Inhoudsopgave
Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie..........................................................................1
Korte geschiedenis van de celtheorie..........................................................................1
Het ontstaan van moderne celbiologie........................................................................1
Hoe weten we wat we weten?..................................................................................... 2
Hoofdstuk 2: de chemie van de cel................................................................................3
Karakteristieken van koolstof...................................................................................... 3
Karakteristieken van water.......................................................................................... 4
Selectieve permeabiliteit van membranen..................................................................4
Synthese van macromoleculen door polymerisatie.....................................................5
Zelf-assemblage van macromoleculen........................................................................5
Hoofdstuk 3: Macromoleculen........................................................................................ 6
Eiwitten....................................................................................................................... 6
Nucleïnezuren.............................................................................................................. 9
Polysachariden............................................................................................................ 9
Lipiden....................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 5: Bio-energetica......................................................................................... 11
Het belang van energie............................................................................................. 11
Bio-energetica = thermodynamica............................................................................12
De begrippen ΔG en Keq............................................................................................. 13
Hoofdstuk 6: Enzymen.................................................................................................. 14
Activeringsenergie en de metastabiele toestand......................................................14
Enzymen zijn biokatalysatoren.................................................................................. 14
Enzymkinetica........................................................................................................... 15
Regeling van enzymen in de cel................................................................................ 16
Op niveau van inhibitoren...................................................................................... 16
Op niveau van allosterische regulatoren................................................................17
Op niveau van covalente modificaties (omkeerbaar of onomkeerbaar).................17
Hoofdstuk 9: Chemotroof energie metabolisme: glycolyse en fermentatie..................18
Metabole paden......................................................................................................... 18
ATP: een universele energiedrager............................................................................18
Chemotroof energie metabolisme.............................................................................19
Glycolyse................................................................................................................... 19
Fermentatie............................................................................................................... 20
Alternatieve substraten voor de glycolyse................................................................21
Gluconeogenese........................................................................................................ 21
Regeling van glycolyse en gluconeogenese..............................................................22
Hoofdstuk 10: Chemotroof energie metabolisme: aerobe ademhaling.........................23
, Cellulaire ademhaling................................................................................................ 23
Mitochondriën: structuur........................................................................................... 24
Citroenzuurcyclus/CAC/TCA/Krebs cyclus...................................................................24
Elektronen transport van co-enzymen naar O 2..........................................................26
Elektrochemische protonengradiënt en ATP synthese...............................................27
ATP synthese: FOF1 complex = ATP synthase.............................................................28
Aerobe ademhaling: overzicht................................................................................... 29
Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen...........................................................................30
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal............................................30
DNA structuur............................................................................................................ 31
Compactering van DNA............................................................................................. 33
De celkern/nucleus.................................................................................................... 35
Hoofdstuk 17: Replicatie en DNA foutenherstel............................................................36
DNA-replicatie........................................................................................................... 36
DNA schade en DNA foutenherstel............................................................................ 39
Homologe recombinatie en mobiele genetische elementen......................................41
Hoofdstuk 18: Genexpressie: Transcriptie.....................................................................43
De richting van de genetische informatiestroom.......................................................43
Het mechanisme van transcriptie = RNA synthese...................................................43
RNA-processing en turnover...................................................................................... 46
