Samenvatting celbiologie
Week 1
Microscopie
Lichtmicroscoop – beperkt in detail door de grote golflengte van licht
Heeft gezorgd voor het ontdekken van de cell theory: cellen worden gevormd door groei en
afdeling van bestaande cellen.
Cellen zitten dicht op elkaar of ver van elkaar met extracellulaire matrix ertussen. (proteine
vezel in een gel van lange suikerkettingen.)
Cellen zijn transparant, met kleurstoffen kunnen verschillende compartimenten verschillende
kleuren krijgen. Ook kan het zichtbaar worden doordat verschillende compartimenten een
andere refractieve (straalbrekende) index hebben, dit kan zichtbaar gemaakt worden met
technieken.
Fluorescence microscopes laten met een elektronisch plaatje zien met cell componenten die
fluorescerend gelabeld zijn.
Elektronen microscoop – meer resolutie doordat electronen kleinere golflengte hebben.
Niet mogelijk om levende cellen en dus dynamische processen te bekijken
Transmission electron microscope: zelfde als lichtmicroscoop, alleen met elektronen
Scanning electron microscope: monster is gecoat met dun laagje zwaar metaal , de
hoeveelheid van electronen die wordt uitgestraald wordt gemeten.
Cel van prokaryoten
- Prokaryoten zijn cellen zonder nucleus, ze bevatten geen organellen, alleen losse ribosomen
in het cytoplasma. Ze hebben een cell wand om het plasma membraan.
- Bolvormig, langwerpig of kurkentrekker vorm.
- Planten voort door te delen.
- Leven in veel verschillende omstandigheden, zoals aeroob en anaeroob, kunnen wel
culusters of multicellulaire structuren vormen. Kunnen soms ook leven in anorganische
omstandigheden.
- Twee soorten: bacterien en archaea
Cel van eukaryoten
Eencellig of meercellig, planten, schimmels en dieren
Bevatten:
- nucleus, deze is omvat door een dubbel membraan (de nucleaire envelop), wat DNA bevat.
- Mitochondria
- Chloroplasten
- Endoplasmatisch reticulum is een onderling verbonden ruimte omgeven door een
membraan.
, - Golgi-apparaat bestaat uit platte zakjes omgeven door een membraan, het modificeert en
verpakt moleculen gemaakt in het ER die uitgescheiden worden van de cel of naar een ander
organel moeten.
- Lysosomen verteren intracellulair en geven nutrienten uit voedsel vrij en breken ongewilde
moleculen af om er eventueel nieuwe moleculen van te maken.
- Peroxisomen zijn kleine membraan omhulde vesicles waar waterstofperoxide wordt gebruikt
om giftige moleculen te inactiveren.
- Transport vesicles transporteren materialen tussen membraan omhulde organellen. Ze
worden afgeknepen van het membraan van het ene organel en fuseren met dat van een
ander organel.
Bij endocytose worden deeltjes aan het oppervlak van het membraan van de cel omhuld door het
membraan en zo opgenomen, er onstaat een vesikel. Bij exocytose fuseert een vesikel met het
plasmamembraan.
Het cytosol van de cel bestaat uit moleculen die zo dicht op elkaar zitten dat ze een gel vormen. Deze
bevat het cytoskeleton, lange eiwit filamenten. De dunne heten actin filamenten en de dikste heten
microtubules, bij het scheiden van cellen, worden ze gereorganizeerd om de gedupliceerde
chromosomen te scheiden en eerlijk te verdelen. Daartussen zitten intermediate filamenten, die de
cel versterken. Samen geven ze sterkte, contoleren ze de vorm en leiden de bewegingen. Het
cytoskelet beweegt voordurend en motor eiwitten verplaatsen ATP en organellen langs de
filamenten.
Chloroplasten en mitochondrien zouden zijn ontstaan uit endosymbiose van eukaryoten en
prokaryote cellen.
