Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
OPO L02C3a inleiding
1. Komt aan bod
Energieoverdracht in de cel:
- Structuur en rol van electronencarriërs
- ATP en coenzym A
- Enzym-gemedieerde katalyse
Metabole paden:
- Glycogeenmetabolisme
- Glycolyse
- Citroenzuurcyclus
- Vetzuuroxidatie
- Gluconeogenese
Structuur en functie van de eiwitten:
- Secundaire en tertiaire structuur
- Functionele diversiteit
Structuur en functie van DNA:
- Dubbele-helix structuur
- Replicatie
- Mutaties en DNA-herstelmechanismen
Eiwitsynthese:
- Transcriptie en translatie
- Post-transcriptionele modificaties
- Post-translationele modificaties
2. Handboek
Essential cell biology, 5th edition – Alberts et al. Garland Science
→ Hoofdstukken 1-7 + 13
3. Examen
- 3 algemene open vragen.
- enkele definities van sleutelbegrippen.
- enkele stellingen: juist/fout + uitleg.
1
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Hoofdstuk 1: Introductie van cellen
1. Diversiteit van cellen
Definities
Cytologie: de beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken).
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie….
Genetica: erfelijke informatie (DNA).
Levende vs niet-levende materie
Alle levende organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen en kunnen zichzelf reproduceren.
Cel is de basisstructuur van het leven en vormt weefsels en organen.
Een virus is niet levend, kan cellen infecteren en zo reproduceren via gastheer.
Een bacterie is wel levend, kan zichzelf reproduceren.
2. Cellen onder de microscoop
Lichtmicroscoop:
Eerste cellen zijn bestudeerd met LM door Antoni van Leeuwenhoek.
Met behulp van kleuringstechnieken kan men materiaal fixeren en meer detail
zien.
Fluorescentie microscoop: Detecteert fluorescente kleurstoffen. Absorptie en
emissie van licht met verschillende golflengten maakt detail zichtbaar.
Confocale fluorescentie microscoop: Gebruikt laserstraal om fluorescent
gekleurd object te scannen. De laser snijdt door verschillende laagjes, achteraf
wordt het beeld gebundeld. Geeft een 3D-structuur.
- Super-resolutie tot 20 nm.
Elektronenmicroscoop:
Transmissie elektronenmicroscoop: Elektronen gaan door het object (in plaats van een
lichtbron). De golflengte hiervan is zeer klein, men werkt dan met dunne preparaten.
- Resolutie tot 1 nm.
Scanning elektronenmicroscoop: Beeld wordt gevormd door elektronen die door het
objectoppervlak weerkaatst worden. Gedetailleerde 3D-structuur.
- Resolutie tussen 3-20 nm.
2
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
3. Overeenkomst cellen
Basis-chemie
1. Replicatie DNA
2. Transcriptie RNA
3. Translatie AZ
Reproduceren
Levende cellen reproduceren zichzelf via auto-katalytisch proces.
Ze halen bouwstenen uit macro-moleculen, vaak met behulp van enzymen.
Eenzelfde voorouder-cel
Genetische informatie in cellen levert instructies voor vorm, functie en gedrag.
4. Prokaryote cel → Eukaryote cel
Prokaryoot Eukaryoot
Bacteriën en Archaea: meest divers. Planten en dieren.
GEEN kern: Kern met compact DNA.
- DNA los in cytoplasma. - Nucleus met nucleolus
- Ribosomen los, niet in RER. - Chromatine
- Kleine eiwit-RNA complexen, - Kernporiën
belangrijk voor translatie. - RER
GEEN celorganellen. Veel celorganellen geordend.
Dikke celwand. Celwand: alleen planten.
3
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
5. Prokaryote cel
Archaea
Leven in extreme omstandigheden, bv. geisers in yellowstone, maag
van koe. Ze sluiten soms meer aan bij eukaryote cellen in bepaalde
processen.
Bacteriën
Vorm:
- Kokken (bolvormig): bv. Streptococcen.
- Bacillen (staafvormig): bv. Escherichia coli, Salmonella.
- Spirillen (spiraalvormig): bv. Treponema pallidum.
Voedingsbronnen:
- fotosynthese
- waterstof, zwavel, stikstof, fosfor
- H2S = fluorescent
Eschericia coli: geen kern, DNA is donker.
6. Eukaryote cel
Dieren, planten, schimmels…
4
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Celkern:
- Nucleolus (kernlichaam) met DNA (chromatine).
- Nucleoli = verzameling rRNA en eiwitten: hier worden ribosomen
gevormd (grote donkere vlekken).
- Kernmembraan met kernporiën: uitiwsseling moleculen cytoplasma-kern
in beide richtingen.
Chromosomen:
Tijdens celdeling wordt DNA compacter, gecondenseerd.
Hier zijn de chromosomen dan zichtbaar.
Mitochondria:
- Crista: veel dubbele instulpende membraanstructuren, nodig voor de
membraanpotentiaal.
- Energie genereren voor de cel: halen energie via oxidatie van macromoleculen
- (= celademhaling) zoals suikers om ATP te produceren.