Hoofdstuk 19: Genexpressie: De genetische code en eiwitsynthese............................49
De genetische code................................................................................................... 49
Hoofdrolspelers van de translatie..............................................................................50
Mechanisme van de translatie................................................................................... 51
Mutatie en translatie................................................................................................. 53
Post-translationele processing...................................................................................55
Kennisclip antibiotica................................................................................................. 55
Hoofdstuk 20: Regulatie van genexpressie...................................................................56
Regeling van genexpressie in bacteriën....................................................................56
Regeling van genexpressie in eukaryoten: genomische controle (1ste niveau)........58
Regeling van genexpressie in eukaryoten: transcriptionele controle (2de niveau). . .62
Algemene en regulerende transcriptiefactoren (TF)...............................................62
Structuur van DNA-bindingsdomeinen van regulerende TF....................................63
Gecoördineerde genexpressie door binding van een TF op een DNA respons
element.................................................................................................................. 64
Regeling van genexpressie in eukaryoten (3de niveau): controle van RNA-processing
en nucleair export..................................................................................................... 65
Regeling van genexpressie in eukaryoten (4de niveau): translationele controle.......65
Eukaryotische initiatiefactoren controleren de translatie van alle genen...............65
, Allosterische translationele repressors controleren de translatie van bepaalde
genen..................................................................................................................... 66
Translationele controle door regeling van mRNA afbraak.......................................66
Small RNAs schakelen de genexpressie van bepaalde/specifieke genen uit..........66
Long non-coding RNAs/LncRNAs regelen genexpressie op verschillende niveaus..68
Regeling van genexpressie in eukaryoten (5de niveau): post-translationele controle
.................................................................................................................................. 68
Hoofdstuk 24: De celcyclus en mitose..........................................................................69
Overzicht van de celcyclus........................................................................................ 69
Kern en celdeling....................................................................................................... 70
Regulatie van de celcyclus........................................................................................ 72
Groeifactoren en celproliferatie................................................................................. 74
Apoptose................................................................................................................... 75
Hoofdstuk 25: Seksuele reproductie, meiose en genetische recombinatie...................75
Seksuele reproductie................................................................................................. 75
Meiose....................................................................................................................... 76
Genetische variabiliteit: segregatie en assortiment van allelen................................78
Genetische variabiliteit: recombinatie en crossing-over............................................78
Genetische recombinatie in bacteriën en virussen....................................................79
Mechanismen van homologe recombinatie...............................................................80
, Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie
Korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): cellula (kamertje): 30x vergroting
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): eerste levende cellen: 300x vergroting
Rond 1830: 1 µm onderscheidbaar: microscopen met twee lenzen (oogdeel en
objectief)
1838: Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen.
1839: Theodor Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
Schwanns celtheorie: 1839
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is de basiseenheid van het leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen (1855)
4 π r3
De grootte en functie van de cellen kan sterk verschillen: V = en V =π r 2 h
3
- Bacteriële cel: V =π r 2 h = 1.57 µm3
3
4π r
- Dierlijke cel: V = = 4200 µm3
3
- Plantencel: V =π r 2 h = 11000 µm3
o Cellen en organellen in micrometer niveau
o Subcellulaire structuren in nanometer niveau
o Ångström (10-10 m) dient voor de bindingsafstand tussen bindingen
Het ontstaan van moderne celbiologie
Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Bestuderen adhv microscopie: zichtbaar licht of elektronenbundel -> vormen van een
beeld omdat de fysische karakteristieken van de fotonen- of elektronenbundel
wijzigen, de graad van interactie is afhankelijk van de grootte van het object en de
golflengte
Resolutie = de minimale afstand tussen 2 punten om ze afzonderlijk waar te kunnen
nemen = recht evenredig met de golflengte van de lichtbron LM: >200 nm EM: 0.2-2
nm
- Helderveld microscopie: weinig contrast omdat de meeste cellen geen kleur
hebben => fixatie en kleuring mogelijk, maar dan gaan de cellen dood
- Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
contrastverhoging door verschil in dikte en refractie/brekingsindex te
exploiteren
- Fluorescentie microscopie: probes die in staat zijn tot fluorescentie (absorptie
van licht gevolgd door emissie van licht met langere golflengte) worden
gebruikt om specifieke moleculen te detecteren: DAPI staat in voor detectie van
DNA
o GFP = green fluorescent protein: chromofoor onderaan zorgt voor
fluorescentie –> mutaties zorgen voor verschil in golflengte =
verschillende eiwitten tegelijkertijd met verschillende kleuren merken en
