1. Introductie tot celbiologie
De cel als basiseenheid van het leven
Kenmerken van levende wezens:
Gestructureerd: cellen, celorganellen, macromoleculen, bouwstenen
Dynamisch evenwicht: metabolisme, signaaloverdracht
Groei + reproductie: synthese van macromoleculen, celdeling, vorming geslachtscellen
1.1 korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): eerste keer iets gezien door de microscoop
o Boxvormige deeltjes (honinggraad) ‘cellen’
o Cellula (kamertje)
o Bestudeerde kurk cellen = dood
Waren geen cellen maar compartimenten gevormd door celwand
o Andere plantencellen waren gevuld met ‘sap’
o Observaties waren gelimiteerd door microscoop 30x inzoomen
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): voor het eerst levende cellen
o Betere microscoop 300x vergroting
Rond 1830: microscoop bestaande uit 2 delen
1. Lens 1: oogdeel
2. Lens 2: objectief
o Hogere vergroting + betere resolutie
o 1 micrometer zichtbaar
Mathias Schleiden (1838): alle planten bestaan uit cellen
Theodor Schwann (1839): alle dieren bestaan uit cellen
o Ontkrachting van vorige speculaties dat dierlijke en plantencellen niet op elkaar lijken
o Doordat celwand erg duidelijk te zien is bij planten dierlijke; geen celwanden
Celtheorie door Schwann (1839)
1. Alle organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen (omnis cellula e cellula) 1855 (Virchow)
Cellen hebben veel diversiteit in vorm en grootte
1.2 het ontstaan van de moderne celbiologie
1
,Verstrenging van 3 elementen
1. Cytologie = het beschrijven van celstructuur en organellen (optische technieken) (door de microscoop)
2. Biochemie = chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,..
3. Genetica = erfelijke informatie (DNA) in de cel
µm (10-6 m) (micro) cellen en organellen
nm (10-9 m) (nano) moleculen, celmembraan en subcellige structuren
Angstrom (10-10 m) dimensies binnenin proteïne
Bacterie: geen organellen, membraan + veel kleiner
Lijkt chemisch op planten- en dierlijke cel (bv. Replicatie)
a) Cytologische streng: microscopie
= visualisatie van cellen en componenten
Principe: beeld wordt gevormd doordat het specimen de fysische karakteristieken van een fotonen- of
elektronenbundel wijzigt.
de graad van interactie tussen lichtbron en specimen is afhankelijk van verband tussen de grootte vh object en
de golflengte van de ‘lichtbron’
Resolutie = hoe ver moeten objecten gescheiden zijn om ze afzonderlijk waar te nemen?
Recht evenredig met golflengte van de lichtbron
Lichtmicroscopie: > 200 nm (vergroting: < 1000x)
Elektronenmicroscopie: > 0,2 – 2 nm (vergroting: 100 000x)
Oog: > 0,2 mm
Elektronenmicroscoop Lichtmicroscoop
Bron Elektronenstroom Licht
Elektromagnetisch veld Lens
Resolutie Grootst – 100x beter/ 2nm Kleiner
doordat golflengte van elektronen
veel kleiner is
2
,Lichtmicroscopie:
Helderveld-microscopie: gewoon zoals de cel is
o Weinig contrast meeste cellen hebben geen kleur
o Dode cellen evt fixatie en kleuring
o Wit licht doorheen specimen en opgelichte achtergrond
Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
o Toont verschillend relief
o Contrast verhoogt door verschillen in dikte en refractie-index (maat van
verandering van snelheid en licht) van het licht in verschillende regio’s
te exploiteren
o fase van het licht positie van minima en maxima vanuit
veranderingen hierin
o Levende cellen
Fluorescentie microscopie:
o Absorptie van UV (lage golflengte) en emissie van licht (hoge golflengte)
o Detecteren van aanwezigheid specifieke moleculen; DNA, proteïne, …
Gefluoresceerd gemaakt door fluorescente kleurstoffen of binden aan gefluoresceerd labelt
antilichaam (fluorescente ‘probes’)
Antilichaam = proteïnemolecule geproduceerd door het immuunsysteem dat bindt
aan een specifiek doelwit molecule (antigen
3
, GFP: green fluorescent protein
Eiwit viseren en volgen in de cel
Bio fluorescente kwal van nature fluorescent eiwit
Phalloidin; niet van nature fluorescent gebruik van marker
Interactie met actine microfilamenten
o Soms wazig doordat je enkel kan focussen op 1 vlak en het licht komt
erdoor
Confocale microscopie: laser verlicht 1 vlak van een fluorescent specimen
o structuren kunnen onderscheiden worden qua hoogte
key technique: het gebruik van antilichamen
Primaire immunofluorescentie
eiwit detecteren?
