Transcript 1. Bouw van de cel

1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
bruine beer
eekhoorn
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
mier
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
nematode
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
mijt
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
menselijke macrofaag, lymfocyte en Streptococcus
10-9
10-10
1 nm
1A
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
bacterie
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
rhinovirus
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
hemoglobine
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
DNA
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
waterstofatoom
1m
10-2
10-3
1 cm
1 mm
10-6
1 mm
10-9
10-10
1 nm
1A
eukaryote cellen : 1-100 µm
prokaryote cellen,
organellen : 1-10 µm
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
prokaryoten
bacteria
archaea
eukaryoten
protista planten fungi
dieren
1500 miljoen jaar geleden
prokaryote cel
capsule
celwand
celmembraan
nucleoide (DNA)
flagel
eukaryote cel
kernmembraan
cytoplasma
organellen
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
dubbele membraan
porie
dubbele membraan
porie
chromatine
• aanmaak ribosomen,
• regeling eiwitsynthese
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
ribosomaal RNA + eiwitten
• eiwitsynthese
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
kernmembraan
endoplasmatisch
reticulum
Golgi-apparaat
plasmamembraan
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• synthese lipiden
• metabolisme koolhydraten
• detoxificatie
SER
cisternale
cisternae
ruimte
• transport en
ombouw eiwitten
• aanmaak membranen
RER
nucleus
ribosomen
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
cis-zijde
Golgiapparaat
trans-zijde
• ombouw en opslag producten
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
lysosoom
Christian de Duve
• fagocytose
• autofagie
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
• Vacuolen
tonoplast
vacuole
• voedselopslag
• pompen
• opslag giffen
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
• Vacuolen
1.5. De mitochondria
mitochondrion
crista
centrale matrix
intermembraan
matrix
binnenste membraan
buitenste membraan
• respiratie
mt-DNA
Chlamydomonas : cytoplasmatisch conflict
gefrustreerd mt-DNA
hermafrodieten
mutatie in mt-DNA
(ontstaan van mannenkillers)
hermafrodieten en vrouwen
mutatie
in nucleair DNA
hermafrodieten
mannelijkheid wordt
zeldzaam
mutatie in
nucleair DNA
(ontstaan vrouwenkillers)
hermafrodieten, mannen en vrouwen
competitie
mannen en vrouwen
Madame B
18 ff
0 mm
37 ff
0 mm
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
• Vacuolen
1.5. De mitochondria
1.6. De plastiden
amyloplasten, chromoplasten, chloroplasten
granum
stroma
dubbele membraan
thylakoid
lumen
• fotosynthese
prokaryoten
bacteria
archaea
eukaryoten
protista planten fungi
chloroplasten
mitochondria
dieren
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
• Vacuolen
1.5. De mitochondria
1.6. De plastiden
1.7. Het cytoskeleton
flagellen (10-200µm)
microtubuli
• beweging
ciliën (2-20µm)
Paramecium
microfilamenten in spiercellen
myosine
actine
1. Bouw van de cel
1.1. Prokaryote en eukaryote cellen
1.2. De kern
1.3. De ribosomen
1.4. Het endomembraansysteem
• Het endoplasmatisch reticulum
• Het Golgi-apparaat
• Lysosomen
