chapter 3 The living units

Question 1

de cel theorie

Answer 1

• De cel is de kleinste unit van het leven.
• Alle organisme bestaan uit één of meerdere cellen.
• Cellen komen alleen voort uit andere cellen

Question 2

Alle menselijke cellen hebben drie algemene onderdelen

Answer 2

• Plasma membraan
• Cytoplasma
• Nucleus

Question 3

structure of the eneralized cell

Answer 3

zie plaatje

Question 4

Extracellular matrix

Answer 4

Extracellulaire materialen zijn stoffen die bijdragen aan de body mass die buiten de cel te
vinden zijn. De varianten van extracellulaire materialen zijn op te delen in drie groepen.
- Extracellulaire vloeistof (ECF)
- Cellulaire secretie
- Extracellulaire matrix (ECM)

Question 5

• Extracellulaire vloeistof (ECF)

Answer 5

Extracellulaire vloeistof (ECF)
o Interstitial fluid, bloed plasma en cerebrospinal fluid.
 ECF lost stoffen op en transporteert dit door het lichaam heen.
 Om als cel gezond te blijven, moet iedere cel ECF binnenhalen om de
goede hoeveelheid voedingsstoffen binnen te krijgen.

Question 6

• Cellulaire secretie

Answer 6

o De vloeistoffen die nodig zijn bij het afbreken van stoffen, zoals intestinal en
gastric fluid. Dit geldt ook voor stoffen die soms optreden als glijders, zoals
speeksel, slijm en serous fluids.

Question 7

• Extracellulaire matrix (ECM)

Answer 7

o Deze vloeistof bestaat uit polysachariden en eiwitten.
o Fungeert als een gel, die kan verschillen in hardheid, om de cellen bijeen te
houden.

Question 8

plasma membraan grootte

Answer 8

7-10nm

Question 9

Het plasma membraan heeft verschillende functies.

Answer 9

• Fysieke barriere
  o Sluit de cel af, scheidt hierbij het cytoplasma van de ECF.
• Selectieve permeabiliteit
  o Beslist welke stoffen de cel mogen binnentreden en verlaten.
• Communicatie
  o Plasma membraan proteines hebben contact met specifieke chemische
  messengers en geven de informatie door aan de binnenkant van de cel.
• Cel herkenning
  o De koolhydraten op de buitenkant van het membraan zorgen ervoor dat
  cellen elkaar kunnen herkennen.

Question 10

Membrane lipids

Answer 10

In deze laag zitten fosfolipiden die constant veranderen, en dus nooit op dezelfde plek zitten.
In het membraanvet zit ook cholesterol, met een hydrofobe en hydrofiele kant. Cholesterol
zit tussen de fosfolipiden en maakt hiermee het membraan stugger. Cholesterol kan
makkelijk van kant tot kant gaan, fosfolipiden daarentegen kunnen alleen wisselen met hun
buurman en flippen zelden naar de andere kant.

Question 11

Membrane proteins

Answer 11

Eiwitten zijn goed voor de helft van de massa van het celmembraan. Deze eiwitten focussen
zichzelf op specifieke functies voor het membraan. Eiwitten hebben de volgende functies.
- transport-> receptors for signal transduction-> attachment to the cytoskeleton ans extracellular matrix-> enzymatic activity-> intercellular joining-> cell-cell recognition

Question 12

In de membraan eiwitten zijn twee groepen te onderscheiden.

• Integraal eiwitten
• Peripheral eiwitten

Answer 12

• Integraal eiwitten
  o Deze soort eiwitten zitten verankert in het membraan.
  o De meeste van deze soort zijn transmembrane proteins, dit betekent dat ze
  van de ene kant van het membraan naar de andere kant komen.
  o Alle integraal eiwitten hebben een hydrofobe en hydrofiele regionen,
  waardoor ze kunnen communiceren met de apolaire vetstaarten in het
  membraan en het water in of buiten de cel.
  o Sommige transmembrane eiwitten zijn betrokken bij transport als een soort
  buizen. Hierdoor kunnen in water oplosbare moleculen of ionen door de buis
  de cel in, hiermee omzeilen ze de apolaire vetstaarten.
  o Andere integraal eitwitten fungeren als carriers die een stof binden en het
  vervolgens door het membraan transporteren.
• Peripheral eiwitten
  o Deze eiwitten zitten niet door het hele membraan heen, ze hechten eraan
  vanaf de kant van het cytoplasma

