DEEL 1: BIOCHEMIE
Eerste bachelor geneeskunde
KU LEUVEN
, HOOFDSTUK 1: INTRODUCTIE TOT CELBIOLOGIE
1.1 KORTE GESCHIEDENIS VAN DE CELTHEORIE
1665 Robert hooke stelde voor het eerst het bestaan van een cel vast op 30x vergroting en
noemde het een cellulla (=kamertje) (hij zag de cellen van een kurk = dode cel)
Eind 17e eeuw Antonie van leeuwenhoek ziet voor het eerst levende cellen op 300x vergroting
1830 Uitvinding van de microscoop met twee lenzen waarmee men voor het eerst tot op één
micrometer weefsel kan gaan onderscheiden
1838 Matthias schleiden stelt als eerste dat alle planten uit cellen bestaan
1839 Theodor Schwann stelt als eerste dat ook dieren uit cellen bestaan (deze vaststelling duurde
langer aangezien het moeilijker is individuele cellen vast te stellen doordat deze niet
omgeven worden door een duidelijke wand)
De theorie van Schwann bestaat uit 3 luiken:
1. Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen
1840-Nu Er worden steeds meer diverse (obv vorm en grootte) cellen onderzocht
1.2 HET ONTSTAAN VAN DE MODERNE CELBIOLOGIE
De moderne celbiologie komt voort uit een samenvloeiing van 3 wetenschappelijke takken:
1. Cytologie
• Beschrijving van celstructuren en organellen doormiddel van optische technieken
§ Lichtmicroscopie: maakt gebruik van een lichtbron en serieel georganiseerde lenzen om een
beeld te vormen van het specimen. Het beeld wordt gevormd doordat het specimen fysische
karakteristieken van de fotonenbundel wijzigt. Het beeld zal dus afhankelijk zijn van de graad
van interactie en zal dus bepaald worden door de grote van het object en de golflengte van de
lichtbron
- Een voorbeeld van lichtmicroscopie is Helderveld-microscopie hierbij
worden preparaten bekeken in hun originele staat, hierbij is er dus
Lichtmicroscopie weinig contrast. (soms worden sellen gekleurd, maar dit kan enkel
wordt toegepast wanneer men de cel doodt)
voor het in beeld - Een tweede voorbeeld van lichtmicroscopie is Fase-contrast en
brengen van differentiële interferentie-contrast microscopie. Hierbij wordt het
eukaryote cellen, contrast verhoogd door gebruik te maken van dikte verschillen en
celkernen, verschillen in refractie-index van regios de cel
bacteriën en - Een derde voorbeeld is Fluorescentie microscopie hierbij zal een
mitochondriën lichtbunder met zeer korte golflente (UV-licht) op het object worden
gestuurd en zal het voorwerp dit opnemen een een licht met een
hogere golflengte uitsturen (zichtbaar licht) om meerdere kleuren te
hebben in een beeld zal men verschillende structuren fluorescent
merken (zie techniek hieronder)
- Een laatste voorbeeld is Confocale microscopie (de scherpere variant
van fluorecentie microscopie doordat men het preparaat vlak per vlak
Elektronen- gaan aftasten met de laser
microscopie wordt § Elektronenmicroscopie: Maakt gebruik vn een elektronenbundel en een
gebruikt voor elektrisch veld om een beeld te vormen dat ook hier wordt gevormd doordat
kleinere structuren het specimen de fysische karakteristieken van de elektronenbundel aanpast.