• Vacuolen
1.5. De mitochondria
1.6. De plastiden
1.7. Het cytoskeleton
1.8. Het plasmamembraan
eiwit
fosfolipiden
bilayer
intercellular junction
plantaardig
centrale
vacuole
dierlijk
cytoskeleton
peroxysoom
mitochondrion
ribosomen
RER
kern
SER
Golgi-apparaat
lysosoom
chloroplast
plasmamembraan
celwand
1. Bouw van de cel
2. Cellulaire respiratie
organische
+ zuurstof
molecule
C6H1206 + 6 O2
kooldioxide + water + energie
6 CO2 + 6 H20 + energie
warmte
ATP
glycolyse
electronentransportketen
Krebscyclus
O2
CO2
afbraak van glucose
tot pyruvaat
+ 2 ATP
verdere afbraak
+ 2 ATP
NAD+ wordt NADH
+ 34 ATP
co-enzyme=nicotinamide adenine dinucleotide
H20
1. Bouw van de cel
2. Cellulaire respiratie
3. Fotosynthese
kooldioxide + water + lichtenergie
6 CO2 + 6 H20 + energie
organische
+ zuurstof
molecule
C6H1206 + 6 O2
lichtreacties
Calvincyclus
CO2
H20
O2
omzetting van zonneenergie naar chemische
energie
vorming NADPH
met energie uit NADPH
wordt CO2 omgezet in
koolhydraten
CO2
H2O
organische
moleculen
O2
1. Bouw van de cel
2. Cellulaire respiratie
3. Fotosynthese
4. Eiwitsynthese
1. Bouw van de cel
2. Cellulaire respiratie
3. Fotosynthese
4. Eiwitsynthese
one gene - one enzyme
one gene - one proteine
one gene - one polypeptide
Transcriptie
RNA-polymerase
m-RNA
A
C
AA
CA
GA
UA
=4
U
G
AC
CC
GC
UC
AG
CG
GG
UG
AU
CU
GU
UU
= 16
UUU
UUC
UUA
UUG
UCU
UCC
UCA
UCG
UAU
UAC
UAA
UAG
UGU
UGC
UGA
UGG
CUU
CUC
CUA
CUG
CCU
CCC
CCA
CCG
CAU
CAC
CAA
CAG
CGU
CGC
CGA
CGG
AUU
AUC
AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
ACG
AAU
AAC
AAA
AAG
AGU
AGC
AGA
AGG
GUU
GUC
GUA
GUG
GCU
GCC
GCA
GCG
GAU
GAC
GAA
GAG
GGU
GGC
GGA
GGG
= 64
De genetische code (m-RNA)
UUU
UUC
UUA
UUG
Phe
Phe
Leu
Leu
UCU
UCC
UCA
UCG
Ser
Ser
Ser
Ser
UAU
UAC
UAA
UAG
Tyr
Tyr
stop
stop
UGU
UGC
UGA
UGG
Cys
Cys
stop
Trp
CUU
CUC
CUA
CUG
Leu
Leu
Leu
Leu
CCU
CCC
CCA
CCG
Pro
Pro
Pro
Pro
CAU
CAC
CAA
CAG
His
His
Gln
Gln
CGU
CGC
CGA
CGG
Arg
Arg
Arg
Arg
AUU
AUC
AUA
AUG
Ile
Ile
Ile
Met of start
ACU
ACC
ACA
ACG
Thr
Thr
Thr
Thr
AAU
AAC
AAA
AAG
Asn
Asn
Lys
Lys
AGU
AGC
AGA
AGG
Ser
Ser
Arg
Arg
GUU
GUC
GUA
GUG
Val
Val
Val
Val
GCU
GCC
GCA
GCG
Ala
Ala
Ala
Ala
GAU
GAC
GAA
GAG
Asp
Asp
Glu
Glu
GGU
GGC
GGA
GGG
Gly
Gly
Gly
Gly
transport-RNA
ARGININE
CGG
anticodon
Translatie
Polyribosomen
DNA
ACC AAA CCG AGT
transcriptie
m-RNA
UGG UUU GGC UCA
translatie
eiwit
Trp - Phe - Gly -Ser
1. Bouw van de cel
2. Cellulaire respiratie
3. Fotosynthese
4. Eiwitsynthese
5. De celcyclus
Amoeba : reproductie door celdeling
rode bloedcellen
200 miljoen/dag
(~ 100 ml bloed)
Het menselijk genoom
1
2
6
13
19
3
7
14
20
4
8
9
15
21
10
11
16
22
5
17
12
18
X Y
chromosoom 7
q-arm
centromeer
p-arm
IFNB2 (type interferon)
PSP (fosfoserinefosfatase)
EGFR (receptor voor epidermale
groeifactor)
EPO (erythropoietine, hormoon
voor productie rode bloedcellen)
TCRB (b-keten van antigenreceptor op T-cellen)
zusterchromatiden
eicel + zaadcel
zygote
MITOTISCHE CELCYCLI
MEIOTSCHE DELING
somatische cellen
gameten
MITOTISCHE CELCYCLUS
G1-fase
M-fase
S-fase
cytokinese
mitose
G2-fase
interfase
chromatine
(verdubbeld)
centrosomen
G2-interfase
nucleolus
kern
membraan
plasmamembraan
spoellichaam
centromeer
Profase
chromosoom, bestaande uit 2 zusterchromatiden
homologe chromosomen
centromeer
kinetochoor
zusterchromatiden
1
2
6
13
19
3
7
14
20
4
8
9
15
21
10
11
16
22
5
12
17
18
X X
Mens : normale vrouw
fragmenten
