Hoofdstuk 1: de cel
1.1. Inleiding
Prokaryote cellen: - meest eenvoudige cellen, bv. bacteriën, archaea (ééncelligen)
- bacteriële cel: celwand die plasmamembraan omsluit
- Eubacteria: plasmamembraan van dubbele lipidelaag met proteïnen, die
permeabiliteit van de cel voor water en opgeloste stoffen
reguleren
- Archaebacteria: geen dubbele lipidenmembraan, bacteriële cellen
binnenin zijn uniform en flagellen ook
Eukaryote cellen: - complexer qua samenstelling dan bacteriële cellen (meercelligen)
- eukaryoten hebben een voordeel door specialisatie bv. spiercel + bij
ééncelligen is de grootte van de cel gelimiteerd
- dierlijke cellen: geen celwand (plantencellen wel)
- elke eukaryote cel: - kern: commandocentrum
- mitochondria: energievoorziening cel
- ER: cel opdelen in compartimenten
- flagellum bij beweeglijke eukaryote cellen
Karakteristieken van een cel:
- Celmembraan: omgeeft de cel
- Kernzone: reguleert de functies van de cel. Bij bacteriën genetisch materiaal niet
omgeven door membraan en bij eukaryote cellen omgeven door dubbel
membraan = kernmembraan
- Cytoplasma: - semi-vloeibare matrix tussen kernzone en celmembraan
- Prokaryoten: cytoplasma bevat suikers, AZ, proteïnen voor
functioneren van de cel
- Eukaryoten: cytoplasma bevat ook suikers, AZ, proteïnen én
organellen, gevormd door membranen van ER
Plantencellen: - buitenste celwand voor extra stevigheid
- vacuolen, membraangebonden zakken als opslagplaats voor proteïnen en
afvalstoffen (in waterige oplossing)
- naast mitochondriën ook chloroplasten voor energievoorziening
- cellen van fungi kunnen meerdere kernen bezitten
Dierlijke cellen: - geen celwand
- vesikels i.p.v. Vacuolen (vesikels zijn veel kleiner)
- meeste eukaryoten hebben één enkele kern
Celtheorie:
Ontdekking cellen door Robert Hooke (1665) 1e levende cellen door van Leeuwenhoek
(1674) formuleren celtheorie voor planten door Matthias Schleiden (1838) en Theodor
1
,Schwann voor dierlijke weefsels (1839) “Alle planten zijn aggregaten van volledig
geïndividualiseerde, onafhankelijke en afgescheiden eenheden, de cellen”
Moderne vorm celtheorie:
- Alle organismen zijn opgebouwd uit 1 of meer cellen: waar levensprocessen en
overerving plaatsvinden
- Cellen zijn de kleinst levende eenheden: basiseenheid van alle organismen
- Cellen ontstaan door deling van bestaande cel niet spontaan ontstaan
Menselijk lichaam: 100 triljoen cellen.
Activiteiten van de cel gereguleerd door de kern, die commando’s zendt via moleculen en
die moleculen moeten via diffusie naar alle delen in de cel geraken nadeel voor grote
cellen, want zij hebben minder oppervlakte per volume-eenheid minder goed voor
communicatie cel met omgeving duurt langer voor materiaal om te diffunderen van
celmembraan tot binnen in de cel
Lichtmicroscopen: structuren tot 220 nm van elkaar
Elektronenmicroscopen: structuren tot 0,2 nm van elkaar
Alle cellen structuren gemeen om een cel te herkennen:
genetische materiaal, cytoplasma, plasmamembraan (dubbele fosfolipidelaag met eiwitten
(transporteiwit) als afsluiting van de buitenwereld)
1.2. De structuur van de meest eenvoudige cellen: de prokaryote cellen
Prokaryote cellen: (studie van prokaryoten: microbiologie)
- Geen echte kern, maar genetische materiaal in nucleoid/kernzone
- Cytoplasma 1 eenheid DNA en proteïnen toegang tot alle delen van de cel
- Plasmamembraan met dubbele fosfolipidelaag + soms extra laag aanwezig = celwand
- Ribosomen: eiwitsynthese
- Geen interne compartimentalisatie
- Geen membraan-omgeven organellen bv. mitochondriën, Golgi-apparaat
- Eenvoudig cytoskelet
- Roterend flagellum om voort te bewegen van/naar stimulus
1) Archaea: geen peptidoglycaan in celwand
2) Bacteriën: - wel complexe celwand met peptidoglycaan
- kunnen voorkomen in ketting/groep, maar zijn gescheiden eenheden
- Grampositief (paars na Gramkleuring) of Gramnegatief
deze verschillen maken hen meer/minder gevoelig voor bepaalde antibiotica
bv. penicilline: inhibeert vorming covalente binden tussen peptideketens,
verzwakt de groeiende bacteriële celwand en bacterie zal
openbarsten door osmotische druk
2
,1.3. Endosymbiose en het ontstaan van de eukaryote cellen
Alle eukaryote cellen bezitten organellen die lijken op prokaryote (bacteriële cellen) ervan
uitgaan dat organellen afstammelingen zijn van bacteriën die in symbiose leefden met de 1 e
eukaryote cellen.
