Humane levencuclus 1 deeltentamen
1
Celbiologie en DNA-structuur
Elk organisme bestaat uit een groot gemeenschap van samenwerkende cellen (5x10^13). Op basis van erfelijke
informatie uit de celkernen worden eiwitten gevormd die deze samenwerking mogelijk maken. Afhankelijk van de
definitie bestaan er 200 tot 400 verschillende celtypen in het menselijk lichaam. Voorbeelden hiervan zijn
fibroblasten, epithelium en zenuwcellen. Een cel is een eenheid van verschillende organellen en staat in contact met
de extracellulaire ruimte.
Onderdelen van een cel zijn:
1. Nucleolus: is een bolvormig object in de celkern. Het
bevindt er zich samen met het chromosomaal DNA.
Nucleoli komen alleen maar voor bij eukaryote cellen.
Hier wordt het ribosoom aangemaakt voor translatie.
2. Celkern: hier bevindt zich de genetische informatie
(DNA)
3. Ribosoom: wordt gebruikt tijdens translatie.
4. Vesikel: het transporteren van bepaalde stoffen in de
cel.
5. Ruw endoplasmatisch reticulum (RER): herbergt de
ribosomen en transporteert eiwitten naar het Golgiapparaat.
6. Golgiapparaat: modificeert eiwitten, slaat ze op in blaasjes en maakt ze klaar voor transport
7. Cytoskelet: zijn polymeren van eiwitten in cellen die samen voor stevigheid, vorm en bewegelijkheid zorgen.
Voorbeelden zijn microtubili, microfilamenten en intermediaire filamenten.
8. Glad endoplasmatisch reticulum (GER): zorgt ervoor dat het eiwit getransporteerd wordt naar het
Golgiapparaat en voor de synthese van fosfolipiden en steroïden en ontgiften (detoxificatie).
9. Mitochondrium: zorgt voor de ATP-synthese.
10. Vacuole: vochtblaasjes met opgeloste voedingsstoffen.
11. Cytosol of cytoplasma: is de vloeistof waarin alle organellen drijven en waarin de meeste metabole
processen plaatsvinden het is dus het cytoplasma zonder de daarin drijvende organellen. Tot het cytosol
behoort ook het cytoskelet.
12. Lysosoom: blaasjes die oudere cellen opneemt door fagocytose en verteerd, zodat de afbraakproducten
hergebruikt of veilig uitgescheden. Deze worden gemaakt door het Golgiapparaat.
13. Centriolen: is een organel zonder membraanstructuren dat voorkomt in alle dierlijke cellen, altijd per twee,
ook wel centrosoom.
Hoe kan het dat er uit 1 bevruchte eicel een heel organisme kan ontwikkelen?
De sleutel tot het antwoord heeft betrekking op:
1) De vormbepaling: morfologische embryonale ontwikkeling.
Hoe ontwikkelt de bevruchte eicel zich tot een embryo met alle orgaanstelsels en functies.
Dit wordt verklaard aan de hand van: prolificaties, migraties, specificatie en differentiatie.
2) Aansturing/signalering: moleculaire embryonale ontwikkeling.
Hoe worden signalen verzonden en geïnterpreteerd door cellen zodat deze weten wat ze moeten doen.
Hierbij wordt er gekeken naar wat signaalstoffen zijn en hoe ze worden aangemaakt en afgegeven.
Signaalstoffen zijn eiwitten. Het erfelijke materiaal ligt opgeslagen in het DNA. Dit is de drager van de informatie die
nodig is voor eiwitsynthese. Deze informatie bevindt zich in de celkern. Enkele functies van eiwitten zijn:
bouwstenen voor celstructuren, katalyseren, regulatie van genexpressie, cel beweging en communicatie.
Antilichamen zijn gespecialiseerde eiwitten die betrokken zijn om het lichaam te beschermen tegen antigenen. Deze
bewegen zich met het bloed.
,Contractiele eiwitten zijn eiwitten die verantwoordelijk zijn voor beweging. Denk bijvoorbeeld aan actine en myosine
die betrokken zijn in de spieren.
Enzymen zijn eiwitten die de biochemische reacties bevorderen. Deze worden vaak gekenmerkt door hun katalysator
functie, omdat ze chemische reacties kunnen versnellen.
Hormonale eiwitten zijn messenger proteïne die helpen bij de coördinatie van bepaalde lichamelijke activiteiten.
Denk hierbij bijvoorbeeld aan insuline en oxytocine.
Structuur eiwitten zijn vezelachtige koorden dat de cel voorzien van support. Denk aan keratine en collageen.
Cellen bestaan uit een verscheidenheid aan organellen met verschillende functies en staan in contact met hun
omgeving. Embryogenese kan beschouwd worden vanuit een morfologisch en een moleculair perspectief. Cel
signalering wordt verzorgd door speciale signaaleiwitten die (net als alle andere eiwitten) gemaakt worden op basis
van erfelijke informatie in het DNA in de celkern.
DNA: desoxyribonucleïnezuur
- Drager van erfelijke informatie, van generatie op generatie.
- Bevat genen die coderen voor de aanmaak van eiwitten.
- Polymeer opgebouwd uit nucleotiden, bestaande uit deoxyribose, fosfaatgroepen en stikstofbasen.
- Dubbelstrengs: complementaire stikstofbasen vormen paren.
Een chromosoom is 1 dubbelstrengs DNA-molecuul, hiervan hebben we er 46 in een diploïde humane cel.
