Hoofdstuk 1 en 2

1.1 Levenskenmerken: eten, drinken, lopen, urinere, omgeving waarnemen, voortplanten. 1665 Robert Hooke bekeek plantaardig weefsel. In de cellen verschillende structuren: de organellen Dierlijk Plantaardig
Kern X X
Cytoplasma X X
Nucleolus X X
Ribosomen X X
Mitochondriën X X
Endoplasmatisch reticulum X X
Microtubuli X X
Plastiden X
Lysosomen X
Vacuole X
Tonoplast X
Celwand X
Middenlamel X
Golgisysteem X X
celmembraan X X

Zie boek voor uitleg 1.2 organellen Kern
Normaal zichtbaar met microscoop. Niet alle cellen een kern (rode bloedcellen geen, is een uitzondering). Prokaryoten: organismen zonder een kern die door een kernmembraan bij elkaar wordt gehouden. (bacteriën) Eukaryoten: organismen met een celkern. (alle planten en dieren) Kernmembraan: dubbel membraan om de kern+poriën. In kernmembraan kernplasma, daarin chromosomen. Chromosomen bevat DNA (erfelijke informatie) en eiwitten om de draden steviger te maken. Alle chromosomen: chromatine. DNA word gebruikt bij de vorming van alle mogelijke eiwitten van het lichaam (enzymen, hormonen, structuureiwitten). Eigenschap bepaald door aantal aminozuren en volgorde. Eiwitsynthese (productie) heeft plaats in cytoplasma, terwijl DNA de kern niet kan verlaten. Daardoor is er een boodschapper: messenger-RNA (mRNA). Kopie van het gen. Verlaat de kern en de ribosomen kopiëren het exact. In de kern, soms nog een tweede “kern”: nucleolus (=kernlichaampjes). Produceerd ribosomen. Ribosomen
Kleine bolletjes onder elektronenmicroscoop. Bij extreme vergroting zie je twee delen, subunits, opgebouwd uit eiwitten en speciaal RNA, ribosomaal RNA (rRNA). Subunits worden in de nucleolus apart gemaakt en in cytoplasma samengevoegd. 1000 nieuwe ribosomen in één minuut. twee vormen: Zwevend of gebonden aan het ER. Zwevend: produceren eiwitten die bestemd zijn voor gebruik binnen de cel. Gebonden aan het ER: produceren eiwitten die bestemd zijn voor gebruik buiten de cel. Endoplasmatisch reticulum (ER) Het ER is een netwerk van membranen in het cytoplasma. De membranen van het netwerk omsluiten smalle ruimten, de cisternen. Twee soorten: glad en ruw ER. Ruw ER: Het heet ruw omdat het bezet is met ribosomen. Membranen vormen plaatvormige structuren. Eiwitten die er gemaakt worden zijn voor buiten de cel of voor eigen membraan. Het ruw ER is namelijk ook de plaats waar de verschillende componenten van membranen geassembleerd worden. Eiwitten voor buiten de cel gaan in de cisternen. Daarna afgesnoerd in blaasjes van het Golgisysteem. Glad ER: verder van de kern dan het ruwe. Membranen vormen buizenstelsel. In het glad ER bevinden zich de enzymen van belangrijke stofwisselingsprocessen, zoals de synthese van vetten. Bij de levercellen worden stoffen als alcohol of slaapmiddelen afgebroken. Mensen die dat veel gebruiken, dat zij er aan gewend zijn, bevatten de levercellen veel meer glad ER dan niet-gebruikers. Het golgisysteem
Golgisysteem lijkt op ER: een groepje membranen dat smalle holtes omsluit. Zo gerangschikt dat het op juten zakken lijkt. Ook functie lijkt op elkaar. Vanuit ruw ER worden er blaasjes afgesnoerd met eiwitten, die gaan naar het golgisysteem, dat het transport en overslagbedrijf van de cel is. Het systeem is gespecialiseerd in export, maar voert ook binnenlandse transporten uit. De zakken heten dictyosomen. Die liggen altijd op een manier dat de transzijde evenwijdig aan de celmembraan loopt. De andere zijde heet ciszijde. Daar komen de stoffen binnen. Daarna in de dictyosomen worden zij vervolgens bewerkt door enzymen. De blaasjes die klaar zijn, gaan aan de transzijde weg. Eén blaasje dat word geproduceerd en binnen de cel blijft is het lysosoom. De lysosomen
Lysosomen zitten vol enzymen die macromoleculen kunnen afbreken, zoals eiwitten, lange suikerketens en vetten. De inhoud is zuur, daardoor stevige verpakking nodig. Lysosomen zorgen voor opruimen van versleten en onbruikbaar delen van de cel. D.m.v. afbraak vernieuwt een cel zichzelf voortdurend. De verteringsproducten (glucose, aminozuren en vetzuren) gaan in het cytoplasma. Het kan ook gebeuren dat hele cellen worden afgebroken (een kikkervisje bij gedaanteverwisseling). Mitochondriën
