pg 1 celbio.pdf

# Algemene structuur en erfelijkheid van cellen Dit onderwerp behandelt de fundamentele bouwstenen van het leven: cellen, hoe erfelijke informatie hierin is opgeslagen en hoe deze wordt doorgegeven. ### 1.1 De cel als basiseenheid van leven Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen, die elk DNA bevatten. Dit DNA is de drager van genetische informatie [1](#page=1). ### 1.2 De structuur van erfelijk materiaal * **DNA:** Bestaat uit basenparen (Adenine-Thymine en Cytosine-Guanine) [1](#page=1). * **Chromosomen:** Gevormd door DNA, bevatten de genetische instructies. * **Genen:** Specifieke segmenten van DNA die coderen voor eiwitten. Deze eiwitten bepalen de erfelijke eigenschappen van een organisme [1](#page=1). ### 1.3 Overerving en variatie * **Erfelijkheid:** Ontstaat door de combinatie van chromosomen van beide ouders, waardoor nageslacht kenmerken van beide ouders erft [1](#page=1). * **Mutaties:** Veranderingen in het DNA kunnen leiden tot variatie. Deze mutaties kunnen neutraal, schadelijk of zelfs voordelig zijn voor het organisme [1](#page=1). ### 1.4 De drie domeinen van leven Het leven op aarde wordt ingedeeld in drie hoofdgroepen, gebaseerd op evolutionaire verwantschap en cellulaire structuur [1](#page=1). #### 1.4.1 Prokaryoten: bacteriën en archaea * **Kenmerken:** * Eenvoudige celstructuur zonder celkern. * Bevatten circulair of lineair DNA. * Hebben ribosomen. * **Bacteriën:** Celwand met peptidoglycaan, esterlipiden [1](#page=1). * **Gram-positieve bacteriën:** Dikke laag peptidoglycaan, zonder buitenmembraan [1](#page=1). * **Gram-negatieve bacteriën:** Dunne laag peptidoglycaan, met een buitenmembraan [1](#page=1). * **Archaea:** Geen peptidoglycaan in de celwand, esterlipiden, ribosomen en lineair DNA [1](#page=1). * **Vormen:** Bacteriën komen voor in diverse vormen, zoals bolvormig (cocci), staafvormig (bacillen) en spiraalvormig (spirillen). Deze vormen zijn belangrijk voor herkenning en de werking van antibiotica [1](#page=1). * **Endosporen:** Sommige bacteriën (zoals *Clostridium* en *Bacillus*) kunnen endosporen vormen, die extreem resistent zijn tegen hitte, uitdroging en desinfectiemiddelen. Alleen autoclaveren (hoge druk en temperatuur) kan deze vernietigen [1](#page=1). * **Kweek:** Bacteriën worden gekweekt op vloeibare of vaste media, waar ze zichtbare kolonies vormen op petrischalen [1](#page=1). #### 1.4.2 Eukaryoten * **Kenmerken:** * Complexe celstructuur met een celkern en organellen. * Bevatten lineair DNA. * Geen peptidoglycaan in de celwand (indien aanwezig). * Hebben ribosomen. * Voorbeelden van groepen zijn *Opisthokonta* (dieren en schimmels), *Plantae* (planten) en *Amoebozoa* [1](#page=1). * **Voorbeelden:** * **Euglena:** Eencellig organisme met flagel, oogvlek en chloroplasten voor fotosynthese, vertoont kenmerken van zowel planten als dieren [1](#page=1). * **Paddenstoelen (schimmels):** Behoren tot de *Basidiomycota*. Bestaan uit een hoed, plaatjes en een steel. Voortplanting via basidiosporen. Groeien op vaste voedingsmedia en vormen zichtbare kolonies [1](#page=1). ### 1.5 Microorganismen in biotechnologie Microorganismen spelen een belangrijke rol in de biotechnologie, zowel in hun natuurlijke habitat als in toegepaste processen. > **Tip:** Het onderscheid tussen prokaryoten en eukaryoten is cruciaal voor het begrijpen van celbiologie, microbiologie en de werking van antibiotica. Let goed op de specifieke kenmerken van celwanden en DNA-structuur. --- # Classificatie van levensvormen