Cel tot Weefsel (CW)
ZS bij HC1 – Alberts p. 1 t/m 27, p. 140 t/m 141 en p. 352 t/m 354
Eenheid en diversiteit van cellen
- Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven. Aangenomen wordt
dat alle huidige cellen zijn geëvolueerd uit een voorouderlijke cel die meer
dan 3 miljard jaar geleden bestond.
- Alle cellen zijn omgeven door een plasmamembraan, dat de binnenkant
van de cel scheidt van zijn omgeving.
- Alle cellen bevatten DNA (bestaande uit vier nucleotiden) als opslagplaats
voor genetische informatie (genen) en gebruiken het om de synthese van RNA-moleculen en
eiwitten te sturen. Deze moleculaire relatie ligt ten grondslag aan het vermogen van cellen
om zichzelf te repliceren.
- Het genoom van een cel is de volledige reeks nucleotiden in het
DNA van een organisme.
- Cellen in een meercellig organisme, hoewel ze allemaal hetzelfde DNA bevatten, kunnen heel
verschillend zijn, omdat ze verschillende sets genen aanzetten op basis van hun
ontwikkelingsgeschiedenis en signalen die ze van hun omgeving ontvangen.
Cellen onder de microscoop
- Cellen van dieren en planten zijn typisch 5-20 µm in diameter en kunnen
worden gezien met een lichtmicroscoop, die ook enkele van hun interne
componenten onthult, waaronder de grotere organellen.
- De elektronenmicroscoop onthult zelfs de kleinste organellen, maar preparaten
vereisen een uitgebreide voorbereiding en kunnen niet worden bekeken terwijl
ze leven.
- Specifieke grote moleculen kunnen met fluorescentiemicroscopie in vaste
of levende cellen worden gelokaliseerd.
De prokaryote cel
- De eenvoudigste van de huidige levende cellen zijn prokaryoten – bacteriën en archaea:
hoewel ze DNA bevatten, missen ze een kern en de meeste andere organellen en lijken ze
waarschijnlijk het meest op de oorspronkelijke voorouderlijke cel.
- Verschillende soorten prokaryoten zijn divers in hun chemische mogelijkheden en bewonen
een verbazingwekkend breed scala aan habitats. Prokaryote cellen kunnen heel snel delen.
De eukaryote cel
- Eukaryote cellen hebben een nucleus en andere organellen die
niet in prokaryoten voorkomen. Ze evolueerden waarschijnlijk
in een reeks stadia, waaronder de verwerving van
mitochondriën door verzwelging van aerobe bacteriën.
- De nucleus bevat de belangrijkste genetische informatie van het eukaryote organisme,
opgeslagen in zeer lange DNA-moleculen (chromosomen).
- Het cytoplasma van eukaryote cellen omvat alle cel inhoud buiten de kern en bevat een
verscheidenheid aan door membraan omsloten organellen met gespecialiseerde functies:
mitochondriën voeren de uiteindelijke oxidatie van voedselmoleculen uit en produceren ATP;
, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi complex synthetiseren complexe moleculen voor
export uit de cel en voor insertie in celmembranen; lysosomen verteren grote moleculen.
- Buiten de door een membraan omsloten organellen in het cytoplasma bevindt zich het
cytosol, een sterk geconcentreerd mengsel van grote en kleine moleculen die veel essentiële
biochemische processen uitvoeren.
- Het cytoskelet is samengesteld uit eiwitfilamenten
die zich door het cytoplasma uitstrekken en
verantwoordelijk zijn voor cel vorm en beweging
en voor het transport van organellen en grote
moleculaire complexen van de ene intracellulaire
locatie naar de andere.
Het maken en gebruiken van antilichamen
Antilichamen zijn eiwitten die binden aan hun doelwitten (antigenen) en beschermen
tegen infecties. B-cellen of B-lymfocyten hebben antilichamen op hun oppervlak
waaraan antigenen kunnen binden. De B-cel is dan gestimuleerd om te delen
(proliferatie) en grote hoeveelheden van hetzelfde antilichaam in oplosbare vorm uit
te scheiden.
Antilichamen kunnen gemaakt worden in dieren door deze te injecteren met een antigen en door dit
te herhalen worden antilichamen gevormd. Antilichamen kunnen ook gebruikt worden om
moleculen te zuiveren of als moleculaire tags. Er kunnen ook monoklonale antilichamen gevormd
worden.
