Hoofdstuk 2: De cel

1 Hoe kunnen we ons een cel voorstellen?

Meercellig:- de mens- heel wat dieren en planten- verschillende celtypen: elk celtype heeft een eigen uiterlijk, functie en levensduur

Vb. De rode bloedcellen: leven een paar weken Zenuwcellen: een heel leven

Eencellig:- amoeben, bacteriën, eencellige wieren en gisten.- die ene cel voert alle activiteiten uit om in leven te blijven

Vb. het pantoffeldiertje

De grootte van een cel is variabelHet uiterlijk kan heel verschillend zijn, toch zijn ze grotendeels op dezelfde manier opgebouwd.

Voor alle stofwisselingsactiviteiten maakt de cel gebruik van een goed georganiseerd stelsel van onderdelen: de zogenaamde organellen.

Stofwisselingsprocessen: alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen. In die cellen worden organische verbindingen opgebouwd en afgebroken.

1.1 De dierlijke cel

De rode bloedcellen: kleurstof hemoglobine, het blijft 62 dagen leven.

Celonderdelen=celorganellenDierlijke cellen hebben nooit een celwand.

De celorganellen:

De cel is omgesloten door een celmembraan: vliesjes dat is opgebouwd uit vetten (lipiden) en eiwitten (proteïnen).Het celmembraan bestaat uit een dubbele laag van lipiden. Die lipiden hebben een polaire kop (hydrofiel) en een apolaire staart (hydrofoob). Ze vormen een dubbellaag met de koppen naar buiten gericht en de staarten naar elkaar toe gericht. Door die bouw is het membraan soepel en vervormbaar.

In die vloeibare structuur drijven eiwitmoleculen rond. Er zijn 2 soorten eiwitmoleculen:- functioneren als receptoren voor bepaalde stoffen zoals hormonen, die signalen doorgeven aan de cel.- dienen voor het transport van voedingsstoffen, water en afvalstoffen in en uit de cel.

Ongeveer in het midden van de cel vind je de kern, ook wel nucleus genoemd. Daarin zit het chromatinenetwerk. Wanneer de kern zich delt, verdicht dat chromatinenetwerk zich tot chromosomen. Elke chromosoom is grotendeels opgebouwd uit een lange DNA-streng (drager van een deel van het erfelijk materiaal). Alle informatie die de cel of het hele organisme nodig heeft om te functioneren, te groeien en te reproduceren, zit opgeslagen in de chromosomen.

De cel is gevuld met een stroperige vloeistof, het cytoplasma. Daarin vind je een aantal cleorganellen met een welbepaalde functie.- De mitochondriën, mitochondrion. De energiecentrales van de cel. Ze bestaan uit twee membranen, waarvan het binnenste instulpingen vertoont. Het mitochondriën per cel hangt af van de activiteit van de cel.Vb. de zaadcel- Het endoplasmatisch reticulum, het netwerk in het cytoplasma. Het is een vertakt systeem van dubbele membranen. Het verzorgt onder mee het transport van stoffen in de cel door de aanmaak van kleine blaasjes. Op het oppervlak bevinden zich soms ribosomen (spelen een rol bij de eiwitsynthese).

- glad endoplasmatisch reticulum: zonder ribosomen- ruw endoplasmatisch reticulum: met ribosomen (=> eiwitsynthese)

- Het golgi-apparaat zorgt voor het transport naar buiten.- Cilia, celium. Dat zijn trilharen die een cel kunnen voortbewegen.Vb. pantoffeldiertje

ruw en glad endoplasmatisch reticulum

De zenuwcel bestaat uit een cellichaam en twee soorten uitlopers: het axon en de dendrieten. De dendrieten zijnuitsteeksels aan het cellichaam, waar de cel contat maakt met de uiteinden van de axonen van andere cellen. Langs beide uitlopers worden elektrische signalen doorgegeven.

1.2 De plantencel

1.2.1 Bouw van een plantencel

De verschillen met de dierlijke cel:

Ze hebben een heel stevige celwand, opgebouwd uit cellulose.

