Moleculaire Biologie- Campbell
1
,Hoofdstukken
Hoofdstuk 1: Biology and Its Themes ................................................................................ 4
Hoofdstuk 2; Atoms and Molecules ................................................................................... 6
Hoofdstuk 3: De chemie van water ................................................................................... 9
Concept 1.3.1: Polariteit van water en de bindingen ................................................................. 9
Concept 1.3.2: Vier belangrijke eigenschappen voor water voor het leven ................................. 9
Concept 1.3.3: Invloed van zure en basische omstandigheden op levend organisme ................ 11
Hoofdstuk 4: Koolstof: Basis van moleculaire diversiteit .................................................. 12
Concept 1.4.1: organische chemie is key tot oorsprong van leven ............................................ 12
Concept 1.4.2: Koolstof kan diverse atomen vormen door 4 bindingen te kunnen vormen ....... 12
Concept 1.4.3: enkele belangrijke chemische groepen voor moleculaire functies ..................... 13
Hoofdstuk 5: Biologische macromoleculen en lipiden ...................................................... 13
Concept 1.5.1: Macromoleculen zijn polymeren gebouwd uit monomeren .............................. 13
Concept 1.5.2: Koolhydraten dienen als brand- en bouwstof ................................................... 14
Concept 1.5.3: Lipiden zijn een diverse groep van hydrofobe moleculen .................................. 15
Concept 1.5.4: Eiwitten bevatten diversiteit aan structuren wat resulteert in veelal functies ... 16
Concept 1.5.5: nucleïnezuren slaan, verzenden en helpen erfelijke informatie uit .................... 18
Content 1.5.6: genomics en proteomics hebben biologisch onderzoek en toepassingen
getransformeerd .................................................................................................................... 19
Hoofdstuk 6: Energie en leven ......................................................................................... 19
Concept 1.6.1: Metabolisme van organisme verandert energie en materie .............................. 19
Concept 1.6.2: Vrije-energieverandering van reactie kun je aan zien of die spontaan is ............ 21
Concept 1.6.3: ATP ondersteunt cellulair werk door exergonische reacties te koppelen aan
endergonische reacties .......................................................................................................... 22
Concept 1.6.4: Enzymen versnellen metabolische reactie door het verlagen van energie barrière
.............................................................................................................................................. 23
Concept 1.6.5: Regulatie van de enzymactiviteit helpt het metabolisme onder controle te
houden .................................................................................................................................. 25
Hoofdstuk 10: Celademhaling ......................................................................................... 26
Concept 2.10.1: katabole routes leveren energie op door organische brandstoffen te oxideren 26
Concept 2.10.2: glycolyse oogst chemische energie door glucose te oxideren tot pyruvaat ...... 28
Concept 2.10.3: Nadat Pyruvaat geoxideerd is, voltooit de citroenzuurcyclus de
energieopwekkende oxidatie van organische moleculen ......................................................... 29
Concept 2.10.4: Tijdens oxidatieve fosforylering koppelt chemiosmose elektronentransport aan
ATP-synthese ......................................................................................................................... 30
Concept 2.10.5: fermentatie en anaerobe ademhaling stellen cellen in staat ATP te produceren
zonder zuurstof te gebruiken.................................................................................................. 31
2
, Concept 2.10.6: Glycolyse en de citroenzuurcyclus verbonden tot vele andere metabole paden
.............................................................................................................................................. 32
Hoofdstuk 11: fotosynthetische processen ...................................................................... 33
Concept 2.11.1: Fotosynthese voedt de biosfeer ..................................................................... 33
Concept 2.11.2: Fotosynthese zet lichtenergie om tot chemische energie van voedsel ............. 33
Concept 2.11.3: De lichtreactie zet zonne-energie om in de chemische energie van ATP en
NADPH .................................................................................................................................. 34
Concept 2.11.4: Calvin-cyclus gebruikt chemische energie van de ATP en NADPH om CO2 af te
breken tot suiker ................................................................................................................... 37
Hoofdstuk 7: Celstructuur en functie ............................................................................... 38
Concept 2.7.1: Biologen gebruiken microscopen en biochemie om cellen te bestuderen .......... 38
Concept 2.7.2: Eukaryotische cellen hebben interne membranen die hun functies in
compartimenten verdelen ...................................................................................................... 39