- Beperkt eigen DNA.
- Evolutie: symbiotische relatie: anaerobe eukaryote cel nam aerobe bacterie op.
Endoplasmatisch reticulum:
- Membraanstructuren met ribosomen.
- Verbonden met kernmembraan.
- “Eiwitfabriekjes”: bv. celmembraan componenten.
- Het is een groot organel in cellen die gespecialiseerd is in secretie van proteïnen.
- Bv. aanmaak lysosomale enzymen, hormonen, signaalmoleculen…
Golgi-apparaat:
- Is een deel van ER, het vormt stapeltjes membranen.
- Maakt vesikels met materiaal dat gemaakt werd in ER en
scheidt deze af: vaak voor exocytose.
Lysosomen:
Kleine organellen die onnodige moleculen secreteren of recylceren met behulp van
lysosomale enzymen (lage pH). Om dan weer beschikbaar te stellen om nieuwe
macromoleculen aan te maken.
Peroxisomen:
Neutraliseert radicalen met behulp van waterstofperoxide H2O2.
Cytosol: dense ondersteundende vloeistof.
Endocytose en exocytose:
5
, Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Ribosomen:
- Op ruw endoplasmatisch reticulum of vrij in cytoplasma.
- Eiwitsynthese: staan in voor omzetting van RNA naar eiwit = translatie.
Cytoskelet:
Intermediaire filamenten: Microtubuli: Actine filamenten:
- Voor stevigheid vd cel. - Spoelfiguur bij celdeling. - Lange fijne draden.
- Matige dikte. - Dikke holle cilinder draden - In alle cellen aanwezig.
bestaande uit 2 tubulin - Staan in bij beweging.
moleculen.
Modelorganismen:
Escherichia coli: (prokaryoot)
- Staafvormige bacterie, veel voorkomend in dikke darm van warmbloedige dieren.
- Groeit snel, eenvoudig en snel te kweken.
- Goedkoop medium.
- Makkelijk DNA en eiwitten aanmaken.
Gist: (eukaryoot)
- Een ééncellige eukaryoot.
- Klein genoom: makkelijker mutanten aanmaken.
- Goedkoop medium.
- Veel identieke aminozuren vgl met mens.
- Wordt gebruikt voor studie van celdeling.
De gistcellen die overleven hebben het DNA
opgenomen van de andere giststam.
Zandraket: (eukaryoot plant)
- Makkelijke genen.
- Resistentie onderzoeken.
6
L02C3a, 3sp
OPO L02C3a inleiding
1. Komt aan bod
Energieoverdracht in de cel:
- Structuur en rol van electronencarriërs
- ATP en coenzym A
- Enzym-gemedieerde katalyse
Metabole paden:
- Glycogeenmetabolisme
- Glycolyse
- Citroenzuurcyclus
- Vetzuuroxidatie
- Gluconeogenese
Structuur en functie van de eiwitten:
- Secundaire en tertiaire structuur
- Functionele diversiteit
Structuur en functie van DNA:
- Dubbele-helix structuur
- Replicatie
- Mutaties en DNA-herstelmechanismen
Eiwitsynthese:
- Transcriptie en translatie
- Post-transcriptionele modificaties
- Post-translationele modificaties
2. Handboek
Essential cell biology, 5th edition – Alberts et al. Garland Science
→ Hoofdstukken 1-7 + 13
3. Examen
- 3 algemene open vragen.
- enkele definities van sleutelbegrippen.
- enkele stellingen: juist/fout + uitleg.
1
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Hoofdstuk 1: Introductie van cellen
1. Diversiteit van cellen
Definities
Cytologie: de beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken).
Biochemie: chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,
signaaltransductie….
Genetica: erfelijke informatie (DNA).
Levende vs niet-levende materie
Alle levende organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen en kunnen zichzelf reproduceren.
Cel is de basisstructuur van het leven en vormt weefsels en organen.
Een virus is niet levend, kan cellen infecteren en zo reproduceren via gastheer.
Een bacterie is wel levend, kan zichzelf reproduceren.
2. Cellen onder de microscoop
Lichtmicroscoop:
Eerste cellen zijn bestudeerd met LM door Antoni van Leeuwenhoek.
Met behulp van kleuringstechnieken kan men materiaal fixeren en meer detail
zien.
Fluorescentie microscoop: Detecteert fluorescente kleurstoffen. Absorptie en
emissie van licht met verschillende golflengten maakt detail zichtbaar.
Confocale fluorescentie microscoop: Gebruikt laserstraal om fluorescent
gekleurd object te scannen. De laser snijdt door verschillende laagjes, achteraf
wordt het beeld gebundeld. Geeft een 3D-structuur.
- Super-resolutie tot 20 nm.
Elektronenmicroscoop:
Transmissie elektronenmicroscoop: Elektronen gaan door het object (in plaats van een
lichtbron). De golflengte hiervan is zeer klein, men werkt dan met dunne preparaten.
- Resolutie tot 1 nm.