De meeste plantaardige cellen bezitten een grote centrale vacuole. Dat is een balasje gevuld met vocht, waarin zich opgeloste suikers en andere stoffen bevinden. Vacuolen die goed gevuld zijn, zorgen voor een hoge spanningsdruk op de celwand.

Typische voor plantaardige cellen zijn de plastiden. Dat zijn afgeronde celorganellen waarvan verschillende typen bestaan.Vb. de bladgroenkorrels (chroloplasten), zij zorgen voor de fotosynthese.

De stevigheid van de cel: celwand en vacuolen

1.2.2 De chloroplasten

- Omsloten door een dubbelmembraan.

- Binnenin zitten er talrijke kleine, groene blaasjes. Die zijn ook door een membraan omgeven en in hoopjes gestapeld. Ze zitten in een kleurloze vloeistof.

Die blaasjes bevatten:- Het chlorofyl (een groen pigment) - De enzymen die nodig zijn voor de lichtreacties van het fotosynthesproces.

bladgroen6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

licht

Als het pigment chlorofyl lichtenergie (zonlicht) absorbeert, wordt een chemische reactie gestart, de fotosynthese. Daarbij wordt uit koolstofioxide en water, glucose gevormd, dat kan omgezet worden tot zetmeel. Er komt ook zuurstofgas vrij tijdens de reactie.We kunnen dus stellen dat de energie van de zon omgezet wordt in energierijke verbindingen.Chlorofyl kan de chemische reactie alleen maar op gang brengen als het pigment geassocieerd is met proteïnen in een membraan. Dat is de reden waarom een chloroplast zoveel membraanstructuren bevat.

2 Autotrofe en heterotrofe organismen

Autotrofe organismen: organismen zoals groene planten bouwen zelf hun energierijke verbindingen op uit eenvoudige anorganische moleculen (CO2 en H2O).

Uit plantaardig voedsel halen organismen (waaronder de mens) suikers die ze verbranden en daaruit hun energie halen.

Bv. een glucosereactie:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energie

Het zuurstofgas ademen we in en het koostofdioxidegas ademen we opnieuw uit.

Heterotrofe organismen: organismen zoals de mens en gistcellen halen hun lvensnoodzakelijke energie uit energierijke verbindingen (suikers) die door andere levende wezens werden opgebouwd.

Bv. bij gisting wordt de suiker omgezet in ethanol en koolstofdioxide:

C6H12O6 2 C2H5OH + CO2 + energie

Afwijkingen:

- XO-syndroomTurner-syndroomProblemen met de voortplantingsorganenMentale problemen

- XXY-syndroomOverproductie van stoffen => agressie

Hoofdstuk 3: Weet wat je eet

1 Te dik, te dun…

Elk organisme heeft voedingsstoffen nodig om in leven te blijven.In het menselijk lichaam worden die voedingsstoffen bij de spijsvertering afgebroken tot kleinere moleculen. Daaruit kunnen dan nieuwe stoffen aangemaakt worden die gebruikt worden voor de opbouw van cellen.

Voedingsstoffen:- Energie leveren (waardoor we kunnen werken, lezen, sporten, onze lichaamstemperatuur op peil houden).- Een katalyserende werking bij tal van lichaamsprocessen=de enzymen

Als je niet evenwichtig eet => dik worden, overgewicht => meer gevaar op hart- of vaatziektes, hoge bloeddruk, diabeten en bepaalde vormen van kanker.

Als je niet evenwichtig eet => ondergewicht => ook gevaren

De 2 eenvoudige methodes om uit te maken of je zwaar of licht bent:

1. Body Mass Index (BMI): relatie tussen gewicht en lichaamslengte.BMI=Lichaamsgewicht (in kg) [Lichaamslengte (in m)]²

BMI medische interpretatie<20 Ondergewicht, kans op gezondheidsproblemen20-25 Gunstige verhouding tussen massa en lichaamslengte25-30 Overgewicht30-40 Zwaarlijvigheid, met een hoger gezondheidsrisico als gevolg>40 Erge zwaarlijvigheid: groot gezondheidsrisico; vermageren is noodzakelijk

2. Buik-heupverhouding: indicatie van de vetverdeling over het lichaam.Buik-heupverhouding=Omtrek ter hoogte van de navel

Breedste omtrek op de heupen

Er zijn 2 verschillende types:- Appelprofiel: bij mannen. >1 = gevaar voor gezondsheid- Peerprofiel: bij vrouwen. >0.85 = ziektes

2 Voedingsstoffen

Het aantal voedingsstoffen is beperkt.