Bijna alle processen die met opwekking van energie voor de cel te maken hebben vinden hier plaats. Meeste energie uit verbranding van suikers en vetten. Daarbij ontstaat ATP, de stof die als brandstof dient. ATP-vorming vind plaats in mitochondriën. De mitochondriën is raadselachtig want het heeft een eigen cirkelvormig stukje DNA en zou in principe zelf eiwitten kunnen produceren omdat er een soort ribosoom in zit. (het lijken bijna cellen binnen cellen). Gebleken is dat dit DNA informatie bevat voor delen van de enzymen van de ademhalingsketen, het proces dat het meeste ATP oplevert. 1.3 de celmembraan De celmembraan houdt alles bij elkaar. Het kan selectief stoffen doorlaten, daardoor regelt hij welke stoffen in of uit gaan. Membraan bestaat uit eiwitten en vetachtige stoffen. Dat er vetten in de membraan zitten, vermoedde men door de waarneming dat in vet opgeloste stoffen makkelijker cellen binnenkomen dan in water opgeloste stoffen. Die vetten zijn vooral fosfolipiden (2 lange vetzuurketens die vastzitten aan één kant van een molecuul glycerol en aan de andere kant: fosfaat en choline) Aan de kant van de vetzuren waterafstotend: hydrofoob. Aan de kant van de fosfaat en choline trekt water aan: hydrofiel. Zo’n stof word amfipatisch genoemd. Fosfolipiden die in water wordt gebracht, vormen in een oogwenk een dubbele laag. Buitenkant hydrofiele delen, binnenste hydrofobe delen. De enige manier is dan om een bol te maken. Zo’n bol wordt een liposoom genoemd. Zo’n dubbele laag is nog geen membraan, er moeten nog andere stoffen bij (oa. eiwitten en cholesterol) Eiwitten hebben ook hydrofoben delen. Die delen zitten dus in het hydrofoben deel van de liposoom (in het binnenste). Omdat de eiwitten vrij willekeurig verspreid over de membraan voorkomen, heet dit model vloeibaar mozaïekmodel. Cholesterolmoleculen zorgen ervoor dat membranen vloeibaar zijn. Cholesterol is een lipide, en daarom zitten ze tussen de hydrofobe staarten van de fosfolipiden. Ze voorkomen dat ze aan elkaar kleven. Vetzuurstaarten zelf spelen ook een rol bij de vloeibaarheid. Als ze meer dubbele bindingen bevatten, dus meer onverzadigd zijn, is de membraan vloeibaarder. De transportfunctie (doorlaatfunctie van de membraan) is een van de belangrijkste functies. Het regelt met welke mate welke stoffen de cel in mogen en welke niet. Dat geldt voor grotere moleculen, zoals suikers, die hydrofiel zijn en daar niet door de hydrofobe laag kunnen. Dat geldt ook voor ionen, die alleen kunnen bestaan in aanwezigheid van water. Bepaalde membraaneiwitten zorgen ervoor dat ze de cel in of uit kunnen. Elk transporteiwit kan maar aan één bepaalde stof of één soort ion doorgang verlenen, en dat kost energie. Daarom heet het actief transport. Nog grotere brokken, zoals grote eiwitten of molecuul complexen, worden d.m.v. endocytose naar binnen geloodst. 4 stappen: 1. materiaal dat naar binnen moet komt bij het membraan. 2. vaak komt het op een bepaalde plek

3. de membraan stulpt er naar binnen, 4. en er ontstaat een blaasje dat wordt afgesnoerd en vrijkomt in het cytoplasma. Inhoud is vloeibaar: pinocytose
Inhoud is vast: fagocytose
Kleine moleculen, zoals water, zuurstof en CO2 komen binnen door diffusie. Als de concentratie van een stof buiten hoger is dan binnen, stroomt het naar binnen. Diffusie kost dan ook geen energie. 1.4 plantaardige cellen Plantaardige cel geen lysosomen. De taak word door een ander organel overgenomen. Typische organellen voor plantaardige cellen: • plastiden, (zoals bladgroenkorrels), kunnen de energie van zonlicht opvangen en opslaan • een dikke celwand • een grote met water gevulde holte, de vacuole