Protozonen: organismen met bestaande uit maar 1 cel
Mitochondrien
Zijn omvat door een binnen en buiten membraan, het binnenste is geplooid in het organel en bevat
de matrix, de ruimte tussen de membranen heet de binnenmembraanruimte. Het buitenste
membraan is permeable voor veel moleulen en kleine eiwitten. Het binnenmembraan laat alleen
moleculen toe die in de matrix nodig zijn. De elektron transport keten vindt plaats op het
binnenmembraan. Mitochondrien produceren ATP uit energie die vrijkomt bij de oxidatie van
voedselmoleculen. Dit proces heet respiratie omdat er CO2 bij vrijkomt. Dit is veel efficienter dan
glycolyse in het cytosol komen 2 ATP vrij, bij de oxidatieve fosforylering ontstaan namelijk zo’n 30
ATP’s. Ze bevatten eigen DNA en reproduceren net zoals bacterien. Ze zouden ontstaan zijn door een
apart bacterie dat in symbiose ging met de cel. Mitochondrien kunnen hun locatie en vorm en
nummer aanpassen aan de cel, vaak liggen ze bij punten die de meeste consumptie van ATP hebben.
Chloroplasten
Chloroplasten gebruiken lichtenergie om ATP en NADPH te produceren, dit wordt gebruikt om CO2
om te zetten to organische moleculen om suikers te maken, carbonfixatie genoemd. Net als
mitochondrien hebben ze een hoog permeabel buitenmembraan en een laag permeabel
binnenmembraan. De ruimte tussen het binnenmembraan wordt de stroma genoemd, hier bevinden
zich veel enzymen. In het stroma bevinden zich thylakoiden die als stacks geordend zijn. Op het
thylakoid membraan bevindt zich het systeem voor fotosynthese. De thylakoidruimte is het
binnenste van het thylakoid, deze zijn met elkaar verbonden.
,Licht energie + CO2 + H2O -> suikers + O2 + warmte energie
In het eerste deel van de fotosunthese vindt de oxidatieve fosforylering plaats, er vindt
electronen transport plaats om protonen in de thylakoid ruimte te krijgen. Hierdoor vindt de
synthese van ATP plaats. Dit heet de lichtreactie omdat de electornen van een chlorofyl
molecuul komt dat energie van zonlicht absorbeert. Uit NADP+ ontstaat dan NADPH
In het tweede deel wordt de ATP en NADPH gebruikt om suikers te maken, deze carbon-
fixatie reacties beginnen in het stroma. Hier maken ze glyceraldehyde 3-fosfaat.
Veel reacties zijn lichtafhankelijk, enzymen zijn inactief in het donker
Endomembraan systeem
Om te zorgen dat er orde is in cellen zitten enzymen die meewerken in eenzelfde reactie vaak in een
groot complex. Een andere manier is het bevinden van processen in aparte membraanomsloten
compartimenten.
Membraan omsloten organellen liggen in de cel in het cytosol. Het ruw ER is verbonden met de
nucleaire envelop van de kern, op het ER en in het ER lumen bevinden zich ribosomen. Het glad ER
volbrengt ook een aantal functies, bijvooreeld steroide hormoon synthese. Ook zondert het Ca2+ af
van het cytosol. Alle membraan omsloten organelles zijn gepositioneerd in de cel door het
cytoskelet.
Het endomembraan systeem bestaat uit het ER, golgi apparaat, peroxisomen, endosomen en
lysosomen. Deze zijn ontstaan door het instulpen van het plasmamembraan. Mitochondria en
chloroplasten zijn ontstaan doordat bacteriecellen in symbiose gingen met de cel.
Eiwitsortering
Eiwitten worden gemaakt door ribosomen in het cytosol, behalve de paar eiwitten die gemaakt
worden door ribosomen in mitochondrien en chloroplasten (de meeste hiervan worden echter ook in
het cytosol gemaakt). De eiwitten bevatten een sorting signal die het naar het juiste organel brengt,
de signaalsequentie wordt verwijderd als hij het organel heeft bereikt, als het deze niet heeft blijft
het in het cytosol. Water oplosbare eiwitten kunnen echter niet door het membraan van het organel,
dit wordt op 3 verschillende manieren opgelost:
1. Transport door nucleaire porien om in de nucleus te komen. Het binnen nucleaire membraan
bevat eiwitten om chormosomen te binden en het nuclear lamina, een netwerk van
eiwitfilamenten die support geeft. Het buitenmembraan is verbonden met het ER.
De nucleaire porien hebben ongestructureerde regio’s van polypeptideketens die grote
moleculen tegenhouden. Nucleaire localizatie signalen zorgen dat eiwitten van het cytosol in
de nucleus kunnen.Deze wordt herkent door nucleaire import receptoren. Deze verbreken
de interacties tussen de polypeptideketens. Ze bewegen van de ene sequentie naar de
andere, de nucleus in. De energie komt door de hydrolyse van GTP. Ran-GTP is in hoge
concentraties in de nucleus en Tan-GDP in het cytosol. Ran-GTP haalt het eiwit van de
receptor, het gaat daarna terug naar het cytosol waar door hydrolyse van GTP Ran-GDP
dissocieert. Het transport de nucleus uit gaat hetzelfde.
