samenvatting celbiologie m.b.v. slide's en eigen nota's.
TIP: leer deze a.d.h.v. de schema's gegeven op de slide's want deze worden gevraagd om na te teken en uit te leggen!
Celbiologie – examen
1. Inleiding
1.1. Historiek
• 1665 : Robert Hooke à microscoop 30x à “micrographia” en “cellulae” (=minuscule
kamertjes à enkel met cellulose omkleden holtes waarin in levend plantenmateriaal cellen
aanwezig waren
• 1632-1723 : Antoni Van Leeuwenhoek à microscoop 270x à “animalculi”
è Ontdekker van : spermatozoïden, rode bloedcellen (zalm), bacteriën (cocci, spirochetes)
• Schleiden, Schwann, Virchow => celtheorie
è Celtheorie = cellen zijn de elementaire bouwstenen v al het leven :
ð Alle levende organismen = cellen ; nieuwe cellen ontstaan uit andere cellen ; “omnis
cellula e cellula”
ð Klassieke interpretatie : cellen = elementaire bouwstenen v al het leven ; alle levende
organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen ; cellen ontstaan uit vooraf bestaande
cellen ; cellen vormen de primaire bouwstenen voor de structuur, fysiologie en
organisatie v levende organismen ; cellen = afzonderlijke eenheden en bouwstenen
vh organisme als groter geheel
• Friedrich Niescher : celkern bevat nucleïne = zuur + eiwit
• Edward Strasburger & Walther Flemming : cellen delen door mitose
• Keith Porter, Albert Claude & Ernest Fullam : elektronmicroscopie v cellen in cultuur
• Albert Claude, Christian De Duve & Emil Palade : intra-cellulaire organellen, nl. lysosomen,
peroxisomen en ribosomen à nobelprijs 1974
• Celtheorie => moderne interpresentatie :
è Cel = fundamentele eenheid v structuur en functie in levende organismen ; cellen
ontstaan uit cellen door celdeling ; binnen cel is er energie-omzettingen (metabolisme) ;
cellen bevatten DNA dat overgedragen wordt tijdens celdeling ; cellen hebben essentieel
ene gelijkaardige biochemische samenstelling + alle kernmerken vh leven ; levende
organismen ofwel 1 cel (=unicellulair) of meerdere (multicellulair) ; activiteit ve
organisme is afh vd totale activiteit v onafhankelijke cellen
1.2. Ontstaan en evolutie van de cel
• Hypothese : protocel à zelfreplicerend RNA? Fosfolipide membraan?
• Alle cellen zijn omsloten door membraan : mono- of bilayer v fosfolipiden
è Vesikels assembleren zelf spontaan
• Competitie (Darwiniaanse selectie) : proto-cellen met zelf replicerend DNA ondergaan
hogere osmotische stress à transfer v membraancomponenten ter compensatie
è Interactie RNA - membraan à essentiële cellulaire eigenschappen
è Genomic ‘fitness’ à (proto)cellulaire ‘fitness’ : RNA replicatie + membraangroei
è Evolutionaire unit verplaatst v replicerend RNA nr proto-cel niveau
è Membraangroei à trans-membranaire pH-gradiënt (energie) à benut door cellulaire
processen
è Membraan ‘fitness’ vertaalt zich ook in (proto)cellulaire ‘fitness’
, • Prokayoten : geen nucleus ; 1 µm diameter ; geen organellen ; 1-5 x 10^6 basenparen ; 1
circulair DNA-moleculen
è Sommige pathogeen voor mens en/of dier : treponema pallidus à syfilis ; Vibrio
cholerae à cholera
è Fotosynthetische bacteriën à anabeana cylindrica
è Bestaan levende cellen met <500 genen : mycoplasma genitalium = 1 vd kleinste
prokaryotische cellen à klein genoom : 477 genen, 580 070 basenparen à leeft
parasitair in mammalia à omgeving voorziet metabolieten
è Volledig genoom gemaakt in labo : “synthetische chromosome” v 1,08 Mb (m. mycoides)
à recipiënt cel (m. carpicolum) à m. myocoides
• Eukaryoten : wel nucleus ; 10-100 µm diameter ; wel organellen ; 1,5 x 10^7 – 5 x 10^9
basenparen ; meerdere lineaire DNA-moleculen
è Prokaryoten à eukaryoten : ENDOSYMBIOSE HYPOTHESE
ð Verwerven v intracellulaire organellen à euk organellen geëvolueerd uit