Antilichaam kopen tegen eiwit
Marker binden aan constant
gedeelte vh antilichaam
Variabele delen binden aan
antigen (eiwit)
Constante regio; hetzelfde voor alle antilichamen van een bep soort
Variabele regio; identiek aan elkaar maar uniek per antilichaam
Secundaire immunofluorescentie
4
De cel als basiseenheid van het leven
Kenmerken van levende wezens:
Gestructureerd: cellen, celorganellen, macromoleculen, bouwstenen
Dynamisch evenwicht: metabolisme, signaaloverdracht
Groei + reproductie: synthese van macromoleculen, celdeling, vorming geslachtscellen
1.1 korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): eerste keer iets gezien door de microscoop
o Boxvormige deeltjes (honinggraad) ‘cellen’
o Cellula (kamertje)
o Bestudeerde kurk cellen = dood
Waren geen cellen maar compartimenten gevormd door celwand
o Andere plantencellen waren gevuld met ‘sap’
o Observaties waren gelimiteerd door microscoop 30x inzoomen
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): voor het eerst levende cellen
o Betere microscoop 300x vergroting
Rond 1830: microscoop bestaande uit 2 delen
1. Lens 1: oogdeel
2. Lens 2: objectief
o Hogere vergroting + betere resolutie
o 1 micrometer zichtbaar
Mathias Schleiden (1838): alle planten bestaan uit cellen
Theodor Schwann (1839): alle dieren bestaan uit cellen
o Ontkrachting van vorige speculaties dat dierlijke en plantencellen niet op elkaar lijken
o Doordat celwand erg duidelijk te zien is bij planten dierlijke; geen celwanden
Celtheorie door Schwann (1839)
1. Alle organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen (omnis cellula e cellula) 1855 (Virchow)
Cellen hebben veel diversiteit in vorm en grootte
1.2 het ontstaan van de moderne celbiologie
1
,Verstrenging van 3 elementen
1. Cytologie = het beschrijven van celstructuur en organellen (optische technieken) (door de microscoop)
2. Biochemie = chemie van de cel (macromoleculen + bouwstenen), metabolisme,..
3. Genetica = erfelijke informatie (DNA) in de cel
µm (10-6 m) (micro) cellen en organellen
nm (10-9 m) (nano) moleculen, celmembraan en subcellige structuren
Angstrom (10-10 m) dimensies binnenin proteïne
Bacterie: geen organellen, membraan + veel kleiner
Lijkt chemisch op planten- en dierlijke cel (bv. Replicatie)
a) Cytologische streng: microscopie
= visualisatie van cellen en componenten
Principe: beeld wordt gevormd doordat het specimen de fysische karakteristieken van een fotonen- of
elektronenbundel wijzigt.
de graad van interactie tussen lichtbron en specimen is afhankelijk van verband tussen de grootte vh object en
de golflengte van de ‘lichtbron’
Resolutie = hoe ver moeten objecten gescheiden zijn om ze afzonderlijk waar te nemen?
Recht evenredig met golflengte van de lichtbron
Lichtmicroscopie: > 200 nm (vergroting: < 1000x)
Elektronenmicroscopie: > 0,2 – 2 nm (vergroting: 100 000x)
Oog: > 0,2 mm
Elektronenmicroscoop Lichtmicroscoop
Bron Elektronenstroom Licht
Elektromagnetisch veld Lens
Resolutie Grootst – 100x beter/ 2nm Kleiner
doordat golflengte van elektronen
veel kleiner is
2
,Lichtmicroscopie:
Helderveld-microscopie: gewoon zoals de cel is
o Weinig contrast meeste cellen hebben geen kleur
o Dode cellen evt fixatie en kleuring
o Wit licht doorheen specimen en opgelichte achtergrond
Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
o Toont verschillend relief
o Contrast verhoogt door verschillen in dikte en refractie-index (maat van
verandering van snelheid en licht) van het licht in verschillende regio’s
te exploiteren
o fase van het licht positie van minima en maxima vanuit
veranderingen hierin
o Levende cellen
Fluorescentie microscopie:
o Absorptie van UV (lage golflengte) en emissie van licht (hoge golflengte)
o Detecteren van aanwezigheid specifieke moleculen; DNA, proteïne, …
Gefluoresceerd gemaakt door fluorescente kleurstoffen of binden aan gefluoresceerd labelt
antilichaam (fluorescente ‘probes’)
Antilichaam = proteïnemolecule geproduceerd door het immuunsysteem dat bindt
aan een specifiek doelwit molecule (antigen
3
, GFP: green fluorescent protein
Eiwit viseren en volgen in de cel
Bio fluorescente kwal van nature fluorescent eiwit
Phalloidin; niet van nature fluorescent gebruik van marker
Interactie met actine microfilamenten
o Soms wazig doordat je enkel kan focussen op 1 vlak en het licht komt
erdoor
Confocale microscopie: laser verlicht 1 vlak van een fluorescent specimen
o structuren kunnen onderscheiden worden qua hoogte
key technique: het gebruik van antilichamen
Primaire immunofluorescentie
eiwit detecteren?
Antilichaam kopen tegen eiwit
Marker binden aan constant
gedeelte vh antilichaam
Variabele delen binden aan
antigen (eiwit)
Constante regio; hetzelfde voor alle antilichamen van een bep soort
Variabele regio; identiek aan elkaar maar uniek per antilichaam
Secundaire immunofluorescentie
4
