SAMENVATTING CELBIOLOGIE
1STE BA BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
2022-2023
Hoofdstuk 1: Inleiding
1.1. Waarom celbiologie
- begrijpen van de basismechanismen van het leven en van de structuur/functie van het organisme
(mens, dier, plant, bacterie)
- begrijpen van de oorzaak van bepaalde ziektes (erfelijk, infecties, complex of multifactorieel: Vb.
kanker, Alzheimer, hartziektes, diabetes)
- ontwikkelen van nieuwe therapieën (Vb. nieuwe drug targets, gen-en celtherapie, regeneratieve
geneeskunde, stemcellen)
- nieuwe toepassingen in biotechnologie
1.2. Historiek
- Robert Hooke (Micrographia)
o microscoop met 30x vergroting → ontdekte structuren in kurk en andere plantenmaterialen
o Introductie van de term: “cellulae” of cel
o Onderzocht geen levende cellen
- Antoni Van Leeuwenhoek
o Onderzocht levende cellen
o Microscoop met 270x vergroting → spermatozoïden, rode bloedcellen, bacteriën (cocci en
spirochetes), embryonale luizen, spiervezels,…
o “animalculi”
- Robert Brown
o Ontdekking van celkern in levend materiaal→ klassieke celtheorie
- Klassieke celtheorie – Mathias Schleiden, Theodore Schwann (gist is oorzaak van fermentatie) en
Rudolf Virchow
o Klassieke celtheorie → Cellen zijn de elementaire bouwstenen van al het leven
• Alle levende organismen bestaan uit één of meerdere cellen
• Nieuwe cellen ontstaan steeds uit voorafbestaande cellen
• Cellen vormen de primaire bouwstenen voor de structuur, fysiologie en organisatie
van levende organismen
• Cellen kunnen beschouwd worden zowel als afzonderlijke eenheden en als
bouwsteen van het organisme als groter geheel
• Cellen ontstaan uit voorafbestaande celllen
- Johann Friedrich Miescher
o Celkern bevat “nucleïne”: eiwit en zuur
- Edward Strasburger en Walther Flemming
o Somatische cellen delen door mitose of kerndeling
- Keith Porter - Albert Claude -Ernest Fullam
o Elektronenmicroscopie van cellen in cultuur
1
, - Albert Claude, Christian De Duve, en Emil Palade (Nobelprijs)
o Ontdekking van van intracellulaire organellen: lysosomen, peroxisomen, en ribosomen (geen
organel)
- Al deze ontdekking zorgde voor de “moderne” interpretatie van de celtheorie (EXAMEN)
o De cel is de fundamentele eenheid van structuur en functie in levende organismen
o Cellen ontstaan uit voorafbestaande cellen door celdeling
o Binnen cellen vinden energieomzettingen plaats (metabolisme)
o Cellen bevatten erfelijk materiaal (DNA) dat overgedragen wordt van cel tot cel gedurende
celdeling
o Cellen hebben een essentieel gelijkaardige biochemische samenstelling en hebben alle
kenmerken van het leven
o Alle levende organismen zijn opgebouwd uit één cel (unicellulair) of uit meerdere cellen
(multicellulair)
o De activiteit van een organisme hangt af van de totale activiteit van onafhankelijke cellen
1.3. Ontstaan en evolutie van de cel (EXAMEN: beschrijf de theorie van hoe een cel is ontstaan)
- Spontane vorming van organische moleculen
- vorming van macromoleculen = polymerisatie van organische moleculen
o RNA katalyseert de polymerisatie van nucleotiden →zelf replicerende RNA moleculen
- Hypothese: protocel
o eerste cel is ontstaan door de omhulling van zelf replicerend RNA in een membraan
bestaande uit fosfolipiden
o Een fosfolipide beschikt over een lange hydrofobe staart
en een hydrofiele kop → spontane reorganisatie in
water: celvormige afscherming van externe omgeving
o omhulling van zelf replicerend RNA + bijhorende
moleculen in een dubbele fosfolipidemembraan = een
eenheid dat in staat is tot zelfproductie en verdere
evolutie (= protocel).