Scanning elektronenmicroscoop: Beeld wordt gevormd door elektronen die door het
objectoppervlak weerkaatst worden. Gedetailleerde 3D-structuur.
- Resolutie tussen 3-20 nm.
2
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
3. Overeenkomst cellen
Basis-chemie
1. Replicatie DNA
2. Transcriptie RNA
3. Translatie AZ
Reproduceren
Levende cellen reproduceren zichzelf via auto-katalytisch proces.
Ze halen bouwstenen uit macro-moleculen, vaak met behulp van enzymen.
Eenzelfde voorouder-cel
Genetische informatie in cellen levert instructies voor vorm, functie en gedrag.
4. Prokaryote cel → Eukaryote cel
Prokaryoot Eukaryoot
Bacteriën en Archaea: meest divers. Planten en dieren.
GEEN kern: Kern met compact DNA.
- DNA los in cytoplasma. - Nucleus met nucleolus
- Ribosomen los, niet in RER. - Chromatine
- Kleine eiwit-RNA complexen, - Kernporiën
belangrijk voor translatie. - RER
GEEN celorganellen. Veel celorganellen geordend.
Dikke celwand. Celwand: alleen planten.
3
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
5. Prokaryote cel
Archaea
Leven in extreme omstandigheden, bv. geisers in yellowstone, maag
van koe. Ze sluiten soms meer aan bij eukaryote cellen in bepaalde
processen.
Bacteriën
Vorm:
- Kokken (bolvormig): bv. Streptococcen.
- Bacillen (staafvormig): bv. Escherichia coli, Salmonella.
- Spirillen (spiraalvormig): bv. Treponema pallidum.
Voedingsbronnen:
- fotosynthese
- waterstof, zwavel, stikstof, fosfor
- H2S = fluorescent
Eschericia coli: geen kern, DNA is donker.
6. Eukaryote cel
Dieren, planten, schimmels…
4
,Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Celkern:
- Nucleolus (kernlichaam) met DNA (chromatine).
- Nucleoli = verzameling rRNA en eiwitten: hier worden ribosomen
gevormd (grote donkere vlekken).
- Kernmembraan met kernporiën: uitiwsseling moleculen cytoplasma-kern
in beide richtingen.
Chromosomen:
Tijdens celdeling wordt DNA compacter, gecondenseerd.
Hier zijn de chromosomen dan zichtbaar.
Mitochondria:
- Crista: veel dubbele instulpende membraanstructuren, nodig voor de
membraanpotentiaal.
- Energie genereren voor de cel: halen energie via oxidatie van macromoleculen
- (= celademhaling) zoals suikers om ATP te produceren.
- Beperkt eigen DNA.
- Evolutie: symbiotische relatie: anaerobe eukaryote cel nam aerobe bacterie op.
Endoplasmatisch reticulum:
- Membraanstructuren met ribosomen.
- Verbonden met kernmembraan.
- “Eiwitfabriekjes”: bv. celmembraan componenten.
- Het is een groot organel in cellen die gespecialiseerd is in secretie van proteïnen.
- Bv. aanmaak lysosomale enzymen, hormonen, signaalmoleculen…
Golgi-apparaat:
- Is een deel van ER, het vormt stapeltjes membranen.
- Maakt vesikels met materiaal dat gemaakt werd in ER en
scheidt deze af: vaak voor exocytose.
Lysosomen:
Kleine organellen die onnodige moleculen secreteren of recylceren met behulp van
lysosomale enzymen (lage pH). Om dan weer beschikbaar te stellen om nieuwe
macromoleculen aan te maken.
Peroxisomen:
Neutraliseert radicalen met behulp van waterstofperoxide H2O2.
Cytosol: dense ondersteundende vloeistof.
Endocytose en exocytose:
5
, Moleculaire celbiologie, deel 1 2021-2022
L02C3a, 3sp
Ribosomen:
- Op ruw endoplasmatisch reticulum of vrij in cytoplasma.
- Eiwitsynthese: staan in voor omzetting van RNA naar eiwit = translatie.
Cytoskelet:
Intermediaire filamenten: Microtubuli: Actine filamenten:
- Voor stevigheid vd cel. - Spoelfiguur bij celdeling. - Lange fijne draden.
- Matige dikte. - Dikke holle cilinder draden - In alle cellen aanwezig.
bestaande uit 2 tubulin - Staan in bij beweging.
moleculen.
Modelorganismen:
Escherichia coli: (prokaryoot)
- Staafvormige bacterie, veel voorkomend in dikke darm van warmbloedige dieren.
- Groeit snel, eenvoudig en snel te kweken.
- Goedkoop medium.
- Makkelijk DNA en eiwitten aanmaken.
Gist: (eukaryoot)
- Een ééncellige eukaryoot.
- Klein genoom: makkelijker mutanten aanmaken.
- Goedkoop medium.
- Veel identieke aminozuren vgl met mens.
- Wordt gebruikt voor studie van celdeling.
De gistcellen die overleven hebben het DNA
opgenomen van de andere giststam.
Zandraket: (eukaryoot plant)
- Makkelijke genen.
- Resistentie onderzoeken.
6