Mitochondria en chloroplasten (energiefabriekjes) zijn zo’n bacterieachtige cellen, die
gecombineerd werden in individuele eukaryote cellen door symbiose.
1.4. Een vergelijking tussen prokaryote en eukaryote cellen
Eukaryoten:
- DNA in chromosomen verpakt, die zich in de celkern bevinden
- Opdeling in verschillende compartimenten omgeven door membranen proces kan
onafhankelijk tegelijkertijd gebeuren van andere processen efficiëntere processen
- Dierencellen en sommige protisten geen celwand, plantencellen wel met
cellulosevezels in een matrix van andere polysachariden en proteïnen
- Planten hebben vacuolen, dieren hebben vesikels (prokaryoten geen interne zakjes)
1.5. Algemene structuur van de eukaryote cel
Eukaryoten: (studie van de eukaryoten: celbiologie)
- Membraan-omgeven nucleus (celkern)
- Complexer dan prokaryote cellen
- Omgeven door plasmamembraan
- Cytoskelet, matrix van proteïnen, voor steun en behoud van celstructuur (elke cel
eigen typische vorm wat toont op eigen functie)
- Verschillende organellen voor compartimentalisatie:
1) Klasse 1: membraanstructuren bv. kern, ER, Golgi apparaat, lysosomen, …
endomembranair systeem: structuren in contact met elkaar
2) Klasse 2: energievoorziening bv. mitochondriën en chloroplasten
3) Klasse 3: genexpressie bv. chromosomen, ribosomen en nucleolus
Functie cellulaire structuren:
- Kern: - bevat genetisch materiaal onder de vorm van chromosomen (DNA + eiwitten
= chromatine)
- kern omgeven door nucleaire enveloppe van dubbele fosfolipidelaag
- in kernmembraan kernporiën voor transport mRNA naar cytoplasma
(buiten), transcriptiefactoren naar de kern (binnen)
- kern heeft nucleolus voor synthese ribosomaal RNA, cluster van rRNA genen,
rRNA en ribosomaal proteïnen
- perinucleaire ruimte: ruimte tussen 2 membranen
3
,- Plasmamembraan: - dubbele fosfolipidelaag en chemische grens van cel
- selectieve opname voedingsstoffen en ionen + excretie
afvalstoffen en communicatie met buitenwereld
- kanaalvormende proteïnen: laten specifieke moleculen door
receptoren: info doorgeven en veranderingen induceren
merkers: markeren de cel cellen elkaar herkennen voor
weefselvorming en correct functioneren
- Ribosomen: - eiwitsynthese door mRNA’s af te lezen en de juiste AZ te vormen
- eigen ribosomaal RNA en eiwitten (grote/kleine subeenheid)
- vrij in cytoplasma of gebonden aan ER
- Endomembranair systeem: serie membranen in cytoplasma voor compartimenten
ER, Golgi apparaat, lysosomen (cisternale ruimte/cytosol)
- Cytosol: plaats waar de meeste reacties van het metabolisme plaatsvinden
- ER: - RER: ribosomen zitten eraan gehecht maakt moleculen aan die de cel moeten
secreteren, hebben een signaalpeptide nodig voor de sortering van
secretorische proteïnen (bv. antilichamen, extracellulaire matrix eiwitten)
en staat in voor vorming Golgi complex en lysosomen
di t- SER: weinig ribosomen aangehecht synthese (membraan)lipiden,
koolhydraten, intracellulaire calcium opslag (spiercontractie) en detoxificatie
reacties van vreemde substanties (bv. drugs) cfr. Lever
- Golgi apparaat: eiwitten van RER afsplitsen en bij Golgi versmelten aan cis face
(voorkant) inpakken en distributie materiaal naar delen cel
post-translationele modificaties (bv. glycosylaties) klaar, via trans face
(achterkant) vesikel afsplitsen om eiwitten buiten de cel vrij te zetten
dus functie: vorming secretievesikels (proteïne sortering)
synthese celwandcomponenten voor goede celwand
- Lysosomen: - bevatten digestieve enzymes voor afbraak macromoleculen (proteïnen,
