Humane levenscyclus
deeltentamen 1
Hoorcollege 2: Embryogenese en celbiologie
Centrale vraag: hoe kan een complex organisme ontstaan uit één bevruchte cel?
Embryologie:
- Vanaf 1900 → observeren en vergelijken, daarvan leren (morfologie)
- Vanaf 1960 → Teratologie, wordt bekend dat sommige stoffen een negatief
effect hebben op het kind. Bijvoorbeeld softenon (tegen
ochtendmisselijkheid), maar die kinderen kregen kortere ledematen.
- Vanaf 1970/-80 → experimentele embryologie. Vb: experiment met kippen
en kwartels; hun celinhoud verschilt. Die cellen mixen met elkaar → kijken
wat er gebeurt en wat de functie van de cel is.
- Vanaf 1990 → moleculaire benadering (vooral genetische modificatie).
Uitzoeken wat de rol van individuele genen zijn en hun interacties.
Celbiologie:
Celkern: bevat genetische
informatie; DNA. Op basis
van deze informatie
worden eiwitten gevormd
Celkern (lichaampje): nodig
voor de aanmaak van
ribosomen voor translatie;
rRNA
Cytoskelet:
microfilamenten die zorgen
voor stevigheid, vorm en
beweeglijkheid. Bestaat uit
polymeren van eiwitten.
Ruw endoplasmatisch reticulum: Eiwit aanmaak(translatie), transport van
eiwitten naar Golgi-apparaat en ontgiftigt schadelijke stoffen
Glad endoplasmatisch reticulum: Transporteert eiwitten naar golgi; maakt
lipiden, fosfolipiden en steroiden aan en ontgiftigt schadelijke stoffen.
Golgi-apparaat: bouwt eiwitten om (modificeren), na de modificatie worden ze
gesorteerd en opgeslagen in blaasjes om vervoerd te worden naar hun
uiteindelijke bestemming. (bijv. celmembraan of lysosoom). Het golgi apparaat is
ook betrokken bij de vorming van lysosomen
,Lysosoom: blaasjes die partikels lyseren, dit doen ze door fagocytose. Vervolgens
hergebruiken ze de afbraakproducten om nieuwe cel onderdelen te bouwen.
Mitochondrium: “powerhouse of the cell” en maakt ATP. Is belangrijk bij de
citroenzuurcyclus en doordat de mitochondrium z’n cristae(plooien aan de
binnenkant) vergroot kan hij meer ATP maken.
Ribosoom: maakt aminozuurketens
Perspectieven op embryogenese:
Wat moet een cel doen om van een bevruchte eicel naar een heel organisme te
ontwikkelen?
Embryogenese kan worden beschouwd vanuit een morfologisch perspectief en
een moleculair perspectief.
Morfologische bepaling (Vormbepaling): celbeweging (migratie), celdeling
(proliferatie) en celtype bepaling(specificatie en differentiatie).
Moleculaire bepaling (Signalering): Aansturing / signalering (dmv
signaaleiwitten) en differentiatie van cellen.
DNA structuur en organisatie:
Een menselijke cel bevat 46 chromosomen (diploïde cel). Chromosoom is 1
dubbelstrengs DNA molecuul.
DNA is een dubbelstrengs molecuul. Het is een
polymeer opgebouwd uit nucleotiden die bestaan uit
deoxyribose, fosfaatgroepen en stikstofbasen.
Suiker + fosfaat = leuning
Stikstofbase= traptrede
Nucleotide → DNA → chromosoom → genoom (alle chromosomen samen) = van
klein → groot
Genoom
Genoom is in kaart gebracht door sequencing en bio-informatica. Het hele genoom
is publiekelijk opgeslagen (mede door Human Genome Project). Genoom is in alle
cellen van een individu hetzelfde, die dezelfde genen bevatten (iedereen heeft
ze), maar genen kunnen lichtelijk verschillen. Die verschillen komen door
mutaties.
1.5% van het genoom codeert voor eiwitten. De rest is geen junk, maar zijn
nodig voor expressie of coderen ergens anders voor.
