I
Cellen – Samenvatting/belangrijke stof
Inhoud
Hoorcollege 1 & 2: Introductie ................................................................................................................ II
Hoorcollege 3 & 4: DNA en Chromosomen ............................................................................................ VI
Hoorcollege 5 & 6: DNA Replicatie ........................................................................................................ XV
Hoorcollege 7: DNA repair en recombinatie ........................................................................................ XIX
Hoorcollege 8 & 9: Centraal dogma (Replicatie, Transcriptie, Translatie) ........................................... XXII
Hoorcollege 10 & 11: Translatie ........................................................................................................ XXVII
Hoorcollege 12 & 13: Eiwitten ............................................................................................................. XXX
Hoorcollege 14 & 15: Enzymen, Lipiden en Membranen ................................................................ XXXVII
Hoorcollege 16 & 17: Celmembraan transport ....................................................................................XLII
Hoorcollege 18 & 19: Intracellulaire compartimenten en eiwittransport ................................................ L
Hoorcollege 20 & 21: Celsignalering ....................................................................................................LXII
Hoorcollege 22 & 23: Celcyclus en Apoptose .................................................................................. LXXXII
Hoorcollege 24 & 25: Cytoskelet ........................................................................................................ XCIX
Hoorcollege 26 & 27: Cel architectuur en celdeling ......................................................................... CXVIII
Hoorcollege 28 & 29: Microbiologie .................................................................................................. CXXX
Biomedische wetenschappen – Cellen
, II
Hoorcollege 1 & 2: Introductie
De basis opzet van een microscoop bestaat uit verscheidene onderdelen met de bijbehorende
functies:
Oculair: Lens waardoor gekeken wordt door de observator, ook wel ‘ooglens’ genoemd. Standaard
sterkte van 10x.
Objectief: Deze zit vast aan de revolver en komt in verschillende sterktes voor. Dit is een lens die
direct boven het preparaat zit en direct het licht dat door het preparaat heen komt opvangt.
(Sterktes: 4x, 10x, 40x, 100x)
Objecttafel: De plaat die versteld kan worden in hoogte doormiddel van de macroschroef en de
microschroef. Op deze plaat ligt de coupe/het preparaat.
Macroschroef: Wordt gebruikt om de objecttafel verticaal te verplaatsen in grote slagen.
Microschroef: Wordt gebruikt om de objecttafel verticaal te verplaatsen in kleine slagen.
Kruisschroef: Hiermee kan je de horizontale positie van de preparaatklemmen verstellen.
Het preparaat: Een stuk weefsel dat gereed gemaakt is voor microscopisch-anatomisch onderzoek.
Preparaatklem: Onderdeel op de objecttafel dat het preparaat vast houdt.
Diafragma: Onderdeel net boven de lichtbron waarmee je de hoeveelheid licht die doorgelaten wordt
kan reguleren. Het veranderen van de stand van het diafragma resulteert in een verschil in
contrast/zichtbaarheid van het preparaat.
Statief: Het onderdeel van de microscoop waaraan je deze vasthoudt tijdens verplaatsing.
Lichtbron: Bron van het licht, sommige microscopen hebben een schroef die de sterkte van het licht
kunnen bepalen.
Lichtmicroscoop v Elektronenmicroscoop
Lichtmicroscoop
• Max. Oplossend vermogen = ~200 nanometer (Resolutie)
o Beperkt tot deze resolutie omdat er maximaal ingezoomd kan worden tot ongeveer
de halve golflengte van het licht
• Tot 10 nanometer met super-resolutie technieken
• Je kan gefixeerde én levende cellen bekijken
• Labeling wordt gedaan met algemene kleuring (HE-Kleuring)
Elektronenmicroscoop (TEM/SEM)
• Max. Oplossend vermogen = ~0.2 nanometer (Resolutie)
• Je kunt geen levende cellen bekijken (alleen gefixeerd)
• Algemene kleuring met zware metalen
o Of specifieke labeling met antilichamen en metaalbolletjes
• Preparaat bestaat uit secties van 50-200 nanometer.