FunctieVoedingsstof Energie Opbouw Enzym/hulpstofSuikers (gluciden) XVetten (lipiden) X XEiwitten (proteïnen) X XMineralen XVitaminen XOp het ogenblik dat het voedsel in de dunne darm aankomt, zijn vrijwel alle grote moleculen afgebroken tot aminozuren, vetzuren en monosachariden. Die relatief kleine moleculen kunnen door de darmwand migreren en zo door het bloed getransporteerd worden naar de lichaamscellen.

3 Gluciden (suikers)

De gluciden kunnen we indelen:- Monosachariden (enkelvoudige suikers)- Disachariden - Polysachariden

Gluciden of koolhydraten komen veel voor in levende wezens, nl. in de vorm van suikers (glucose, zetmeel…)Glucose wordt tijdens de fotosynthese (bladgroenverrichting) aangemaakt in groene planten.Uit die monosacharide worden di- en polysachariden gesynthetiseerd.

3.1 Monosachariden

Eenvoudig.De meest bekende zijn glucose en fructose.

3.1.1 Glucose

Molecuulformule: C6H12O6

Glucose of druivensuiker

Als de concentratie van bloed en suiker te hoog ligt dan lijdt de persoon aan suikerziete of diabetes. Dat stelt men vast in de urine.

Glucosemoleculen komen meestal ringvormig (6) voor.

3.1.2 Fructose

Molecuulformule: C6H12O6

Fructose of vruchtensuiker

Het is het hoofdbestanddeel van honing.

Fructosemoleculen komen meestal ringvormig (5) voor.

3.2 Disachariden

Condensatiereactie: een kleine molecule wordt afgesplitst en de restanten van beide molecule rijgen zich aan elkaar.

Monosacharide + monosacharide = disacharide + H2O

C6H12O6 + C6H12O6 = C12H22O11 + H2O

3.2.1 Maltose

Molecuulformule: C12H22O11 + H2O

Maltose of moutsuiker

Het komt voor in kiemende gerst en is de basisgrondstof voor de bereiding van bier.

Glucose + glucose = maltose

3.2.2 Lactose

Molecuulformule: C12H22O11 + H2O

Lactose of melksuiker

Het komt vooral in melk voor.

Galactose + glucose = lactose

Lactose moet eerst gehydrolyseerd (gsplitst) worden tot glucose en galactose. Dat gebeurt in de dunne darm onder invloed van het enzym lactase.

Lacasedeficiëntie: als men het enzym lactase niet heeft, kan men moeilijk lactose verteren. De lactose wordt dan getransporteerd naar de dikke darm. Daar zijn bacteriën aanwezig die lactose omzetten in melkzuur, wat diarree tot gevolg heeft. [Afrikanen en de Aziatische bevolking]

3.2.3 Sacharose

Molecuulformule: C12H22O11 + H2O

Sacharose of bietsuiker

Het is de suiker die we in het dagelijkse leven gebruiken.

Glucose + fructose = sacharose

3.3 Polysachariden

Brutoformule: (C6H10O5)n

Onstaan door een condensatiereactie tussen verscheidene glucosemoleculen. Daarbij wordt telkens een molecule water afgesplitst.

3.3.1 Cellulose

Cellulose is de meest voorkomende koolstofverbinding op aarde. Cellulose kan niet afgebroken worden in het menselijk spijsverteringskanaal omdat we het enzym cellulase missen. De cellulosevezels verzekeren de goede werking van ons maagdarmstelsel.

