Biologie (Kerst) PDF Past Paper

H1: De cel als basiseenheid van het leven 1.Cellen in relatie tot andere organisatieniveaus Vanaf 19de eeuw aangetoond dat organismen zijn opgebouwd uit cellen → basis voor de celtheorie ↳ cellen zijn basiseenheid van structuur en functie in organismen meercellige organismen...

H1: De cel als basiseenheid van het leven 1.Cellen in relatie tot andere organisatieniveaus Vanaf 19de eeuw aangetoond dat organismen zijn opgebouwd uit cellen → basis voor de celtheorie ↳ cellen zijn basiseenheid van structuur en functie in organismen meercellige organismen → complexe inwendige organisatie ↳ waarin niveaus onderscheiden biologische organisatieniveaus → hiërarchische niveaus waarmee je complexiteit v/h leven kunt indelen elke organisatieniveau gekenmerkt door een grotere complexiteit dan het onderliggende niveau BIOSFEER ORGAAN ECOSYSTEEM WEEFSEL​ (foto p.11) LEVENSGEMEENSCHAP CEL POPULATIE CELORGANEL ORGANISME MOLECULE​ vb. biologische organisatieniveaus: 1. 2. biosfeer → leven op aarde orgaanstelsel → ademhalingsstelsel ↓ ↓ ecosysteem → vijver orgaan → longen ↓ ↓ populatie → kikkerpopulatie weefsel → longweefsel (slijmvlies) ↓ ↓ organisme → kikker cel → longcel (steuncel) 3. celorganel → celkern ↓ macromolecule → DNA ↓ molecule → adenine ↓ atoom → koolstof 2.Cellen observeren met de microscoop meeste cellen niet zichtbaar met oog → lichtmicroscoop wel waarneembaar ​ bacteriële cellen ○​ klein (tussen 1 en 10 µm) ​ plantencellen en dierlijke cellen ○​ 10x groter (± 10 tot 200 µm) * 1 µm = 1 micrometer = 10-6 m* (foto p.12) kleine vw. bestuderen → elektronenmicroscoop lichtmicroscoop transmissie-elektronenmicroscoop rasterelektronenmicroscoop (TEM) (SEM) doorsnee elektronenstraal er doorheen bestraald het opp. → intracellulaire details zichtbaar → oppervlakte zichtbaar doorsnee 3.Soorten cellen cellen => 2 basistypes: prokaryote en eukaryote cel levende organismen => 3 domeinen: archaea, bacteriën en eukaryoten → bepaald door opbouwende celtype (foto p.15) prokaryoten: geen celkern eukaryoten: celkern, celorganellen omgeven door membraan *nucleus = kern* 3.1 De prokaryote cel prokaryoten => celwand aanwezig, daaraan hebben ze eiwitstructuren archaea en bacteriën = organismen die uit één enkele prokaryote cel bestaan -​ klein, eenvoudig structuur -​ buitenkant → eiwitstructuren (hechten aan omgeving) -​ erfelijk materiaal vrij in het cytoplasma -​ GEEN door membranen omsloten celorganellen *Celorganellen zijn grote intracellulaire structuren met specifieke functies* 3.2 De eukaryote cel een- en meercellige eukaryote organismen zijn opgebouwd uit eukaryoten cellen → gem. 10x groter en vooral complexer dan prokaryote cellen ​ celkern ​ celorganellen: structuur met specifieke functie ○​ maken energie beschikbaar, maken moleculen aan ○​ zijn omgeven door fosfolipidenmembraan vb. eencellige eukaryoten: -​ pantoffeldiertjes -​ gisten -​ vele soorten eencellige algen -​ amoeben belangrijke stap i/d evolutie => ontstaan meercellige organismen, die grotere afm. hebben. Die org. zijn opgebouwd uit cellen die gespecialiseerde taken uitvoeren Celdifferentiatie: proces waarbij uit betrekkelijk eenvoudige cellen nieuwe cellen met heel specifieke functies ontstaan cellen met dezelfde functie vormen samen een weefsel H2: De chemische samenstelling van het leven 1.De chemische samenstelling van cellen Elementensamenstelling van cellen: ​ grootste deel van levende materie (96%) ○​ zuurstof (O) ○​ koolstof (C) ○​ waterstof (H) ○​ stikstof (N) ​ kleinere fracties (4%) ○​ calcium ○​ fosfor ○​ ijzer ○​ silicium Calcium: -​ in beenderen van gewervelde dieren -​ in celwand van plantencellen fosfor: -​ in bemesting (PO4) -​ plantengroei bevorderen Ijzer: -​ belangrijk voor werking van eiwit hemoglobine in de rode bloedcellen -​ speelt rol in zuurstofbinding en zuurstofgastransport in het bloed -​ (zorgt voor rode kleur in bloed) Silicium: -​ noodzakelijk voor ontwikkeling van alle organismen -​ mens heeft Si nodig voor aanmaak van eiwit collageen (= bouwsteen van bindweefsel van onze spieren, huid, beenderen) -​ silicium in exoskelet van sponzen, diatomeeën alle levende organismen bestaan uit: -​ eenvoudige anorganische stoffen -​ complexe organische stoffen ​ anorganische moleculen ○​ water ○​ gassen (CO2 en O2) ○​ zuren/zouten ​ organische moleculen ○​ sachariden (suikers) ○​ lipiden (vetten) ○​ eiwitten (proteïnen) ○​ nucleïnezuren mens vs zaadplant: MENS -​ geen suikers -​ wordt gebruikt als brandstof -​ slaan we op als vetten -​ meer eiwitten -​ (meer) spieren ZAADPLANT -​ meer sachariden -​ stapelen reserve energie op in de vorm van sachariden (zetmeel) 2.Anorganische moleculen in cellen concentratie