Biomedische wetenschappen – Cellen
, III
TEM = Transmission Electron Microscopy
• Hierbij gaan elektronen door het preparaat/specimen heen en worden ze geprojecteerd op
een fluorescerende plaat zodat ze zichtbaar worden. Met deze techniek kan je de binnenkant
van cellen/weefsel bekijken.
SEM = Scanning Electron Microscopy
• Bij deze techniek wordt het preparaat eerst met een zwaar metaal gecoat, waar vervolgens
elektronen op af gestuurd worden. Deze ‘kaatsen’ ervan af en kunnen opgevangen worden.
Hiermee ontstaat een 3D beeld van de oppervlaktes van de cel/het weefsel.
Resolutie/Oplossend vermogen: De kleinste afstand waarop twee afzonderlijke punten nog
gescheiden gezien kunnen worden.
Visualisatie met een fluorescent eiwit
Eerst wordt er een DNA Sequentie (plasmide) met eiwit X en een kleurstof (GFP, RFP, BFP etc.)
gemaakt. Deze worden vervolgens geïntroduceerd aan cellen. Deze cellen produceren eiwit X met
GFP eraan vast en overal waar deze eiwit zich bevind zal de kleur van de gekozen kleurstof zichtbaar
zijn.
Immunolabeling
Voor immunolabeling wordt eerst eiwit X geïsoleerd. Daarna wordt dat eiwit X in een dier
geïnjecteerd (bijv. Konijn). Dit dier (konijn) krijgt een immuunreactie waarop de B-cellen van het
konijn antilichamen tegen eiwit X aanmaakt. Vervolgens worden deze antilichamen tegen eiwit X uit
het plasma van het konijn gefilterd. Dit kan gebruikt worden op gefixeerde cellen.
Immuunhistochemie
De algemene kleuring van celkernen is blauw en de algemene kleuring van antilichamen is bruin.
(Herzien: Afbeelding op tussentoets volgde deze richtlijn niet)
Biomedische wetenschappen – Cellen
, IV
Celorganellen en hun functies
Celmembraan: Een membraan dat de cel en zijn inhoud afsluit van de buitenwereld. Deze bestaat uit
een dubbele laag fosfolipiden. Tussen deze fosfolipiden kunnen zich eiwitten bevinden die
homeostase op cellulair niveau handhaven.
Cytoplasma: Een op het oog doorzichtige substantie met een mix van stoffen/objecten. (Mineralen
etc.) Deze bestaat voornamelijk uit cytosol en hierin bevinden zich ook de celorganellen en andere
inwendige cel componenten zoals eiwitten, koolhydraten, aminozuren, ionen en nucleïnezuren
(DNA/RNA).
Cytoskelet: Een netwerk van buisjes en draden dat vorm, stevigheid en mobiliteit aan de cel biedt.
Dat laatste, in combinatie met eiwitten waar ze aan gebonden zijn.
• Actine filament: De dunste van allemaal, bevinden zich in alle eukaryote cellen, maar
voornamelijk in de spiercellen. Hier spelen ze een belangrijke rol in de samentrekking van de
spieren.
• Microtubuli: De dikste filamenten. Dit komt omdat ze een holle buisvorm hebben. In delende
cellen reorganizeren ze zichzelf waarbij ze een structuur aannemen die helpt bij het uit elkaar
trekken van gedupliceerde chromosomen en deze evenredig verdelen over de twee
dochtercellen.
• intermediair filament: Zit tussen microtubuli en actine filament in qua dikte/sterkte. Deze
spelen voornamelijk in dierlijke cellen een rol in de stevigheid van de cel.
