica = thermodynamica............................................................................12
De begrippen ΔG en Keq............................................................................................. 13
Hoofdstuk 6: Enzymen.................................................................................................. 14
Activeringsenergie en de metastabiele toestand......................................................14
Enzymen zijn biokatalysatoren.................................................................................. 14
Enzymkinetica........................................................................................................... 15
Regeling van enzymen in de cel................................................................................ 16
Op niveau van inhibitoren...................................................................................... 16
Op niveau van allosterische regulatoren................................................................17
Op niveau van covalente modificaties (omkeerbaar of onomkeerbaar).................17
Hoofdstuk 9: Chemotroof energie metabolisme: glycolyse en fermentatie..................18
Metabole paden......................................................................................................... 18
ATP: een universele energiedrager............................................................................18
Chemotroof energie metabolisme.............................................................................19
Glycolyse................................................................................................................... 19
Fermentatie............................................................................................................... 20
Alternatieve substraten voor de glycolyse................................................................21
Gluconeogenese........................................................................................................ 21
Regeling van glycolyse en gluconeogenese..............................................................22
,Hoofdstuk 10: Chemotroof energie metabolisme: aerobe ademhaling.........................23
Cellulaire ademhaling................................................................................................ 23
Mitochondriën: structuur........................................................................................... 24
Citroenzuurcyclus/CAC/TCA/Krebs cyclus...................................................................24
Elektronen transport van co-enzymen naar O 2..........................................................26
Elektrochemische protonengradiënt en ATP synthese...............................................27
ATP synthese: FOF1 complex = ATP synthase.............................................................28
Aerobe ademhaling: overzicht................................................................................... 29
Citroenzuurcyclus (2x): acetyl CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi --> 2 CO2 + 3 NADH
+ FADH2 + CoA—SH + ATP........................................................................................ 29
,Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie
Korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): cellula (kamertje): 30x vergroting
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): eerste levende cellen: 300x vergroting
Rond 1830: 1 µm onderscheidbaar: microscopen met twee lenzen (oogdeel en
objectief)
1838: Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen.
1839: Theodor Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
Schwanns celtheorie: 1839
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is de basiseenheid van het leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen (1855)
4 π r3
De grootte en functie van de cellen kan sterk verschillen: V = en V =π r 2 h
3
- Bacteriële cel: V =π r 2 h = 1.57 µm3
3
4π r
- Dierlijke cel: V = = 4200 µm3
3
- Plantencel: V =π r 2 h = 11000 µm3
o Cellen en organellen in micrometer niveau
o Subcellulaire structuren in nanometer niveau
o Ångström (10-10 m) dient voor de bindingsafstand tussen bindingen
Het ontstaan van moderne celbiologie
Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Bestuderen adhv microscopie: zichtbaar licht of elektronenbundel -> vormen van een
beeld omdat de fysische karakteristieken van de fotonen- of elektronenbundel
wijzigen, de graad van interactie is afhankelijk van de grootte van het object en de
golflengte
Resolutie = de minimale afstand tussen 2 punten om ze afzonderlijk waar te kunnen
nemen = recht evenredig met de golflengte van de lichtbron LM: >200 nm EM: 0.2-2
nm
- Helderveld microscopie: weinig contrast omdat de meeste cellen geen kleur
hebben => fixatie en kleuring mogelijk, maar dan gaan de cellen dood
- Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
contrastverhoging door verschil in dikte en refractie/brekingsindex te
exploiteren
- Fluorescentie microscopie: probes die in staat zijn tot fluorescentie (absorptie
van licht gevolgd door emissie van licht met langere golflengte) worden
gebruikt om specifieke moleculen te detecteren: DAPI staat in voor detectie van
DNA
o GFP = green fluorescent protein: chromofoor onderaan zorgt voor
fluorescentie –> mutaties zorgen voor verschil in golflengte =
verschillende eiwitten tegelijkertijd met verschillende kleuren merken en
bestuderen
1
, - Confocale microscopie: laser verlicht één vlak van een fluorescent gemerkt
specimen zodat structuren in de verschillende lagen onderscheiden worden
- TEM/transmissie elektronenmicroscopie: elektronen worden doorheen het
specimen gestuurd om in de cel te kijken
- SEM/scanning elektronenmicroscopie: het oppervlak van de cel wordt gescand
door detectie van elektronen die teruggekaatst worden
Primaire immunofluorescentie = het fluorescent labelen van antilichamen en deze
toevoegen aan de cel zodat ze binden aan de antigenen en deze zichtbaar maken
Secundaire immunofluorescentie = niet-fluorescente antilichamen toevoegen aan de
cel zodat ze binden aan de antigenen, toevoegen van fluorescente secundaire
antilichamen die zullen binden aan de primaire en zo de antigenen zichtbaar maken
Voordelen van secundaire:
- Elk primair antilichaam bindt meerdere secundaire antilichamen waardoor meer
fluorescente moleculen aanwezig zijn en het signaal sterker is = amplificatie
- Secundaire antilichamen zijn bruikbaar voor alle primaire antilichamen (één
kleur) waardoor het labelen sneller gaat dan bij primaire (verschillende kleuren)
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie
Friedrich Wöhler: ureum (organisch) kan in vitro worden gesynthetiseerd uitgaande
van ammonium cyanaat (anorganisch, chemisch) => biochemie: levende/organische
materie volgt dezelfde chemische wetten als anorganische wereld
Louis Pasteur: levende gist zet glucose om in ethanol door fermentatie
Buchners: anorganische gistextracten zetten glucose om in ethanol. Biokatalysatoren
werden ‘enzym’ (‘zym’ = gist) genoemd -> enzymen zorgen voor de omzetting
Embden, Meyerhof, Warburg, Krebs: individuele stappen van de glycolyse en de
citroenzuurcyclus worden beschreven.