als virussen, - Zie key technique hieronder
ribosomen, - Transmissie elektronen microscopie (elektronen gaan doorheen het
biomoleculen specimen, eerste foto)
(DNA,lipiden en - Scanning elektronen microscopie (elektronen kaatsen aan het oppervlak
proteïnen), maar van het preparaat weer terug, beel kleinere resolutie, 2de foto)
kunnen ook
gebruikt worden
voor grotere
structuren
, 2. Biochemie
• Chemie van de cel die zich toespitst op de macromoleculen en de bouwstenen die aan de basis liggen
van de cel en haar functies zoals metabolisme en signaaltransductie
• Deze tak ontstond wanneer Fredrich Wöhler ontdekte dat ureum
(=uitscheiding van levende organismen) kan worden verkregen uit
ammonium, wat de link aantoonde tussen de dode en de levende chemie
• Hierna werden zeer veel organische moleculen geëxtraheerd uit
anorganische moleculen
§ Louis pasteur zette glucose om in ethanol
§ Buchners ontdekte het bestaan van enzymes in gisten
§ Tijdens het interbellum werden de glycolyse en citroenzuurcyclus beschreven
§ Lipmann legde ATP als belangrijkste drager voor ATP bloot
3. Genetica
• De studie van erfelijke informatie
• Evolutie:
§ 1866: Mendel legde de wetmatigheden van de erfelijkeheid bloot
§ 1869: friederich miescher isoleert als eerste een nuclein (DNA)
§ 1900: chromosomen worden als dragers van het erfelijk materiaal beschreven
§ 1914-1930: de opbouw van chromosomen wordt beschreven
§ 1940: DNA wordt als drager van genetisch materiaal aangeduidt (daarvoor dacht men dat het
eiwitten zouden zijn
§ 1953: watson and Crick beschrijven de dubbele helix structuur van DNA
§ 1960: ontrafeling van de genetische code
1.2.1 KEY TECHNIQUE: IMMUNOFLUORESCENTIE
Immunofluorescentie is een techniek waarbij fluorecent gemerkte antilichamen worden gebruikt om specifieke
structuren (antigenen/eiwitten) in de cel te kleuren voor microscopisch onderzoek. Deze immunofluorescentie kan op
twee verschillende manieren.
1. Primaire immunofluorescentie:
ð Merken van de antilichamen: Antilichamen zijn structuren die bestaan uit
een variabel deel en een constant deel. Het constante deel van het
antilichaam zorgt voor de structuur ervan en het variabele deel zorgt
ervoor dat deze structuren herkend kunnen worden door de antigenen van
de cel. Aan het constante deel van de antilichamen zal een fluoreschente
stof covalent gebonden worden.
ð Binding antilichamen aan de antigenen: Wanneer de gemerkte
antilichamen aan de cel worden toegevoegd zullen deze aan het antigen
(meestal dan het voorwerp van onderzoek) waardoor dit antigen zal
oplichten onder een microscoop
2. Secundaire immunofluorescentie:
ð Ongemerkte antilichamen binden aan het antigen: bij deze vorm van
immunofluorescentie zullen de antilichamen initëel niet gefluoriseert
worden en deze worden zo toegevoegd aan de cel.
ð Secundaire antilichamen worden fluorescent gemerkt: net zoals
hierboven werd beschreven zullen de secundaire antilichamen worden
gemerkt. Secundaire antilichamen zullen iets generiek zijn dan de
primaire waardoor dat structuren meer zullen oplichten
ð Secundaire antilichamen binden aan de primaire antilichamen:
omdat er meerdere primaire antilichamen gebonden zijn aan één
antigen en er ook nog eens meerdere secundaire antilichamen kunnen
binden aan een primair antilichaam kunnen de structuren veel meer
gemerkt worden.
, 1.3 EMPIRISCH ONDERZOEK OP VLAK VAN CELBIOLOGIE
Alle informatie die tot nu toe gekend is in de celbiologie is het resultaat van empirisch onderzoek en worden als
feiten aangenomen tot het tegendeel wordt bewezen.
Stappen van het empirisch onderzoek:
1) Hypothese
2) Testen van de hypothese
• Wanneer men metabole paden wil ontrafelen maakt men vaak gebruik van isotopen
aangezien deze makkelijk onderscheidbaar zijn van de omgeven moleculen, maar toch
dezelfde bindingsaffiniteiten hebben
• Gebruik van modelorganismen
