Biologie Hoofdstuk 1 Celleer Vanderschaeve_EurAc_2011

Transcriptie

1 Biologie Hoofdstuk 1 Celleer

2 Overzicht hoofdstuk Cel als basiseenheid van de levende wezens Bouwstenen van levende wezens Enzymen

3 De cel als basiseenheid van de levende wezens

4 Antonie Van Leeuwenhoek ( ) Observeerde cellen met handgemaakte microscoop Spiervezels, cellen uit bloed, zaadcellen

5 Zaadcellen met elektronenmicroscoop X 12000

6 Mathias Schleiden en Theodor Swann (1838) Legden de basis van de moderne celtheorie De cel is de basiseenheid van structuur, werking en organisatie van alle levende dingen Rudolf Virchow omnis cellula e cellula : elke cel is uit een andere cel ontstaan

7 Moderne celtheorie Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen Cellen hebben een vergelijkbare basisstructuur Cellen bevatten de erfelijke informatie: hoe een levend wezen functioneert, ligt vast in de cel Cellen ontstaan uit andere cellen Chemische samenstelling van cellen is hetzelfde

8

9 macroscopisch 5 cm microscopisch 15 m 2 m 1 mm 50 cm 50 µm

10

11

12 Hierarchie in de materie

13

14 Moleculen Opgebouwd uit atomen Ingedeeld in anorganisch en organisch Macromoleculen zijn belangrijke structuurelementen in cellen en hun organellen Bvb suikers, vetten en eiwitten

15

16

17 Cel onder de lichtmicroscoop

18 dierlijke cel versus plantaardige cel

19 Lichtmicroscopisch beeld Dierlijke cellen: wangslijmvliescellen mens Plantencellen: opperhuid ajuinrok

20 Schema plantencel 1 celwand 2 celmembraan 3 celplasma 4 tonoplast 5 vacuole 6 celkern 7 bladgroenkorrel

21 Zichtbaar met lichtmicroscoop Celwand bij plantencellen Celmembraan bij dierlijke cellen Celplasma Celkern Plastiden (bv bladgroenkorrels) Vacuole bij plantencellen

22 Vacuole Beeld met lichtmicroscoop

23 Plastiden

24 Details met de elektronenmicroscoop

25 Celwand bij plantencellen vorm en stevigheid cel niet-levende grenslaag middenlamel uit pectine primaire, secundaire en tertiaire wand uit cellulose

26

27 Structuur celwand

28 Plasmodesmata cytoplasma-armpjes verbinden twee plantencellen doorheen celwand bij plantencellen

29 Celmembraan

30 Levende grenslaag Bepaalt wat er wel en niet de cel binnenkomt of uitgaat Opgebouwd uit Fosfolipiden Cholesterol Eiwitten

31 Celplasma

32 Celplasma = cytoplasma vulling van de cel Begrensd door celmembraan Bevat de celorganellen: delen van cel met welbepaalde bouw en functie 60-90% water Rest opgeloste stoffen en macromoleculen

33 Celkern Cytoplasma, mitochondria, endoplasmatisch reticulum, en ribosomen ook zichtbaar

34 Celkern Directiekamer van de cel Bevat DNA Begrensd door een dubbel membraan met poriën voor uitwisseling van stoffen Kernlichaampje(s)

35 Ribosomen

36 Ribosomen Op ribosomen gebeurt de synthese van eiwitten die een cel nodig heeft Ribosomen uit levercel X

37 Endoplasmatisch reticulum

38 Ruw ER Glad ER Intercellulair transport Intercellulair transport Ribosomen voor synthese van eiwitten Geen ribosomen

39 Golgi apparaat

40 Golgi apparaat = dictyosoom Opeengestapelde zakjes rijpe en onrijpe kant Afwerken van eiwitten, concentreren en verpakken Afscheiden van sekreetkorrels en lysosomen

41 animatie golgi apparaat In dierlijke cellen: sekretie eiwitten, antilichamen, neurotransmitters In plantencellen: sekretie celwandmateriaal, etherische olie

42 Plastiden

43 De chloroplast is een plastide dat enkel in plantencellen voorkomt Het is de plaats waar de fotosynthese gebeurt

44 Mitochondriën

45 spiercel mitochondrium x In spiercellen komen veel mitochondriën voor: energievoorziening!

46

47

48 Exocytose Transportblaasjes (afkomstig van Golgiapparaat) fuseren met het plasmamembraan en geven hun inhoud af buiten de cel.