Reportergenen zorgen ervoor dat specifieke eiwitten in levende cellen kunnen worden gevolgd
De meest effectieve manier om een eiwit in een betrokken cel of
weefsel te visualiseren is met behulp van een gelabeld
antilichaam. Een alternatief is om de regulerende DNA-sequenties
van het eiwitcoderende gen te gebruiken om de expressie aan te
sturen van een type reportergen, dat codeert voor een eiwit dat
gemakkelijk kan worden gevolgd door zijn fluorescentie of
enzymatische activiteit.
Een populair reportereiwit is groen fluorescerend eiwit (GFP). Als
het gen dat voor GFP codeert, wordt gefuseerd met de
regulerende sequenties van een gen van belang, kan de expressie
van het resulterende reportergen worden gecontroleerd door
fluorescentiemicroscopie.
,HC1 – Introductie + microscopie
Ziekten kunnen tot op moleculair niveau worden gekenmerkt
Dier ↔ organen ↔ weefsels ↔ cellen ↔ organellen ↔ moleculen
Grootte van moleculen, organellen en cellen
- Rode bloedcel ~ 7 µm
- Plasmamembraan ~ 7 nm (lichtmicroscopisch alleen zichtbaar als deze schuin
is aangesneden)
- Ribosoom ~ 20 nm
- Eiwitten ~ 1-20 nm
- Cel ~ 20 µm
- Nucleus ~ 5 µm
- Mitochondria ~ 0,5-2 µm
- Nucleolus ~ 2 µm
Microscopie
- Vergroting: van iets wat je niet kunt zien naar iets wat je wel kunt zien
- Contrast: het verschil in grijswaarde of kleur wat maakt dat je een object kan
zien in zijn achtergrond
- Resolutie: de afstand waarbuiten je twee objecten onafhankelijk kunt zien
- Lichtmicroscopie (resolutie 200 nm): bright field, geavanceerde
lichtmicroscopie en fluorescentie microscopie
- Elektronenmicroscopie (resolutie 1 nm): scanning en transmissie
De fase-contrast microscoop
- Wordt gebruikt o.a. voor het bestuderen van levende ongekleurde
cellen
- Achtergrond belichting wordt gescheiden van door het object
verstrooide licht
Verhogen van contrast met kleuring → H&E-kleuring
- Hematoxyline (blauw tot paars): basische kleurstof kleurt basofiele structuren → positief
geladen en bindt aan negatief geladen moleculen zoals DNA, RNA en glycoproteinen (met
veel siaalzuur)
- Eosine (roze tot rood): zure kleurstof kleurt acidofiele structuren → negatief geladen en
bindt aan positief geladen moleculen zoals de eiwitten in bepaalde secretiegranula
Chemisch fixeren en daarna inbedden van weefsels/cellen
- Fixeren (b.v. chemisch met een aldehyde)
- Inbedden in een matrix (b.v. gelatine of paraffine)
- Coupes maken (enkele µm dik)
- Kleuren
Fluorescentie-microscopie: detectie van specifieke moleculen
- Fluorophore kan direct of indirect aan een specifiek molecuul worden gekoppeld
- Geschikt voor lokalisatie van die specifieke moleculen, ook in zeer kleine structuren
- Gelijktijdig gebruik meerdere fluorophoren mogelijk
, Productie van polyclonale antilichamen Productie van monoclonale antilichamen
Detectie van een specifiek antigen met fluorescente antilichamen
- Weefsel of cellen fixeren
- Weefsel inbedden en coupes maken (niet nodig
voor losse cellen)
- Permeabiliseren van membraan met detergents
- Immuno-labelen met antigen specifieke
fluorescente antilichamen
- Fluorescentie-microscopie
Scanning elektronenmicroscopie (SEM): detectie oppervlakte van structuur
- Weefsel of cellen chemisch fixeren
- Geen coupes maken
- Opdampen met zwaar metaal
Transmissie elektronenmicroscopie (TEM): detectie structuur in een dun plakje
- Chemisch fixeren met een aldehyde
- Inbedden in een matrix (b.v. plastic of ijs)
- Coupes (plakjes) maken
- Optioneel: immuno-labelen met goud bolletjes
- Contrasteren met zoutoplossing van een zwaar metaal
Detectie van een specifiek eiwit met elektronenmicroscopie
- Fixeren
- Inbedden en dunne coupes maken (voor TEM)
- Immuno-labelen met specifieke antilichamen
- Labelen van 1e antilichaam of 2e antilichaam met colloïdaal goud bolletje
- Contrasteren met zout van zwaar metaal
- Transmissie elektronenmicroscopie
ZS bij HC1 – Alberts p. 1 t/m 27, p. 140 t/m 141 en p. 352 t/m 354
Eenheid en diversiteit van cellen
- Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven. Aangenomen wordt
dat alle huidige cellen zijn geëvolueerd uit een voorouderlijke cel die meer
dan 3 miljard jaar geleden bestond.