van alle H+-ionen in een oplossing bepaald de zuurtegraad (pH) hoe meer H+-ionen→ hoe meer zuur hoe meer OH--ionen→ hoe meer base 2.1 Water B| De functies van water B1 Water als oplosmiddel water = polair oplosmiddel watermoleculen verbreken ionbindingen en omringen de gevormde ionen H2O ​ NaCl → Na+ + Cl- polaire stoffen lossen gemakkelijk op in water B2 Water in chemische reacties ​ vorming van de sacharide sucrose uit een glucose en een fructosemolecule = condensatiereactie: één watermolecule wordt vrijgesteld ​ vorming sucrose tot glucose en fructose = hydrolyse: een watermolecule toegevoegd B3 Water als transportmiddel water → belangrijke rol transport moleculen in meercellige organismen mens: bloedvatenstelsel en lymfevatenstelsel gevuld met vloeibaar weefsel, rijk aan water in vaatbundels van planten is water een transportmiddel B4 Water in warmteregulatie water → rol in warmteregulatie van organismen het heeft hoge specifieke warmtecapaciteit = water → relatief grote hoeveelheden energie opneemt of afgeeft voordat de temperatuur v/h organisme wijzigt transpiratie: organisme verliest warmte → gebruikt warmte om watermoleculen te laten verdampen (vloeistof → gas) en temperatuur op peil te houden 2.2 Zuurstofgas zuurstofgas = apolaire molecule in cellen → zuurstofgas nodig → moet naar alle weefsels getransporteerd worden multicellulaire organismen → zuurstof vervoerd aan gespecialiseerde moleculen, zoals eiwit hemoglobine zuurstof gevormd tijdens fotosynthese (planten)! lage luchtdruk → moeilijker zuurstofgas opnemen → lichaam: extra rode bloedcellen aanmaken na elke hoogtestage: rode bloedcellen blijft verhoogd 2.3 Koolstofdioxide koolstofdioxide = essentieel voor organismen gas geproduceerd tijdens celademhaling in de mitochondriën organismen: anorganische en organische moleculen → dragen bij tot opbouw en werking van organismen anorganische moleculen = water en gassen (koolstofdioxide, zuurstofgas) 3.Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden A| Monosachariden en disachariden sachariden/suikers => koolstofverbinding met meerdere hydroxylgroepen (-OH) sachariden belangrijke rol in energiehuishouding van cellen VB. Glucose sachariden → covalente binding met elkaar vormen twee monosachariden (=enkelvoudige suikermoleculen → bestaat uit 1 suikermolecuul) die samen binden vormen een disacharide (=opgebouwd uit 2 suikermoleculen) VB. glucose + fructose = disacharide sucrose MONOSACHARIDEN Glucose (of druivensuiker) → energiebron en bouwsteen van sommige polysachariden → 6 koolstofatomen Fructose (of vruchtensuiker) → 6 koolstofatomen → komt voor in vruchten (vb. vijgen) → dient als energiebron DISACHARIDEN (2 suikermoleculen) Sucrose (ook sacharose of kristalsuiker genoemd) → disachariden van glucose en fructose → bekend als tafelsuiker → gewonnen uit suikerbieten of suikerriet Lactose (of melksuiker) disacharide opgebouwd uit galactose en glucose → komt voor in melk en melkproducten → dient als energiebron B| Polysachariden (meerdere suiker moleculen die aan elkaar gebonden zijn) Glycogeen = glucosepolymeer → essentieel voor de energieopslag → in dieren: opgeslagen in lever en spieren Zetmeel = 2 soorten glucosepolymeren (amylose + amylopectine) → belangrijkste energiereserve voor planten → in cellen: zetmeelkorrels Chitine = glucosepolymeer - glucosemoleculen zijn chemisch gewijzigd → hoofdbestanddeel in celwanden van schimmels → exoskelet van ongewervelde dieren Cellulose = lange, onvertakte glucoseketens → belangrijkste bestanddeel in celwand van planten en wieren → waterstofbruggen → stevigheid → onverteerbaar voor de mens sachariden (suikers) => koolstofverbindingen met meerdere hydroxylgroepen = 5/6 C-atomen disachariden => 2 aaneengeschakelde monosachariden →vb. sucrose, lactose​ →vb. glucose, fructose beide = energiebronnen polysachariden => biosacharide met groot aantal monosachariden → rol als energiereserve (bv. glycogeen en zetmeel) → rol als structuurmolecule (bv. cellulose en chitine) 3.2 Lipiden Lipiden of vetten bestaan vooral uit C- , O- en H-atomen → slecht of helemaal niet oplosbaar in water (apolair) → zuurstof → polair deel → kan binden met water → belangrijkste groepen -​ triglyceriden -​ fosfolipiden -​ steroïden A| Triglyceriden A1 Structuur = reactie glycerol + 3 vetzuren - glycerol = molecule met 3 C-atomen en 3 hydroxylgroepen (-OH) - vetzuren = lineaire carbonzuren en bevatten op het einde een carboxylgroep (-COOH) hydroxylgroep + vetzuur = triglyceride → tijdens condensatiereactie waarbij watermoleculen worden vrijgesteld 3 vetzuren kunnen onderling verschillen vetzuren zijn verzadigd als ze alleen enkelvoudige bindingen tussen C-atomen hebben (-C-C-) vetzuren