Celbiologie I
1
, Hoofdstuk 1 Inleiding (25-44)
• Levende wezens: 3 algemene eigenschappen
1. Gestructureerd
Organen → weefsels → cellen → celorganellen → macromoleculen → bouwstenen →
atomen
2. Dynamisch evenwicht met de omgeving
Dingen opnemen van, en afgeven aan omgeving via signaaltransductie
Opnemen → omvormen = metabolisme → afgeven
3. Groeien + reproductie
= maken van nieuwe bouwstenen, moleculen
= delingen en nieuwe kopieën
1.1. De celtheorie: historisch kader
R. HOOKE (1665)
Bekeek kurk: dode plantencellen
(geen echte cel dus)
Naam: cellula (kamertje)
30x vergroting
A. Van Leeuwenhoek
Zag levende plantencel
300x vergroting
(ca 1830)
Microscopen met dubbele lens
Zicht tot 1 µm
Matthias Schleiden
Alle planten bestaan uit cellen
En beginnen allemaal van 1 cel
Thomas Schwann
Alle dieren bestaan uit cellen
1. Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen
2
, 1.2. De noodzaak van moderne celbiologie
Blz1 Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Biochemie: chemie van de cel → cellulaire structuur en functie (macromoleculen+bouwstenen),
metabolisme, signaaltransductie,…
Genetica: erfelijke informatie (DNA en RNA)
Cellulaire afmetingen:
Blz2 Micormeter µm (10-6 m), bacteriën zijn maar een paar micrometer lang, terwijl planten- en
dierencellen wel 10 tot 20 keer zo groot kunnen zijn. Bv mitochondria kunnen we vergelijken met de
grootte van een bacterie.
Nanometer nm (10-9 m), moleculen en subcellulaire structuren. Bv ribosoom is 25 nm.
Angstrom A° (0.1 nm), voor atomen en proteïnen
Lichtmicroscoop:
Lens, vergrootglas, microscoop
Objecten moeten 200 nm verwijderd zijn van elkaar om ze te kunnen waarnemen
Nucleus, mitochondria, cholorplasten zijn zichtbaar (organellen)
Microtome: instrument ontwikkeld voor snele preparatie van dunne weefselschijven.
Hoe kleiner de limit of resolution, hoe groter de resolving power.
Brightfield microscopy: wit licht gaat door het preparaat en de achtergrond is verdwenen, we moeten
hiervoor wel op voorhand water, paraffin of plastic toevoegen zodat het beter te zien is. Deze
voorgevormde preparaten zijn niet langer levend.
Gespecialiseerde lichtmicroscopen:
Blz3 Om levende cellen te onderzoeken zijn er specifieke microscopen uitgevonden.
3
, Digitale video microscopie:
Gebruikt video camera’s om digitale afbeeldingen van de cellen op de computer te zetten. Er is heel
weinig licht nodig. Zo kan men fluorescente moleculen visualiseren, en soms zelfs aparte
macromoleculen. Het kan zelfs zo ver gaan tot 50-100 nm, maar er is een limiet.
Elektronen microscoop:
Door Max Knoll en Ernst Ruska (1931)
Er worden ipv licht elektronen gebruikt die gericht kunnen worden door een elektromagnetisch
veld. De golflengte van een elektron is veel korter dan die van zichtbaar licht. Resolutie kan tot
0.2 nm gaan, met een magnification van 100,000 X. Organellen kunnen bekeken worden, en zelfs
enkele macromoleculen.
Er zijn 1 of 2 basis designs. De TEM (transmission em) en SEM (scanning em).
- TEM: vormt een afbeelding van elektronen die door het preparaat gaan. (LINKS)
- SEM: de oppervlakte van het specimen wordt gescand door detectie van elektronen die
terugkaatsen van de oppervlakte. (RECHTS)
Biochemische reacties en ontdekkingen.
• Fredrich Wöhler (1828): ureum kan worden gesynthetiseerd in vitro uitgaande van
ammonium cyanaat = bio-chemisch.
→ hiervoor dacht men dat levende organismen uniek waren en niets hadden te maken met
de ‘niet-levende wereld’. Dus men verschoot wanneer men een stof in een labo kon maken
dat normaal enkel levende wezens kunnen produceren.
• Louis Pasteur (1860s): gist (yeast) zet glucose om in ethanol
• Buchners (1897): gistextracten doen hetzelfde (enzymen als bio-katalysatoren).
Er hoeven geen gistcellen te zijn om alcohol te produceren → enkel enzymen.
• Glycolyse en Krebs-cyclus, ontdekking ATP (Interbellum)
• Radioactieve isotopen werden gebruikt om stofwisselingen van atomen en moleculen te
onderzoeken ivm fotosynthese → Calvin-cyclus (’40-’50)
Biochemische methoden
Blz4 • Centrifugatie
Scheiding van subcellulaire structuren en macromoleculen (gebaseerd op grootte, vorm,
dichtheid,…) → Subcellulaire fractionering. Nu kunnen we specifieke delen van de cel
bestuderen (bv nucleus of proteïnen).