49 Sekretie en extracellulaire vertering 1. Celmembraan 2. Sekretie 3. Rijpe sekreetkorrel 4. Concentrerende vacuole 5. Trans-kant van GA 6. Ribosomen op ER 7. Eiwit binnen ER

50 Endocytose Deeltjes worden binnen de cel gebracht nadat ze omgeven zijn door het celmembraan. Voedselvacuole!

51 Auto- en heterofagie

52 Nieuwe evolutie In de microscopie van cellen! Eigenschappen van membranen:

53 Fluorescentie-microscopie Celonderdelen zichtbaar gemaakt met groen fluorescerend proteïne

54 fluorescentie eigenschap van sommige stoffen om licht uit te zenden als gevolg van, en uitsluitend tijdens, de absorptie van licht van een andere bron golflengte van uitgezonden licht is langer dan golflengte geabsorbeerde licht fluorescentiemicroscoop

55 Rood: celkern Groen: Cadherine= eiwit in celmembraan; rol bij adhesie van cellen

56 Geel: celkern Groen: microtubuli

57 Synthese: functie van celorganellen celkern = directiekamer ribosomen = syntheseplaats endoplasmatisch reticulum = transport binnen de cel golgi-apparaat = concentratie en verpakking lysosoom = afvalverwerking in cel mitochondrium = energiecentrale

58

59 Plantencel als osmotisch systeem Wat is diffusie? Wat is osmose? In welke omstandigheden vindt er osmose plaats in plantencellen?

60 Wat is diffusie? 2 gascontainers zijn van elkaar gescheiden moleculen bewegen en botsen tegen de scheiding als scheiding verwijderd wordt verspreiden de moleculen zich over de volledige container

61 Wat is diffusie spontaan concentratieverschil in gas in vloeistof indien membraan aanwezig: permeabel voor alle deeltjes

62 Wat is osmose 2 oplossingen van eenzelfde stof semipermeabel membraan water verplaatst zich van lage concentratie opgeloste stof naar hoge

63 Wat is osmose diffusie van water door semipermeabel membraan twee waterige oplossingen van verschillende concentratie membraan ondoorlaatbaar voor opgeloste stof

64 Osmotische waarde Wordt bepaald door de concentratie aan opgeloste stof Veel opgeloste stof = hoge osmotische waarde Weinig opgeloste stof = lage osmotische waarde

65 Vergelijken van osmotische waarden hypertoon: een oplossing is hypertoon t.o.v. een andere oplossing als ze meer opgeloste stof dan die andere oplossing bevat isotoon: een oplossing is isotoon t.o.v. een andere oplossing als ze evenveel opgeloste stof als die andere oplossing bevat hypotoon: een oplossing is hypotoon t.o.v. een andere oplossing als ze minder opgeloste stof dan die andere oplossing bevat

66 Semipermeabele membranen in de celmembraan cel tonoplast!!! cellulose-celwand is permeabel voor de meeste stoffen!!!

67 Plasmolyse rode ui

68 Plasmolyse rode ui a b c

69 Tekening plasmolyse

70 Plasmolyse waterpest

71 Begrippen plasmolyse: verschijnsel waarbij een plantencel water verliest door osmose als hij in een hypertone oplossing gebracht wordt deplasmolyse: verschijnsel waarbij een geplasmolyseerde cel water aanzuigt als hij in een hypotone oplossing gebracht wordt turgor: druk die door de celinhoud op de celwand wordt uitgeoefend

72 Plasmolyse als er te weinig water voorhanden is in de bodem > plant kan geen water meer opnemen > plantencellen verliezen water en worden slap Overbemesting: te veel mineralen in bodem > plant verliest water aan bodem > plantencellen verliezen water en worden slap Deplasmolyse Plant kan terug water opnemen, cellen worden turgescent en plant stevig

73 Bouwstenen van levende wezens: chemische samenstelling van cellen Water Anorganische moleculen Organische moleculen of koolstofverbindingen

74 Water 5-95% Oplosmiddel Transport Bouwstof Regeling temperatuur

75 Anorganische moleculen: mineralen Beïnvloeden de samenstelling en de werking van cellen Beïnvloeden reacties in cellen Macro-elementen: zijn in grote hoeveelheden nodig voor het organisme (bvb K, Na, Ca, Fe ) Sporen-elementen: zijn in zeer kleine hoeveelheden nodig (bvb Mn, Cu, Zn, )

76 Organische moleculen of koolstofverbindingen Sachariden of koolhydraten Lipiden of vetten Proteïnen of eiwitten Nucleïnezuren of kernzuren

77 Sachariden Monosachariden: bestaan uit één basiseenheid Disachariden: worden gevormd uit de aaneenschakeling van twee monosachariden Polysachariden: worden gevormd uit de aaneenschakeling van veel monosachariden (meestal glucose)

78 Monosachariden Glucose Glucose = druivensuiker Fructose = vruchtensuiker Functie: brandstof (bij verbranding in de cellen krijgen de cellen hun noodzakelijke energie)

79

80 Disachariden Sacharose = rietsuiker of bietsuiker Lactose = melksuiker Lactose zit in melk van alle zoogdieren Maltose = moutsuiker Maltose ontstaat bij kieming van gerst basis voor bierbereiding