zijn onverzadigd als ze een of meerdere dubbele bindingen tussen C-atomen voorkomen (-C=C-) A2 Functies Energieopslag → in vetcellen en zaden → afbraak van vetzuren → levert veel energie op Isolatie → vetten en oliën slecht warmte geleiden → beschermt dieren tegen afkoeling → vetlaag = warmteverlies tegengaan Waterafstoting → vogelveren, menselijke huid en waslaag op blad van planten = waterafstotend B| Fosfolipiden → opgebouwd uit glycerol, 2 vetzuren en een fosfaatgroep → spelen belangrijke rol in de opbouw van membranen hydrofobe vetzuurstaarten → naar elkaar gericht = apolair milieu (barrière) fosfaatgroepen vormen hydrofiele kop → naar waterige omgeving gericht C| Steroïden = lipiden opgebouwd uit 4 ringvormige moleculen met functionele groepen → grotendeels apolair → vb. cholesterol = belangrijk onderdeel van dierlijke membranen; beïnvloed stabiliteit van membranen in de cel steroïden i/h lichaam -​ geslachtshormonen (progesteron, testosteron, oestradiol) -​ bijnierschorshormonen -​ vitamine D Lipiden → slecht oplossen in water - belangrijke rol als energiebron en i/d structuur van membranen - groepen van lipiden = triglyceriden, fosfolipiden en steroïden 3.3 Eiwitten A| Aminozuren en peptiden (bouwstenen van proteïne) belangrijkste rol van aminozuren → opbouw van eiwitten eiwitten/proteïnen → opgebouwd uit onvertakte polymeren van aminozuren aminozuren → moleculen met centraal koolstofatoom met 4 bindingen: -​ aminogroep (-NH₂ ) -​ H-atoom (=waterstof) -​ carboxylgroep (-COOH) -​ restgroep (R) eiwitten = aminogroep en carboxylgroep van twee aminozuren → covalente (sterke) binding met elkaar => peptidebinding (-C-CO-NH-) water molecule splitst af dipeptide: aaneenschakeling 2 aminozuren B| De 3D-structuren van eiwitten B1 De primaire structuur Eiwit voorgesteld door de specifieke volgorde van aminozuren in de keten weer te geven → opeenvolging van C- en N-atomen van de peptidebinding in de polypeptideketen = ruggengraat van het eiwit B2 De secundaire structuur Polypeptideketen vormt een geplooide en gewikkelde 3D-structuur -​ α-helix: spiraalstructuur -​ β-plaat: regelmatig geplooide plaatstructuur (waterstofbruggen tussen O (van - C=O) en H (van -NH) stabiliseren de structuur) B3 De tertiaire structuur Verdere 3D-ontplooiing van de hele aminozuurketen, inclusief de α-helices en de β-platen B4 De quaternaire structuur Meerdere subeenheden(meerdere polypeptideketens) vormen samen één functioneel eiwit → eiwitten zijn samengesteld uit meerdere polypeptideketens → subeenheden C| De denaturatie van eiwitten Te hoge temperaturen → eiwit verliest zijn 3D-structuur = denaturatie ⇒ eiwit is niet meer functioneel D| De functies van eiwitten D1 Structuur → geven vorm en stevigheid aan cellen en organismen → tubuline = eiwit dat microtubuli opbouwt → zorgt voor steun in de cel → keratine en collageen = hoofdbestanddeel van haar, nagels en pezen → vezelachtige structuren van de cocon (zijderupslarve) D2 Enzymen → eiwitten die werken als katalysator: versnellen chemische reacties →vb: lactase → breekt lactose af D3 Transport → eiwit hemoglobine → transporteert zuurstofgas in het bloed → eiwit aquaporine → transporteert watermoleculen door celmembranen D4 Communicatie → essentieel bij communicatie bv. om prikkels op te vangen → insuline: rol als hormoon → werking van weefsels en organen regelen E| Enzymen In elke cel vinden chemische reacties plaats → energie nodig: de activeringsenergie (moleculen moeten met voldoende kinetische energie tegen elkaar botsen om een binding tot stand te brengen) Onvoldoende energie (bv. warmte) → reacties verlopen erg traag ⇒ enzymen: verlagen activeringsenergie → reacties in de cel versnellen E1 De werking van enzymen 3D-structuur enzym → actief centrum = holte in het enzym (zeer specifiek) (moleculen die betrokken zijn in de reactie kunnen hierin binden) Stof die in het actief centrum bindt = substraat Binding van substraat op actief centrum ⇒ enzym-substraatcomplex -​ verlaagt activeringsenergie → reactie verloopt sneller -​ enzym blijft onveranderd = herbruikbaar -​ binding = zeer specifiek ⇒ sleutel-slotprincipe: enkel substraatmoleculen met juiste structuur passen in het actief centrum E2 De activiteit van enzymen wordt gereguleerd Activiteit van enzymen wordt gereguleerd en beïnvloed door inhibitoren 1.​ gereguleerd: aanmaak enzymen verhogen of verlagen 2.