nucleïnezuur, lipiden, suikers) en oude celorganellen = autofagie (of
soms zelfs hele cellen (vertering staart embryo mens))
- afbraak van vreemde stoffen door cel opgenomen via fagocytose
- bij bepaalde pH zijn enzymen inactief en door protonpomp activatie
zure pH en dan wel actief, afbraak kan gebeuren
- primair lysosoom: inactief versmelten met organel/voedselvacuole
verlagen pH en secundair lysosoom: actief
- ziektebeeld: Tay-Sachs disease: verlies 1 lysosomaal enzyme
opstapeling molecule en onvoldoende afbraak
aantasting zenuwcellen bv. epileptische aanvallen
4
, (Bacteriën geen lysosomen en zullen niet afsterven als metabolische activiteit
op 0 staat ze wachten in inactieve vorm op gunstigere omstandigheden)
- Microbodies: vesikels die enzymen bevatten, peroxisomen met oxidatieve enzymen
voor oxidatiereacties en afbraak H2O2 opletten, want
nevenproducten ontstaan die schadelijk zijn, maar door juiste
catalase-enzym worden die afgebroken
- peroxisomen: microbodies in dierlijke cellen
- glyoxysomen: microbodies in plantencellen
- Vacuolen: - typisch bij planten, maar bv. vetvacuole bij mensen
- opbouwen waterreserve, osmotische balans en opslag
- afbraakreacties van macromoleculen (= lysosomale functie bij planten)
- opstapeling reservestoffen, opslagvacuolen bv. vetvacuolen
- contractiele vacuole bij protisten
- Mitochondriën: - energiefabriekjes, macromoleculen gebruiken voor ATP
- dubbele membraan
- eigen DNA gedragen zich als cel binnen cel en delen zich ook
tijdens celdeling, maar niet autonoom (instructies cel nodig)
- oxidatief metabolisme van suiker om ATP te genereren
- Chloroplasten: - 2 membranen (groen door chlorofyl)
- eigen DNA en delen zich ook
- gebruiken licht om suikers en ATP te genereren
- thylakoïdmembranen met thylakoïdruimte ruimte in de rest van
de chloroplast = stroma/matrix thylakoïden gerangschikt in
grana (stapeltjes) waar de fotofosforylatie afspeelt: lichtE omzetten
in chemische E + vorming O2
Calvincyclus in lumen van chloroplast: uit CO2 en H2O suiker vormen
Leucoplast: chloroplast die aanmaak chlorofyl stopt door donker
Amyloplast: leucoplast die zetmeel accumuleert
Chromoplasten: cartenoïdpigmenten (rood-oranje-geel)
verzamelnaam plastiden: ontstaan door deling plastiden
beiden evolutie langs zelfde weg, waarschijnlijk door endosymbiose:
2 membranen, compartimentalisatie (prokaryoten celmembraan
invouwen) = 1e fenomeen; 2e fenomeen: cel symbiose met andere cellen en
functies overnemen die die zelf niet had; delen door splijting zoals
bacteriën; hebben eigen DNA en ribosomen
- Cytoskelet: - dynamisch netwerk eiwitvezels voor onderhoud van de vorm van de cel
(constant afgebroken en opgebouwd)
- motor proteïne: helpt bij beweging van materiaal in cel
- actinefilamenten uit 2 ketens van proteïnen rond elkaar gewonden,
5
, parel van filament is bolvormig molecule = actine: voor contracties
- microtubuli: vorming spoelfiguur vanuit centriolen, bestaat uit tubuline
proteïne microtubuli gevormd rond microtubuli organiserend centra
doubletten vormen: cilliën en flagellen (inhibitor colchicine)
tripletten vormen: centriolen en basaal lichaampjes
- intermediaire filamenten: (keratine haar), tegen cel te hard uitstretchen
- centriool: ontstaan als endosymbiotische spirochaeten, DNA bevatten
dat codeert voor structurele proteïnen van centriool
- myofibrillen spiercellen: spiercontractie
allemaal draadvormige structuren voor stabiliteit of celdeling
- Glycocalyx: slijmerig omhulsel bij dierlijke cellen