2
,- Competitie (Darwiniaanse selectie)
o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA
ondergaan hogere osmotische stress: ter
compensatie is er transfer van
membraancomponenten afkomstig van
inactieve protocel (25%)
o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA hebben een overlevingsvoordeel tov van protocellen
zonder zelf-replicerend DNA (inactieve protocel)
o Interactie tussen RNA en membraan leidt tot essentiële cellulaire eigenschappen: RNA
molecule die zichzelf beter en efficiënter kan repliceren wint in Darwiaanse selectie
o genomic “fitness” (replicatieve eigenschappen) vertaalt zich in (proto)cellulaire “fitness”
(overlevingskans in bepaalde omgeving, voortplanting): RNA replicatie + membraan groei
o evolutionaire unit verplaatst zich van replicerend RNA naar proto-cel niveau
o cellulaire fitness: membraangroei resulteert in trans-membranaire pH gradiënt (H+, energie);
deze energie kan benut worden voor cellulaire processen
o membraan “fitness” vertaalt zich eveneens in (proto)cellulaire fitness: in stand houden en
voortplanten
- Classificatie van levende organisme obv structuur
o Eukaryoten: planten, fungi en dieren
o Prokaryoten: Bacteriën en Archaea
• Kunnen pathologieën veroorzaken (mens en dier): vb. Treponema pallidum (Syfilis)
en Vibrio cholerae (cholera)
• Niet-pathologisch: fotosynthetische bacteriën
• Mycoplasma genitalium
Éen van de kleinste prokaryotische cellen (niet autonoom)
Klein genoom: 477 genen DNA: 580,070 bp (alternative splicing)
leeft “parasitair” in mammalia: omgeving voorziet metabolieten
• M.mycoides (synthetisch DNA)→
M.capricolum (recipiënt, lege bacterie cel)
→M.mycoides (autonoom, voortplanten)
3
, - Endosymbiose hypothese
o Verwerven van intracellulaire organellen
o Eukaryotische organellen geëvolueerd vanuit
geïnternaliseerde prokaryotische cellen
o Oercel (endosymbiont) neemt prokaryotische cel op en leven
samen in symbiose
o aërobische eubacterie → mitochondrie ; fotosynthe sche
eubacterie → chloroplast
- impact van cellulaire fysiologie: fotosynthese heeft atmosfeer gewijzigd
o productie van O2 → 20% in hedensdaagse atmosfeer
1.4. Cellen als experimentele modellen
- Prokaryoten (Escherichia coli, E.coli)
o Staafvormige, anaërobe bacterie in darm van warmbloedige dieren
o Betrokken bij verteren van voedsel
- Unicellulaire (ééncellige) eukaryoten (Saccharomyces cerevisiae (gistcellen) en Dictyostelium
discoideum)
o Gistcellen differentiëren van een diploïde tot een haploïde cel via meiose en sporulatie bij
bv. afwezigheid van nutriënten → reductie/ meiose
o Sporulatie biedt een bescherming aan tegen de veranderende leefomstandigheden
o Haploïde cellen kunnen vervolgens versmelten om zo terug een diploïde cel te vormen
- Multicellulaire eukaryoten (Caenorhabditis elegans(rondworm), Drosophila melanogaster
(fruitvlieg), Danio rerio (zebravis), Xenopus (klauwkikker), Mus musculus (muis), en niethumane
primaten )
o De muis = het model om bepaalde menselijke pathologieën te bestuderen.