Concept 2.7.3: Eukaryotische cellen zijn genetische instructies zijn gevestigd in de kern en
uitgevoerd door de ribosomen ............................................................................................... 41
Concept 2.7.4: Endomembraansysteem reguleert proteïnen verkeer en voert metabolische
functies uit ............................................................................................................................ 42
Concept 2.7.5: Mitochondria en chloroplasten veranderen energie van de ene vorm tot de
andere ................................................................................................................................... 44
Concept 2.7.6: Cytoskelet is een netwerk van vezels die structuren en activiteiten organiseert 45
Concept 2.7.7: Extracellulaire componenten en connecties tussen cellen helpen om cellulaire
activiteiten te coördineren ..................................................................................................... 46
Hoofdstuk 8: Celmembranen........................................................................................... 47
Concept 2.8.1: Cellulaire membranen zijn vloeibare mozaïeken van lipiden en eiwitten........... 47
Concept 2.8.2: Membraanstructuur resulteert in selectieve permeabiliteit .............................. 48
Concept 2.8.3: Passief transport is diffusie van een stof door een membraan zonder verbruik
van energie ............................................................................................................................ 48
Concept 2.8.4: Actief transport gebruikt energie om stoffen te verplaatsen tegen de
concentratiegradiënt ............................................................................................................. 49
Concept 2.8.5: Bulk transport door het plasmamembraan vindt plaats door exocytose en
endocytose ............................................................................................................................ 50
Hoofdstuk 16: Nucleïnezuren en erfelijkheid ................................................................... 52
Concept 3.16.1: DNA is genetische materiaal .......................................................................... 52
Concept 3.16.2: Proteïnen werken samen in DNA-replicatie en reparatie ................................ 53
Concept 3.16.3: Chromosoom bestaat uit DNA-molecuul samen verpakt met proteïnen .......... 54
Hoofdstuk 17: Expressie van genen ................................................................................. 55
Concept 3.17.1: Genen specificeren eiwitten via transcriptie en translatie ............................... 55
Concept 3.17.2: Transcriptie is de DNA-gestuurde synthese van RNA: van dichterbij ................ 55
Concept 3.17.3: Eukaryotische cellen veranderen RNA na transcriptie ..................................... 56
3
, Concept 3.17.4: Vertaling is de RNA-gerichte synthese van een polypeptide: van dichterbij ..... 57
Concept 3.17.5: mutaties van een of enkele nucleotiden kunnen de eiwitstructuur en -functie
beïnvloeden........................................................................................................................... 61
Hoofdstuk 9: Cellulaire signalering.................................................................................. 63
Concept 2.9.1: Externe signalen worden omgezet in reacties binnen de cel ............................. 63
Concept 2.9.2: Receptie: signalerend molecuul bindt aan receptor proteïnen, wat zorgt voor
verandering in vorm............................................................................................................... 64
Hoofdstuk 12: Mitose ..................................................................................................... 68
Concept 2.12.1: De meeste celdeling resulteert in genetisch identieke dochtercellen............... 68
Concept 2.12.2: De mitotische fase wordt afgewisseld met interfase in de celcyclus ................ 69
Concept 2.12.3: De eukaryotische cyclus is gereguleerd door een moleculair controlesysteem . 71
Hoofdstuk 18: Controle van genexpressie ........................................................................ 72
Concept 3.18.1: bacteriën reageren vaak op veranderingen in het milieu door transcriptie te
reguleren ............................................................................................................................... 72
Concept 3.18.2: Eukaryote genexpressie wordt in veel stadia gereguleerd ............................... 74
Concept 3.18.3: Niet-coderend RNA speelt meerdere rollen in controle genexpressie .............. 78
Concept 3.18.4: Een programma van differentiële genexpressie leidt tot de verschillende
celtypen in een meercellig organisme ..................................................................................... 79
Concept 3.18.5: Kanker resulteert genetische veranderingen die invloed heeft op celcyclus
controle ................................................................................................................................. 79
Hoofdstuk 1: Biology and Its Themes
Genetische informatie ligt gecodeerd in het DNA
Definitie leven door te herkennen wat leven doet
Biologisch proces neemt alleen plaats als de specifieke organisatie aanwezig is in een
bepaalde cel.