81 Bietsuiker en rietsuiker: sacharose

82 Lactose wordt normaalgezien in onze dunne darm afgebroken tot glucose en galactose door het enzym lactase Indien lactase ontbreekt: gisting in de darmen met gasvorming

83 Mouten Zetmeel maltose Maltose wordt door enzymen uit gistcellen omgezet in ethanol

84 Disachariden Functie van disachariden is energielevering Na afbraak (met enzymen en water) ontstaan monosachariden

85 Polysachariden Zetmeel Dierlijk zetmeel of glycogeen Cellulose

86 Polysachariden Zetmeel zoals in maïs en aardappel bestaat uit mengsel van amylose en amylopectine Reservestof Na afbraak ontstaat glucose

87 Polysachariden Glycogeen = dierlijk zetmeel Reservestof in lever en spieren Na maaltijd wordt glucose uit het bloed opgeslagen als glycogeen: door hormoon insuline Tussen de maaltijden, bij energiebehoefte, wordt glycogeen terug afgebroken tot glucose: hormoon adrenaline

88 Lipiden Basisbouw is steeds hetzelfde: glycerol gebonden op drie vetzuren Doordat de vetzuren verschillen verschillende lipiden

89 Lipiden: functie Reservestof/brandstof Bouwstof: fosfolipiden in celmembraan Aanbreng van essentiele vetzuren (linoleenzuur en linolzuur)

90 Cholesterol Vetachtige stof Zit in celmembranen Nodig voor opbouw steroïdhormonen Nodig bij vorming van gal

91 Proteïnen Eiwitten kunnen draadvormig zijn zoals collageen Eiwitten kunnen bolvormig zijn zoals hemoglobine

92 Proteïnestructuur: overzicht

93 Primaire structuur Aaneenschakeling van aminozuren 20 verschillende aminozuren Volgorde van aminozuren in de keten is heel belangrijk

94 Secundaire structuur

95 Tertiaire structuur Het eiwit krijgt zijn ruimtelijke vorm door extra bindingen Als er bij de primaire aminozuurketen een aminozuur verandert, dan kan ook de tertiaire structuur veranderen

96 Bij sikkelcelanemie is er slechts één aminozuur anders in de keten!

97 Quaternaire structuur Verschillende tertiaire moleculen vormen (al dan niet met vreemde elementen, een werkzame stof)

98 Enkele functies van proteïnen enzymen (lysozym, amylase, katalase, ) transporteiwitten (carriers in celmembraan, hemoglobine) structuureiwitten (collageen, keratine, fibroïne) receptoren (receptor voor acetylcholine) contractiele eiwitten (actine en myosine in spiervezel) eiwitten met beschermende functie (antilichamen, fibrinogeen)

99 Enzymen Wat zijn enzymen? Experiment: toevoegen van een mespunt mangaandioxide aan waterstofperoxide. Waarneming: er vindt een opbruisreactie plaats. Besluit: onder invloed van mangaandioxide valt waterstofperoxide sneller uiteen in zuurstofgas en water.

100 Een katalysator is een stof die een scheikundige reactie versnelt of vertraagt zonder bij die reactie verbruikt te worden. Een katalysator wordt na de reactie onveranderd teruggevonden.

101 Experiment: breng een stukje rauwe aardappel in waterstofperoxide. Waarneming: er vindt een opbruisreactie plaats. Besluit: aardappel bevat een stof die het uiteenvallen van waterstofperoxide versnelt.

102 Katalase Is een enzym dat in alle levende cellen aanwezig is Dat is nodig want waterstofperoxide wordt bij veel reacties gevormd en is giftig voor de cellen

103 Experiment: breng een stukje gekookte aardappel in waterstofperoxide. Waarneming: er vindt geen opbruisreactie plaats. Besluit: koken vernietigt de stof die voor de katalysatie zorgt.

104

105

106 Hoe werken enzymen? Voor elke scheikundige reactie in een organisme is een enzym nodig. Een enzym is door zijn vorm aangepast aan de stof(fen) waar het op inwerkt. Enzymen zijn eiwitten!

107 Sleutel-slot hypothese

108

109

110

111

112 animatie opbouw

113

114 Enzymen Zorgen ervoor dat reacties snel en bij fysiologische omstandigheden kunnen verlopen Zijn specifiek voor een bepaald substraat Werken bij bepaalde temperatuur en zuurtegraad Worden (omdat het eiwitten zijn) door hoge temperatuur vernietigd

115 Experiment Opstelling: van 2 even grote stukjes rauwe aardappel wordt er 1 in HgCl 2 gelegd, het ander in zuiver water. Beide stukjes worden overgebracht in H 2 O 2. Enkel bij de aardappel uit het water vindt een opbruisreactie plaats.

116 Besluit: HgCl 2 is giftig voor levende cellen. Het verhindert de enzymwerking. Toepassing: gebruik van HgCl 2 in schimmeldodende producten (fungiciden)