o heel wat ziektes en fenotypes die bij zowel de mens als muis voorkomen
- alternative splicing
o aantal nucleotiden in genoom bepaalt niet de complexiteit
o De complexiteit wordt bepaald door non-coding
o gentranscripten worden op verschillende manieren geknipt met telkens een ander proteïne
als resultaat
4
1STE BA BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
2022-2023
Hoofdstuk 1: Inleiding
1.1. Waarom celbiologie
- begrijpen van de basismechanismen van het leven en van de structuur/functie van het organisme
(mens, dier, plant, bacterie)
- begrijpen van de oorzaak van bepaalde ziektes (erfelijk, infecties, complex of multifactorieel: Vb.
kanker, Alzheimer, hartziektes, diabetes)
- ontwikkelen van nieuwe therapieën (Vb. nieuwe drug targets, gen-en celtherapie, regeneratieve
geneeskunde, stemcellen)
- nieuwe toepassingen in biotechnologie
1.2. Historiek
- Robert Hooke (Micrographia)
o microscoop met 30x vergroting → ontdekte structuren in kurk en andere plantenmaterialen
o Introductie van de term: “cellulae” of cel
o Onderzocht geen levende cellen
- Antoni Van Leeuwenhoek
o Onderzocht levende cellen
o Microscoop met 270x vergroting → spermatozoïden, rode bloedcellen, bacteriën (cocci en
spirochetes), embryonale luizen, spiervezels,…
o “animalculi”
- Robert Brown
o Ontdekking van celkern in levend materiaal→ klassieke celtheorie
- Klassieke celtheorie – Mathias Schleiden, Theodore Schwann (gist is oorzaak van fermentatie) en
Rudolf Virchow
o Klassieke celtheorie → Cellen zijn de elementaire bouwstenen van al het leven
• Alle levende organismen bestaan uit één of meerdere cellen
• Nieuwe cellen ontstaan steeds uit voorafbestaande cellen
• Cellen vormen de primaire bouwstenen voor de structuur, fysiologie en organisatie
van levende organismen
• Cellen kunnen beschouwd worden zowel als afzonderlijke eenheden en als
bouwsteen van het organisme als groter geheel
• Cellen ontstaan uit voorafbestaande celllen
- Johann Friedrich Miescher
o Celkern bevat “nucleïne”: eiwit en zuur
- Edward Strasburger en Walther Flemming
o Somatische cellen delen door mitose of kerndeling
- Keith Porter - Albert Claude -Ernest Fullam
o Elektronenmicroscopie van cellen in cultuur
1
, - Albert Claude, Christian De Duve, en Emil Palade (Nobelprijs)
o Ontdekking van van intracellulaire organellen: lysosomen, peroxisomen, en ribosomen (geen
organel)
- Al deze ontdekking zorgde voor de “moderne” interpretatie van de celtheorie (EXAMEN)
o De cel is de fundamentele eenheid van structuur en functie in levende organismen
o Cellen ontstaan uit voorafbestaande cellen door celdeling
o Binnen cellen vinden energieomzettingen plaats (metabolisme)
o Cellen bevatten erfelijk materiaal (DNA) dat overgedragen wordt van cel tot cel gedurende
celdeling
o Cellen hebben een essentieel gelijkaardige biochemische samenstelling en hebben alle
kenmerken van het leven
o Alle levende organismen zijn opgebouwd uit één cel (unicellulair) of uit meerdere cellen
(multicellulair)
o De activiteit van een organisme hangt af van de totale activiteit van onafhankelijke cellen
1.3. Ontstaan en evolutie van de cel (EXAMEN: beschrijf de theorie van hoe een cel is ontstaan)
- Spontane vorming van organische moleculen
- vorming van macromoleculen = polymerisatie van organische moleculen
o RNA katalyseert de polymerisatie van nucleotiden →zelf replicerende RNA moleculen
- Hypothese: protocel
o eerste cel is ontstaan door de omhulling van zelf replicerend RNA in een membraan
bestaande uit fosfolipiden
o Een fosfolipide beschikt over een lange hydrofobe staart
en een hydrofiele kop → spontane reorganisatie in
water: celvormige afscherming van externe omgeving
o omhulling van zelf replicerend RNA + bijhorende
moleculen in een dubbele fosfolipidemembraan = een
eenheid dat in staat is tot zelfproductie en verdere
evolutie (= protocel).