Question 13

Membrane carbohydrates and the glycocalyx

Answer 13

Vetten en eiwitten met daaraan suikers gehecht noemen we glycolipids en glycoproteins. De
glycocalyx is een harige, plakkerige laag als een suikermantel over de cel heen. Deze
mantel is cruciaal voor het herkennen van cellen. Iedere cel heeft namelijk een net iets
andere samenstelling van deze suikermantel. Zo kan het lichaam z’n eigen cellen uit elkaar
houden.

Question 14

Vaak zijn de plasma membranen van omliggende cellen aan elkaar gehecht door een
gespecialiseerde cell junction. Deze cell junctions zorgen ervoor dat aanliggende cellen
kunnen aanhechten en communiceren. Er zijn drie types cell junctions.

Answer 14

• Tight junctions
  o Bestaat uit een serie integral eiwit moleculen in het plasma membraan.
  o Impermeable junction dat een ruimte met vloeistof afschermt van een andere
  ruimte met vloeistof.
  o Denk hierbij aan een Ziploc zakje.
  o Vormt een ononderbroken afdichting rondom de cel.
  o Voorkomt dat moleculen zich tussen cellen verplaatsen.
  o Epitheelcellen in de maag.
• Desmosomen
  o Bestaat uit keratine intermediate filamenten die door de celwand heengaan,
  vervolgens in de ruimte tussen de cellen binden linker proteins, cadherines,
  zich aan de linker proteins van de andere cel.
  o Denk hierbij aan een klittenband systeem.
  o Deze cell junction helpt om cellen bij elkaar te houden.
  o De keratine filamenten gaan door de gehele cel heen naar de andere kant om
  zo goed te kunnen hechten. Zo helpen deze filamenten ook om de interne
  structuur van de cel te verstevigen.
• Gap junctions
  o Dit is een junction die gebruikt wordt om te communiceren tussen
  aanliggende cellen. De cellen zijn hierbij aan elkaar verbonden met een soort
  cilinder die bestaat uit transmembrane proteins.
  o Iedere gap junction bestaat uit een andere samenstelling proteins, die bepaalt
  wat er door de buis heen kan worden getransporteerd.
  o Door deze buizen kunnen ionen, simpele suikers en andere kleine moleculen
  heen. De buizen zijn gevuld met water.

Question 15

Bij passief membraan transport wordt er geen gebruik gemaakt van energie, dus er wordt
geen ATP gebruikt bij deze vorm van transport. Er zijn drie soorten passief transport door
het plasma membraan.

Answer 15

• Diffusie
  o De verplaatsing van moleculen van een hoge naar een lagere concentratie.
  Deze beweging noemen we ook wel een beweging langs het concentratie
  gradient.
  o De snelheid van de diffusie is van drie factoren afhankelijk.
   Concentratie
   Des te groter het verschil in concentratie, de meer botsingen er
  plaats vinden en des te sneller de moleculen diffunderen.
   Deeltjesgrootte
   Kleinere moleculen diffunderen sneller.
   Temperatuur
   Met een hogere temperatuur is er meer kinetische energie,
  waardoor de deeltjes sneller bewegen en dus sneller
  diffunderen.
• Gefaciliteerde diffusie
   Wanneer deeltjes niet door het permeabele membraan heenkomen,
  kunnen de alsnog de cel binnen. Dit kan komen door een slechte lipid
  oplosbaarheid, of het feit dat het deeltje gewoon te groot is.
   Carrier mediated facilitated diffusion
  o Via een proteine bindt het zich en kan zo toch de cel in.
   Channel mediated facilitated diffusion
  o Via een kanaal kan het alsnog de cel in.
• Osmose
  o De diffusie van een oplossing door een selectief permeabel membraan.
   Water kan zich vrij door de cellen bewegen door water-specifieke
  channels genaamd aquaporins (AQPs).