Mitochondria: Een organel met een dubbel membraan, dat voorkomt in vrijwel alle eukaryoten. Ze
genereren chemische energie voor de cel, doormiddel van het oxideren van voedselmoleculen, zoals
suikers, voor de productie van ATP (Adenosinetrifosfaat). De brandstof die de meeste van de
activiteiten binnen de cel voorziet van energie. Omdat de cel zuurstof opneemt en CO2 uitstoot,
wordt dit ook wel ‘cell respiration’ genoemd.
Celkern (Nucleus): De celkern bevat de genetische informatie van de cel. In een zogeheten ‘nuclear
envelope’ die bestaat uit twee dubbele lagen van fosfolipiden, deze komt enkel voor in eukaryoten.
Hierin bevinden zich dus ook de chromosomen, welke zichtbaar worden vlak voordat de moedercel
zich in twee dochtercellen verdeelt. Tijdens de interfase kan je onderscheid maken tussen de
verschillende soorten chromatine in de kern:
• Euchromatine: Actief DNA, dit bevind zich op allerlei plekken in de celkern en is lichter van
kleur dan Heterochromatine. Net zoals de Nucleolus is dit erg actief DNA en dit is afwisselend
gedecondenseerd. Waarmee het dus actief wordt.
• Heterochromatine: Niet actief DNA, dit bevind zich voornamelijk aan de rand van de celkern
en is donkerder van kleur (blijft gecondenseerd)
• Nucleolus: De donkerdere plekken in de celkern. Dit zijn de meest actieve plekken.
Endoplasmatisch Reticulum: Bestaat uit een netwerk van membranen dat gelegen is in het
cytoplasma van een eukaryote cel. Het bestaat uit twee dicht tegen elkaar liggende membranen
waartussen holtes en kanalen worden gevormd.
Ruw Endoplasmatisch Reticulum: Het RER herbergt ribosomen en is verantwoordelijk voor de
eiwitvorming (eiwitsynthese) in de cel.
• Ribosomen: Een moleculair complex van eiwitten en ribosomaal RNA (rRNA) dat de centrale
plaats van eiwitsynthese (translatie van mRNA) is. Hier worden aminozurenketens gevormd.
Het kan voor komen aan het membraan van het RER, los in het cytoplasma en aan het
kernmembraan.
Biomedische wetenschappen – Cellen
, V
Glad Endoplasmatisch Reticulum: Een variant van het endoplasmatisch reticulum dat voornamelijk
verantwoordelijk is voor het transporteren van stoffen vanuit het RER naar het Golgiapparaat. Het
bevind zich dan ook vaak tussen de RER en het Golgiapparaat in.
Verdere functies zijn: opslaan van calciumionen, synthese van lipiden, fosfolipiden en detoxificatie
van drugs, alcohol en andere gifstoffen (met name in de levercellen).
Golgi complex: Het golgicomplex modificeert en ‘verpakt’ moleculen die zijn gemaakt in het ER en
die een doel buiten de cel of in een ander celcompartiment hebben. Deze verpakkingen heten
‘secreetkorrels’. Deze functioneren als bezorgers en worden vervoerd langs microtubuli en
microfilamenten en kunnen fuseren met het celmembraan (en daarmee stoffen de cel uit laten) –
Dit heet exocytose.
Peroxisomen: Kleine, door membraan omhulde blaasjes die waterstofperoxide (H2O2) kunnen
vormen door waterstof bij zuurstof te plaatsen. Ze zijn in staat bepaalde giftige stoffen (zoals alcohol)
te detoxificeren en kunnen ook het ontstane waterstofperoxide weer omzetten in waterstof en
zuurstofgas. – Oxidatieve reacties dus.
Lysosomen: Kleine irregulair gevormde organellen, waarin intracellulaire spijsvertering voorkomt. Ze
verteren voedseldeeltjes en zetten dit om in voedzame stoffen die ze uitscheiden in het cytosol.
Daarbij breken ze ongewilde moleculen af, voor recycling of excretie. – Zou je kunnen vergelijken met
de maag van een cel. Hier zijn er meerdere van in een enkele cel.