2
,- Competitie (Darwiniaanse selectie)
o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA
ondergaan hogere osmotische stress: ter
compensatie is er transfer van
membraancomponenten afkomstig van
inactieve protocel (25%)
o Proto-cellen met zelf-replicerende DNA hebben een overlevingsvoordeel tov van protocellen
zonder zelf-replicerend DNA (inactieve protocel)
o Interactie tussen RNA en membraan leidt tot essentiële cellulaire eigenschappen: RNA
molecule die zichzelf beter en efficiënter kan repliceren wint in Darwiaanse selectie
o genomic “fitness” (replicatieve eigenschappen) vertaalt zich in (proto)cellulaire “fitness”
(overlevingskans in bepaalde omgeving, voortplanting): RNA replicatie + membraan groei
o evolutionaire unit verplaatst zich van replicerend RNA naar proto-cel niveau
o cellulaire fitness: membraangroei resulteert in trans-membranaire pH gradiënt (H+, energie);
deze energie kan benut worden voor cellulaire processen
o membraan “fitness” vertaalt zich eveneens in (proto)cellulaire fitness: in stand houden en
voortplanten
- Classificatie van levende organisme obv structuur
o Eukaryoten: planten, fungi en dieren
o Prokaryoten: Bacteriën en Archaea
• Kunnen pathologieën veroorzaken (mens en dier): vb. Treponema pallidum (Syfilis)
en Vibrio cholerae (cholera)
• Niet-pathologisch: fotosynthetische bacteriën
• Mycoplasma genitalium
Éen van de kleinste prokaryotische cellen (niet autonoom)
Klein genoom: 477 genen DNA: 580,070 bp (alternative splicing)
leeft “parasitair” in mammalia: omgeving voorziet metabolieten
• M.mycoides (synthetisch DNA)→
M.capricolum (recipiënt, lege bacterie cel)
→M.mycoides (autonoom, voortplanten)
3
, - Endosymbiose hypothese
o Verwerven van intracellulaire organellen
o Eukaryotische organellen geëvolueerd vanuit
geïnternaliseerde prokaryotische cellen
o Oercel (endosymbiont) neemt prokaryotische cel op en leven
samen in symbiose
o aërobische eubacterie → mitochondrie ; fotosynthe sche
eubacterie → chloroplast
- impact van cellulaire fysiologie: fotosynthese heeft atmosfeer gewijzigd
o productie van O2 → 20% in hedensdaagse atmosfeer
1.4. Cellen als experimentele modellen
- Prokaryoten (Escherichia coli, E.coli)
o Staafvormige, anaërobe bacterie in darm van warmbloedige dieren
o Betrokken bij verteren van voedsel
- Unicellulaire (ééncellige) eukaryoten (Saccharomyces cerevisiae (gistcellen) en Dictyostelium
discoideum)
o Gistcellen differentiëren van een diploïde tot een haploïde cel via meiose en sporulatie bij
bv. afwezigheid van nutriënten → reductie/ meiose
o Sporulatie biedt een bescherming aan tegen de veranderende leefomstandigheden
o Haploïde cellen kunnen vervolgens versmelten om zo terug een diploïde cel te vormen
- Multicellulaire eukaryoten (Caenorhabditis elegans(rondworm), Drosophila melanogaster
(fruitvlieg), Danio rerio (zebravis), Xenopus (klauwkikker), Mus musculus (muis), en niethumane
primaten )
o De muis = het model om bepaalde menselijke pathologieën te bestuderen.
o heel wat ziektes en fenotypes die bij zowel de mens als muis voorkomen
- alternative splicing
o aantal nucleotiden in genoom bepaalt niet de complexiteit
o De complexiteit wordt bepaald door non-coding
o gentranscripten worden op verschillende manieren geknipt met telkens een ander proteïne
als resultaat
4