Question 16

In een actief proces gebruiken de cellen ATP om solutes van de ene kant van het membraan
naar de andere kant te brengen. Er zijn twee types waarin je actief membraan transport kan
opdelen,

Answer 16

actief transport en vesicular transport.

Question 17

Active transport

Answer 17

Active transporters brengen de solutes als het ware de berg op tegen de richting in, tegen de
richting van de concentratie gradient. Dit kost energie, ATP is dan ook de vorm van energie
in dit proces. Dit gaat door middel van pompen en cotransporten, ieder zijn specifiek en
transporteren dan ook maar één specifiek stofje. Er zijn twee types actief transport.
- Primary actief transport
o De energie voor dit proces komt direct van de hydrolyse van ATP door
transporteiwitten genaamd pumps.
- Secondary actief transport
o De energie voor dit proces komt van opgeslagen energie in de concentratie
gradient van ionen.
o Deze methode maakt gebruik van cotransporters. De een gaat met het
concentratiegradient mee, en diegene die er tegenin gaat hecht aan diegene
die er in mee gaat. Als het ware een lifter.
 Hierbij is er een symporter, de twee stoffen die getransporteerd
worden gaan dezelfde richting op.
 Hierbij is er een antiporter, de getransporteerde stoffen gaan in
tegengestelde richting.

Question 18

Vesicular transport

Answer 18

Deze methode van transport is gebaseerd op het transporteren van vloeistoffen met daarin
grote deeltjes door cellulaire membranen. Zo kan er met endocytose stoffen de cel in
worden gebracht.
Er zijn drie verschillende specifieke manieren van endocytose. Deze drie manieren
verschillen in het type en hoeveelheid materiaal dat ze kunnen opnemen.
- Phagocytose
o Bij dit type wordt er een groot deeltje opgeslokt met behulp van een zak
genaamd phagosome. Deze vesicle heeft receptoren die kunnen binden aan
microorganisme en vaste deeltjes.
- Pinocyotse
o De cel zelf slokt een druppel extracellular fluid op waarin deeltjes zijn
opgelost. Hierbij komen geen receptoren aan te pas, waardoor het proces
geen random of nonspecifiek is. Het is maar zien wat je binnenhaalt.
- Receptor-mediated endocytose
o Dit is de manier voor een specifieke endocytose en transcytose. De stofjes in
de ECF binden zich aan specifieke receptor proteine. Deze worden opgeslokt
en de inhoud van zo’n vesicle kunnen vrijgelaten worden in de cel of worden
verteerd in een lysosome.

Question 19

Selective diffusion establishes the membrane potential

Answer 19

Doordat het celmembraan selectief permeabel is, onstaat er ook een membraan potentiaal.
Zenuw en spiercellen gebruiken veranderingen in dit potentiaal als communicatiemiddel.
In de rust staat zijn alle cellen in het lichaam in een ‘resting membrane potential’, dit ligt
tussen de -50 en -90 mV. Dit betekent dat de gehele cel van de binnenkant neutraal is,
alleen het membraan heeft een spanningsverschil.
Dit spanningsverschil komt voor uit de diffusie, dit resulteert in ionische imbalans die het cel
membraan polariseren. Active transport processen behouden dit membraan potentiaal.
Kalium speelt een belangrijke rol bij het membraan potentiaal.

Question 20

Om als cel te communiceren met extracellulaire moleculen kunnen ze gebruik maken van
twee soorten.