Een genoom is het totaalaantal chromosomen per celkern. Dit is dus meer dan alleen de genen. Dat betekent dat het
genoom een verzamelnaam is voor alle genetische informatie en niet alleen coderen voor eiwitten.
In het humane haploïde genoom worden 3 miljard nucleotiden geteld. Daarbij hebben we te maken met zo’n 20
duizend tot 25 duizend genen. Het genoom van een individu is in alle cellen exact hetzelfde. De genomen van
verschillende individuen bevatten dezelfde genen maar de genomen van verschillende individuen kunnen wel op
meer dan 10 miljoen plaatsen van elkaar verschillen. Bij verschillen in genen spreek je dan van allelen. Punt mutaties
kunnen hier een rol in spelen.
De grootte van het genoom staat los van de complexiteit van een organisme en daarbij ook de hoeveelheid van
genen in een organisme.
Het totale genoom van een humane cel omvat 6 miljard basenparen. Dit is omdat somatische cellen altijd diploïd
(2n) zijn. In een uitgerekte vorm zou dit een 2 meter dunnen draad zijn. Om in de celkern te passen moet het DNA
dus enorm opgevouwen worden. Dit wordt gedaan met behulp van histonen.
Hostonen zijn eiwitten die uit 8 eiwitten bestaan, hierdoor wordt het ook wel histon octameer genoemd. De
verschillende eiwitten die voorkomen zijn: H2A, H2B, H3 en H4. De octameer rolt 147 basenparen DNA om zich heen.
De histon eiwitten bevatten daarentegen ook veel aminozuren met positieve lading, bijvoorbeeld arginine en lysine.
Deze positieve lading zorgt ervoor dat de histonen binden aan het negatief geladen DNA.
De nucleotiden volgorde is behouden gebleven in de loop van de evolutionaire ontwikkeling. Een sterk voorbeeld
hiervoor is: de koe en de erwt.
Slechts 2 van de 102 aminozuren van het histon-4 eiwit in een koe en een erwt zijn verschillend. Blijkbaar is deze
nucleotide volgorde cruciaal voor de functie van het histon-4 eiwit: veranderingen worden niet getolereerd, in
andere worden deze zijn lethaal.
Histon modificaties maken DNA losser, toegankelijker of juist minder/niet open (heterochromatine).
Celcyclus:
- G1: dit is de eerste groeifase, waarbij de cytoplasma en de aanmaak van eiwitten toeneemt.
- S: in deze fase wordt het DNA gerepliceerd.
- G2: dit is de tweede groeifase, waarbij het cytoskelet wordt afgebroken en het centrolenpaar wordt
verdubbeld.
, - M: in deze fase vindt mitose of terwijl celdeling plaats.
Mitotic chromosomes are _____ times more compact than a DNA molecule in its extended form.
(a) 10,000
(b) 100,000
(c) 1000
(d) 100
The classic “beads-on-a-string” structure is the most decondensed chromatin structure
possible and is produced experimentally. Which chromatin components are not retained when
this structure is generated?
(a) linker histones (histone 1)
(b) linker DNA
(c) nucleosome core particles
(d) core histones
Nucleosoom is de combinatie van 8 histonen plus 147 basenparen DNA.
Chromatine is het totaal aan DNA plus eiwitten (met name histonen). Voorbeelden van andere type eiwitten die zich
binden aan DNA zijn: eiwitten die betrokken zijn bij de replicatie, reparatie en expressie.
Er zijn twee verschillende chromatine namelijk:
- Heterochromatine (erg compact): transcriptie onderdrukt
- Euchromatine (minder compact): transcriptie actief
Een chromatide is de helft van een verdubbeld chromosoom na replicatie en voor deling.
Wat is de functie van het netjes opvouwen van DNA tot chromosomen?
1. Garanderen van juiste replicatie en vervolgens verdeling over de twee dochtercellen na celdeling.
2. Toegang behouden voor reparatie en transcriptie enzymen.
Een dubbelstrengs DNA-molecuul:
- Chroma = kleur: soma= lichaam
- Telomeer, centromeer
- Lange q en korte p arm
- Autosome- & geslachtschromosomen, X en Y
- Diploïd (2 chromosomen per paar, in lichaamscellen)
- Haploïd (1 chromosoom per paar, in voortplantingscellen)
Euchromatine is minder compact en de meeste actieve genen bevinden zich daar. Heterochromatine is veel
compacter en is voornamelijk inactief. De grenzen van euchromatine en heterochromatine liggen niet geheel vast en
kunnen gedurende de ontwikkeling van een organisme verschuiven.
Een centromeer is de plaats waar twee chromatiden na verdubbeling tijdens de mitose en meiose aan elkaar blijven.
De centromeer deelt het chromosoom in twee armen die een verschillende lengte hebben. Tijdens de anafase van
de celdeling hechten de draden van de spoelfiguren zich aan de kinetochoren van de centromeer, waarna de
centromeer zich splitst en de chromatiden, nu chromosoom, elk naar een pool gaan. Een telomeer bestaat uit
enkelstrengs DNA en zit aan het uiteinde van een chromosoom, telomeer betekent in het Grieks eindstuk.
Basenparen weetjes:
- Adenine en thyrosine vormen samen een basenpaar
- Guanine en Cytosine vormen samen een basenpaar
- G-C kan 3 waterstofbruggen vormen
- A-T kan 2 waterstofbruggen vormen
- G en A zijn purines
- T en C zijn pyrimidines