Het leven op aarde wordt ingedeeld in drie domeinen: bacteriën, archaea en eukaryoten, gebaseerd op hun evolutionaire verwantschap [1](#page=1). ### 2.1 De drie domeinen van leven De basisindeling van al het leven is gebaseerd op de evolutionaire verwantschap tussen organismen, wat resulteert in drie verschillende domeinen [1](#page=1). #### 2.1.1 Bacteriën Bacteriën zijn eencellige organismen die tot de prokaryoten behoren. Ze worden gekenmerkt door een celwand die peptidoglycaan bevat en de aanwezigheid van esterlipiden, ribosomen en circulair DNA. Bacteriën komen in diverse vormen voor, waaronder bolvormig (cocci), staafvormig (bacillen) en spiraalvormig. De structuur van hun celwand is cruciaal voor zowel de herkenning van bacteriën als de effectiviteit van antibiotica [1](#page=1). * **Gram-positieve bacteriën** hebben een dikke laag peptidoglycaan en missen een buitenmembraan [1](#page=1). * **Gram-negatieve bacteriën** hebben een dunnere laag peptidoglycaan, omgeven door een buitenmembraan [1](#page=1). Deze verschillen zijn zichtbaar onder de elektronenmicroscoop en spelen een rol bij antibioticawerking. Sommige bacteriën, zoals *Clostridium* en *Bacillus*, kunnen endosporen vormen. Endosporen zijn extreem resistent tegen hitte, uitdroging en desinfectiemiddelen en kunnen alleen worden vernietigd door autoclaveren (hoge druk en temperatuur). Bacteriën worden gekweekt op diverse media, zowel vloeibaar als vast, waarbij op vaste media kolonies groeien die zichtbaar zijn op petrischalen [1](#page=1). #### 2.1.2 Archaea Archaea zijn ook prokaryote organismen, maar verschillen van bacteriën doordat hun celwand geen peptidoglycaan bevat. Ze delen echter wel de aanwezigheid van esterlipiden, ribosomen en circulair DNA met bacteriën, maar hun DNA is lineair [1](#page=1). #### 2.1.3 Eukaryoten Eukaryoten vormen het derde domein en onderscheiden zich van prokaryoten door de aanwezigheid van een celkern en andere membraan-gebonden organellen. Ze bevatten geen peptidoglycaan in hun celwand, hebben esterlipiden en ribosomen, en hun DNA is lineair georganiseerd. Binnen de eukaryoten bevinden zich diverse groepen, waaronder Opisthokonta (dieren en schimmels), Plantae (planten) en Amoeboezoa. Eukaryoten met een flagellum, zoals dieren, vallen onder de Opisthokonta. De groep Bikonta omvat organismen met twee flagella, zoals planten [1](#page=1). ### 2.2 Fylogenetische indeling De classificatie van leven is gebaseerd op de fylogenetische indeling, wat betekent dat organismen worden ingedeeld op basis van hun evolutionaire verwantschap. Deze verwantschap wordt vastgesteld aan de hand van genetische data en morfologische kenmerken [1](#page=1). ### 2.3 Voorbeelden van levensvormen #### 2.3.1 Kenmerken van Euglena Euglena is een eencellig organisme dat in water leeft. Het beweegt zich voort met behulp van een flagel en beschikt over een oogvlek. Euglena bevat chloroplasten, waardoor het in staat is tot fotosynthese. Hierdoor combineert Euglena kenmerken van zowel planten als dieren [1](#page=1). #### 2.3.2 Kenmerken van paddenstoelen Paddenstoelen behoren tot de groep Basidiomycota. Ze bestaan typisch uit een hoed, plaatjes (lamellen) en een steel. Voortplanting vindt plaats via basidiosporen. Paddenstoelen groeien op vaste voedingsmedia en zijn als kolonies zichtbaar [1](#page=1). --- # Kenmerken van specifieke micro-organismen Dit deel behandelt de gedetailleerde kenmerken van bacteriën, Euglena en paddenstoelen, met nadruk op hun structuur, voortplanting en groei [1](#page=1). ### 