Answer 20

• Cell adhesion molecules (CAMs)
  o Te vinden op haast iedere cel in het lichaam.
  o Een plakkerige glycoproteine, bestaande uit cadherines en integrines.
  o Cell-to-cell joining om zo te communiceren.
• Membrane receptors
  o De meesten hiervan zijn glycoproteines.
  o Onder te verdelen in twee soorten
   Contact signaling
   Cellen raken elkaar aan en weten zo met wie ze te maken
  hebben. Ze herkennen elkaar en kunnen zo communiceren.
   Chemical signaling
   Dit is het proces waarbij een ligand, de chemische messenger,
  zich bindt aan een specifieke receptor en een response
  initieert. Verschillende cellen reageren ook verschillend op
  dezelfde ligand. Ligands zijn bijvoorbeeld hormonen of
  neurotransmitters.

Question 21

Cytoplasm is het material tussen het plasma membraan en de nucleus, hier gebeurt de
meeste activiteit. Het cytoplasma bestaat uit drie elementen.

Answer 21

• Cytosol
  o De semitransparante vloeistof waarin proteine, zouten en suikers in zijn
  opgelost.
• Inclusions
  o Dit zijn de stoffen die soms niet aanwezig zijn, dit ligt aan het type cel. Zo
  komen er in sommige huid en haarcellen melamine granules voor.
• Organellen
  o Dit maakt de cel een metabolische fabriek. Elke organel heeft een specifieke
  functie binnen de cel.

Question 22

Organellen zijn verantwoordelijk voor de processen binnen de cel.

Answer 22

• mitichondria
• ribosomes
• endoplasmatic reticulum
• golgi apparaat
• peroxisomes
• lysosomes
• cytoskelet

Question 23

• Mitochondria

Answer 23

o Deze zorgen voor de energievoorziening binnen de cel. Ze voorzien de cel
van ATP.
o Een mitochondrie heeft twee membranen, die overeen komen met het plasma
membraan.
o Het binnenmembraan is gevouwen, wij noemen dit de cristae.
o Mitochondrien hebben hun eigen DNA, RNA en ribosomen

Question 24

• Ribosomes

Answer 24

o Ribosomen maken deel uit van de synthese van eiwit.
 Free ribosomes
 Drijven vrij rond in het cytosol.
 Membrane bound ribosomes
 Gehecht aan membranen, vormen het complex rough
endoplasmatic reticulum (RER).

Question 25

• Endoplasmatic reticulum (ER)

Answer 25

o Het ER is een groot systeem met allerlei buizen en ‘zakjes’ die we cisterns
noemen.
 Rough endoplasmatic reticulum (RER)
 De buitenkant van dit ER is bezaaid met ribosomen, wat het
oppervlakte ruw maakt.
 Produceert alle eiwitten.
 Produceert integral proteins en de fosfolipides die deel
uitmaken van alle cellulaire membranen.
 Smooth endoplasmatic reticulum (SER)
 De enzymen van het SER zijn verantwoordelijk voor de
volgende processen.
o Metaboliseren van vetten, synthetiseren van
cholesterol en fosfolipides.
o Het afbreken van glycogeen om vrij glucose te vormen.
o Het opslaan van calcium.
o Schadelijke stoffen onschadelijk maken.

Question 26

Golgi apparaat

Answer 26

De voornaamste functie van het golgi apparaat is het concentreren,
aanpassen en verpakken van eiwitten en vetten die zijn gemaakt in het RER
om deze vervolgens te verzenden in een vesicle.

Question 27

Peroxisomes

Answer 27

Kleine blaasjes die verschillende enzymen bij zich dragen.

Question 28

Lysosomes

Answer 28

Lysosomen zijn verantwoordelijk voor de afbraak van indringers, stoffen die
niet meer nodig zijn binnen de cel of botafbraak om zo calcium ionen in het
bloed te krijgen.