​ beïnvloed door inhibitoren (= moleculen die een remmende werking hebben op een enzym) -​ A: sommige inhibitoren lijken op substraat → kunnen binden op actief centrum ⇒ verhinderd binding van eigenlijke substraat -​ B: sommige inhibitoren binden op een andere plaats dan het actief centrum → beïnvloeden 3D-structuur van actief centrum ⇒ verhinderen binding substraat E3 Veel enzymen werken met co-enzymen of cofactoren Werking van veel enzymen → enkel mogelijk wanneer er op het eiwit ook nog een andere organische molecule of ion gebonden is -​ bij organische molecule → co-enzym (bv. ATP en NADH) -​ bij een ion → cofactor (bv. Mg²+) E4 De naamgeving van enzymen Genoemd naar … + toevoeging ‘-ase’ -​ het type reactie dat ze katalyseren -​ hun functie of het substraat waarop ze inwerken 3.4 Nucleïnezuren (=polynucleotiden) → polymeren waarin nucleotiden lineair aan elkaar gebonden zijn 2 belangrijkste nucleïnezuren: -​ desoxyribonucleïnezuur (DNA) -​ ribonucleïnezuur (RNA) A| Nucleotiden​ (chemische structuur van DNA) → bestaan uit 3 moleculen -​ monosacharide -​ stikstofhoudende basische molecule (N-base) -​ fosfaatgroep monosacharide kan ribose of desoxyribose zijn → verschil = een hydroxylgroep (-OH) op een van de koolstofatomen ​ in DNA = desoxyribose de monosacharide in nucleotiden ​ in RNA = ribose de monosacharide in nucleotiden 5 verschillende N-base: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) en uracil (U) -​ A, C en G → in DNA en RNA -​ T → in DNA -​ U → in RNA B| DNA​ (ruimtelijke structuur van DNA) = polynucleotiden → polymeer van nucleotidemoleculen, ze zijn met elkaar gebonden door een covalente binding tussen de fosfaatgroep van de ene nucleotide en monosacharide van de volgende nucleotide afwisseling van sacharide en fosfaatgroep = ruggengraat van het polymeer nummering van C-atomen → einde van keten met sacharide = 3’-einde en fosfaateinde = ‘5-einde DNA => 2 strengen polynucleotiden gewonden tot DNA-dubbelehelixstructuur kenmerkend voor dubbele helix: -​ N-base → naar elkaar gericht, vormen waterstofbruggen die 2 ketens verbinden en stabiliseren -​ ketens liggen in antiparallelle richting => ruggengraat in beide ketens tegenovergesteld gericht -​ ketens zijn complementair => tussen 2 ketens telkens dezelfde koppels van nucleotiden vb; A en T, C en G DNA = drager van genetische informatie in cellen informatie wordt in het proces van de eiwitsynthese vertaald naar precieze volgorde van aminozuren en de vorming van een eiwit C| RNA → bestaat uit één enkele polynucleotidestreng H3: Membranen en membraantransport 1.Membranen van de cel 1.1 Bouw van de membranen celmembraan/plasmamembraan: de grens tussen een cel en de omgeving bestaat uit een dunne laag celmembraan → omhult het cytoplasma → opgebouwd uit dubbele laag fosfolipidenmoleculen binnen celmembraan: hydrofobe vetzurenstaart van fosfolipiden naar elkaar gericht →apolaire middenstuk vetzuurstaart = waterafstotend/hydrofoob => membraan vormt barrière tussen binnen- en buitenkant v/d cel hydrofiele kopgroep → naar waterige omgeving gericht kop = waterminnend/hydrofiel Celmembraan 2 soorten eiwitten: ​ transmembraaneiwitten, steken volledig door het membraan ​ perifere membraaneiwitten, steken niet door het membraan transmembraaneiwitten en lipiden kunnen aan de buitenzijde v/h celmembraan suikerketens bevatten: ​ glycoproteïne: combinatie van een eiwit en suikerketens ​ glycolipiden: een lipiden en een suikerketen samen ketens → rol in de celherkenning membraan = asymmetrisch opgebouwd, omdat perifere membraaneiwitten aan de binnen- en buitenzijde verschillend zijn in binnenzijde = cytoplasma: celinhoud zonder kern → water, met opgeloste mineralen en biomoleculen erin cytoskelet: netwerk van eiwitten waardoor de vorm en beweeglijkheid v/h celmembraan tot stand komt -​ verbonden met celmembraan buitenzijde celmembraan bij: ​ planten, schimmels, protisten en prokaryoten: celwand ​ dierlijke cellen: geen celwand => extracellulaire matrix → ingewikkeld netwerk tussen cellen waarin veel moleculen zich bevinden extracellulaire matrix: zorgt voor de verankering en bescherming van cellen in weefsels 1.2 Functies van membranen goed functionerende membranen = onmisbaar voor werking van een cel A| Membranen zorgen voor afsluiting in membraan → fosfolipiden vrij bewegen => membraan = beweeglijk schikking van de hydrofiele fosfaatgroepen → cytoplasma goed afgesloten van vloeistofomgeving buiten de cel → naald door celmembraan steken en terugtrekken => gaatje sluit vanzelf weer B| Membranen zorgen voor herkenning afhankelijk van celtypen is de buitenkant v/h celmembraan anders verschillen: andere eiwitten, glycolipiden en glycoproteïnen i/h membraan samenstelling v/h membraan hangt nauw samen met de functie v/d cel dezelfde soort cellen → herkenning door contact verschillen in membraanopbouw → afweersysteem herkent lichaamsvreemde cellen en verwijderd die uit het lichaam C| Membranen zorgen voor communicatie cellen → rechtstreeks contact maken en met