- Olie/vetdruppeltjes: lipidenreserve van de cel
- Extracellulaire structuren: - voor cel-cel/cel-omgeving communicatie
- eiwitten voor productie celwand of extracellulaire matrix
(eiwitlaag om cellen te herkennen)
- Flagella: voor celbeweging en voedselopnamen, bij eukaryoten is het een
microtubuli 9+2 kabelstructuur door basaal lichaampje gevormd (zo zien dat
het eukaryoot is en niet prokaryoot)
Cillia: tal van korte flagella in rijen
9+2 structuur komt ook voor in sensorische trilhaartjes van inwendige oor
- Cel-cel interactie: - cellen dicht tegen elkaar zodat niks ertussen kan bewegen,
bv. epitheelcellen/huidcellen (transport door cellen en niet
tussen) ofwel lijm zijn ofwel communicatie mogelijk
- Cap junctions: kanalen die transport tussen cellen garanderen
(soms willen cellen ionen met elkaar uitwisselen)
1.8. De chromosomen van eukaryote cellen zijn complex opgebouwd
DNA van eukaryoten verdeeld over meerdere lineaire chromosomen, die uit DNA-duplex,
proteïnen en RNA bestaat = chromatine
DNA is gespiraliseerd: geladen DNA-duplex opgerold rond + geladen histonen, basische
polypeptiden met basische AZ
Nucleosoom: 8 histonen en ketting van nucleosomen kan ook spiraliseren
Euchromatine: ontrolde chromosomen (actief: RNA kan afgeschreven worden)
Chromomeren blijven gespiraliseerd en bestaan uit heterochromatine (inactief)
Proteïnen in chromatine zorgen voor spiraliseren van DNA om over de dochtercellen
verdeeld te worden na celdeling despiraliseren de chromosomen opdat de enzymen
toegang krijgen tot DNA-molecule om RNA-kopieën te maken van het DNA
6
, Hoofdstuk 2: Reproductie van cellen
1. De celcyclus
1.1. De celdeling bij prokaryoten
Bacteriën:
Genoom aanwezig als 1 enkel cirkelvormig dubbelstrengig DNA-molecule, dat vastzit aan een
punt aan de binnenkant van de celmembraan DNA-molecule wordt gekopieerd door set
van 22 enzymen cel bevat dan 2 kopieën die vastzitten aan binnenkant van de
celmembraan binaire splijting: cel in 2 helften splitsen en elke dochtercel krijgt 1 DNA-
kopie doordat groeiend plasmamembraan invagineert op plaats tussen DNA-kopieën 2
nieuwe cellen: identiek genoom
1.2. Celdeling bij eukaryoten
Eukaryote cel veroudering en afsterven
Meercellig organisme: voortdurend nieuwe cellen aanmaken
Eéncellig organisme: voortdurend delen
Interfase: cel moet inhoud verdubbelen voor de deling
Celdeling: - Mitose: kerndeling celcyclus
- Cytokinese: deling van het cytoplasma
1.2.1. De interfase
Interfase: G1 fase, S fase en G2 fase cel groeit: alle cellulaire componenten worden
bijgemaakt
- S fase: optreden DNA-replicatie elk chromosoom verdubbelt in 2 kopieën =
zusterchromatiden, verbonden aan centromeer (DNA sequentie van 220
nucleotiden met set proteïnen, kinetochoor)
- einde S fase: chromosomen niet gespiraliseerd, dus niet zichtbaar met microscoop
- G2 fase: chromosomen spiraliseren + cel verzamelt benodigdheden om
chromosomen naar polen van de cel te migreren cellen gaan tubuline
synthetiseren, het bestanddeel van microtubuli
dierlijke cellen: centriolen verdubbelen
1.2.2. Mitose
Profase: vorming mitotische spoelfiguur
- Verder chromosomen compact maken
- Nucleolus verdwijnt: door stoppen synthese rRNA, wanneer chromosoomdeel dat
rRNA genen bevat, gecondenseerd is
- Mitotische spoelfiguur: assemblage microtubuli voor opbouw spoelfiguur
- Dierlijke cellen: centriolen uit elkaar en vanuit centriool vorming aster spoelfiguur
- Plantencellen: centriolen afwezig, vorming microtubuli vanuit poolkapjes (amorf)
7