Question 29

Cytoskelet

Answer 29

o Een netwerk van buisjes en draden die door het cytosol heenlopen om zo de
cel te voorzien van ‘botten’, ‘spieren’ en ‘ligamenten’. Er zijn drie types.
 Microfilamenten
 Dit is het dunste filament, het zijn flexibele draadjes van het
eiwit actine.
 Actine is hier verantwoordelijk voor de cell movement of de
veranderingen in de vorm, het kan namelijk ook cellen splitsen.
 In spiercellen is actine verantwoordelijk voor het
samentrekken, samen met myosine.
 In cellen die niet bewegen, zorgt actine ook voor het behouden
van de celvorm en spannings verdeling door de cel.
 Intermediate filaments
 Dit zijn stevige en onoplosbare eiwit vezels die overeenkomen
met gewoven touwen. Ze zijn gemaakt van gedraaide units
tetrameer.
 Ze zijn stabiel en permanent aanwezig in de elementen van
het cytoskelet. Ze kunnen goed tegen krachten die erop
worden uitgeoefend.
 Ze hechten zich aan desmosomen en hun taak is om de
trekkracht tegen te gaan die op de cel wordt uitgeoefend.
 Microtubules
 Dit zijn holle buisjes gemaakt door tubuline.
 Ze groeien constant vanuit de centrosome, breken af en
worden vervolgens weer herbouwd.
 Ze zijn verantwoordelijk voor het behouden van de vorm van
de cel, en voor het transporteren van de celorganellen.
 Mitochondria, lysosomes and secretory vesicles hechten zich
aan de microtubuli. Motor proteine zoals kinesine en dyneine
verplaatsen de organellen langs de microtubuli. Deze motor
proteine verbruiken ATP om zo de organellen te verplaatsen.

Question 30

two main types of cellular extensions

Answer 30

Cilia and flagella

Question 31

Cilia

Answer 31

o Zweepachtige uitsteeksels die voorkomen in grote aantallen op het
oppervlakte van bepaalde cellen.
o Deze haartjes bewegen stoffen over cell oppervlaktes heen met een
zweepachtige beweging.
o Wanneer een cel cilia maakt, vermeerderen de centriolen zich en hopen zich
op onder het plasma membraan. Vervolgens komen deze microtubuli vanuit
de centriole, en vormen hiermee uitstulpinkjes op het plasma membraan. Cilia
worden dus gevormd door centriolen.

Question 32

• Flagella

Answer 32

o Flagella wordt ook geproduceert in de centriolen.

o De flagella haartjes zorgen voor het transport en de beweging van de cel zelf.

Question 33

Microvilli

Answer 33

Microvilli zijn ook een soort haartjes, ze zitten op de buitenkant van het celmembraan. De
functie van microvilli is de oppervlakte vergroten, zodat bijvoorbeeld stoffen sneller kunnen
worden opgenomen. Denk hierbij aan de dunne darm. Het binnenste deel van de microvilli
bestaat uit actine filamenten, deze geeft de microvilli zijn stevigheid en behoudt de vorm.

Question 34

De nucleus is het grootste organel in de cel, met een diameter van 5 micrometer. De
nucleus heeft drie verschillende herkenbare onderdelen.

Answer 34

• Nucleus
  o De nucleus is omringd met de nuclear envelope, deze heeft een dubbel
  membraan gescheiden door een ruimte met vloeistof. Over het gehele
  kernmembraan zitten gaatjes, als het ware een soort porien. Deze noemen
  we ook wel kernporien, waardoor bepaalde stoffen heen kunnen.
• Nucleoli
  o Binnenin de nucleus vinden we nucleoli, deze spelen een belangrijke rol bij
  het omzetten van DNA naar RNA.
• Chromatin
  o Met behulp van chromatine kan DNA erg compact verpakt worden.

Question 35

De cel cyclus is een serie aan veranderingen die de cel doormaakt zo nu en dan totdat het
zichzelf voortplant.

Answer 35

Interphase
DNA replication
Mitotic phase

Question 36

Interphase

Answer 36

Dit is de periode van cel formatie tot aan celdeling. De interfase kent verschillende subfases,
met ieder een eigen taak om de formatie tot een goed einde te brengen. Wanneer cellen in
de zogenaamde G0 fase zitten, stoppen deze cellen permanent met delen.
- G1 (gap 1 fase)
o De cel is metabolisch actief, synthetiseert eiwitten erg snel en groeit hard.
- S fase
o DNA wordt gekopieerd om ervoor te zorgen dat de twee cellen in aankomst
een exacte kopie is van de huidige.
o Nieuwe histonen worden gemaakt en in elkaar gezet tot chromatine.
- G2 (gap 2 fase)
o Enzymen en andere eiwitten die nodig zijn voor de celdeling worden
gesynthetiseerd en verplaatst naar hun juiste plek.
o Bij het G2/M checkpoint wordt nog gecontroleerd dat al het DNA is
gekopieerd en eventueel beschadigd DNA is gerepareerd.