elkaar communiceren vb. communicatie tussen bloedcellen en cellen van de vaatwand cellen → communiceren zonder rechtstreeks contact, op afstand => signaalmoleculen vb. signaalmoleculen = hormonen die door een bepaalde cel worden afgegeven aan het bloed en zo via bloedbanen bij doelwitcellen terechtkomen in celmembraan van doelwitcellen: transmembraaneiwitten = receptor waarop signaalmolecule bind ⇒ reactie signaalmoleculen + receptie = reactie vb. insuline → signaalmolecule D| Membranen zorgen voor hechting Aan buitenzijde celmembraan bij dierlijke cellen → extracellulaire matrix ⤷ zorgt voor verankering + bescherming van de cellen in weefsels cel = verbonden met omgeving door transmembraaneiwitten ⇒ celadhesiemoleculen → kunnen hechten aan langgerekte, vezelachtige eiwitten bij schimmel- en plantencellen → celwand maakt hechting mogelijk E| Membranen zorgen voor de selectieve doorlaatbaarheid van moleculen Membranen laten bepaalde moleculen door en andere juist niet = selectieve doorlaatbaarheid van het membraan → kleine apolaire moleculen + kleine ongeladen en vetoplosbare moleculen → kunnen door apolaire laag heen → veel andere moleculen en ionen → niet zonder hulp door het membraan ⇒ krijgen hulp van een transporteiwit = transmembraaneiwitten die een opening vormen → macromoleculen → te groot om door membraan te gaan (blaasjestransport) F| Membranen zorgen voor compartimentalisatie Inwendige membranen → zorgen voor ontstaan compartimenten compartimenten vormen celorganellen die gespecialiseerde taken kunnen uitvoeren ! celmembraan ≠ celwand celwand = aanwezig bij planten- en schimmelcellen 2. Transport doorheen membranen Cellen hebben moleculen nodig om te functioneren → voorzien cel van voldoende energie en bouwmaterialen → afvalstoffen moeten de cel verlaten passief transport = verplaatsing door membraan gebeurt spontaan, kost cel geen energie actief transport = kost de cel energie om molecule door membraan te transporteren Passief transport Actief transport met de concentratiegradiënt mee: tegen de concentratiegradiënt in: van hoge naar lage concentratie van lage naar hoge concentratie geen energie nodig, geen verbruik van energie nodig, verbruik van ATP ATP 1. doorheen de fosfolipidelaag 1. doorheen speciale transporteiwitten -​ diffusie 2. door blaasjestransport -​ osmose (grotere deeltjes) 2. via speciale transporteiwitten -​ geleide diffusie 2.1 Passief transport doorheen fosfolipidenlaag door diffusie A| Diffusie: algemeen principe diffusie = verplaatsing van moleculen (opgeloste stoffen) in een gas of vloeistof met de concentratiegradiënt mee → van een plaats waar de concentratie van die deeltjes hoog is naar een plaats met een lagere concentratie. => als gevolg van concentratieverschil om concentratie overal gelijk te maken de cel investeert geen energie opgeloste stoffen kunnen zich verplaatsen door een membraan als het permeabel of doorlaatbaar is B| Diffusie doorheen een membraan C| Passief transport via speciale transporteiwitten door Geleide diffusie Geleide diffusie = passief transport waarbij ionen of grotere moleculen via gespecialiseerde transporteiwitten vrij door het membraan kunnen bewegen → met de concentratiegradiënt mee (Hc → Lc) → kost cel geen energie Transporteiwitten vormen porie door het membraan 2 groepen: kanaaleiwitten en carrier-eiwitten → heel selectief transport C1 Kanaaleiwitten → vormen kleine, selectieve poriën waardoor bv. water of ionen zich kunnen verplaatsen → eiwitten vergemakkelijken de diffusie door de apolaire dubbele fosfolipidenlaag vb. kanaaleiwitten: ​ Aquaporines ○​ transporteren water ○​ te vinden in celmembranen en interne membranen van prokaryoten en eukaryoten ​ Ionenkanalen ○​ vereenvoudigen het transport (van bv. Na+, K+, Ca2+ of Cl-) ○​ kunnen geopend en gesloten worden ○​ heel selectief voor het ion dat ze transporteren C2 Carrier-eiwitten → gaan een binding aan met een specifieke molecule of ion, om ze vervolgens te transporteren na de binding verandert het eiwit van vorm, waardoor de molecule of het ion kan vrijkomen aan de andere kant van het membraan dierlijke cellen → selectieve glucosetransporters = zorgen voor opname van glucose in de cel planten → glucosetransporters betrokken bij het transport van fotosyntheseproducten 2.2 Passief transport door osmose A| Osmose: algemeen principe Osmose = verplaatsing van water door een half doorlaatbaar of semipermeabel membraan verplaatsing = veroorzaakt door concentratieverschil van opgeloste moleculen aan beide zijden van het membraan → opgeloste moleculen te groot om door membraan te gaan → watermoleculen verplaatsen zich van lage naar hoge concentratie aan opgeloste stof tot er een evenwicht