Lipmann: ATP is de belangrijkste drager van energie.
Genetica: erfelijke informatie (DNA)
Gregor Mendel (1866) legt de wetmatigheden van erfelijkheid bloot
1900: Chromosomen als dragers van het erfelijk materiaal
Friedrich Miescher (1869): isoleert DNA (noemde het nuclein)
DNA: component van chromosomen (1914), opgebouwd uit 4 nucleotiden (1930)
DNA: drager van erfelijk materiaal (1940) en niet eiwitten
1953: Watson and Crick beschrijven de dubbel-helix structuur van DNA.
1960s: ontrafeling van de genetische code
Hoe weten we wat we weten?
De wetenschappelijke methode:
- feiten zijn waar tot het tegendeel bewezen wordt
- stellen van een hypothese
- testen van de hypothese: in vitro, in vivo en in silico (bestaande datasets)
- evalueren van 1 variabele: temperatuur, mutant, specifieke inhibitor
- hypothese omzetten naar een theorie vb. celtheorie, evolutietheorie
Doel:
- achterhalen van moleculaire mechanismen van normaal functioneren of ziekte
- lange-termijn effecten van een ziekte bestuderen
2
Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie..........................................................................1
Korte geschiedenis van de celtheorie..........................................................................1
Het ontstaan van moderne celbiologie........................................................................1
Hoe weten we wat we weten?..................................................................................... 2
Hoofdstuk 2: de chemie van de cel................................................................................3
Karakteristieken van koolstof...................................................................................... 3
Karakteristieken van water.......................................................................................... 4
Selectieve permeabiliteit van membranen..................................................................4
Synthese van macromoleculen door polymerisatie.....................................................5
Zelf-assemblage van macromoleculen........................................................................5
Hoofdstuk 3: Macromoleculen........................................................................................ 6
Eiwitten....................................................................................................................... 6
Nucleïnezuren.............................................................................................................. 9
Polysachariden............................................................................................................ 9
Lipiden....................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 5: Bio-energetica......................................................................................... 11
Het belang van energie............................................................................................. 11
Bio-energetica = thermodynamica............................................................................12
De begrippen ΔG en Keq............................................................................................. 13
Hoofdstuk 6: Enzymen.................................................................................................. 14
Activeringsenergie en de metastabiele toestand......................................................14
Enzymen zijn biokatalysatoren.................................................................................. 14
Enzymkinetica........................................................................................................... 15
Regeling van enzymen in de cel................................................................................ 16
Op niveau van inhibitoren...................................................................................... 16
Op niveau van allosterische regulatoren................................................................17
Op niveau van covalente modificaties (omkeerbaar of onomkeerbaar).................17
Hoofdstuk 9: Chemotroof energie metabolisme: glycolyse en fermentatie..................18
Metabole paden......................................................................................................... 18
ATP: een universele energiedrager............................................................................18
Chemotroof energie metabolisme.............................................................................19
Glycolyse................................................................................................................... 19
Fermentatie............................................................................................................... 20
Alternatieve substraten voor de glycolyse................................................................21
Gluconeogenese........................................................................................................ 21
Regeling van glycolyse en gluconeogenese..............................................................22
,Hoofdstuk 10: Chemotroof energie metabolisme: aerobe ademhaling.........................23
Cellulaire ademhaling................................................................................................ 23
Mitochondriën: structuur........................................................................................... 24
Citroenzuurcyclus/CAC/TCA/Krebs cyclus...................................................................24
Elektronen transport van co-enzymen naar O 2..........................................................26
Elektrochemische protonengradiënt en ATP synthese...............................................27
ATP synthese: FOF1 complex = ATP synthase.............................................................28
Aerobe ademhaling: overzicht................................................................................... 29
Citroenzuurcyclus (2x): acetyl CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi --> 2 CO2 + 3 NADH
+ FADH2 + CoA—SH + ATP........................................................................................ 29
,Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie
Korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): cellula (kamertje): 30x vergroting
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): eerste levende cellen: 300x vergroting
Rond 1830: 1 µm onderscheidbaar: microscopen met twee lenzen (oogdeel en
objectief)
1838: Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen.