, Opvouwen genoom
Het totale genoom is erg lang en om dit allemaal in de celkern te laten passen,
moet het DNA erg opgevouwen worden. Dit wordt gedaan door DNA te wikkelen
om histonen. Histonen bolletjes = complex van 8 histonen (octameer).
Los DNA wikkelt om histonen = beads-on-a-string formation (kralenketting). +
losse histon die bolletjes verbindt = chromatine vezel.
Histonen bevatten veel positief geladen aminozuren (arginine, lysine), waardoor
het negatief geladen DNA goed blijft ‘plakken’.
Nucleosoom = 8 histonen (4 soorten) + 147 basenparen DNA.
De nucleosoom kan los door een hoge zoutconcentratie.
Evolutionaire conservering → alle diersoorten bevatten hetzelfde gen/eiwit. Een
mutatie in dit gen = dood. (voorbeeld: gen dat codeert voor Histon-4 eiwit. Een
erwt en een koe verschillen maar met slechts 2 van de 102 aminozuren van
elkaar, een kleine verandering maakt dus een groot verschil. )
Histon modificatie = meer groepen → losser/strakker DNA.
Meer groepen: Wanneer er meer acetyleringsgroepen aan histonen worden
toegevoegd, wordt het DNA losser verpakt. Dit komt doordat acetylering de
positieve lading van histonen vermindert, waardoor de negatieve lading van DNA
minder sterk wordt aangetrokken.
Opvouwing verandert per celcyclus fase.
In M-fase = sterk opgevouwen
In G1/S/G2 (= interfase) = los
G1 fase: Eerste groei/gap fase
Toename van cytoplasma waardoor de cel
groeit, aanmaak van eiwitten
S fase: synthese fase
DNA-replicatie
G2 fase: Tweede groei/gap fase
Afbraak van cytoskelet, verdubbeling van
centriolenpaar
M fase: Mitose
celdeling
Waarom is opvouwen belangrijk?
- DNA moet goed gedupliceerd worden, zodat het precies door de
helft gaat
- DNA moet toegankelijk zijn voor reparatie/transcriptie
Veranderingen in de structuur van nucleosomen zorgen voor toegang tot het
DNA
1. Chromatin-remodeling complexes
deeltentamen 1
Hoorcollege 2: Embryogenese en celbiologie
Centrale vraag: hoe kan een complex organisme ontstaan uit één bevruchte cel?
Embryologie:
- Vanaf 1900 → observeren en vergelijken, daarvan leren (morfologie)
- Vanaf 1960 → Teratologie, wordt bekend dat sommige stoffen een negatief
effect hebben op het kind. Bijvoorbeeld softenon (tegen
ochtendmisselijkheid), maar die kinderen kregen kortere ledematen.
- Vanaf 1970/-80 → experimentele embryologie. Vb: experiment met kippen
en kwartels; hun celinhoud verschilt. Die cellen mixen met elkaar → kijken
wat er gebeurt en wat de functie van de cel is.
- Vanaf 1990 → moleculaire benadering (vooral genetische modificatie).
Uitzoeken wat de rol van individuele genen zijn en hun interacties.
Celbiologie:
Celkern: bevat genetische
informatie; DNA. Op basis
van deze informatie
worden eiwitten gevormd
Celkern (lichaampje): nodig
voor de aanmaak van
ribosomen voor translatie;
rRNA
Cytoskelet:
microfilamenten die zorgen
voor stevigheid, vorm en
beweeglijkheid. Bestaat uit
polymeren van eiwitten.
Ruw endoplasmatisch reticulum: Eiwit aanmaak(translatie), transport van
eiwitten naar Golgi-apparaat en ontgiftigt schadelijke stoffen
Glad endoplasmatisch reticulum: Transporteert eiwitten naar golgi; maakt
lipiden, fosfolipiden en steroiden aan en ontgiftigt schadelijke stoffen.
Golgi-apparaat: bouwt eiwitten om (modificeren), na de modificatie worden ze
gesorteerd en opgeslagen in blaasjes om vervoerd te worden naar hun
uiteindelijke bestemming. (bijv. celmembraan of lysosoom). Het golgi apparaat is
ook betrokken bij de vorming van lysosomen
,Lysosoom: blaasjes die partikels lyseren, dit doen ze door fagocytose. Vervolgens
hergebruiken ze de afbraakproducten om nieuwe cel onderdelen te bouwen.