Question 37

DNA replication

Answer 37

1. Uncoiling
   a. Enzymen doen het DNA ontwikkelen.
2. Separation
   a. De twee DNA strengen splitsen wanneer de hydrogen bindingen tussen de
   basen paren worden verbroken. Het punt waarop de DNA strengen splitsen
   wordt de ‘replication fork’ genoemd.
3. Assembly
   a. De zojuist gesplitste DNA strengen dienen als templates.
   b. DNA polymerase plakt nieuwe nucleotiden aan de door midden geknipte DNA
   streng aan beide kanten.
   c. Dit gebeurt in tegengestelde richting.
4. Restoration
   a. Ligase enzymen splicen de korte DNA strengen weer aan elkaar, om zo de
   helix structuur weer te verkrijgen.

Question 38

Mitotic phase

Answer 38

Nu al het DNA is gekopieerd, is de cel klaar om te gaan delen. Dit gebeurt in de M-fase.
Deze M-fase kan opgedeeld worden in twee onderdelen.
- Mitose
o Dit is de verdeling van de nucleus.
o Deze fase kan opgedeeld worden in vier fasen.
 Prophase
 Metafase
 Anaphase
 Telophase
- Cytokinese
o Hier komt er een contractile ring gemaakt van actine filamenten om de cel
heen, en knijpt als het ware de cel in tweeën.

Question 39

Het delen van cellen wordt gecontroleerd door interne en externe factoren

Answer 39

• De ratio van cel oppervlakte tot cel volume.
• Chemicaliën zoals groeifactoren en hormonen vrijgelaten door andere cellen.
• De beschikbaarheid van eventuele ruimte. Normale cellen stoppen met delen
  wanneer ze andere cellen raken.

Question 40

RNA heeft drie verschillende types.

Answer 40

• Messenger RNA (mRNA)
  o Lange nucleotide ketens ‘half DNA’.
  o Wordt verplaatst naar het cytoplasma.
• Ribosomaal RNA (rRNA)
  o Samen met eiwitten vormt dit de ribosomen.
  o Essentieel voor de synthese van eiwitten.
• Transfer RNA (tRNA)
  o Kleine moleculen.
  o Verantwoordelijk voor het vertalen van mRNA naar een eiwit.

Question 41

De productie van eiwitten is een proces dat verloopt in twee grote stappen.

Answer 41

• Transcriptie
  o De informatie van het DNA wordt gecodeerd naar mRNA.
• Translatie
  o De informatie in het mRNA wordt afgelezen en omgezet naar polypeptides.

Question 42

Apoptosis disposes of unneeded cells

Answer 42

Het proces autophagy is manier van het als het ware opruimen van de cel. Deeltjes
cyptoplasma en onnodige organellen worden opgenomen door een vesicle genaamd
autphagosomes, deze leveren de inhoud af aan lysosomen die het vervolgens verteren. Dit
proces heeft drie doelen.
- Het zorgt ervoor dat de cel van onnodige eiwitten af kan komen. Bijvoorbeeld
mitochondria wanneer deze versleten zijn.
- In tijden van stress, zeker bij gevallen van uithongering. Kan de cel in leven blijven
door zijn eigen dingen te verteren.
- Het helpt om cellen te herorganiseren in tijden van ontwikkeling.
Apoptose is een door de cel geprogrammeerde celdood. Dit zorgt ervoor dat het lichaam af
kan komen van cellen die aan het einde van hun levensverwachting zitten. Denk hierbij aan
de wand van de baarmoeder, die eens per maand loslaat wanneer er geen innesteling heeft
plaatsgevonden.