CEL- EN WEEFSELBIOLOGIE
DEEL I: INLEIDING TOT DE CELBIOLOGIE
CELBIOLOGIE 1
LEVENDE CELLEN
Sterke organisatie
Homeostase
= het vermogen van het lichaam om de gezondheid te bewaken door constant het inwendige of
interne milieu te herstellen en in evenwicht te houden, ook wanneer de omstandigheden veranderen
Groei en ontwikkeling
Reproductie
Respons t.o.v. stimuli
Adaptie aan de omgeving
Opname van energie en materie uit de omgeving en transformatie daarvan (Fotosynthese)
DE CEL = basiseenheid in biologie alle organismen bestaan uit cellen of zijn zelf een cel Oxygene reactie -> zuurstof komt vrij
allerlei vormen: pantoffeldiertje, macrofaag (vernietigen vreemde cellen)… Anoxigene reactie -> geen O2
1. In de evolutie ontstonden eerst prokaryoten
-> eerstgevormde organismen waren foto-autotrofen
-> maken zelf hun voedsel aan door fotosynthese. (E zon)
nCO2 + nH2O + E (CH2O)n + nO2
eenvoudige structuur: celmembraan met celwand + cytosol
2 domeinen: bacteria en archaea
2. Uit prokaryoten ontstonden eukaryote organismen
Cytoskelet, vaak grotere cellen (volume)
Cytomembraan, incl.
kernenvelop/kernmembraan
Complex genoom; ruimtelijke scheiding
van
transcriptie en translatie
(diversificatie)
Ontstaan mitochondria, microbodies,
plastiden
(planten)
°respiratie en energieproductie +
celmobiliteit
Mitochondria en plastiden -> resultaat endosymbiose tussen aërobe of fotosynthetische prokaryoten en een
voorloper van de anaërobe eukaryote cel.
=> constante uitwisseling eiwitten samenwerking!
Prokaryoten Eukaryoten
Uitsluitend eencellig Eencellig of meercellig
Celmembraan en celwand Celmembraan*
Geen kern Kern
Circulair chromosoom in cytosol Chromosomen in de kern
Niet gecompartimenteerd Organellen
Deling door doorsnoering Deling door mitose of meiose
1
,*plant = celwand en celmembraan
2. DE CHEMISCHE BOUWSTENEN VAN CELLEN
Gewicht van een cel: 70% water, 24% macromoleculen, 6% rest
Macromoleculen superstructuur via macromoleculaire assemblage
Eiwitten of proteïnen
- liniaire polymeren (gebonden monomeren) bestaande uit aminozuren
- korte ketens = peptiden lange ketens = polypeptiden
- ‘eiwit’ -> polypeptide met driedimentionale vorm individuele aminozuren = ‘residu’
BOUW AMINOZUUR
- Centraal C-atoom waarop een aminogroep (-NH2) , een H-
atoom en een carboxylgroep (-COOH) gebonden zijn
- De vierde bindingsplaats is = restgroep R
(is verschillend voor elk aminozuur -> 20 verschillende
soorten)
- aminozuren verbinden met elkaar-> reactie tussen
carboxylgroep
(C-terminale) van het ene aminozuur en aminegroep (N-
terminale)
andere aminozuur daarbij wordt water afgesplitst
(condensatie)
- z = -CO-NH
- Alle aminozuren bestaan als optische isomeren (L- en D-vormen)
- Alleen L-vormen zijn te vinden in eiwitten
STRUCTUUR VAN EEN PROTEÏNE
1) Primaire structuur
- aminozuursequentie = precieze opeenvolging van verschillende
aminozuren die voorkomen in een polypeptide
2) Secundaire structuur
- lokale opvouwing v/d polypeptide door waterstofbruggen tussen
de NH-groep van het ene aminozuur en de CO-groep van een
nabijgelegen aminozuur
- α-helix -> polypeptideketen is heel regelmatig en stevig spiraalvormig gedraaid
(vb. keratine in haar)
- β-plaat -> polypeptideketen ligt in een regelmatig geplooid vlak (vb. keratine in
nagels en hoeven)
3) Tertiaire structuur
- = resultaat interacties tussen verschillende delen polypeptideketen
4) Quaternaire structuur
2
, - geheel van meerdere polypeptideketens en één of meer prosthetische groepen (= niet-
eiwitbestanddeel stevig gebonden aan polypeptideketen) (vb. hemoglobine)
Bindingen? -> Disulfidebrug en waterstofbrug
R-groepen zijn van belang voor het vormen van structuren!