ontstaat = osmotisch evenwicht → kost cel geen energie ! osmose zorgt voor een waterverplaatsing (volume in rechterbuis stijgt) Voorkomen van osmose → er kan een tegendruk worden uitgeoefend = osmotische druk: afhankelijk van de concentratie aan opgeloste moleculen (wordt groter als concentratie stijgt) Osmotische waarde = maat voor de concentratie aan opgeloste moleculen die zorgen voor osmose → hoe groter de concentratie, hoe hoger de osmotische waarde Osmotische waarden van 2 oplossingen die van elkaar gescheiden zijn door een semipermeabel membraan vergelijken 3 mogelijkheden: -​ hypotonisch → osmotische waarde van oplossing 1 is kleiner dan die van haar buuroplossing 2 -​ isotonisch → osmotische waarden van beide oplossingen zijn gelijk -​ hypertonisch → osmotische waarde van oplossing 1 is groter dan die van haar buuroplossing 2 B| Osmose bij cellen in een hypotonische omgeving cellen in een hypotonische omgeving zullen water opnemen en een drukopbouw ervaren -​ dierlijke cellen: als de druk te sterk toeneemt, breekt het membraan = cellyse → dierlijke cellen overleven het best in een isotonische omgeving -​ plantencellen, schimmelcellen en prokaryoten: bevatten stevige celwand → zorgt voor voldoende druk op de cel (celmembraan barst niet) de inhoud van de vacuolen in plantencellen = hypertonisch, waardoor ze veel water opnemen → drukopbouw tegen celwand = turgodruk als de cel haar grootste volume heeft bereikt binnen de celwand, is ze volledig gespannen of turgescent Plasmolyse en deplasmolyse in plantencellen ​ plasmolyse = als de cel water verliest komt het celmembraan los van de celwand en ontstaan er holtes op dit moment is er geen turgordruk meer ​ deplasmolyse = water wordt weer opgenomen en celinhoud neemt zijn oorspronkelijke volume in C| Osmose bij cellen in een isotonische omgeving In een isotonische omgeving → evenveel water in als uit de cel stromen => celvolume blijft gelijk bv. menselijke cellen in weefsels, het bloed is isotonisch met de celinhoud D| Osmose bij cellen in een hypertonische omgeving cellen in een hypertonische omgeving verliezen water omdat het uit de cel gezogen wordt => cellen krimpen 2.3 Actief transport doorheen speciale transporteiwitten Actief transport = moleculen en ionen transporteren tegen de concentratiegradiënt in (Lc → Hc) → cel moet energie investeren → transporteiwitten werken als pompen, verbruiken energie in de vorm van ATP bv. natrium-kaliumpomp → pomp verplaatst Na+-ionen uit de cel en brengt K+-ionen naar binnen K+-concentratie is veel hoger binnen de cel dan buiten de cel Na+-concentratie is lager binnen de cel dan erbuiten ⇒ tegen de concentratiegradiënt in 1 ATP-molecule levert energie om 2 K+-ionen in de cel te pompen en 3 Na+-ionen uit de cel te pompen functie = zenuwcellen en spiercellen goed laten functioneren bv. protonenpomp → transport van protonen (H+) met transmembraaneiwitten die ATP nodig hebben Blaasjestransport: ! Sommige deeltjes zijn te groot om via transportproteïnen doorheen het celmembraan getransporteerd te worden → actief transport → deeltjes worden doorheen het celmembraan getransporteerd d.m.v. kleine blaasjes Endocytose = verplaatsing van stoffen van buiten de cel naar binnen in de cel (stoffen worden in de cel opgenomen) → gedeelte van het membraan gaat instulpen → stoffen omgeven met een gedeelte van het celmembraan → afsnoeren van het ingestulpte deel → ontstaan van een klein blaasje = endosoom Exocytose = verplaatsing van stoffen van binnen in de cel naar buiten de cel → niet afgebroken resten blijven achter in een blaasje dat verplaatst wordt naar het celmembraan = fagosoom → blaasje versmelt met celmembraan → afvalstoffen komen vrij 3. Celwand 3.1 Bouw van de celwand A| Overzicht celwand: verstevigende laag aan de buitenzijde van het celmembraan ​ belangrijk bestanddeel in plantaardige celwand: cellulose ​ celwand bacteriecel opgebouwd uit: peptidoglycaanmoleculen ​ celwand schimmelcel bevat: chitinemoleculen ​ dierlijke cellen NOOIT celwand B| De celwand bij plantencellen celwand plantencel: ​ dunne primaire celwand (ontstaat eerst) ○​ bevat veel cellulose ​ dikke secundaire celwand ○​ bevat houtstof of lignine ​ middenlamel ○​ wand die twee buurcellen met elkaar verbindt ○​ bevat pectine → belangrijke rol in hechting van plantencellen celwand -​ cellulose -​ bestaan uit lange polymeren van glucosemoleculen -​ polymeren → stevig netwerk -​ ronde kanalen -​ zorgen voor transport en communicatie tussen cellen -​ vormen verbinding tussen cytoplasma van twee cellen => plasmodesmata 3.2 Functie van celwand geeft vorm, stevigheid en bescherming aan de cel kleine openingen tussen moleculen in de celwand → celwand is doorlaatbaar