• Ultracentrifugatie
Handig om kleine organellen en macromoleculen te onderscheiden. Heel hoge snelheden
(100,000 revoluties per minuut, en met een kracht van 500.000 keer de zwaartekracht)
4
1
, Hoofdstuk 1 Inleiding (25-44)
• Levende wezens: 3 algemene eigenschappen
1. Gestructureerd
Organen → weefsels → cellen → celorganellen → macromoleculen → bouwstenen →
atomen
2. Dynamisch evenwicht met de omgeving
Dingen opnemen van, en afgeven aan omgeving via signaaltransductie
Opnemen → omvormen = metabolisme → afgeven
3. Groeien + reproductie
= maken van nieuwe bouwstenen, moleculen
= delingen en nieuwe kopieën
1.1. De celtheorie: historisch kader
R. HOOKE (1665)
Bekeek kurk: dode plantencellen
(geen echte cel dus)
Naam: cellula (kamertje)
30x vergroting
A. Van Leeuwenhoek
Zag levende plantencel
300x vergroting
(ca 1830)
Microscopen met dubbele lens
Zicht tot 1 µm
Matthias Schleiden
Alle planten bestaan uit cellen
En beginnen allemaal van 1 cel
Thomas Schwann
Alle dieren bestaan uit cellen
1. Alle organismen bestaan uit één of meerdere cellen
2. De cel is de basiseenheid van het leven
3. Alle cellen ontstaan uit andere cellen
2
, 1.2. De noodzaak van moderne celbiologie
Blz1 Cytologie: beschrijving van celstructuur en organellen (optische technieken)
Biochemie: chemie van de cel → cellulaire structuur en functie (macromoleculen+bouwstenen),
metabolisme, signaaltransductie,…
Genetica: erfelijke informatie (DNA en RNA)
Cellulaire afmetingen:
Blz2 Micormeter µm (10-6 m), bacteriën zijn maar een paar micrometer lang, terwijl planten- en
dierencellen wel 10 tot 20 keer zo groot kunnen zijn. Bv mitochondria kunnen we vergelijken met de
grootte van een bacterie.
Nanometer nm (10-9 m), moleculen en subcellulaire structuren. Bv ribosoom is 25 nm.
Angstrom A° (0.1 nm), voor atomen en proteïnen
Lichtmicroscoop:
Lens, vergrootglas, microscoop
Objecten moeten 200 nm verwijderd zijn van elkaar om ze te kunnen waarnemen
Nucleus, mitochondria, cholorplasten zijn zichtbaar (organellen)
Microtome: instrument ontwikkeld voor snele preparatie van dunne weefselschijven.
Hoe kleiner de limit of resolution, hoe groter de resolving power.
Brightfield microscopy: wit licht gaat door het preparaat en de achtergrond is verdwenen, we moeten
hiervoor wel op voorhand water, paraffin of plastic toevoegen zodat het beter te zien is. Deze
voorgevormde preparaten zijn niet langer levend.
Gespecialiseerde lichtmicroscopen:
Blz3 Om levende cellen te onderzoeken zijn er specifieke microscopen uitgevonden.
3
, Digitale video microscopie:
Gebruikt video camera’s om digitale afbeeldingen van de cellen op de computer te zetten. Er is heel
weinig licht nodig. Zo kan men fluorescente moleculen visualiseren, en soms zelfs aparte
macromoleculen. Het kan zelfs zo ver gaan tot 50-100 nm, maar er is een limiet.
Elektronen microscoop:
Door Max Knoll en Ernst Ruska (1931)
Er worden ipv licht elektronen gebruikt die gericht kunnen worden door een elektromagnetisch
veld. De golflengte van een elektron is veel korter dan die van zichtbaar licht. Resolutie kan tot
0.2 nm gaan, met een magnification van 100,000 X. Organellen kunnen bekeken worden, en zelfs
enkele macromoleculen.
Er zijn 1 of 2 basis designs. De TEM (transmission em) en SEM (scanning em).
- TEM: vormt een afbeelding van elektronen die door het preparaat gaan. (LINKS)
- SEM: de oppervlakte van het specimen wordt gescand door detectie van elektronen die
terugkaatsen van de oppervlakte. (RECHTS)
Biochemische reacties en ontdekkingen.
• Fredrich Wöhler (1828): ureum kan worden gesynthetiseerd in vitro uitgaande van
ammonium cyanaat = bio-chemisch.
→ hiervoor dacht men dat levende organismen uniek waren en niets hadden te maken met
de ‘niet-levende wereld’. Dus men verschoot wanneer men een stof in een labo kon maken
dat normaal enkel levende wezens kunnen produceren.
• Louis Pasteur (1860s): gist (yeast) zet glucose om in ethanol
• Buchners (1897): gistextracten doen hetzelfde (enzymen als bio-katalysatoren).
Er hoeven geen gistcellen te zijn om alcohol te produceren → enkel enzymen.
• Glycolyse en Krebs-cyclus, ontdekking ATP (Interbellum)
• Radioactieve isotopen werden gebruikt om stofwisselingen van atomen en moleculen te
onderzoeken ivm fotosynthese → Calvin-cyclus (’40-’50)
Biochemische methoden
Blz4 • Centrifugatie
Scheiding van subcellulaire structuren en macromoleculen (gebaseerd op grootte, vorm,
dichtheid,…) → Subcellulaire fractionering. Nu kunnen we specifieke delen van de cel
bestuderen (bv nucleus of proteïnen).
• Ultracentrifugatie
Handig om kleine organellen en macromoleculen te onderscheiden. Heel hoge snelheden
(100,000 revoluties per minuut, en met een kracht van 500.000 keer de zwaartekracht)
4