Bladgroenkorrels of chloroplasten behoren tot de plastiden. Chloroplasten produceren ATP. Chloroplasten kunnen alleen ATP vormen als er daglicht is. Ze worden ook niet gevormd in delen waar geen zonlicht komt. Fotosynthese: licht + zuurstof + koolstofdioxide word glucose + zuurstof + energie (ATP) Dit kan door de groene kleurstof, chlorofyl. Groene plantenkleur komt door chlorofyl. Ook de kleuren van bloemen, vruchten en herfstbladeren worden vaak veroorzaakt door kleurstoffen in een soort plastiden, chromoplasten. Er zijn ook leukoplasten (kleurloze korrels). Voorbeeld: amyloplasten, plastiden voor opslag van zetmeelkorrels. Planten voelen hard aan, komt door de celwand om de celmembraan. Celwand is veel dikker en stugger en een andere samenstelling. Bestaat voornamelijk uit cellulose, ingebed in een matrix van andere suikers en wat eiwit. Primaire celwanden: dunne celwanden. Als een stengel of wortel verhout, komt er nog 1 of meer lagen aan de oorspronkelijke, primaire celwand toegevoegd vanuit de cel. De secundaire celwand bevat dus houtstof (lignine). De vacuole vult een groot deel in de cel en het cytoplasma ligt er als een dun laagje omheen. Tussen cytoplasma en vacuole zit een membraan, het tonoplast. De vacuole is een groot reservoir van in water oplosbare eiwitten, ionen, maar ook afvalstoffen, gifstoffen en de enzymen die bij dierlijke cellen in de lysosomen zitten. Bij groei van planten word er water in de vacuoles gestopt, want dat is makkelijker dan cytoplasma aanmaken. Daardoor wordt de cel een eind opgerekt (celstrekking). Cytoplasma bestaat ook uit een oplossing van macromoleculen in water. De celwand kan water door laten maar niet de oplossingen, dus is het semi-permeabel. Als de celwand alles doorliet, zou de cel alles kwijtraken door diffusie. Omdat de celwand semi-permeabel is neemt de cel water op als je hem in een bakje met water legt i.p.v. dat hij leegloopt zoals bij diffusie. Dat is osmose. De oplossing die het meeste water opneemt, heeft de hoogste osmotische waarde. Hoogste osmotische waarde: hypertonisch
Laagste osmotische waarde: hypotonisch
Osmotische waarde gelijk: isotonisch
Plasmolyse: de celwand laat los
Turgor: de celspanning
Grensplasmolyse: als er geen celspanning meer is
De turgor zorgt ervoor dat de cel niet knapt als de cel in een hypotonische oplossing ligt. Het water stroomt de cel in en de tegendruk wordt groter. Op een gegeven moment is de tegendruk zo groot dat het water er niet meer in kan. 1.5 bacteriën en virussen Je hebt eukaryoten (planten, dieren en lagere organisme, zoals wieren en schimmels) en je hebt prokaryoten (bacteriën en cyanobacteriën, ook wel blauw-groene algen. Grootste verschil is aan- of afwezigheid van een kernmembraan. Prokaryoten hebben één chromosoom dat gewoon in de cel rond zwabbert. Het bevat 1 DNA-molecuul. Ook bevat het nog kleine, ringvormige stukjes DNA (plasmiden). Dat bevat een paar genen die de cel extra eigenschappen geven. Prokaryoten zijn even groot als de kleinste eukaryoot (10 micrometer of 0,01 millimeter). Bacterie heeft geen mitochondriën en ER. Ze hebben wel een celwand, maar niet van cellulose maar van een mengsel van suiker-eiwit- en suiker-vetverbindingen. Kenmerk van veel bacteriën: zweepstaart of flagellum
Virussen zijn kleiner dan bacteriën. Sturctuur virus: ze bestaan uit genetisch materiaal in de vorm van DNA of RNA met een paar enzymen, omgeven door een eiwitmantel of capside. Zij kunnen buiten alle andere organellen doordat het parasieten zijn die in een cel en ten koste van die cel leven. De door virussen bewoonde cel wordt de gastheer genoemd. Ze gebruiken de dingen van de cel (zoals de Golgisysteem, ribosomen enz.) DNA-virussen kunnen probleemloos gebruik maken van de gastheer omdat die DNA heeft. RNA-virussen kunnen dat niet. Zij beschikken wel over een enzym, het reverse transcriptase, dat van het RNA een DNA-kopie maakt. Deze wordt ingebouwd in het DNA van de gastheer en dient zo als uitgangspunt voor de synthese van viruseiwit door de gastheercel.