§ Organismen die makkelijk transformeren en kweken
3) Bevindingen omzetten in een theorie of wet
1.3.1 MODELORGANISMEN
Afbeelding
Naam E.Coli Gist-cellen Fruitvlieg Rondworm Huismuis Zandraket
Aantal genen 4.000 6.000 13.000 19.000 25.000 25.000
Interessante Eencellig Eencellig Multicellulair Multicellulair Zeer Kweekt zeer
functies als organisme organisme organisme organisme gelijkaardig snel en kan
model- dat snel dat snel dat snel dat snel genoom als makkelijk
organisme muteert en kweekt, kweekt, en kweekt. de mens, muteren
kweekt. wordt veel Wordt wordt als
Gebruikt gebruikt voor mutanten gebruikt om model voor
voor klonen studie van kent, celdifferent- ziekte-
en proteïne genen, eiwit- gebruikt voor iatie te beelden
onderzoek eiwit studie van de onderzoeken gebruikt
Interacties en embrio-
celcycli genese
Eerste bachelor geneeskunde
KU LEUVEN
, HOOFDSTUK 1: INTRODUCTIE TOT CELBIOLOGIE
1.1 KORTE GESCHIEDENIS VAN DE CELTHEORIE
1665 Robert hooke stelde voor het eerst het bestaan van een cel vast op 30x vergroting en
noemde het een cellulla (=kamertje) (hij zag de cellen van een kurk = dode cel)
Eind 17e eeuw Antonie van leeuwenhoek ziet voor het eerst levende cellen op 300x vergroting
1830 Uitvinding van de microscoop met twee lenzen waarmee men voor het eerst tot op één
micrometer weefsel kan gaan onderscheiden
1838 Matthias schleiden stelt als eerste dat alle planten uit cellen bestaan
1839 Theodor Schwann stelt als eerste dat ook dieren uit cellen bestaan (deze vaststelling duurde
langer aangezien het moeilijker is individuele cellen vast te stellen doordat deze niet
omgeven worden door een duidelijke wand)
De theorie van Schwann bestaat uit 3 luiken:
1. Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen
1840-Nu Er worden steeds meer diverse (obv vorm en grootte) cellen onderzocht
1.2 HET ONTSTAAN VAN DE MODERNE CELBIOLOGIE
De moderne celbiologie komt voort uit een samenvloeiing van 3 wetenschappelijke takken:
1. Cytologie
• Beschrijving van celstructuren en organellen doormiddel van optische technieken
§ Lichtmicroscopie: maakt gebruik van een lichtbron en serieel georganiseerde lenzen om een
beeld te vormen van het specimen. Het beeld wordt gevormd doordat het specimen fysische
karakteristieken van de fotonenbundel wijzigt. Het beeld zal dus afhankelijk zijn van de graad
van interactie en zal dus bepaald worden door de grote van het object en de golflengte van de
lichtbron
- Een voorbeeld van lichtmicroscopie is Helderveld-microscopie hierbij
worden preparaten bekeken in hun originele staat, hierbij is er dus
Lichtmicroscopie weinig contrast. (soms worden sellen gekleurd, maar dit kan enkel
wordt toegepast wanneer men de cel doodt)
voor het in beeld - Een tweede voorbeeld van lichtmicroscopie is Fase-contrast en
brengen van differentiële interferentie-contrast microscopie. Hierbij wordt het
eukaryote cellen, contrast verhoogd door gebruik te maken van dikte verschillen en
celkernen, verschillen in refractie-index van regios de cel
bacteriën en - Een derde voorbeeld is Fluorescentie microscopie hierbij zal een
mitochondriën lichtbunder met zeer korte golflente (UV-licht) op het object worden
gestuurd en zal het voorwerp dit opnemen een een licht met een
hogere golflengte uitsturen (zichtbaar licht) om meerdere kleuren te
hebben in een beeld zal men verschillende structuren fluorescent
merken (zie techniek hieronder)
- Een laatste voorbeeld is Confocale microscopie (de scherpere variant
van fluorecentie microscopie doordat men het preparaat vlak per vlak
Elektronen- gaan aftasten met de laser
microscopie wordt § Elektronenmicroscopie: Maakt gebruik vn een elektronenbundel en een
gebruikt voor elektrisch veld om een beeld te vormen dat ook hier wordt gevormd doordat
kleinere structuren het specimen de fysische karakteristieken van de elektronenbundel aanpast.