3.3.2 Zetmeel

Zetmeel is opgebouwd uit twee verschillende polysachariden. Het voorziet voor een groot gedeelte in onze energiebehoeften. Zetmeel kan in ons spijsverteringstelsel afgebroken worden door het enzym amylase.3.3.3 Glycogeen

Glycogeen is een sterk vertakte macromolecule die is opgebouwd uit glucose-eenheden. Het wordt vooral in de spieren en in de lever opgeslagen en dient als reservestof voor ons lichaam.Door een enzymatische splitsing van de vele zijketens van glycogeen kan er snel een grote hoeveelheid glucose beschikbaar gesteld worden als er bvb een zware fysieke arbeid geleverd moet worden.

3.4 Vertering van gluciden

Tijdens de spijsvertering worden de di- en polysachariden afgebroken tot monosachariden.De vertering start tijdens het kauwen. In het speeksel komt het enzym amylase voor, dat de afbraak bevordert. In de maag gaat de vertering verder onder invloed van het aanwezige maagzuur (HCl).

Hydrolysereactie: door deze reactie worden di- en polysachariden gesplitst in monosachariden tijdens de spijsvertering door het toevoegen van het molecuul water.

Disacharide (of polysacharide) + water 2 monosachariden

4 Lipiden (vetten)

Lipiden zijn verbindingen die onoplosbaar zijn in water, maar wel oplosbaar in organische oplosmiddelen zoals hexaan, ether en chloroform.

Functies:- belangrijke componenten van celmembranen- fungeren als reservestoffen- vormen een beschermende laag aan de oppervlakte van verschillende organismen

Naar gelang van de structuur kunnen we de lipiden verder indelen in:- triglyceriden of neutrale vetten- wassen- fosfolipiden- steroïden

4.1 Esters

4.1.1 Bereiding van esters

Een ester wordt gevormd telkens wanneer een organisch zuur reageert met een alcohol.

Bij de naam: altijd eerst het alcohol en dan het zuurBij de formule: altijd eerst het zuur en dan de alcohol

Voorbeeld:pentylethanoaat CH3COOC5H11 + H2O=> pentanol (alcohol) en ethaanzuur (organisch zuur)

Pentanol C5H11OH + ethaanzuur CH3COOH

4.1.2 Formule en naamgeving

4.2 Triglyceriden of neutrale vetten

Glycerol + vetzuur triglyceride + water

CH2OH HOOCR1 CH2OCOR1

CHOH + HOOCR2 CHOCOR2 + 3H2O

CH2OH HOOCR3 CH2OCOR3

De R-groepen zijn lange koolstofketens, die zowel verzadigd als onverzadigd kunnen zijn.

We spreken pas van vetzuren zodra er minimaal 9 koolstofatomen in de keten voorkomen.

De R-groepen krijgen we op het examen.

Dubbele binding => onverzadigd wordt verzadigd als we H2 toevoegen die de dubbele binding afbreekt.Verzadigd: maximaal aantal waterstofatomen.

Triglyceriden van dierlijke afkomst bevatten hoofdzakelijk verzadigde vetzuren. Hoog smelpunt. Vast.

Triglyceriden van plantaardige afkomst bevatten hoofdzakelijk onverzadigde vetzuren. Bij de dubbele binding vertonen ze een knik. Lager smeltpunt. Vloeibaar.

In de industrie wordt van die eigenschap gebruikgemaakt ibj het harden van oliën tot margarine.

Olie + diwaterstof vet

CH2OCOC17H33 CH2OCOC17H35

180CCHOCOC17H33 + 3 H2 CH2OCOC17H35

NiCH2OCOC17H33 CH2OCOC17H35

Een additiereactie: een meervoudige binding wordt omgezet in een enkelvoudige binding.

Alle onverzadigde verbindingen kunnen additiereacties aangaan.

5 Eiwitten

5.1 Formule

Alle levende cellen bevatten eiwitten (proteïnen). Het zijn lange ketens van kleinere oleculen, alfa-aminozuren genaamd.

Die aminozuren bevatten:- een aminogroep (NH2) en een carboxylgroep (COOH) aan hetzelfde koostofatoom, die vast zijn- de R-groep die variabel is

De belangrijkste aminozuren krijgen we op het examen.