geïnternaliseerde prok cellen
ð Aerobishce eubacterie opgenomen à mitochondrie functie
ð Fotosynthetische bacterie opgenomen à chloroplast functie
• Impact v cellulaire fysiologie : fotosynthese heeft atmosfeer gewijzigd à veel O2
1.3. Cellen als experimentele modellen
• Prokaryoten (e. coli) à unicellulaire eukaryoten (saccharomyces cerevisiae, dictyostelium
discoideum)
• Unicellulaire eukaryoten à multicellulaire eukaryoten (c. elegans, drosophila melanogaster,
zebravis, xenopus, muis, mens)
• C. elegans : 959 somatische cellen & 1000-2000 geslachtscellen
• Multicellulaire organismen : celdifferentiatie
è Cardiomyocyten, zenuwcellen via embryonic development
• Cellulair herprogrammering (S. Yamanaka)
è Van fibroblast naar iPS à 4 genen toevoegen (c-Myc, Sox2, Klf4, Oct4) =>
geïnduceerde pluripotente stamcellen
è Kunnen differentiëren tot hartspier-achtige cellen à synchrone Ca2+ cyclin
1.4. Evolutie
• Charles Darwin : On the Origin of Species (1859)
è Natuurlijke selectie = sleutelmechanisme voor evolutie
ð Proces waarbij overerfbare eigenschappen die organisme voordeel bieden voor te
overleven en te reproduceren meer voorkomen in een populatie van opeenvolgende
generaties
ð Natuurlijke genetische variëteit impliceert dat sommige individuen succesvoller gaan
reproduceren/overleven dan anderen in hun omgeving
1.5. Universele eigenschappen van cellen
• Evolutie : selectiedruk om belangrijke essentiële eigenschappen te conserveren à cellen :
universele eigenschappen heel vroeg in evolutie v leven ontstaan
, • Cel = replicatieve entiteit : cel zet nutriënten en “energie” om in afvalstoffen à na celdeling
doen dochtercellen dit nog steeds => replicatie genetische informatie consumeert vrije
energie
• Multicellulaire organismen = afgeleid door celdelingen v 1 enkele cel (eicel) à is drager v
erfelijke informatie à definieert specifieke dier- of plantensoort
• Alle cellen stockeren genetische informatie in dezelfde lineaire chemische code = DNA à
Watson en Crick
• Kopiëren v genetische informatie gebeurt door DNA-replicatie à semiconservatief
• Alle cellen schrijven de genetische informatie over via RNA (transcriptie) à eiwit (translatie)
• Alle cellen gebruiken eiwitten als katalysatoren = enzymen binden op substraat
• Het zelf-replicerend potentieel v levende cellen is gebaseerd op auto katalytische feedback
loop
• Alle cellen vertalen RNA in eiwit op zelfde manier => translatie via ribosomen
• Alle cellen functioneren als biochemische fabrieken + hebben soortgelijke moleculaire
basisbestandsdelen
• Evolutie v metabolisme = geconserveerd principe à ATP als energiebron
è Glycolyse à fotosynthese (planten) à oxidatief metabolisme
• Celmembranen bevatten transporteiwitten voor nutriënten en afvalstoffen
2.1. Lichtmicroscopie
• Voordelen :
è Licht is niet destructief ; versatile = verscheidenheid ; te combineren met fluorescente
probes of eiwitten (GFP) om celbewegign, dynamiek en interacties te visualiseren ; “real-
time” en “high-throughput” analyse mogelijk ; meestal 2D maar 3D ook mogelijk
• Nadelen :
è Resolutie beperkt door golflengte vh licht à oplossing : gebruik elektronen om
resolutie te verhogen
• Resolverend vermogen : 1mm tot net geen 100nm
• Condensorlens focust parallelle lichtbundel op preparaat
• Instellen v Köhler illuminatie voor maximale resolutie en contrast
• Eindvergroting (oog) = Vobj x Vtussenoptiek x Vocc
Eindvergoting (camera) = Vobj x Vtussenoptiek x Vocc
Eindvergoting (afrduk) = Vobj x Vtussenoptiek x Vcamera x Vfoto
• Resolutie = scheidend vermogen
è Resolutie beperkt door golflengte vh licht : 400 nm (violet) – 700nm (rood) à waarom?
