Genen en Cellen
Cellen
Hoofdstuk 1 en 4 – Opbouw van een cel
Celtheorie
1. Een levend organisme bestaat uit minstens een cel
2. Cellen zijn kleinste unit van leven
3. Nieuwe cellen komen voort uit ouder-cellen door celdeling
4. Cellen leven omdat ze metabolisme hebben
Eenheid van leven, alle organismen:
- Samengesteld uit dezelfde moleculen
- Hebben metabolisme en gebruiken energie
- Hebben interactie met de omgeving
- Zijn stabiel (homeostase)
- Reproduceren op basis van gegevens opgeslagen in het DNA (genoom)
- Kennen groei en ontwikkeling
- Staan onder invloed van evolutie
Metabolisme:
- Opbouw en afbraak van stoffen die het functioneren van levende cel mogelijk maken
- Anabolisme: opbouw van macromoleculen en structuren van de cel
- Katabolisme: afbraak van macromoleculen om energie of bouwstenen te produceren
- Deze processen worden uitgevoerd door enzymen (eiwitten)
Homeostase:
- Cellen staan in contact met hun omgeving (stress, voeding, ontwikkeling)
- Reactie op omgeving en op interne processen zodanig dat cel zelf in stabiele conditie blijft ->
homeostase (regulatie metabolisme, stress response)
Diversiteit in leven:
- Eigenschappen gecodeerd in het genoom
o Overerfbaar
o Bevat genen die coderen voor eiwitten
o Eiwitten voeren cellulaire processen uit
- Variatie in eigenschappen ontstaan door mutaties
o Mutatie leidt tot veranderd eiwit, met veranderde functie
o Omgeving bepaalt voordeel/nadeel van de mutatie
o Natuurlijke selectie/evolutie
Twee mechanismen voor evolutie
- Verticaal
o Doorgeven van genetische veranderingen aan nageslacht
o Veranderde soorten komen voort uit voorouders
o Natuurlijke selectie door omgeving
, - Horizontaal
o Uitwisseling genen tussen soorten
o Zeldzaam in hogere organismen -> veelvoorkomend bij bacteriën
Basis celtypen:
- Prokaryote cel (bevat: cytoplasma, ribosomen, DNA)
o Bacteriën. archaea
- Eukaryote cel (bevat: nucleus, organellen)
o Planten (extra: vacuole, chloroplasten, celwand), schimmels, dieren, protozoën
(eencellig)
Nucleus bevat: Poriën, chromatine, nucleolus (productie van ribosomaal RNA, is veel van nodig)
Genoom en proteoom:
- Het genoom van een cel bevat de genen:
o Alle genen aanwezig in een cel (coderen voor eiwitten)
o Informatie wordt niet altijd afgelezen -> regulatie
- Proteoom: verzameling eiwitten aanwezig in een cel
o Op een bepaald moment
o Onder specifieke omstandigheden
o Wisselt per celtype
- Deze bepalen vorm en functie cel:
o Metabolisme, signalering en regulatie
Cytoplasma:
- Inhoud van een cel buiten de kern, maar binnen de plasmamembraan
- Ribosomen -> translatie
- Semiautonome organellen (mitochondriën, chloroplasten)
- Endomembraan systeem (ER, Golgi, lysosomen/peroxisomen)
- Cytoskelet
- Cytosol (oplossing waarin alles drijft)
- In cytoplasma vindt metabolisme plaats
Mitochondriën:
- Energiecentrales, energievoorziening van de cel
- Produceren ATP
- Hebben zuurstof nodig voor reacties
- Dubbele membraan, waarschijnlijk van oorsprong symbiotische bacteriën
Endomembraan systeem: nucleus, ruw ER, glad ER, Golgi, vesikel. Functie: eiwit- en lipide-productie
en modificatie en distributie
Endoplasmatisch reticulum:
- Netwerk van membraanbuizen lumen, afgeschermd van cytoplasma
- Ruw ER
o Verbonden met ribosomen
o Eiwitsynthese
o Eiwitmodificatie -> glycosylering, lipidering
, o Eiwit-kwaliteitscontrole (afbraak als niet goed)
o Biogenese van eiwitten die getransporteerd worden naar plasmamembraan,
extracellulaire ruimte, lysosomen en peroxisomen (transport via vesicles)
- Glad ER
o Geen ribosomen
o Detoxificatie van opgenomen moleculen
o Metabolisme van polysachariden
o Synthese en modificatie van lipiden
Excretie en het Golgiapparaat
- Golgi: stapel membraan compartimenten
- Eiwitten reizen tussen de compartimenten in vesicles
- Functies Golgi:
o Proteïne sorting: membraaneiwitten naar de plasmamembraan, excretie
extracellulaire eiwitten, lysosomen en peroxisomen
o Opdelen van eiwitketens in functionele units: proteolyse door proteasen
Peroxisomen en Lysosomen:
- Bevatten schadelijke enzymen en stoffen
o Waterstofperoxide, lysozyme, proteasen
- Zeer reactief en daarom ingepakt in vesicle
o Afgeschermd van rest cytoplasma, fuseren, et vesicles met materiaal dat moet
worden afgebroken (bacteriën/virussen in vesicles, oude organellen)
Hoofdstuk 2 – Atomen en chemische bindingen
Elementen waaruit moleculen in een cel zijn opgebouwd: C, O, H en N.