vele polypeptiden plooien spontaan, in vivo wordt het proces vaak bijgestaan door chaperone moleculen
= Hitteschok eiwitten
streng bezetten tot volgroeid en op zijn plaats
niet opgevouwde toestand behouden tot de keten opgevouwen moet worden.
begeleiden en assisteren (‘de weg vinden’)
AMINOZUREN:
BASE
ACID
SOORTEN EIWITTEN
globulaire eiwitten (bol) organische verbinding
bv: hemoglobine elke subeenheid draagt een prostetische heemgroep (bindingsgroep)
fibreuze eiwitten (vezel)
membraan eiwitten
Nucleïnezuren
Polysachariden (CH2O
bouwstenen = eenvoudige suikers/monosachariden (=koolhydraten)
covalent gebonden combinatie van koolstof, zuurstof en water
Waterige oplossingen: ringstructuren met aldehyde groep (glucose) OF keton (fructose) die reageert
met een hydroxylgroep.
3
, ! isomeren: dezelfde structuurformule, andere structuur!
bv: glucose, galactose, mannose
α en β- bindingen: α-hydroxyl (OH rechts onder) β-hydroxyl (OH rechts boven)
*Eiwitten en koolhydraten komen vaak in combinatie voor:
- glycoproteïnen = eiwit met covalent gebonden koolhydraatketens
- proteoglycanen = complex van eiwitten en glycosaminoglycanen
glycosaminoglycanen = GAG’s = gespecialiseerde polysacharideketens
Vetten/lipiden
1. Vetzuren: hydrofobe koolwaterstofketen (staart) aan een hydrofiele hydroxylgroep (kop (-COOH))
verzadigde vetzuren -> geen dubbele binding
onverzadigde vetzuren -> dubbele binding (-> plantaardige vetten; vloeibaarder) = knik in keten
2. Triglyceriden = glycerol molecule gebonden aan drie vetzuurketens (= het typische vet)
3. Fosfolipiden
4. Glycolipiden = hetzelfde als een fosfolipide maar een koolhydraatgroep ipv een fosfaatgroep
5. Steroïden: bv. cholesterol
+ steroïde hormonen (geslachts, etc..)
6. Terpenen = geproduceert door planten: belangrijke therapeutische effecten
(tacol, menthol, caroteen…)
3. DE ENERGIEHUISHOUDING IN DE CEL
- Cellen kunnen niet overleven zonder een bron van energie en chemische bouwstenen (voedsel)
fototrofen (voedsel zelf produceren) chemotrofen (voedsel opnemen)
- Metabolisme = geheel van alle chemische reacties uitgevoerd door een
organisme
katabolisme/katabolische reacties = afbraak van
celcomponenten/chemische bindingen -> leveren energie op (warmte komt
vrij) E
anabolisme/anabolische reacties
ATP + H O=
synthese/opbouw/transformatie
ADP + P + 2H
2 i
+
chemische bindingen -> verbruiken +energie
E
ENERGIEOPSLAG: ATP en ADP
> ATP = Adenosine trifosfaat ADP = adenosine difosfaat
> Planten: elektromagnetische stralingsenergie zon omgezet in chemisch energie
= FOTOSYNTHESE
> Licht- en donkerreacties KLOPT NIET! -> Alle reacties zijn lichtafhankelijk!!