voor verschillende moleculen H4: Subcellulaire structuren bij eukaryoten 1. De celkern celkern / nucleus → opslagplaats voor erfelijk materiaal (DNA) ⤷bevat informatie → aanmaak eiwitten in cellen → omgeven door kernmembraan ​ 2 fosfolipidedubbellagen ​ poriën (hierdoor uitwisseling van moleculen tussen kernplasma/nucleoplasma en het cytoplasma mogelijk) een of meerdere kernlichaampjes of nucleoli → bestaan uit chromatine, RNA en eiwitten → DNA in nucleolus → aanmaak ribosomen chromatine = DNA gewonden rond een complex van eiwitten → cel delen → DNA wordt verdubbeld (=DNA-replicatie) + opgevouwen in compacte vorm = chromosomen (X-vorm) ⤷ bestaat uit 2 (zuster)chromatiden → identiek aan elkaar tijdens celdeling microscopische foto maken van chromosomen + rangschikken volgens grootte = karyogram of chromosomenkaart → telkens 1 chromosoom van de moeder en 1 van de vader → geslachtschromosomen = laatste paar 2. Het endoplasmatisch reticulum endoplasmatisch reticulum (ER) → sterk geplooid membraan, vormt buisjes en afgeplatte zakjes → 2 gebieden: -​ het ruw endoplasmatisch reticulum → herkennen aan bolletjes => ribosome (eiwitten) -​ het glad endoplasmatisch reticulum 2.1 Het ruw endoplasmatisch reticulum ruw endoplasmatisch reticulum (RER) → bevat ribosomen (zorgen voor ruw uiterlijk) ribosomen maken eiwitten aan → via porie-eiwitten in het ER terecht → enzymen vouwen pas gevormde eiwitten op → verpakt in transportblaasjes en vervoerd naar het Golgi-apparaat voor afwerking 2.2 Het glad endoplasmatisch reticulum glad endoplasmatisch reticulum (SER) → bevat geen ribosomen Functies: ​ in membraan → enzymen die rol spelen bij de aanmaak van lipiden (bv. cholesterol en fosfolipiden) ​ calciumopslag ​ speelt een rol bij stofwisselingsprocessen (per celtype verschillen) VB1. in levercellen helpt SER → ontgiften van medicijnen en alcohol VB2. in cellen v/d bijnierschors → productie steroïdhormonen, cortisol 3. Ribosomen ribosomen → vrij in het cytoplasma (cytosol) of op het RER → macromoleculaire eiwitcomplexen opgebouwd uit een grote en kleine subeenheid → opgebouwd uit ribosomaal RNA (rRNA) en eiwitten → aanmaak van eiwitten in de cel in de nucleolus: aanmaak van rRNA + opbouw kleine en grote subeenheid in het cytoplasma: kleine en grote subeenheid in elkaar gezet ribosomen staan in voor de eiwitsynthese in een cel → DNA bevat code om eiwitten te maken 2 processen: transcriptie en translatie 3.1 De transcriptie transcriptie (→in de kern) = start van de eiwitsynthese → cel maakt RNA-kopie van een gen (DNA) belangrijke enzym in transcriptie = RNA-polymerase → kan DNA-dubbelstreng openen, beweegt over DNA en maakt een RNA-kopie RNA-kopie = messenger-RNA (mRNA) → bevat code voor vertaling tot eiwit mRNA gaat via de kernporiën naar de ribosomen in de cytosol 3.2 De translatie translatie = proces waarbij informatie op mRNA door ribosomen wordt vertaald tot polypeptide (eiwit) 4. Proteasomen = eiwitcomplexen die peptidebindingen in een eiwit kunnen hydrolyseren → bij beschadigde eiwitten, eiwitten die foutief zijn opgevouwen, een teveel v/e eiwit eiwitten afgebroken tot peptide van enkele aminozuren → aminozuren hergebruikt bij synthese van nieuwe eiwitten aanwezig in: -​ sommige bacteriën -​ alle eukaryoten -​ alle archaea 5. Het Golgi-apparaat Golgi-apparaat = geheel van afgeplatte zakjes (= cisternen) die op elkaar gestapeld liggen -​ ciszijde = dicht bij ER (naar binnenkant gericht) -​ transzijde = verst van ER (naar buitenkant gericht) → beide delen bevatten enzymen in hun cisternen Na synthese door ribosomen op het RER → eiwitten afgewerkt in het Golgi-apparaat (bv. aanhechting suikerketens voor vorming glycoproteïnen) → eiwitten verlaten Golgi-apparaat verpakt in blaasjes en worden vervoerd naar de plaats in de cel waar ze nodig zijn (via signaalpeptiden) secretieblaasjes bevatten eiwitten met een functie buiten de cel → bewegen naar het celmembraan + versmelten → geven inhoud vrij = exocytose secretieblaasjes die pas versmelten wanneer ze een signaal ontvangen hebben bv. wanneer neurotransmitters worden vrijgegeven uit zenuwcellen 6. Lysosomen ! enkel bij dierlijke cellen = blaasjes die worden afgesplitst van het Golgi-apparaat = celorganellen die omsloten zijn door een membraan en bevatten verschillende types afbraakenzymen, zoals proteasen, lipasen en nucleasen, om biomoleculen af te breken Autofagie = afbreken van eigen bestanddelen lysosomen zorgen voor de vertering in de cel of breken oude celonderdelen af → ER vormt een membraan rond het af te breken materiaal → blaasje ontstaat → blaasje versmelt met lysosoom: inhoud wordt enzymatisch afgebroken Heterofagie = afbreken van materiaal dat van buiten de