Atomen zijn de kleinste deeltjes die de eigenschappen van een element hebben. Bestaan uit
protonen (+), elektronen (-) en neutronen (neutraal).
Atoomnummer staat voor het aantal protonen. H = 1, C = 6. In de kern zitten protonen en neutronen,
hier omheen zitten de elektronen. Neutronen worden bepaald door de isotoop. Elektronen bevinden
zich in schillen om de kern heen.
Isotoop: atomen van hetzelfde element, in de kern hetzelfde aantal protonen, verschillend aantal
neutronen.
Radio-isotoop:
- Nucleus van radio-isotoop is instabiel en vervalt. Hierbij komt energie vrij en deeltjes.
- Emissie van deeltjes verandert de isotoop in een ander element, ander atoomnummer,
verval verloopt constant.
- Kan worden gebruikt voor dateringen.
Radio-isotopen als Tracers:
- Gelabelde molecuul met radio-isotoop. Energie-emissie is detecteerbaar, tracer.
- Tracers opgenomen door organismen en cellen. Substraat voor metabolisme, afgebroken/
omgezet op bepaalde plaats.
Schillen model:
, - Eerste schil
o Laagste energie
o 1 orbital, ruimte voor 2 elektronen
- Tweede schil
o 4 orbitals, ruimte voor 8 elektronen
- Derde schil
o 9 orbitals, ruimte voor 18 elektronen (8/10)
- Elke orbital heeft plek voor twee elektronen. Orbital is een soort “ruimte” waar elektronen
zich kunnen verplaatsen
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. Bestaand uit twee of meer atomen.
Chemische binding:
- Binding wordt bepaald door elektronen in de buitenste schil
- Als schillen vol zijn kan geen chemische binding met andere atomen worden gevormd
o Element bestaat alleen als een atoom (komt niet voor in moleculen en verbindingen)
o Helium, neon, argon
- Moleculen en verbindingen worden gevormd door interacties tussen de elektronen van
atomen
Mogelijke chemische bindingen:
- Covalente vinding
- Ion binding
- Waterstofbrug (tussen moleculen, binnen macromolecuul)
- Vanderwaalsinteracties
Elektronegativiteit:
- Een atoom heeft geen lading
- Een atoom dat e- opneemt of afgeeft krijgt lading (ion)
- Eigenschap om e- van andere atomen aan te trekken
- Verbindingen krijgen stabiliteit door schillen op te vullen
Ion binding:
- Niet volledig gevulde schillen kunnen elektronen opnemen of afstaan
- Een atoom heeft evenveel elektronen als protonen (geen lading)
- Bij ion binding gaat elektron over van ene atoom naar andere atoom
o Een atoom dat een elektron verliest wordt positief geladen
o Een atoom dat een elektron opneemt wordt negatief geladen
o Een atoom met een lading heet een ion
o Tegengesteld geladen ionen trekken elkaar aan
Radicalen:
- Moleculen met een ongepaard elektron in buitenste schil
- Een ongepaard elektron is uiterst reactief
o Schade aan membranen en eiwitten
o Breuk in DNA
- In peroxisomen voor afbraak
Cellen
Hoofdstuk 1 en 4 – Opbouw van een cel
Celtheorie
1. Een levend organisme bestaat uit minstens een cel
2. Cellen zijn kleinste unit van leven
3. Nieuwe cellen komen voort uit ouder-cellen door celdeling
4. Cellen leven omdat ze metabolisme hebben
Eenheid van leven, alle organismen:
- Samengesteld uit dezelfde moleculen
- Hebben metabolisme en gebruiken energie
- Hebben interactie met de omgeving
- Zijn stabiel (homeostase)
- Reproduceren op basis van gegevens opgeslagen in het DNA (genoom)
- Kennen groei en ontwikkeling
- Staan onder invloed van evolutie
Metabolisme:
- Opbouw en afbraak van stoffen die het functioneren van levende cel mogelijk maken
- Anabolisme: opbouw van macromoleculen en structuren van de cel
- Katabolisme: afbraak van macromoleculen om energie of bouwstenen te produceren