2.2 deling, roei en ontwikkeling Zygote: de bevruchte eicel. Groei: toename van het aantal cellen. Het begin is een ontkieming of een geboorte. Ongeslachtelijke voortplanting geen geboorte. Bij bacteriën heet de voortplanting deling. Na geboorte of ontkieming neemt het aantal cellen toe door celdeling. Omgevingsfactoren zijn bepalend voor de uiteindelijke grootte. Plasmagroei: toename van de hoeveelheid plasma in de cel. Bij planten bij de meeste cellen ook nog celstrekking. Vacuolen nemen veel water op en smelten samen tot een centrale vacuole. Daardoor groeit de cel. Virussen groeien niet. Cellen hebben een beperkte levensduur dus wordt er voortdurend vervangings- en herstelwerkzaamheden uitgevoerd. Veel weefsels kunnen nieuwe cellen produceren met dezelfde functie. Als weefsel geen nieuwe cellen kan produceren vormt het bindweefsel in het orgaan extra cellen om het gat te dichten (littekenweefsel). Zenuwcellen en spiercellen kunnen niet worden vervangen, maar ze blijven wel groeien en ontwikkelen. Bij planten vind celdeling en groei voor op een paar plekken, in het deelweefsel of meristeem. Dit bestaat uit een cellaag in de stengels en de wortels. Het is verantwoordelijk voor de diktegroei. In de stengels en wortels wordt dit weefsel cambium genoemd. Het komt ook voor in alle knoppen en toppen van de plant. 2.3 DNA en chromosomen De celkern of nucleus is het bestuurlijk organel van de cel. Het is afgescheiden van de rest door een kernmembraan (maakt deel uit van ER). In de celkern ligt het kernplasma met de chromosomen (gekleurde lichaampjes). Ze bestaan uit kerneiwitten en DNA. In elke menselijke kern is 2 meter DNA. Ze zijn alleen met de microscoop te zien als ze erg gespiraliseerd zijn dus verkort. Wij hebben 46 chromosomen en 23 paren. Bacteriën hebben 1 chromosoom. Sommige planten wel 500. DNA
basen A/T/C/G
3 basen
Triplet = aminozuur
hele reeks
polypeptide (gen) vormen eiwitten
een reeks tripletten achter elkaar die coderen voor een volledige polypeptideketen vormen een gen. De plaats van een gen in een chromosoom wordt locus genoemd. Veel eiwitten zijn samengesteld uit meer dan 1 peptide, die van elkaar verschillen. Elke chromsoom heeft een zusterchromosoom, een homoloog chromosoom. 23 van moeder en 23 van vader. Symbolische aanduiding: 2n=46. n is het aantal verschillende chromosomen. Omdat chromosomen in paren voorkomen geld dus dat de mens bijv. voor de eigenschap bloedgroep twee chromosomen heeft, 1 moeder en 1 vader. Genen die dezelfde eigenschap coderen in de twee homologe chromosomen heten homologe genen. Eiwitten vormen het directe product op basis van de DNA codes. Enzymeiwitten zorgen voor: alle stofwisselingsreacties, vorming van DNA, productie hormonen, groei van cellen. Daarom zijn zij bepalend voor de ‘groei en bloei’ van lichaam en geest. Fenotypen zo ziet het er uiteindelijk uit, je DNA zegt dat je smal gebouwd bent, maar als je bouwvakker bent word je breed en dat staat niet in je DNA
Genotype zo staat het in je DNA

Door blootstelling aan verschillende omstandigheden heet modificaties. Dit is dus een verandering van het fenotype als gevolg van een milieufactor. 2.4 mitose en meiose Mitose of gewone kerndeling
Kerndeling beging met verdubbeling (replicatie) van het DNA. De 2 nieuwe DNA-moleculen elk naar één zijde van de cel. Dat is mitose. Bij dieren vormt zich dan een tussenwand door insnoering van de celmembraan, daardoor 2 nieuwe cellen. Door plasmagroei worden ze groter. Bij planten vormen zich blaasjes in het midden van de cel, waaruit membranen en de middenlamel ontstaan. DNA-replicatie wordt ingezet tijdens de interfase. Chromosomen zijn dan langerekt. Daardoor zijn ze niet goed zichtbaar. Interfase heeft 3 fases: G1-fasea, S-fase, G2-fase. Na G2 is de M-fase (M=mitose). G1 gebeurt doordat de cel signalen ontvangt