(ook calvincyclus, elektronentransport…)
1. Lichtcaptatie (in chlorofyl + carotenen)
FASE 1 2. splitsing H2O (protonen en O2 komen vrij) + ATP aangemaakt
begin elektronentransportketen + opbouw protongradiënt (Energie)
FASE 2:
3. aanmaak koolhydraten uit ATP (= voedsel)
calvinclus
condensatie CO2 en H2O suiker en ADP (ATP nodig voor deze reactie)
4
DEEL I: INLEIDING TOT DE CELBIOLOGIE
CELBIOLOGIE 1
LEVENDE CELLEN
Sterke organisatie
Homeostase
= het vermogen van het lichaam om de gezondheid te bewaken door constant het inwendige of
interne milieu te herstellen en in evenwicht te houden, ook wanneer de omstandigheden veranderen
Groei en ontwikkeling
Reproductie
Respons t.o.v. stimuli
Adaptie aan de omgeving
Opname van energie en materie uit de omgeving en transformatie daarvan (Fotosynthese)
DE CEL = basiseenheid in biologie alle organismen bestaan uit cellen of zijn zelf een cel Oxygene reactie -> zuurstof komt vrij
allerlei vormen: pantoffeldiertje, macrofaag (vernietigen vreemde cellen)… Anoxigene reactie -> geen O2
1. In de evolutie ontstonden eerst prokaryoten
-> eerstgevormde organismen waren foto-autotrofen
-> maken zelf hun voedsel aan door fotosynthese. (E zon)
nCO2 + nH2O + E (CH2O)n + nO2
eenvoudige structuur: celmembraan met celwand + cytosol
2 domeinen: bacteria en archaea
2. Uit prokaryoten ontstonden eukaryote organismen
Cytoskelet, vaak grotere cellen (volume)
Cytomembraan, incl.
kernenvelop/kernmembraan
Complex genoom; ruimtelijke scheiding
van
transcriptie en translatie
(diversificatie)
Ontstaan mitochondria, microbodies,
plastiden
(planten)
°respiratie en energieproductie +
celmobiliteit
Mitochondria en plastiden -> resultaat endosymbiose tussen aërobe of fotosynthetische prokaryoten en een
voorloper van de anaërobe eukaryote cel.
=> constante uitwisseling eiwitten samenwerking!
Prokaryoten Eukaryoten
Uitsluitend eencellig Eencellig of meercellig
Celmembraan en celwand Celmembraan*
Geen kern Kern
Circulair chromosoom in cytosol Chromosomen in de kern
Niet gecompartimenteerd Organellen
Deling door doorsnoering Deling door mitose of meiose
1
,*plant = celwand en celmembraan
2. DE CHEMISCHE BOUWSTENEN VAN CELLEN
Gewicht van een cel: 70% water, 24% macromoleculen, 6% rest
Macromoleculen superstructuur via macromoleculaire assemblage
Eiwitten of proteïnen
- liniaire polymeren (gebonden monomeren) bestaande uit aminozuren
- korte ketens = peptiden lange ketens = polypeptiden
- ‘eiwit’ -> polypeptide met driedimentionale vorm individuele aminozuren = ‘residu’
BOUW AMINOZUUR
- Centraal C-atoom waarop een aminogroep (-NH2) , een H-
atoom en een carboxylgroep (-COOH) gebonden zijn
- De vierde bindingsplaats is = restgroep R
(is verschillend voor elk aminozuur -> 20 verschillende
soorten)
- aminozuren verbinden met elkaar-> reactie tussen
carboxylgroep
(C-terminale) van het ene aminozuur en aminegroep (N-
terminale)
andere aminozuur daarbij wordt water afgesplitst
(condensatie)
- z = -CO-NH
- Alle aminozuren bestaan als optische isomeren (L- en D-vormen)
- Alleen L-vormen zijn te vinden in eiwitten
STRUCTUUR VAN EEN PROTEÏNE
1) Primaire structuur
- aminozuursequentie = precieze opeenvolging van verschillende
aminozuren die voorkomen in een polypeptide
2) Secundaire structuur
- lokale opvouwing v/d polypeptide door waterstofbruggen tussen
de NH-groep van het ene aminozuur en de CO-groep van een
nabijgelegen aminozuur
- α-helix -> polypeptideketen is heel regelmatig en stevig spiraalvormig gedraaid
(vb. keratine in haar)
- β-plaat -> polypeptideketen ligt in een regelmatig geplooid vlak (vb. keratine in
nagels en hoeven)
3) Tertiaire structuur
- = resultaat interacties tussen verschillende delen polypeptideketen
4) Quaternaire structuur
2
, - geheel van meerdere polypeptideketens en één of meer prosthetische groepen (= niet-
eiwitbestanddeel stevig gebonden aan polypeptideketen) (vb. hemoglobine)
Bindingen? -> Disulfidebrug en waterstofbrug
R-groepen zijn van belang voor het vormen van structuren!