- Deze processen worden uitgevoerd door enzymen (eiwitten)
Homeostase:
- Cellen staan in contact met hun omgeving (stress, voeding, ontwikkeling)
- Reactie op omgeving en op interne processen zodanig dat cel zelf in stabiele conditie blijft ->
homeostase (regulatie metabolisme, stress response)
Diversiteit in leven:
- Eigenschappen gecodeerd in het genoom
o Overerfbaar
o Bevat genen die coderen voor eiwitten
o Eiwitten voeren cellulaire processen uit
- Variatie in eigenschappen ontstaan door mutaties
o Mutatie leidt tot veranderd eiwit, met veranderde functie
o Omgeving bepaalt voordeel/nadeel van de mutatie
o Natuurlijke selectie/evolutie
Twee mechanismen voor evolutie
- Verticaal
o Doorgeven van genetische veranderingen aan nageslacht
o Veranderde soorten komen voort uit voorouders
o Natuurlijke selectie door omgeving
, - Horizontaal
o Uitwisseling genen tussen soorten
o Zeldzaam in hogere organismen -> veelvoorkomend bij bacteriën
Basis celtypen:
- Prokaryote cel (bevat: cytoplasma, ribosomen, DNA)
o Bacteriën. archaea
- Eukaryote cel (bevat: nucleus, organellen)
o Planten (extra: vacuole, chloroplasten, celwand), schimmels, dieren, protozoën
(eencellig)
Nucleus bevat: Poriën, chromatine, nucleolus (productie van ribosomaal RNA, is veel van nodig)
Genoom en proteoom:
- Het genoom van een cel bevat de genen:
o Alle genen aanwezig in een cel (coderen voor eiwitten)
o Informatie wordt niet altijd afgelezen -> regulatie
- Proteoom: verzameling eiwitten aanwezig in een cel
o Op een bepaald moment
o Onder specifieke omstandigheden
o Wisselt per celtype
- Deze bepalen vorm en functie cel:
o Metabolisme, signalering en regulatie
Cytoplasma:
- Inhoud van een cel buiten de kern, maar binnen de plasmamembraan
- Ribosomen -> translatie
- Semiautonome organellen (mitochondriën, chloroplasten)
- Endomembraan systeem (ER, Golgi, lysosomen/peroxisomen)
- Cytoskelet
- Cytosol (oplossing waarin alles drijft)
- In cytoplasma vindt metabolisme plaats
Mitochondriën:
- Energiecentrales, energievoorziening van de cel
- Produceren ATP
- Hebben zuurstof nodig voor reacties
- Dubbele membraan, waarschijnlijk van oorsprong symbiotische bacteriën
Endomembraan systeem: nucleus, ruw ER, glad ER, Golgi, vesikel. Functie: eiwit- en lipide-productie
en modificatie en distributie
Endoplasmatisch reticulum:
- Netwerk van membraanbuizen lumen, afgeschermd van cytoplasma
- Ruw ER
o Verbonden met ribosomen
o Eiwitsynthese
o Eiwitmodificatie -> glycosylering, lipidering
, o Eiwit-kwaliteitscontrole (afbraak als niet goed)
o Biogenese van eiwitten die getransporteerd worden naar plasmamembraan,
extracellulaire ruimte, lysosomen en peroxisomen (transport via vesicles)
- Glad ER
o Geen ribosomen
o Detoxificatie van opgenomen moleculen
o Metabolisme van polysachariden
o Synthese en modificatie van lipiden
Excretie en het Golgiapparaat
- Golgi: stapel membraan compartimenten
- Eiwitten reizen tussen de compartimenten in vesicles
- Functies Golgi:
o Proteïne sorting: membraaneiwitten naar de plasmamembraan, excretie
extracellulaire eiwitten, lysosomen en peroxisomen
o Opdelen van eiwitketens in functionele units: proteolyse door proteasen
Peroxisomen en Lysosomen:
- Bevatten schadelijke enzymen en stoffen
o Waterstofperoxide, lysozyme, proteasen
- Zeer reactief en daarom ingepakt in vesicle
o Afgeschermd van rest cytoplasma, fuseren, et vesicles met materiaal dat moet
worden afgebroken (bacteriën/virussen in vesicles, oude organellen)
Hoofdstuk 2 – Atomen en chemische bindingen
Elementen waaruit moleculen in een cel zijn opgebouwd: C, O, H en N.
