Bart Aters – 1ste bac bio-ingenieurswetenschappen 2021-2022
CELBIOLOGIE
MODULE I
Aarde is ongeveer 4miljard jaar
geleden ontstaan.
Mensen zijn minimaal deel van
deze cyclus. Hele lange tijd,
ééncellig leven, slechts de laatste
1 miljard jaar. Tot aan de grens
van 3miljard was de aarde
anoxisch, zuurstof is opgeslagen
in water, geen vrije zuurstof.
Cyanobacterie zorgde als eerste
organisme voor oxigene
fotosynthese, nevenproduct =
zuurstof.
Basisconcept van de cel (bouwplan):
• Omgeven door celmembraan
➔ Hydrofiele kop en een hydrofobe staart
➔ Verzameling van membranen(cirkel) = micel
➔ Verzameling in rij = lipiden dubbellaag
• DNA (desoxyribonucleïnezuur); een polymeer
➔ Informatie = de essentie van DNA
➔ Informatie zit in basen(paren); ATGC
• Ribosomen
➔ Leest RNA af om daarvan eiwitten te maken!!!
1. DNA wordt RNA a.d.h.v. transcriptie = afschrijven van DNA
2. RNA worden proteïnen door translatie dankzij de ribosomen
➔ Aminozuren
➔ Eiwitten = enzymen/katalysatoren
• Ribonucleïnezuren kunnen enzymatische activiteit hebben = 3D structuur maken en/of
verplaatsen, “iets vastpakken”
1
,Bart Aters – 1ste bac bio-ingenieurswetenschappen 2021-2022
DNA & RNA:
- RNA chemie was vroeger allicht het centrale stelsel, is kopieerbaar en
RNA kan een 3D structuur hebben dus had de mogelijkheid om iets uit
te voeren, we gaan hier vanuit voor de rest van de lessen, RNA is de
shit!!!
Abiotische → biotische wereld
= INFORMATION FIRST
Eiwitten:
= aaneenschakeling van aminozuren
- Eiwitten bevatten ook informatie
- Aminozuren geven thermodynamisch een optimale vouwing aan het
eiwit waardoor we verschillende 3D-structuren krijgen = gevoelig aan de
volgorde van uw aminozuren
- Waarom zijn ze de perfecte uitvoerders?:
= omwille van het feit dat er nood is aan een substraat vast te nemen, activeringsenergie
overwinnen, 3D vastpakken, draaien en iets anders van maken, niet mogelijk met DNA
(lineair)
DNA vs Eiwit:
- DNA is kopieerbaar vanwege zijn base complementariteit, omwille van deze reden is DNA
een betere factor om informatie door te geven, ze zijn beide polymeren met “lettertjes”
Ribosomen:
- Groen = ribosomale eiwitten
- Blauw = ribosomaal RNA
- Ribosoom heeft een enzymatische activiteit, verschillende
aminozuren die via transfer RNA worden aangeleverd dat
deze covalent aan elkaar worden gebonden (lezen code van
RNA en peptidebingen maken van aminozuren)
- Katalytische site, waar overwinningsenergie wordt
overwonnen, bestaat puur uit RNA = ribozyme
Metabolism first:
- Leven is ontstaan als noodzaak om alle potentiële energie die reeds is opgeslagen om te
zetten in warmte via enzymen.
- …
2
,Bart Aters – 1ste bac bio-ingenieurswetenschappen 2021-2022
INFORMATION FIRST
The Miller-Urey experiment:
Opstelling met anorganische gassen die al reeds aanwezig waren in de wereld. Water is eveneens
aanwezig, die volgt een cyclus tot op een bepaald moment
bliksem wordt toegevoegd.
Door activering van de anorganische gassen (elektrische
energie via bliksem), in het verder gesloten systeem zullen er
organische moleculen gemaakt worden , zonder dat hiervoor
organismen nodig zijn.
… klei: = abiotische structuur
Trekken bepaalde organische moleculen aan, precursoren/ribonucleotide werden
geactiveerd door de bliksem, erg reactief, deze pure abiotische nucleotide gaan
zich binden op de klei dankzij ladingsdichtheid, als die te dicht bij elkaar komen
gaan deze covalent binden. Wanneer er genoeg van deze structuren naast elkaar
binden, wordt er puur abiotisch een RNA-streng aangemaakt. Deze bevatten geen
nuttige informatie. Deze strengen met informatie gaan de vorm van uw structuur
bepalen!
Door basecomplementariteit worden op de losgekoppelde strengen nieuwe
nucleotiden gebonden.
Op deze manier wordt er een complementaire streng aangemaakt van een reeds
bestaande streng (+ & - ). Blijft nog wel steeds nutteloze informatie.
➔ Er bestaat een mogelijkheid dat er een 3D-structuur wordt aangenomen die niet-triviaal
is en dus een primordiaal replicatie activiteit heeft. (eerste ruwe vorm van iets…)
“nuttige” streng komt nutteloze streng tegen en zal daar aan binden dankzij de replicatie
gebeurt dit proces nog sneller, aangezien de overwinningsenergie sneller overstegen kan
worden
Warmer → denaturatie (kunnen terug nieuwe vormen aannemen)
Afkoelen → samenhangen
We bevinden ons op dit moment nog meer dan 4miljard jaar geleden!!!
3
, Bart Aters – 1ste bac bio-ingenieurswetenschappen 2021-2022
Geen zelfreplicatie, dit is wel noodzakelijk voor evolutie
➔ Als replicase (+ & -) in éénzelfde compartiment plaatsvindt, is er een grotere kans op zelf-
replicatie
Lipides gaan zich in micellen organiseren, uiteindes zullen zich samenbinden en vesikels vormen. Dit
proces gebeurt puur abiotisch, het heeft zelfs de mogelijkheid om te groeien in deze
omstandigheden.
➔ Als er in een vesikel een + & - string zit, dan is
er een kans op de geboorte van een eerste
zelf-replicerend systeem
➔ + streng zal zich vouwen tot replicase, dit wilt
zeggen dat de – string niet per se als replicase
zal vormen. Totaal verschillende chemische
samenstelling.
➔ Eigen domein = primordiaal cytoplasma dat vol
zit met precursoren.
➔ Driehoekje is een mutatie,
meestal een slechte replicatie, in zeer uitzonderlijke gevallen geeft dit een
lichtjes ander replicase, deze is dan nog beter dan de vorige. De mutant komt
alleen te staan in een celmembraan en kan zich veel vaker repliceren dan de
voorgaan de variant = begin natuurlijk selectie
➔ Er zijn meer precursoren aanwezig en de ander variant zal niet meer
van toepassing zijn en uiteindelijk ook definitief verwijderen
Precursor = monomeer van ribonucleotiden dat zich nog moet inbouwen in
polymeer van RNA streng
Metabolisme:
Redoxreacties zijn de basis = het doorgeven van een elektron (opname of afgave)
Een kaars verbrandt organisch materiaal met zuurstof, maar wij ook, dus wat is het verschil?
➔ Redoxreactie van organisch materiaal dat verbrand wordt met zuurstof tot CO2 is
exotherm en de kaars zet de chemische energie die in de organische verbindingen zit om
in warmte.
➔ Redoxreactie = conceptueel gezien een reactie waarbij glucose verbrand wordt en er CO2
en water ontstaat, dit is ook bij de kaars het geval, water uit elektronen op zuurstof
➔ CO2 is de gereduceerde vorm van biomassa et vice versa…
4