cel afkomstig is → opname van materiaal in de cel gebeurt door endocytose → endosoom gevormd → endosoom versmelt met lysosoom: inhoud wordt afgebroken Fagocytose = vorm van endocytose waarbij bacteriën die het lichaam binnendringen worden opgenomen door macrofagen → macrofaag omsluit de bacterie met zijn celmembraan en vormt zo een fagosoom ​ necrose = afsterven van weefsel na een beschadiging door factoren van buitenaf ​ apoptose = genetisch geprogrammeerde celdood (doelbewust en strikt geregeld) lysosoom → zuur milieu (lage pH) → ATP-afhankelijke protonenpompen zorgen voor de aanvoer van protonen tot binnen in het lysosoom (H+ in het lysosoom gebracht) → lysosomale enzymen werken alleen bij een lage pH 7. Mitochondriën = rond tot ovaal organel omgeven door een dubbel membraan → inwendig membraan (binnenste membraan): -​ vele instulpingen = cristae → binnenruimte: -​ matrix mitochondriën = energiecentrales van de cel in binnenste membraan en matrix → enzymen die energie vrijmaken uit voedingsstoffen → energie opgeslagen door cel in de vorm van een energierijke moleculen ATP (=adenosinetrifosfaat) mitochondriën bevatten cirkelvormige DNA-moleculen = mitochondriaal DNA (mtDNA) → bij mensen en zoogdieren → bijna altijd overgeërfd via de moeder 8. Chloroplasten ! enkel bij plantencellen = omgeven door dubbel membraan → inwendig membraan = thylakoïdmembraan: -​ vormt lamellen met stapels gesloten platte membraanzakjes => 1 stapeltje = granum ; meerdere stapels = grana → binnenste: -​ stroma in thylakoïdmembranen liggen lichtabsorberende chlorofylmoleculen gebonden in een eiwitcomplex in chloroplasten vindt m.b.v lichtenergie fotosynthese plaats → plant gebruikt CO2 en water om glucose op te bouwen (6CO2 + 6H2O → C6 H12 O6 + 6O2) chloroplast-DNA (cpDNA) → cirkelvormige DNA-moleculen waarvan meerdere kopieën kunnen voorkomen → bevat informatie voor eiwitten die betrokken zijn bij fotosynthese → synthese gebeurd door ribosomen in de chloroplast plastiden: groep gelijkaardige organellen, omgeven door dubbel membraan → opslag van zetmeel bij amyloplasten → kleurstoffen bij chromoplasten 9. De vacuolen = met vocht gevuld blaasje, omsloten door een membraan → grote vacuolen NIET in dierlijke cellen → bij plantaardige cellen opvallend aanwezig vacuolevocht/ vacuoleholte: → waterige oplossing bestaande uit sachariden, ionen, AZ en kleurstoffen → licht zuur Functies: → watervoorraad van plantencel → zorgt (met celwand) voor stevigheid van het plantenlichaam → geeft kleur aan niet groene plantendelen → beschermen plant tegen vraat door stoffen die toxisch of irriterend zijn voor planteneters → verteringstaak in plantencel door afbrekende enzymen (net als enzymen in lysosomen) Amoeba → voedselvacuolen -​ omsluit voedsel met haar schijnvoetjes → vacuole waarin voedsel wordt vervoerd naar lysosomen voor afbraak. Pantoffeldiertjes -​ meerdere voedselvacuolen -​ 2 kloppende vacuolen → pompen overtollig water terug naar buiten 10. Het cytoskelet = netwerk van eiwitvezels Functies: -​ sommige cellen: behoud van celvorm -​ andere cellen: vormverandering mogelijk maken -​ houdt celorganellen op een bepaalde plaats in de cel -​ maakt verplaatsing van organellen mogelijk eiwitvezels → 3 groepen: microfilamenten. microtubuli en intermediaire filamenten 10.1 Microfilamenten = Lange polymeren opgebouwd uit het eiwit actine kunnen in het cytoplasma voorkomen als netwerken of als bundels Netwerk: -​ zorgen voor stevigheid -​ in staat vormverandering op te vangen Bundels: -​ samentrekken van de cel (vb. spiervezels in skeletspieren) -​ vormen van uitstulpingen in het membraan (vb. uitlopers witte bloedcellen) microfilamenten groeien aan 1 zijde, verkorten aan andere uiteinde 10.2 Microtubuli = Holle fijne buisjes opgebouwd uit tubuline-eiwitten → groeien en verkorten continu aan 1 zijde groeit het buisje aan, aan andere zijde buisje afgebroken → cytoskelet kan zich om deze reden heel snel herschikken functie: vormen netwerk → transportblaasjes en celorganellen getransporteerd d.m.v. motoreiwitten 10.3 Intermediaire filamenten = verschillende polymeren van eiwitten en zijn iets dikker dan microfilamenten. → structurele functie: verbinden van individuele cellen met elkaar (vorming van weefsel) vb. keratinefilamenten ! Plantencellen geen intermediaire filamenten! 11. Het centrosoom ! in alle dierlijke cellen ! → 2 centriolen die loodrecht op elkaar liggen (dichtbij de kern) 1 centriool = cilinder → korte microtubuli → 9 sets van 3 rond centriolenpaar → eiwitten geheel = centrosoom Functie: dierlijke cellen → centriolen nodig om te delen → dierlijke cellen delen zich → centriolenpaar verdubbeld → centriolenpaar aan 1 kant van delende cel