Biologische niveaus;
1. Biosfeer - al het leven op aarde en alle plaatsen waar leven bestaat
2. Ecosystemen – bestaat uit alle levende dingen in een bepaald gebied met ook de
niet-levende componenten die wel meespelen met de environment zoals de grond,
water, licht en atmosferische gassen
3. Community- De organismes levende in een bepaalde biologisch gebied.
4. Populaties- bestaat uit alle individuele levend in een specifiek gebied die kunnen
kruisen
5. Organisme- Individueel levend ‘ding’
6. Organen – Lichaamsdeel bestaande uit verschillende weefsels met een specifiek doel
4
1
,Hoofdstukken
Hoofdstuk 1: Biology and Its Themes ................................................................................ 4
Hoofdstuk 2; Atoms and Molecules ................................................................................... 6
Hoofdstuk 3: De chemie van water ................................................................................... 9
Concept 1.3.1: Polariteit van water en de bindingen ................................................................. 9
Concept 1.3.2: Vier belangrijke eigenschappen voor water voor het leven ................................. 9
Concept 1.3.3: Invloed van zure en basische omstandigheden op levend organisme ................ 11
Hoofdstuk 4: Koolstof: Basis van moleculaire diversiteit .................................................. 12
Concept 1.4.1: organische chemie is key tot oorsprong van leven ............................................ 12
Concept 1.4.2: Koolstof kan diverse atomen vormen door 4 bindingen te kunnen vormen ....... 12
Concept 1.4.3: enkele belangrijke chemische groepen voor moleculaire functies ..................... 13
Hoofdstuk 5: Biologische macromoleculen en lipiden ...................................................... 13
Concept 1.5.1: Macromoleculen zijn polymeren gebouwd uit monomeren .............................. 13
Concept 1.5.2: Koolhydraten dienen als brand- en bouwstof ................................................... 14
Concept 1.5.3: Lipiden zijn een diverse groep van hydrofobe moleculen .................................. 15
Concept 1.5.4: Eiwitten bevatten diversiteit aan structuren wat resulteert in veelal functies ... 16
Concept 1.5.5: nucleïnezuren slaan, verzenden en helpen erfelijke informatie uit .................... 18
Content 1.5.6: genomics en proteomics hebben biologisch onderzoek en toepassingen
getransformeerd .................................................................................................................... 19
Hoofdstuk 6: Energie en leven ......................................................................................... 19
Concept 1.6.1: Metabolisme van organisme verandert energie en materie .............................. 19
Concept 1.6.2: Vrije-energieverandering van reactie kun je aan zien of die spontaan is ............ 21
Concept 1.6.3: ATP ondersteunt cellulair werk door exergonische reacties te koppelen aan
endergonische reacties .......................................................................................................... 22
Concept 1.6.4: Enzymen versnellen metabolische reactie door het verlagen van energie barrière
.............................................................................................................................................. 23
Concept 1.6.5: Regulatie van de enzymactiviteit helpt het metabolisme onder controle te
houden .................................................................................................................................. 25
Hoofdstuk 10: Celademhaling ......................................................................................... 26
Concept 2.10.1: katabole routes leveren energie op door organische brandstoffen te oxideren 26
Concept 2.10.2: glycolyse oogst chemische energie door glucose te oxideren tot pyruvaat ...... 28
Concept 2.10.3: Nadat Pyruvaat geoxideerd is, voltooit de citroenzuurcyclus de
energieopwekkende oxidatie van organische moleculen ......................................................... 29
Concept 2.10.4: Tijdens oxidatieve fosforylering koppelt chemiosmose elektronentransport aan
ATP-synthese ......................................................................................................................... 30
Concept 2.10.5: fermentatie en anaerobe ademhaling stellen cellen in staat ATP te produceren
zonder zuurstof te gebruiken.................................................................................................. 31
2
, Concept 2.10.6: Glycolyse en de citroenzuurcyclus verbonden tot vele andere metabole paden
.............................................................................................................................................. 32
Hoofdstuk 11: fotosynthetische processen ...................................................................... 33
Concept 2.11.1: Fotosynthese voedt de biosfeer ..................................................................... 33
Concept 2.11.2: Fotosynthese zet lichtenergie om tot chemische energie van voedsel ............. 33
Concept 2.11.3: De lichtreactie zet zonne-energie om in de chemische energie van ATP en
NADPH .................................................................................................................................. 34
Concept 2.11.4: Calvin-cyclus gebruikt chemische energie van de ATP en NADPH om CO2 af te
breken tot suiker ................................................................................................................... 37
Hoofdstuk 7: Celstructuur en functie ............................................................................... 38
Concept 2.7.1: Biologen gebruiken microscopen en biochemie om cellen te bestuderen .......... 38
Concept 2.7.2: Eukaryotische cellen hebben interne membranen die hun functies in
compartimenten verdelen ...................................................................................................... 39