Endosomen: Een klein blaasje in de cel die als doel het transporteren of het opslaan van stoffen
heeft. Het is omgeven door een membraan en kan fuseren met het celmembraan en lysosomen. Het
proces waarbij de endosoom ontstaat en stoffen van buiten de cel opneemt heet endocytose; het
onstane blaasje heet een ‘endosoom’.
Celorganellen en hun afmetingen
Cel 2 micrometer – 2 meter
Celmembraan 7 nanometer
Celkern (nucleus) 7 tot 100 micrometer
Nucleolus 0.1 tot 3 micrometer
Actine filament 9 nanometer
Ribosoom 20 nanometer
Microtubuli 20 nanometer
Mitochondria 0.5 micrometer breed
4 micrometer lang
Secreetkorrel 0.8 micrometer
Peroxisomen 0.2 tot 0.5 micrometer
Lysosomen 0.2 tot 2 micrometer
Endosomen 50 nanometer
Biomedische wetenschappen – Cellen
, VI
Hoorcollege 3 & 4: DNA en Chromosomen
Structuur van DNA
DNA wordt gevormd uit meerdere onderdelen;
1 fosfaatgroep samen met een base vormen
een nucleoside.
In het DNA (desoxyribonucleïnezuur) en RNA
(ribonucleïnezuur) worden basen met elkaar
gepaard. Hierdoor komen ze voor in paren van
twee; een purine met een pyrimidine.
DNA bestaat uit een rechtsdraaiende helix.
Met grofweg 10 basen per winding. DNA is
anti-parallel.
Major grooves en minor grooves wisselen
elkaar af in het DNA. In major grooves binden
transcriptiefactoren en eiwitten zich
makkelijker en meer dan in minor grooves.
Genen coderen voor RNA, 4 nucleotiden
coderen voor 20 verschillende aminozuren.
Adenine met Thymine (Uracil in RNA)
Guanine met Cytosine
Deze 5 basen kunnen onderverdeeld worden in twee categorieën:
Pyrimidines (Y)
• Thymine (2 H-bonds)
• Cytosine (3 H-bonds)
• Uracil (2 H-bonds)
Purines (R)
• Adenine (2 H-bonds)
• Guanine (3 H-bonds)
Biomedische wetenschappen – Cellen
, VII
De backbone van het DNA bestaat uit een suikerketen (pentose), waaraan de nucleotiden vast zitten.
De backbone is covalent en daarnaast negatief geladen door de fosfaatgroepen.
Binding van de fosfaatgroepen van ATP is een fosfoanhydride binding.
Binding tussen de nucleotiden in de ‘backbone’ heet een fosfodiester binding.
Pentose: Een suiker met 5 C-atomen, welke in twee vormen in het DNA/RNA voor komt:
DNA: Desoxyribonucleïnezuur: 5 koolstofatomen, waarbij de 2’ atoom alleen een waterstofatoom zit.
RNA: Ribonucleïnezuur: 5 koolstofatomen, waarbij op de 2’ atoom een waterstofatoom én een
zuurstofatoom zitten.
Nucleoside: Base + Suikergroep (Basisch)
• Adenosine, Guanosine
• Cytidine, Uridine, Thymidine
Nucleotide: Base + Suikergroep + 1 Fosfaatgroep (Zuur)
• ATP, TTP, CTP, GTP
• NTP = ‘Any’ trifosfaat
• In DNA zitten dNTP’s; Deoxynucleotiden
• Als er ddNTP’s zijn (Mist ook een O op de 3’) dan stopt de replicatie —> Geen bindingsplaats
Bij de vorming van een nucleotide, splitst een ATP in AMP en een Pyrofosfaat (PPi) en wordt 1 P
opgenomen in een nucleoside, het heet dan een nucleotide.
Biomedische wetenschappen – Cellen