vele polypeptiden plooien spontaan, in vivo wordt het proces vaak bijgestaan door chaperone moleculen
= Hitteschok eiwitten
streng bezetten tot volgroeid en op zijn plaats
niet opgevouwde toestand behouden tot de keten opgevouwen moet worden.
begeleiden en assisteren (‘de weg vinden’)
AMINOZUREN:
BASE
ACID
SOORTEN EIWITTEN
globulaire eiwitten (bol) organische verbinding
bv: hemoglobine elke subeenheid draagt een prostetische heemgroep (bindingsgroep)
fibreuze eiwitten (vezel)
membraan eiwitten
Nucleïnezuren
Polysachariden (CH2O
bouwstenen = eenvoudige suikers/monosachariden (=koolhydraten)
covalent gebonden combinatie van koolstof, zuurstof en water
Waterige oplossingen: ringstructuren met aldehyde groep (glucose) OF keton (fructose) die reageert
met een hydroxylgroep.
3
, ! isomeren: dezelfde structuurformule, andere structuur!
bv: glucose, galactose, mannose
α en β- bindingen: α-hydroxyl (OH rechts onder) β-hydroxyl (OH rechts boven)
*Eiwitten en koolhydraten komen vaak in combinatie voor:
- glycoproteïnen = eiwit met covalent gebonden koolhydraatketens
- proteoglycanen = complex van eiwitten en glycosaminoglycanen
glycosaminoglycanen = GAG’s = gespecialiseerde polysacharideketens
Vetten/lipiden
1. Vetzuren: hydrofobe koolwaterstofketen (staart) aan een hydrofiele hydroxylgroep (kop (-COOH))
verzadigde vetzuren -> geen dubbele binding
onverzadigde vetzuren -> dubbele binding (-> plantaardige vetten; vloeibaarder) = knik in keten
2. Triglyceriden = glycerol molecule gebonden aan drie vetzuurketens (= het typische vet)
3. Fosfolipiden
4. Glycolipiden = hetzelfde als een fosfolipide maar een koolhydraatgroep ipv een fosfaatgroep
5. Steroïden: bv. cholesterol
+ steroïde hormonen (geslachts, etc..)
6. Terpenen = geproduceert door planten: belangrijke therapeutische effecten
(tacol, menthol, caroteen…)
3. DE ENERGIEHUISHOUDING IN DE CEL
- Cellen kunnen niet overleven zonder een bron van energie en chemische bouwstenen (voedsel)
fototrofen (voedsel zelf produceren) chemotrofen (voedsel opnemen)
- Metabolisme = geheel van alle chemische reacties uitgevoerd door een
organisme
katabolisme/katabolische reacties = afbraak van
celcomponenten/chemische bindingen -> leveren energie op (warmte komt
vrij) E
anabolisme/anabolische reacties
ATP + H O=
synthese/opbouw/transformatie
ADP + P + 2H
2 i
+
chemische bindingen -> verbruiken +energie
E
ENERGIEOPSLAG: ATP en ADP
> ATP = Adenosine trifosfaat ADP = adenosine difosfaat
> Planten: elektromagnetische stralingsenergie zon omgezet in chemisch energie
= FOTOSYNTHESE
> Licht- en donkerreacties KLOPT NIET! -> Alle reacties zijn lichtafhankelijk!!
(ook calvincyclus, elektronentransport…)
1. Lichtcaptatie (in chlorofyl + carotenen)
FASE 1 2. splitsing H2O (protonen en O2 komen vrij) + ATP aangemaakt
begin elektronentransportketen + opbouw protongradiënt (Energie)
FASE 2:
3. aanmaak koolhydraten uit ATP (= voedsel)
calvinclus
condensatie CO2 en H2O suiker en ADP (ATP nodig voor deze reactie)
4