van groeifactoren (eiwitten of hormonen). In de G1-fase zijn genen actief die coderen voor eiwitten en enzymen, die nodig zijn in de S-fase. In G1, S, en G2 vormt de cel eiwitten (kerneiwitten of histonen) en celorganellen. In S verdubbelt het DNA. De ladder wijkt uiteen en van beide DNA-ketens wordt een complementaire DNA-streng gemaakt. G2 is verdere voorbereiding op de mitose aanmaak van eiwitten en enzymen die nodig zijn voor deling. De cel verbreekt – voor een deel – de verbinding met buurcellen om ruimte te scheppen. M fase begint met spiralisatie en verdichting van DNA. DNA windt zich om de histonen heen. Het duurt in totaal +- 20 uur, M fase 1 uur. G1 en S allebei 8 uur. Chromosomen bestaan uit twee chromatiden die aan elkaar zitten met een centromeer. Meiose of reductiedeling
Spermacel en eicel heeft 23 chromosomen (n). Na bevruchting 46 (2n). Spermacellen en eicellen zijn de enige cellen in het lichaam met 23 chromosomen: haploïde. Alle andere zijn diploïd. Meisose heeft 3 stadia: interfase, meiose I en meiose II. Interfase: verdubbeling DNA zoals bij mitose. Maar ook nog iets anders. De homologe chromosomen trekken elkaar aan en vormen paren. Meiose I: splitsing van twee chromosomen van elk homoloog paar en de cel deelt zich. Na meiose I zijn er 2 cellen met 23 chromosomen (met ieder 2 chromatide) Meiose II: chromatide scheiden zich. Na meiose II zijn er 4 cellen met 23 chromosomen (elk bestaat uit 1 chromatide). 2.6 voortplanting Ongeslachtelijk
Vb: celdeling, knol, bol, en knopvorming en vorming van wortelstokken en via sporen. Nakomelingen zijn genetisch identiek aan de ouder. Het zijn klonen. Poliepen, slakken, gekko’s en bladluizen planten zich ongeslachtelijk voort. Bij veel van deze dieren kunnen zich uit onbevruchte eicellen nieuwe individuen ontwikkelen. Dat heet parthenogenese (maagdelijke geboorte). Klonering (in de landbouw) Bij ongeslachtelijke voortplanting zijn nakomelingen identiek en is de genetische vatiatie zo goed als nihil. Monocultuur: één soort gewas waarvan alle planten ook nog genetisch identiek zijn (levert grote voordelen op). Van de moederplant wordt wat weefsel opgekweekt in een reageerbuis: de weefselkweek. Met groeihormonen worden de weefselklompjes aangezet tot specialisatie. De kiemplantjes worden in de kas verder opgekweekt. Uit één chrysant of oliepalm kan men duizenden klonen maken. Het kan ook m.b.v. knollen, bollen, stekken en enten. Zie plaatje blz. 55
Geslachtelijke voortplanting

Bij geslachtelijke voortplanting moeten eerst gameten (geslachtscellen) worden gevormd (n). Bij meiose ontstaan uit diploïde cellen (2n) haploïde cellen (n). tijdens de fase van de meiose die voorafgaat aan de splitsing van de chromosoomparen. Stellen de chromosoomparen zich eerst op in het middenvlak (equatorvlak) van de cel. Afhankelijk van de positie tijdens de meiose I worden er talloze combinaties gemaakt. Voor de mens:223 combinaties. Het is mogelijk om geslachtelijke voortplanting af te wisselen met ongeslachtelijke voortplanting, zoals te zien is in de levencyclus van de varenplant. Dat heet generatiewisseling. Voordelen van geslachtelijke voortplanting
Een individu, door geslachtleijke voortplanting voortgebracht, is op DNA-niveau absoluut uniek. Door de 2 gameten van de ouders is er enorme variatie in genotypes. Daarbij komt dan nog de toevallige mutaties en de uitwisselingen tussen de chromosomen tijdens de interfase bij de meiose. Ook hebben de omgevingsfactoren hun effect, dat leidt tot het uiteindelijke fenotype. Er zijn natuurlijk ook uitzondering. Eeneiige meerlingen zijn genetisch identiek. Door die enorme variatie, is er altijd wel iemand die overleeft. Degene die bestand zijn tegen ziekten, immuun zijn voor giffen en betere camouflagepatronen hebben, hebben een grotere kans zich verder voort te planten.