Atomen zijn de kleinste deeltjes die de eigenschappen van een element hebben. Bestaan uit
protonen (+), elektronen (-) en neutronen (neutraal).
Atoomnummer staat voor het aantal protonen. H = 1, C = 6. In de kern zitten protonen en neutronen,
hier omheen zitten de elektronen. Neutronen worden bepaald door de isotoop. Elektronen bevinden
zich in schillen om de kern heen.
Isotoop: atomen van hetzelfde element, in de kern hetzelfde aantal protonen, verschillend aantal
neutronen.
Radio-isotoop:
- Nucleus van radio-isotoop is instabiel en vervalt. Hierbij komt energie vrij en deeltjes.
- Emissie van deeltjes verandert de isotoop in een ander element, ander atoomnummer,
verval verloopt constant.
- Kan worden gebruikt voor dateringen.
Radio-isotopen als Tracers:
- Gelabelde molecuul met radio-isotoop. Energie-emissie is detecteerbaar, tracer.
- Tracers opgenomen door organismen en cellen. Substraat voor metabolisme, afgebroken/
omgezet op bepaalde plaats.
Schillen model:
, - Eerste schil
o Laagste energie
o 1 orbital, ruimte voor 2 elektronen
- Tweede schil
o 4 orbitals, ruimte voor 8 elektronen
- Derde schil
o 9 orbitals, ruimte voor 18 elektronen (8/10)
- Elke orbital heeft plek voor twee elektronen. Orbital is een soort “ruimte” waar elektronen
zich kunnen verplaatsen
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. Bestaand uit twee of meer atomen.
Chemische binding:
- Binding wordt bepaald door elektronen in de buitenste schil
- Als schillen vol zijn kan geen chemische binding met andere atomen worden gevormd
o Element bestaat alleen als een atoom (komt niet voor in moleculen en verbindingen)
o Helium, neon, argon
- Moleculen en verbindingen worden gevormd door interacties tussen de elektronen van
atomen
Mogelijke chemische bindingen:
- Covalente vinding
- Ion binding
- Waterstofbrug (tussen moleculen, binnen macromolecuul)
- Vanderwaalsinteracties
Elektronegativiteit:
- Een atoom heeft geen lading
- Een atoom dat e- opneemt of afgeeft krijgt lading (ion)
- Eigenschap om e- van andere atomen aan te trekken
- Verbindingen krijgen stabiliteit door schillen op te vullen
Ion binding:
- Niet volledig gevulde schillen kunnen elektronen opnemen of afstaan
- Een atoom heeft evenveel elektronen als protonen (geen lading)
- Bij ion binding gaat elektron over van ene atoom naar andere atoom
o Een atoom dat een elektron verliest wordt positief geladen
o Een atoom dat een elektron opneemt wordt negatief geladen
o Een atoom met een lading heet een ion
o Tegengesteld geladen ionen trekken elkaar aan
Radicalen:
- Moleculen met een ongepaard elektron in buitenste schil
- Een ongepaard elektron is uiterst reactief
o Schade aan membranen en eiwitten
o Breuk in DNA
- In peroxisomen voor afbraak