- Alle cellen zijn omgeven door een plasmamembraan, dat de binnenkant
van de cel scheidt van zijn omgeving.
- Alle cellen bevatten DNA (bestaande uit vier nucleotiden) als opslagplaats
voor genetische informatie (genen) en gebruiken het om de synthese van RNA-moleculen en
eiwitten te sturen. Deze moleculaire relatie ligt ten grondslag aan het vermogen van cellen
om zichzelf te repliceren.
- Het genoom van een cel is de volledige reeks nucleotiden in het
DNA van een organisme.
- Cellen in een meercellig organisme, hoewel ze allemaal hetzelfde DNA bevatten, kunnen heel
verschillend zijn, omdat ze verschillende sets genen aanzetten op basis van hun
ontwikkelingsgeschiedenis en signalen die ze van hun omgeving ontvangen.
Cellen onder de microscoop
- Cellen van dieren en planten zijn typisch 5-20 µm in diameter en kunnen
worden gezien met een lichtmicroscoop, die ook enkele van hun interne
componenten onthult, waaronder de grotere organellen.
- De elektronenmicroscoop onthult zelfs de kleinste organellen, maar preparaten
vereisen een uitgebreide voorbereiding en kunnen niet worden bekeken terwijl
ze leven.
- Specifieke grote moleculen kunnen met fluorescentiemicroscopie in vaste
of levende cellen worden gelokaliseerd.
De prokaryote cel
- De eenvoudigste van de huidige levende cellen zijn prokaryoten – bacteriën en archaea:
hoewel ze DNA bevatten, missen ze een kern en de meeste andere organellen en lijken ze
waarschijnlijk het meest op de oorspronkelijke voorouderlijke cel.
- Verschillende soorten prokaryoten zijn divers in hun chemische mogelijkheden en bewonen
een verbazingwekkend breed scala aan habitats. Prokaryote cellen kunnen heel snel delen.
De eukaryote cel
- Eukaryote cellen hebben een nucleus en andere organellen die
niet in prokaryoten voorkomen. Ze evolueerden waarschijnlijk
in een reeks stadia, waaronder de verwerving van
mitochondriën door verzwelging van aerobe bacteriën.
- De nucleus bevat de belangrijkste genetische informatie van het eukaryote organisme,
opgeslagen in zeer lange DNA-moleculen (chromosomen).
- Het cytoplasma van eukaryote cellen omvat alle cel inhoud buiten de kern en bevat een
verscheidenheid aan door membraan omsloten organellen met gespecialiseerde functies:
mitochondriën voeren de uiteindelijke oxidatie van voedselmoleculen uit en produceren ATP;
, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi complex synthetiseren complexe moleculen voor
export uit de cel en voor insertie in celmembranen; lysosomen verteren grote moleculen.
- Buiten de door een membraan omsloten organellen in het cytoplasma bevindt zich het
cytosol, een sterk geconcentreerd mengsel van grote en kleine moleculen die veel essentiële
biochemische processen uitvoeren.
- Het cytoskelet is samengesteld uit eiwitfilamenten
die zich door het cytoplasma uitstrekken en
verantwoordelijk zijn voor cel vorm en beweging
en voor het transport van organellen en grote
moleculaire complexen van de ene intracellulaire
locatie naar de andere.
Het maken en gebruiken van antilichamen
Antilichamen zijn eiwitten die binden aan hun doelwitten (antigenen) en beschermen
tegen infecties. B-cellen of B-lymfocyten hebben antilichamen op hun oppervlak
waaraan antigenen kunnen binden. De B-cel is dan gestimuleerd om te delen
(proliferatie) en grote hoeveelheden van hetzelfde antilichaam in oplosbare vorm uit
te scheiden.
Antilichamen kunnen gemaakt worden in dieren door deze te injecteren met een antigen en door dit
te herhalen worden antilichamen gevormd. Antilichamen kunnen ook gebruikt worden om
moleculen te zuiveren of als moleculaire tags. Er kunnen ook monoklonale antilichamen gevormd
worden.