kernmembraan
microtubuli
zonder kinetochoor
kinetochoor
Prometafase
pool spoellichaampje
microtubulus
met kinetochoor
metafase
plaat
Metafase
spoellichaampje
Anafase
dochterchromosomen
insnoering
Telofase &
cytokinese
kernmembraan
nucleolus
epitheelcellen
levercellen
spiercellen
zenuwcellen
Regulatie van de celcyclus
• celcyclus-controle-systeem
G1-checkpoint
G1
S
M-checkpoint
G2-checkpoint
G2
CdK
G1
S
CdK
CdK
G2-checkpoint
G2
cycline
MPF
maturation promoting factor
CdK
cycline-dependent kinase
Regulatie van de celcyclus
• celcyclus-controle-systeem
• interne signalen
inactivatie anaphase promoting complex
(<kinetochoor)
Regulatie van de celcyclus
• celcyclus-controle-systeem
• interne signalen
• externe factoren
• fysische prikkels
• chemische prikkels
groeifactoren
vb: PDGF
(platelet derived growth factor)
fibroblasten
PDGF
bloedplaatjes
normale fibroblasten
getransformeerde fibroblasten
Kanker ... op hol geslagen mitotische delingen
•
•
•
•
checkpoints worden genegeerd
ongelimiteerd
klonen
primaire tumor ... bloedvaten- en lymfvatenstelsel ... metastasis
Kanker ... op hol geslagen mitotische delingen
mutatie van gen betrokken in celcyclus
mutatie van proto-oncogen
of tumor-suppresor-gen
mitose versnelt
cumulatie DNA-schade
• proto-oncogenen
m
oncogenen
coderen voor
• receptoren groeifactor
• kinasen
• cyclinen
• tumor suppressor genes
inhiberen mitose
vb: retinoblastoma
• RB-locus op chromosoom 13 gemuteerd
• RB inhibeert mitose
• somatische mutatie leidt tot ziekte
oorzaken van kanker
• al wat DNA kan beschadigen (=mutageen)
• straling
• chemicaliën (carcinogenen)
Chernobyl
: + 17000 kankers
• oxidanten
‘normaal’ aantal sterftegevallen aan kanker :
513.000.000
• al wat mitose stimuleert
• sommige hormonen
• oorzaken van chronische ontstekingen
• virussen (vb: papilloma, hepatitis B, C,...)
Lance Armstrong
1
2
6
13
19
3
7
14
20
4
8
9
15
21
10
5
11
16
17
22
12
18
X Y
Mens : normale man
MEIOTISCHE CELCYCLUS
centrosomen
Interfase I
kernmembraan
chromatine
Profase I
chiasmata
zusterchromatiden
spoellichaam
tetrade
Metafase I
microtubulus
centromeer met
kinetochoor
metafaseplaat
zusterchromatiden blijven
Anafase I
homologe chromosomen
segregeren
insnoering
Telofase I &
cytokinese
Profase II
Metafase II
Anafase II
zusterchromatiden
scheiden
Telofase II &
cytokinese
19
20
21
22
Downsyndroom (trisomie 21)
X X
Downs syndroom
•
•
•
•
•
John Langdon Down (1866)
Lejeune & Jacobs 1959 : chr 21
mother-age-effect
overexpressie van genen op 21
grote mate van variatie in expressie
(afh. allelen, ‘penetratie’)
X X Y
Klinefelters syndroom (XXY)
Klinefelter syndroom
•
•
•
•
XXY, XXYY, XXXY,...
1/500 tot 1/1000
steriliteit
ontwikkeling borsten, weinig atletisch,
mindere coördinatie, minder sec. haar
• vaak verlegen, stil, kleine taalprob.,
weinig zelfvertrouwen
4
5
Cri-du-chat syndroom (chromosoom 5 depletie)
Cri-du-chat syndroom
• deletie stuk chromosoom 5
• katachtig huilen
• laag geboortegewicht, microcefalie,
micrognathia
• mentale retardatie
Meiose leidt tot genetische variatie
• onafhankelijke segregatie van de chromosomen
2n=4 ............ 4 combinaties mogelijk
2n=6 ............ 8 combinaties mogelijk
2n=46.......... ca. 8 miljoen combinaties mogelijk
• crossing-over
• random bevruchting
8 miljoen x 8 miljoen = 64 miljard combinaties
replicatievork
primase
polymerase
polymerase
polymerase
primase
ligase