bestuderen
1
Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie..........................................................................1
Korte geschiedenis van de celtheorie..........................................................................1
Het ontstaan van moderne celbiologie........................................................................1
Hoe weten we wat we weten?..................................................................................... 2
Hoofdstuk 2: de chemie van de cel................................................................................3
Karakteristieken van koolstof...................................................................................... 3
Karakteristieken van water.......................................................................................... 4
Selectieve permeabiliteit van membranen..................................................................4
Synthese van macromoleculen door polymerisatie.....................................................5
Zelf-assemblage van macromoleculen........................................................................5
Hoofdstuk 3: Macromoleculen........................................................................................ 6
Eiwitten....................................................................................................................... 6
Nucleïnezuren.............................................................................................................. 9
Polysachariden............................................................................................................ 9
Lipiden....................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 5: Bio-energetica......................................................................................... 11
Het belang van energie............................................................................................. 11
Bio-energetica = thermodynamica............................................................................12
De begrippen ΔG en Keq............................................................................................. 13
Hoofdstuk 6: Enzymen.................................................................................................. 14
Activeringsenergie en de metastabiele toestand......................................................14
Enzymen zijn biokatalysatoren.................................................................................. 14
Enzymkinetica........................................................................................................... 15
Regeling van enzymen in de cel................................................................................ 16
Op niveau van inhibitoren...................................................................................... 16
Op niveau van allosterische regulatoren................................................................17
Op niveau van covalente modificaties (omkeerbaar of onomkeerbaar).................17
Hoofdstuk 9: Chemotroof energie metabolisme: glycolyse en fermentatie..................18
Metabole paden......................................................................................................... 18
ATP: een universele energiedrager............................................................................18
Chemotroof energie metabolisme.............................................................................19
Glycolyse................................................................................................................... 19
Fermentatie............................................................................................................... 20
Alternatieve substraten voor de glycolyse................................................................21
Gluconeogenese........................................................................................................ 21
Regeling van glycolyse en gluconeogenese..............................................................22
Hoofdstuk 10: Chemotroof energie metabolisme: aerobe ademhaling.........................23
, Cellulaire ademhaling................................................................................................ 23
Mitochondriën: structuur........................................................................................... 24
Citroenzuurcyclus/CAC/TCA/Krebs cyclus...................................................................24
Elektronen transport van co-enzymen naar O 2..........................................................26
Elektrochemische protonengradiënt en ATP synthese...............................................27
ATP synthese: FOF1 complex = ATP synthase.............................................................28
Aerobe ademhaling: overzicht................................................................................... 29
Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen...........................................................................30
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal............................................30
DNA structuur............................................................................................................ 31
Compactering van DNA............................................................................................. 33
De celkern/nucleus.................................................................................................... 35
Hoofdstuk 17: Replicatie en DNA foutenherstel............................................................36
DNA-replicatie........................................................................................................... 36
DNA schade en DNA foutenherstel............................................................................ 39
Homologe recombinatie en mobiele genetische elementen......................................41
Hoofdstuk 18: Genexpressie: Transcriptie.....................................................................43
De richting van de genetische informatiestroom.......................................................43
Het mechanisme van transcriptie = RNA synthese...................................................43