Concept 2.7.3: Eukaryotische cellen zijn genetische instructies zijn gevestigd in de kern en
uitgevoerd door de ribosomen ............................................................................................... 41
Concept 2.7.4: Endomembraansysteem reguleert proteïnen verkeer en voert metabolische
functies uit ............................................................................................................................ 42
Concept 2.7.5: Mitochondria en chloroplasten veranderen energie van de ene vorm tot de
andere ................................................................................................................................... 44
Concept 2.7.6: Cytoskelet is een netwerk van vezels die structuren en activiteiten organiseert 45
Concept 2.7.7: Extracellulaire componenten en connecties tussen cellen helpen om cellulaire
activiteiten te coördineren ..................................................................................................... 46
Hoofdstuk 8: Celmembranen........................................................................................... 47
Concept 2.8.1: Cellulaire membranen zijn vloeibare mozaïeken van lipiden en eiwitten........... 47
Concept 2.8.2: Membraanstructuur resulteert in selectieve permeabiliteit .............................. 48
Concept 2.8.3: Passief transport is diffusie van een stof door een membraan zonder verbruik
van energie ............................................................................................................................ 48
Concept 2.8.4: Actief transport gebruikt energie om stoffen te verplaatsen tegen de
concentratiegradiënt ............................................................................................................. 49
Concept 2.8.5: Bulk transport door het plasmamembraan vindt plaats door exocytose en
endocytose ............................................................................................................................ 50
Hoofdstuk 16: Nucleïnezuren en erfelijkheid ................................................................... 52
Concept 3.16.1: DNA is genetische materiaal .......................................................................... 52
Concept 3.16.2: Proteïnen werken samen in DNA-replicatie en reparatie ................................ 53
Concept 3.16.3: Chromosoom bestaat uit DNA-molecuul samen verpakt met proteïnen .......... 54
Hoofdstuk 17: Expressie van genen ................................................................................. 55
Concept 3.17.1: Genen specificeren eiwitten via transcriptie en translatie ............................... 55
Concept 3.17.2: Transcriptie is de DNA-gestuurde synthese van RNA: van dichterbij ................ 55
Concept 3.17.3: Eukaryotische cellen veranderen RNA na transcriptie ..................................... 56
3
, Concept 3.17.4: Vertaling is de RNA-gerichte synthese van een polypeptide: van dichterbij ..... 57
Concept 3.17.5: mutaties van een of enkele nucleotiden kunnen de eiwitstructuur en -functie
beïnvloeden........................................................................................................................... 61
Hoofdstuk 9: Cellulaire signalering.................................................................................. 63
Concept 2.9.1: Externe signalen worden omgezet in reacties binnen de cel ............................. 63
Concept 2.9.2: Receptie: signalerend molecuul bindt aan receptor proteïnen, wat zorgt voor
verandering in vorm............................................................................................................... 64
Hoofdstuk 12: Mitose ..................................................................................................... 68
Concept 2.12.1: De meeste celdeling resulteert in genetisch identieke dochtercellen............... 68
Concept 2.12.2: De mitotische fase wordt afgewisseld met interfase in de celcyclus ................ 69
Concept 2.12.3: De eukaryotische cyclus is gereguleerd door een moleculair controlesysteem . 71
Hoofdstuk 18: Controle van genexpressie ........................................................................ 72
Concept 3.18.1: bacteriën reageren vaak op veranderingen in het milieu door transcriptie te
reguleren ............................................................................................................................... 72
Concept 3.18.2: Eukaryote genexpressie wordt in veel stadia gereguleerd ............................... 74
Concept 3.18.3: Niet-coderend RNA speelt meerdere rollen in controle genexpressie .............. 78
Concept 3.18.4: Een programma van differentiële genexpressie leidt tot de verschillende
celtypen in een meercellig organisme ..................................................................................... 79
Concept 3.18.5: Kanker resulteert genetische veranderingen die invloed heeft op celcyclus
controle ................................................................................................................................. 79
Hoofdstuk 1: Biology and Its Themes
Genetische informatie ligt gecodeerd in het DNA
Definitie leven door te herkennen wat leven doet
Biologisch proces neemt alleen plaats als de specifieke organisatie aanwezig is in een
bepaalde cel.
Biologische niveaus;
1. Biosfeer - al het leven op aarde en alle plaatsen waar leven bestaat
2. Ecosystemen – bestaat uit alle levende dingen in een bepaald gebied met ook de
niet-levende componenten die wel meespelen met de environment zoals de grond,
water, licht en atmosferische gassen
3. Community- De organismes levende in een bepaalde biologisch gebied.
4. Populaties- bestaat uit alle individuele levend in een specifiek gebied die kunnen
kruisen
5. Organisme- Individueel levend ‘ding’
6. Organen – Lichaamsdeel bestaande uit verschillende weefsels met een specifiek doel
4