ð Licht vormt geen perfect pad à interferentie v lichtgolven à optische diffractie
ð Interacties v licht met object/specimen verandert fase-relaties vd lichtgolven à complexe
patronen
ð Numerische apertuur (N.A.) daalt à diffractiebeeld stijgt à onscherp
- Numerische apertuur = maat voor wijdte vd ‘pupil’ vd microscoop relatief tov afstand tot
object à hoe wijder pupil hoe beter het zicht
, è Scheidend vermogen = vermogen om 2 objecten nog van elkaar te onderscheiden
ð Niet mogelijk om met zichtbaar licht 2 objecten te onderscheiden dichter dan 200nm bij
elkaar à theoretische limiet bij de beste lenzen
ð Resolutie is niet hetzelfde als detectie à wel detecteren maar onscherp
• Lenzen :
è Objectieflens : collecteert een kegel van lichtstralen om een beeld te vormen
è Condensorlens : focust een kegel v lichtstralen op elk punt van het specimen
• Numerishce apertuur : n sin (𝜃) à hoe hoger NA hoe beter de resolutie en hoe helderder het beeld
è Hoe groter de invalshoek hoe groter de NA en hoe scherper het beeld
!,#$ &
• Resolutie = ' ()* (,)
è Hoek = helft van angulaire breedte vd kegel v stralen
è N = brekingsindex vh medium dat specimen van objectief- en condensorlens scheidt
ð Zelfde brekingsindex glas/olie = diffractie à licht wordt niet weerkaatst à lichtkegel die
objectief bereikt is veel wijder à verbeterd scheidend vermogen
è Golflengte = golflengte vh gebruikte licht
• Bekomen contrast :
è Kleuring absorbeert sommige golflengtes en laat andere door à gekleurd beeld vd cel zichtbaar
met normale lichtmicroscopie
è Donker-veld microscopie : zijdelingse illuminatie à enkel verstrooide (scatter) lichtstralen
betreden microscoop lenzen => = normale lichtmicroscoop + donkerveldcondensor
è Fase verschuiving : lichtgolven ondergaan verandering in fase door passage door dikkere en/of
densere delen v specimen à interferentie-effecten à zichtbaar maken door fase-contrast of
differentiële interferentie contrast microscopie => verschil in fase à verschil in amplitude door
interferentie => waar te nemen via microscoop
• 4 types lichtmicroscopie : Doorvallend licht (dia-illuminatie) ; Fase contrast ; Differentiële
interferentie contrast (Nomarski) ; Donker veld
• POLARISATIE MICROSCOPIE
è 2 polarisatie filters loodrecht op elkaar à donker beeld
è Indien optisch actieve structuren in specimen : verandering polarisatierichting à beeld licht op
• Weefsels meestal te dik om individuele cellen waar te nemen à dunne weefselcoupes (1-10 µm)
è Fixatie : immobilisatie, doden en preserveren v cellen en structuren (fomaldehyde,
glutaraldehyde, cross-linking aminozuren)
è Inbedding : extra steun en rigiditeit (paraffine, hars)
• Fluorescentie-microscopie
è Fluorochroom = moleculen die licht ve bep golflengte absorberen en licht van een langere
golflengte uitzenden
ð Energie vd fotonen vh licht wordt overgebracht op fluorochroom (excitatie) à hoger
energieniveau à terugvallen intermediair energieniveau door afgifte warmte à terug basis
energieniveau door afgifte licht (emissie)
ð Golflengte emissie > golflengte excitatie ; E1 > E2, want E1 = E2 + warmte
è Epi-illuminatie = bovenvallend licht
è Dia-illuminatie = doorlatend licht
è Fluorescentiemicroscoop = twee barrière filters + 1 dichroïsche spiegel
ð Eerste barrière : laat enkel excitatie-golflengte door à weerkaatst op dichroïsche spiegel à
op specimen
ð Emissie vh fluorochroom à licht terug op spiegel nu wel doorgelaten omdat het boven
bepaalde golflengte is à tweede filter : enkel emissie-golflengte à waargenomen
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper ainoavanroy. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €12,49. Je zit daarna nergens aan vast.