RNA-processing en turnover...................................................................................... 46
Hoofdstuk 19: Genexpressie: De genetische code en eiwitsynthese............................49
De genetische code................................................................................................... 49
Hoofdrolspelers van de translatie..............................................................................50
Mechanisme van de translatie................................................................................... 51
Mutatie en translatie................................................................................................. 53
Post-translationele processing...................................................................................55
Kennisclip antibiotica................................................................................................. 55
Hoofdstuk 20: Regulatie van genexpressie...................................................................56
Regeling van genexpressie in bacteriën....................................................................56
Regeling van genexpressie in eukaryoten: genomische controle (1ste niveau)........58
Regeling van genexpressie in eukaryoten: transcriptionele controle (2de niveau). . .62
Algemene en regulerende transcriptiefactoren (TF)...............................................62
Structuur van DNA-bindingsdomeinen van regulerende TF....................................63
Gecoördineerde genexpressie door binding van een TF op een DNA respons
element.................................................................................................................. 64
Regeling van genexpressie in eukaryoten (3de niveau): controle van RNA-processing
en nucleair export..................................................................................................... 65
Regeling van genexpressie in eukaryoten (4de niveau): translationele controle.......65
Eukaryotische initiatiefactoren controleren de translatie van alle genen...............65
, Allosterische translationele repressors controleren de translatie van bepaalde
genen..................................................................................................................... 66
Translationele controle door regeling van mRNA afbraak.......................................66
Small RNAs schakelen de genexpressie van bepaalde/specifieke genen uit..........66
Long non-coding RNAs/LncRNAs regelen genexpressie op verschillende niveaus..68
Regeling van genexpressie in eukaryoten (5de niveau): post-translationele controle
.................................................................................................................................. 68
Hoofdstuk 24: De celcyclus en mitose..........................................................................69
Overzicht van de celcyclus........................................................................................ 69
Kern en celdeling....................................................................................................... 70
Regulatie van de celcyclus........................................................................................ 72
Groeifactoren en celproliferatie................................................................................. 74
Apoptose................................................................................................................... 75
Hoofdstuk 25: Seksuele reproductie, meiose en genetische recombinatie...................75
Seksuele reproductie................................................................................................. 75
Meiose....................................................................................................................... 76
Genetische variabiliteit: segregatie en assortiment van allelen................................78
Genetische variabiliteit: recombinatie en crossing-over............................................78
Genetische recombinatie in bacteriën en virussen....................................................79
Mechanismen van homologe recombinatie...............................................................80
, Hoofdstuk 1: Introductie tot celbiologie
Korte geschiedenis van de celtheorie
Robert Hooke (1665): cellula (kamertje): 30x vergroting
Antonie van Leeuwenhoek (eind 17e eeuw): eerste levende cellen: 300x vergroting
Rond 1830: 1 µm onderscheidbaar: microscopen met twee lenzen (oogdeel en
objectief)
1838: Matthias Schleiden: alle planten bestaan uit cellen.
1839: Theodor Schwann: alle dieren bestaan uit cellen
Schwanns celtheorie: 1839
- Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
- De cel is de basiseenheid van het leven
- Alle cellen ontstaan uit andere cellen (1855)
4 π r3
De grootte en functie van de cellen kan sterk verschillen: V = en V =π r 2 h
3
- Bacteriële cel: V =π r 2 h = 1.57 µm3
3
4π r
- Dierlijke cel: V = = 4200 µm3
3
- Plantencel: V =π r 2 h = 11000 µm3
o Cellen en organellen in micrometer niveau
o Subcellulaire structuren in nanometer niveau
o Ångström (10-10 m) dient voor de bindingsafstand tussen bindingen
Het ontstaan van moderne celbiologie
Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Bestuderen adhv microscopie: zichtbaar licht of elektronenbundel -> vormen van een
beeld omdat de fysische karakteristieken van de fotonen- of elektronenbundel
wijzigen, de graad van interactie is afhankelijk van de grootte van het object en de
golflengte
Resolutie = de minimale afstand tussen 2 punten om ze afzonderlijk waar te kunnen
nemen = recht evenredig met de golflengte van de lichtbron LM: >200 nm EM: 0.2-2
nm
- Helderveld microscopie: weinig contrast omdat de meeste cellen geen kleur
hebben => fixatie en kleuring mogelijk, maar dan gaan de cellen dood
- Fase-contrast en differentiële interferentie-contrast microscopie:
contrastverhoging door verschil in dikte en refractie/brekingsindex te
exploiteren
- Fluorescentie microscopie: probes die in staat zijn tot fluorescentie (absorptie
van licht gevolgd door emissie van licht met langere golflengte) worden
gebruikt om specifieke moleculen te detecteren: DAPI staat in voor detectie van
DNA
o GFP = green fluorescent protein: chromofoor onderaan zorgt voor
fluorescentie –> mutaties zorgen voor verschil in golflengte =
verschillende eiwitten tegelijkertijd met verschillende kleuren merken en
bestuderen
1