1839: Theodor Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
Schwanns celtheorie: 1839
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is de basiseenheid van het leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen (1855)
4 π r3
De grootte en functie van de cellen kan sterk verschillen: V = en V =π r 2 h
3
- Bacteriële cel: V =π r 2 h = 1.57 µm3
3
4π r
- Dierlijke cel: V = = 4200 µm3
3
- Plantencel: V =π r 2 h = 11000 µm3
o Cellen en organellen in micrometer niveau
o Subcellulaire structuren in nanometer niveau
o Ångström (10-10 m) dient voor de bindingsafstand tussen bindingen
Het ontstaan van moderne celbiologie
Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Bestuderen adhv microscopie: zichtbaar licht of elektronenbundel -> vormen van een
beeld omdat de fysische karakteristieken van de fotonen- of elektronenbundel
wijzigen, de graad van interactie is afhankelijk van de grootte van het object en de
golflengte
Resolutie = de minimale afstand tussen 2 punten om ze afzonderlijk waar te kunnen
nemen = recht evenredig met de golflengte van de lichtbron LM: >200 nm EM: 0.2-2
nm
- Helderveld microscopie: weinig contrast omdat de meeste cellen geen kleur
hebben => fixatie en kleuring mogelijk, maar dan gaan de cellen dood
- Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
contrastverhoging door verschil in dikte en refractie/brekingsindex te
exploiteren
- Fluorescentie microscopie: probes die in staat zijn tot fluorescentie (absorptie
van licht gevolgd door emissie van licht met langere golflengte) worden
gebruikt om specifieke moleculen te detecteren: DAPI staat in voor detectie van
DNA
o GFP = green fluorescent protein: chromofoor onderaan zorgt voor
fluorescentie –> mutaties zorgen voor verschil in golflengte =
verschillende eiwitten tegelijkertijd met verschillende kleuren merken en
bestuderen
1
, - Confocale microscopie: laser verlicht één vlak van een fluorescent gemerkt
specimen zodat structuren in de verschillende lagen onderscheiden worden
- TEM/transmissie elektronenmicroscopie: elektronen worden doorheen het
specimen gestuurd om in de cel te kijken
- SEM/scanning elektronenmicroscopie: het oppervlak van de cel wordt gescand
door detectie van elektronen die teruggekaatst worden
Primaire immunofluorescentie = het fluorescent labelen van antilichamen en deze
toevoegen aan de cel zodat ze binden aan de antigenen en deze zichtbaar maken
Secundaire immunofluorescentie = niet-fluorescente antilichamen toevoegen aan de
cel zodat ze binden aan de antigenen, toevoegen van fluorescente secundaire
antilichamen die zullen binden aan de primaire en zo de antigenen zichtbaar maken
Voordelen van secundaire:
- Elk primair antilichaam bindt meerdere secundaire antilichamen waardoor meer
fluorescente moleculen aanwezig zijn en het signaal sterker is = amplificatie
- Secundaire antilichamen zijn bruikbaar voor alle primaire antilichamen (één
kleur) waardoor het labelen sneller gaat dan bij primaire (verschillende kleuren)
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie
Friedrich Wöhler: ureum (organisch) kan in vitro worden gesynthetiseerd uitgaande
van ammonium cyanaat (anorganisch, chemisch) => biochemie: levende/organische
materie volgt dezelfde chemische wetten als anorganische wereld
Louis Pasteur: levende gist zet glucose om in ethanol door fermentatie
Buchners: anorganische gistextracten zetten glucose om in ethanol. Biokatalysatoren
werden ‘enzym’ (‘zym’ = gist) genoemd -> enzymen zorgen voor de omzetting
Embden, Meyerhof, Warburg, Krebs: individuele stappen van de glycolyse en de
citroenzuurcyclus worden beschreven.
Lipmann: ATP is de belangrijkste drager van energie.
Genetica: erfelijke informatie (DNA)
Gregor Mendel (1866) legt de wetmatigheden van erfelijkheid bloot
1900: Chromosomen als dragers van het erfelijk materiaal
Friedrich Miescher (1869): isoleert DNA (noemde het nuclein)
DNA: component van chromosomen (1914), opgebouwd uit 4 nucleotiden (1930)
DNA: drager van erfelijk materiaal (1940) en niet eiwitten
1953: Watson and Crick beschrijven de dubbel-helix structuur van DNA.
1960s: ontrafeling van de genetische code
Hoe weten we wat we weten?
De wetenschappelijke methode:
- feiten zijn waar tot het tegendeel bewezen wordt
- stellen van een hypothese
- testen van de hypothese: in vitro, in vivo en in silico (bestaande datasets)
- evalueren van 1 variabele: temperatuur, mutant, specifieke inhibitor
- hypothese omzetten naar een theorie vb. celtheorie, evolutietheorie
Doel:
- achterhalen van moleculaire mechanismen van normaal functioneren of ziekte
- lange-termijn effecten van een ziekte bestuderen
2