Reportergenen zorgen ervoor dat specifieke eiwitten in levende cellen kunnen worden gevolgd
De meest effectieve manier om een eiwit in een betrokken cel of
weefsel te visualiseren is met behulp van een gelabeld
antilichaam. Een alternatief is om de regulerende DNA-sequenties
van het eiwitcoderende gen te gebruiken om de expressie aan te
sturen van een type reportergen, dat codeert voor een eiwit dat
gemakkelijk kan worden gevolgd door zijn fluorescentie of
enzymatische activiteit.
Een populair reportereiwit is groen fluorescerend eiwit (GFP). Als
het gen dat voor GFP codeert, wordt gefuseerd met de
regulerende sequenties van een gen van belang, kan de expressie
van het resulterende reportergen worden gecontroleerd door
fluorescentiemicroscopie.
,HC1 – Introductie + microscopie
Ziekten kunnen tot op moleculair niveau worden gekenmerkt
Dier ↔ organen ↔ weefsels ↔ cellen ↔ organellen ↔ moleculen
Grootte van moleculen, organellen en cellen
- Rode bloedcel ~ 7 µm
- Plasmamembraan ~ 7 nm (lichtmicroscopisch alleen zichtbaar als deze schuin
is aangesneden)
- Ribosoom ~ 20 nm
- Eiwitten ~ 1-20 nm
- Cel ~ 20 µm
- Nucleus ~ 5 µm
- Mitochondria ~ 0,5-2 µm
- Nucleolus ~ 2 µm
Microscopie
- Vergroting: van iets wat je niet kunt zien naar iets wat je wel kunt zien
- Contrast: het verschil in grijswaarde of kleur wat maakt dat je een object kan
zien in zijn achtergrond
- Resolutie: de afstand waarbuiten je twee objecten onafhankelijk kunt zien
- Lichtmicroscopie (resolutie 200 nm): bright field, geavanceerde
lichtmicroscopie en fluorescentie microscopie
- Elektronenmicroscopie (resolutie 1 nm): scanning en transmissie
De fase-contrast microscoop
- Wordt gebruikt o.a. voor het bestuderen van levende ongekleurde
cellen
- Achtergrond belichting wordt gescheiden van door het object
verstrooide licht
Verhogen van contrast met kleuring → H&E-kleuring
- Hematoxyline (blauw tot paars): basische kleurstof kleurt basofiele structuren → positief
geladen en bindt aan negatief geladen moleculen zoals DNA, RNA en glycoproteinen (met
veel siaalzuur)
- Eosine (roze tot rood): zure kleurstof kleurt acidofiele structuren → negatief geladen en
bindt aan positief geladen moleculen zoals de eiwitten in bepaalde secretiegranula
Chemisch fixeren en daarna inbedden van weefsels/cellen
- Fixeren (b.v. chemisch met een aldehyde)
- Inbedden in een matrix (b.v. gelatine of paraffine)
- Coupes maken (enkele µm dik)
- Kleuren
Fluorescentie-microscopie: detectie van specifieke moleculen
- Fluorophore kan direct of indirect aan een specifiek molecuul worden gekoppeld
- Geschikt voor lokalisatie van die specifieke moleculen, ook in zeer kleine structuren
- Gelijktijdig gebruik meerdere fluorophoren mogelijk
, Productie van polyclonale antilichamen Productie van monoclonale antilichamen
Detectie van een specifiek antigen met fluorescente antilichamen
- Weefsel of cellen fixeren
- Weefsel inbedden en coupes maken (niet nodig
voor losse cellen)
- Permeabiliseren van membraan met detergents
- Immuno-labelen met antigen specifieke
fluorescente antilichamen
- Fluorescentie-microscopie
Scanning elektronenmicroscopie (SEM): detectie oppervlakte van structuur
- Weefsel of cellen chemisch fixeren
- Geen coupes maken
- Opdampen met zwaar metaal
Transmissie elektronenmicroscopie (TEM): detectie structuur in een dun plakje
- Chemisch fixeren met een aldehyde
- Inbedden in een matrix (b.v. plastic of ijs)
- Coupes (plakjes) maken
- Optioneel: immuno-labelen met goud bolletjes
- Contrasteren met zoutoplossing van een zwaar metaal
Detectie van een specifiek eiwit met elektronenmicroscopie
- Fixeren
- Inbedden en dunne coupes maken (voor TEM)
- Immuno-labelen met specifieke antilichamen
- Labelen van 1e antilichaam of 2e antilichaam met colloïdaal goud bolletje
- Contrasteren met zout van zwaar metaal
- Transmissie elektronenmicroscopie