5.2 Essentiële aminozuren

Essentiële aminozuren: aminozuren die we niet zelf kunnen aanmaken en moeten opnemen via de voeding.

5.3 Opbouw van een eiwit

Twee aminozuren kunnen zich met elkaar verbinden tot een dipeptide waarbij een molecule water afgsplitst wordt.

De peptidebinding: het bindende gedeelte CO-NH tussen de twee aminozuurmoleculen.

Drie aminozuren: tripeptideMeerdere aminozuren: polypeptide

De volgorde van de aminorzuren legt de primaire structuur van de eiwitten vast.

Als er voldoende aminozuren aan alkaar worden geregen=>eiwit of proteïne:

5.4 Functie van de eiwitten

Biologische functies:- bouwstof- transportmiddel- verdedigingsmiddel- enzymatische functie

Structuureiwitten

Eiwitten spelen een belangrijk rol als bouwstof:- Keratine komt voor in haren, wol, huid, benen en nagels- Collageen komt voor in huid, kraakbeen en tanden.- Spierweefels bevat verschillende soorten eiwitten die het mogelijk maken dat de spieren samentrekken

Enzymen

Enzymen of biokatalysatoren versnellen tal van biologische processen in ons lichaam of maken ze mogelijk.

Bloed bevat een enzym katalase dat de reactiesnelheid fel doet toenemen.

Enzymen hebben een specifieke werking.

Voeding eiwitten

Maagsap pepsine

kleinere polypetiden

Alvleeskliersap trypsine

tripeptiden/dipeptiden

darmsap en alvleesklier o.a. trypsine

aminozuren

Transporteiwitten

Transporteiwitten vervoeren tal van levensnoodzakelijke stoffen door het lichaam.

Een typisch transporteiwit is hemoglobine. Het vervoert dizuurstof door het hele lichaam. In de longen is de zuurstofconcentratie groot: de hemoglobine wordt er omgezet in oxyhemoglobine.

Hemoglobine + dizuurstof oxyhemoglobine

Onderweg in het lichaam komt het bloed in contact met zuurstofarme weefsels, die bovendien lichtjes zuur zijn door de aanwezigheid van koolstofdioxide. De exyhemoglobine wordt dan weer omgezet in hemoglobine. De dizuurstof komt dus opnieuw vrij, zodat de weefsels erover kunnen beschikken.

Oxyhemoglobine hemoglobine + dizuurstof

Uiteindleijk keert het bloed terug in de longen, waar koolstofdioxide wordt afgegeven aan de uit te ademen lucht. Het bloed kan opnieuw dizuurstof opnemen…en alles herbegint van voren af aan.

5.5 DNA en de genetische code

De genetische code zit opgeslagen in de celkern. In de celkern zitten de chromosomen.Elke menselijke cel bevat 46 chromosomen.

De chromosomen zijn opgebouwd uit een mantel van eiwitten, met daarin een dubbele DNA-helix.

De dubbele helix onstaat doro bruggen tussen de bassen, waarbij thymine kancombineren met adenine en guanine met cytosien. In de dubbele helix staat de A dus altijd tegenover de T en de C altijd tegenover de G.

DNA bestaat uit een dubbele keten van nucleotiden. Die vormen de basis van de genetische code.

1 nucleotide bestaat uit:- een suikergroep (desoxyribose)- een fosfaatgroep- een organische base

De nucleotiden kunnen vier veschillende basen bevatten:- cytosine (C)- guanine (G)- adenine (A)- thymine (T)

Afwijkingen:- Syndroom van Down

Trisomie 21Chromosoom 21 komt 3 keer voor ipv 2Het is een aangeboren afwijkingKenmerken: verstandleijke beperking, meidsche problemen en uitwendige kenmerken

- XYY-syndroomExtra Y-chromosoomSupermale syndromeHet is een aangeboren afwijkingKenmerken: verhoogde agressiviteit, groter, niet op te merken

XX: vrouwXY: man