2. In andere organellen kan dit door eiwit translocators, het eiwit moet dan ontvouwen
worden. Chaperone eiwitten in de organellen helpen door de eiwitten door de twee
membranen te trekken en het terug te vouwen. Als de signaalsequentie verwijdert is, is er
daarachter soms nog een signaalsequentie voor verdere sortering. Lipiden die helpen bij de
, groei van de membranen worden geimporteerd door het ER, waar lipide synthese
plaatsvindt, en vervolgens door lipide dragende eiwitten vervoert.
3. Door transport vesicles, deze snoeren ze af van het ene membraan en fuseren met het
andere.
Peroxisomen bevatten enzymen die giftige stoffen afbreken en bepaalde fosfolipiden synthetiseren.
De eiwitten worden herkend door een receptoreiwit in het cytosol en naar het peroxisome gebracht.
Ook peroxisomen bevatten translocators, echter hoeft het eiwit niet uitgevouwen te worden.
Er zijn twee soorten eiwitten die van het cytosol naar het ER gaan. Water oplosbare eiwitten gaan
naar het ER lumen voor secretie of om daar te verblijven en prospectieve transmembraan eiwitten
bewegen langs het ER membraan en bedden in, om terecht te komen in het membraan van een
andere cel. Vaak zijn ze nog niet helemaal getransleerd, de ribosomen hechten dan aan het ER wat
het ruw ER vormt. Deze ribosomen heten membraan-gebonden ribosomen. Vrije ribosomen maken
eiwitten die niet nodig zijn in het ER. Een polyribosoom vormt zich als meerdere ribosomen aan een
mRNA keten hechten.
Een signal-recogintion particle brengt het ribosoom naar een SRP receptor aan het ER, de transcriptie
gaat na binding sneller. Het eiwit dat ontstaat gaat door een eiwit translocator het ER lumen in.
Sommige blijven echter in het ER membraan, er is dan een stop-transfer sequentie aanwezig. De
translocator duwt dan de keten in de lipid bilayer. Eiwitten die heen en weer door het membraan
gaan hebben een start-transfer sequentie die niet wordt verwijderd.
vesikels
Het endocytische pad zorgt voor het afbreken van extracellulaire moleculen door het verplaatsen van
deze moleculen via endosomen naar lysosomen. Het transportvesikel moet alleen de goede
moleculen bij zich hebben en fuseren met het goede membraan. Elk organel moet namelijk zijn eigen
identiteit houden door de goede eiwitten te bevatten.
Vesikels hebben vaak een eiwitcoating om zich heen en heten daarom coated vesicles. Wanneer het
afgesnoert is laat het deze vaak meteen los om te kunnen fuseren met een ander membraan. De coat
is er in eerste instantie om het membraan vorm te geven en vangt de moleculen voor het transport.
Clathrin is een eiwit dat als coat kan dienen. Clathrine gecoate vesikels komen van het golgi
membraan of van het plasma membraan. Een GTP bindend enzym genaamd dynamin maakt een ring
om de nek van de bijna afgesnoerde clathrine gecoate pit. Deze vernauwt het en snoert het af.
Adaptines zorgen voor de clathrine coating op het vesicle membraan en ze helpen met het selecteren
van de geladen moleculen. Cargo receptoren herkennen transport signalen, adaptines vangen de
receptoren die de moleculen binden. Deze zitten dan in het membraan van de gevormde vesikel.
COP-coated vesicles zijn belangrijk bij het transport tussen het ER en het golgi apparaat en de
verschillende delen van het golgi apparaat.
De transportvesikels worden getransporteert langs het cytoskelet. De vesikel heeft moleculaire
markers, Rab eiwitten, waaraan het doelorganel het met receptoren, tethering eiwitten, herkent.
SNAREs moleculen zijn er voor extra herkenning, wanneer SNAREs op het vesikel binden aan SNAREs
op het doelmembraan en zorgen dat het op d ejuiste plek komt. Daarnaast katalyseren ze de reactie
waarbij het vesikel fuseert met het emmbraan van het doelorganel. De SNAREs van beide