Mitochondrium: “powerhouse of the cell” en maakt ATP. Is belangrijk bij de
citroenzuurcyclus en doordat de mitochondrium z’n cristae(plooien aan de
binnenkant) vergroot kan hij meer ATP maken.
Ribosoom: maakt aminozuurketens
Perspectieven op embryogenese:
Wat moet een cel doen om van een bevruchte eicel naar een heel organisme te
ontwikkelen?
Embryogenese kan worden beschouwd vanuit een morfologisch perspectief en
een moleculair perspectief.
Morfologische bepaling (Vormbepaling): celbeweging (migratie), celdeling
(proliferatie) en celtype bepaling(specificatie en differentiatie).
Moleculaire bepaling (Signalering): Aansturing / signalering (dmv
signaaleiwitten) en differentiatie van cellen.
DNA structuur en organisatie:
Een menselijke cel bevat 46 chromosomen (diploïde cel). Chromosoom is 1
dubbelstrengs DNA molecuul.
DNA is een dubbelstrengs molecuul. Het is een
polymeer opgebouwd uit nucleotiden die bestaan uit
deoxyribose, fosfaatgroepen en stikstofbasen.
Suiker + fosfaat = leuning
Stikstofbase= traptrede
Nucleotide → DNA → chromosoom → genoom (alle chromosomen samen) = van
klein → groot
Genoom
Genoom is in kaart gebracht door sequencing en bio-informatica. Het hele genoom
is publiekelijk opgeslagen (mede door Human Genome Project). Genoom is in alle
cellen van een individu hetzelfde, die dezelfde genen bevatten (iedereen heeft
ze), maar genen kunnen lichtelijk verschillen. Die verschillen komen door
mutaties.
1.5% van het genoom codeert voor eiwitten. De rest is geen junk, maar zijn
nodig voor expressie of coderen ergens anders voor.
, Opvouwen genoom
Het totale genoom is erg lang en om dit allemaal in de celkern te laten passen,
moet het DNA erg opgevouwen worden. Dit wordt gedaan door DNA te wikkelen
om histonen. Histonen bolletjes = complex van 8 histonen (octameer).
Los DNA wikkelt om histonen = beads-on-a-string formation (kralenketting). +
losse histon die bolletjes verbindt = chromatine vezel.
Histonen bevatten veel positief geladen aminozuren (arginine, lysine), waardoor
het negatief geladen DNA goed blijft ‘plakken’.
Nucleosoom = 8 histonen (4 soorten) + 147 basenparen DNA.
De nucleosoom kan los door een hoge zoutconcentratie.
Evolutionaire conservering → alle diersoorten bevatten hetzelfde gen/eiwit. Een
mutatie in dit gen = dood. (voorbeeld: gen dat codeert voor Histon-4 eiwit. Een
erwt en een koe verschillen maar met slechts 2 van de 102 aminozuren van
elkaar, een kleine verandering maakt dus een groot verschil. )
Histon modificatie = meer groepen → losser/strakker DNA.
Meer groepen: Wanneer er meer acetyleringsgroepen aan histonen worden
toegevoegd, wordt het DNA losser verpakt. Dit komt doordat acetylering de
positieve lading van histonen vermindert, waardoor de negatieve lading van DNA
minder sterk wordt aangetrokken.
Opvouwing verandert per celcyclus fase.
In M-fase = sterk opgevouwen
In G1/S/G2 (= interfase) = los
G1 fase: Eerste groei/gap fase
Toename van cytoplasma waardoor de cel
groeit, aanmaak van eiwitten
S fase: synthese fase
DNA-replicatie
G2 fase: Tweede groei/gap fase
Afbraak van cytoskelet, verdubbeling van
centriolenpaar
M fase: Mitose
celdeling
Waarom is opvouwen belangrijk?
- DNA moet goed gedupliceerd worden, zodat het precies door de
helft gaat
- DNA moet toegankelijk zijn voor reparatie/transcriptie
Veranderingen in de structuur van nucleosomen zorgen voor toegang tot het
DNA
1. Chromatin-remodeling complexes