als virussen, - Zie key technique hieronder
ribosomen, - Transmissie elektronen microscopie (elektronen gaan doorheen het
biomoleculen specimen, eerste foto)
(DNA,lipiden en - Scanning elektronen microscopie (elektronen kaatsen aan het oppervlak
proteïnen), maar van het preparaat weer terug, beel kleinere resolutie, 2de foto)
kunnen ook
gebruikt worden
voor grotere
structuren
, 2. Biochemie
• Chemie van de cel die zich toespitst op de macromoleculen en de bouwstenen die aan de basis liggen
van de cel en haar functies zoals metabolisme en signaaltransductie
• Deze tak ontstond wanneer Fredrich Wöhler ontdekte dat ureum
(=uitscheiding van levende organismen) kan worden verkregen uit
ammonium, wat de link aantoonde tussen de dode en de levende chemie
• Hierna werden zeer veel organische moleculen geëxtraheerd uit
anorganische moleculen
§ Louis pasteur zette glucose om in ethanol
§ Buchners ontdekte het bestaan van enzymes in gisten
§ Tijdens het interbellum werden de glycolyse en citroenzuurcyclus beschreven
§ Lipmann legde ATP als belangrijkste drager voor ATP bloot
3. Genetica
• De studie van erfelijke informatie
• Evolutie:
§ 1866: Mendel legde de wetmatigheden van de erfelijkeheid bloot
§ 1869: friederich miescher isoleert als eerste een nuclein (DNA)
§ 1900: chromosomen worden als dragers van het erfelijk materiaal beschreven
§ 1914-1930: de opbouw van chromosomen wordt beschreven
§ 1940: DNA wordt als drager van genetisch materiaal aangeduidt (daarvoor dacht men dat het
eiwitten zouden zijn
§ 1953: watson and Crick beschrijven de dubbele helix structuur van DNA
§ 1960: ontrafeling van de genetische code
1.2.1 KEY TECHNIQUE: IMMUNOFLUORESCENTIE
Immunofluorescentie is een techniek waarbij fluorecent gemerkte antilichamen worden gebruikt om specifieke
structuren (antigenen/eiwitten) in de cel te kleuren voor microscopisch onderzoek. Deze immunofluorescentie kan op
twee verschillende manieren.
1. Primaire immunofluorescentie:
ð Merken van de antilichamen: Antilichamen zijn structuren die bestaan uit
een variabel deel en een constant deel. Het constante deel van het
antilichaam zorgt voor de structuur ervan en het variabele deel zorgt
ervoor dat deze structuren herkend kunnen worden door de antigenen van
de cel. Aan het constante deel van de antilichamen zal een fluoreschente
stof covalent gebonden worden.
ð Binding antilichamen aan de antigenen: Wanneer de gemerkte
antilichamen aan de cel worden toegevoegd zullen deze aan het antigen
(meestal dan het voorwerp van onderzoek) waardoor dit antigen zal
oplichten onder een microscoop
2. Secundaire immunofluorescentie:
ð Ongemerkte antilichamen binden aan het antigen: bij deze vorm van
immunofluorescentie zullen de antilichamen initëel niet gefluoriseert
worden en deze worden zo toegevoegd aan de cel.
ð Secundaire antilichamen worden fluorescent gemerkt: net zoals
hierboven werd beschreven zullen de secundaire antilichamen worden
gemerkt. Secundaire antilichamen zullen iets generiek zijn dan de
primaire waardoor dat structuren meer zullen oplichten
ð Secundaire antilichamen binden aan de primaire antilichamen:
omdat er meerdere primaire antilichamen gebonden zijn aan één
antigen en er ook nog eens meerdere secundaire antilichamen kunnen
binden aan een primair antilichaam kunnen de structuren veel meer
gemerkt worden.
, 1.3 EMPIRISCH ONDERZOEK OP VLAK VAN CELBIOLOGIE
Alle informatie die tot nu toe gekend is in de celbiologie is het resultaat van empirisch onderzoek en worden als
feiten aangenomen tot het tegendeel wordt bewezen.
Stappen van het empirisch onderzoek:
1) Hypothese
2) Testen van de hypothese
• Wanneer men metabole paden wil ontrafelen maakt men vaak gebruik van isotopen
aangezien deze makkelijk onderscheidbaar zijn van de omgeven moleculen, maar toch
dezelfde bindingsaffiniteiten hebben
• Gebruik van modelorganismen
§ Organismen die makkelijk transformeren en kweken
3) Bevindingen omzetten in een theorie of wet
1.3.1 MODELORGANISMEN
Afbeelding
Naam E.Coli Gist-cellen Fruitvlieg Rondworm Huismuis Zandraket
Aantal genen 4.000 6.000 13.000 19.000 25.000 25.000
Interessante Eencellig Eencellig Multicellulair Multicellulair Zeer Kweekt zeer
functies als organisme organisme organisme organisme gelijkaardig snel en kan
model- dat snel dat snel dat snel dat snel genoom als makkelijk
organisme muteert en kweekt, kweekt, en kweekt. de mens, muteren
kweekt. wordt veel Wordt wordt als
Gebruikt gebruikt voor mutanten gebruikt om model voor
voor klonen studie van kent, celdifferent- ziekte-
en proteïne genen, eiwit- gebruikt voor iatie te beelden
onderzoek eiwit studie van de onderzoeken gebruikt
Interacties en embrio-
celcycli genese