3.1 Bacteriën Bacteriën zijn prokaryote micro-organismen met diverse vormen, waaronder bolvormig, staafvormig en spiraalvormig. Ze bezitten een celwand die peptidoglycaan bevat. De vorm en structuur van bacteriën zijn cruciaal voor hun herkenning en voor de werking van antibiotica [1](#page=1). #### 3.1.1 Gram-kleuring De Gram-kleuring is een methode om bacteriën te classificeren op basis van hun celwandstructuur [1](#page=1). * **Gram-positieve bacteriën** hebben een dikke laag peptidoglycaan en geen buitenmembraan [1](#page=1). * **Gram-negatieve bacteriën** hebben een dunne laag peptidoglycaan en een buitenmembraan [1](#page=1). Deze verschillen zijn zichtbaar onder de elektronenmicroscoop en bepalen mede de effectiviteit van antibiotica [1](#page=1). #### 3.1.2 Endosporen Sommige bacteriën, zoals *Clostridium* en *Bacillus*, kunnen endosporen vormen. Endosporen zijn extreem resistent tegen hitte, uitdroging en desinfectiemiddelen. Ze kunnen alleen vernietigd worden door autoclaveren, wat een proces is met hoge druk en temperatuur [1](#page=1). #### 3.1.3 Groei van bacteriën Bacteriën worden gekweekt op verschillende media, zowel vloeibaar als vast. Op vaste media groeien ze in kolonies die zichtbaar zijn op petrischalen [1](#page=1). ### 3.2 Euglena Euglena is een eencellig organisme dat in water leeft. Het beweegt zich voort met een flagel en bezit een oogvlek. Euglena heeft chloroplasten, waardoor het aan fotosynthese kan doen. Hierdoor combineert het kenmerken van zowel planten als dieren [1](#page=1). ### 3.3 Paddenstoelen Paddenstoelen behoren tot de groep basidiomycota. Ze bestaan typisch uit een hoed, plaatjes (lamellen) en een steel. De voortplanting van paddenstoelen geschiedt via basidiosporen. Ze groeien op vaste voedingsmedia en zijn zichtbaar als kolonies [1](#page=1). --- # Micro-organismen in biotechnologie Micro-organismen spelen een fundamentele rol in de biotechnologie vanwege hun diversiteit en metabolisme [1](#page=1). ### 4.1 Definitie en diversiteit van micro-organismen Micro-organismen zijn levende wezens die bestaan uit één cel of een verzameling van cellen, en ze vormen de basis van veel biotechnologische processen [1](#page=1). #### 4.1.1 Belangrijke groepen micro-organismen De belangrijkste groepen micro-organismen die relevant zijn voor biotechnologie zijn: * **Bacteriën**: Prokaryote organismen met een celwand die peptidoglycaan bevat. Ze komen in diverse vormen voor, zoals bol (cocci), staaf (bacillen) en spiraal. Bacteriële celwanden en hun structuur zijn essentieel voor de herkenning door antibiotica. Gram-positieve bacteriën hebben een dikke laag peptidoglycaan zonder buitenmembraan, terwijl Gram-negatieve bacteriën een dunne laag peptidoglycaan met een buitenmembraan hebben. Sommige bacteriën, zoals *Clostridium* en *Bacillus*, kunnen endosporen vormen, die extreem resistent zijn tegen hitte, uitdroging en desinfectie. Endosporen kunnen alleen worden vernietigd door autoclaveren [1](#page=1). * **Archea**: Prokaryote organismen die verschillen van bacteriën doordat ze geen peptidoglycaan in hun celwand hebben [1](#page=1). * **Eukaryoten**: Organismen met een celkern, waartoe schimmels en gisten behoren, naast planten en dieren. Ze hebben geen peptidoglycaan in hun celwand [1](#page=1). > **Tip:** Het onderscheid tussen bacteriën en archaea op basis van celwandstructuur (peptidoglycaan) is cruciaal in microbiologisch onderzoek en biotechnologie. ### 4.2 Rol in biotechnologische processen Micro-organismen worden gebruikt voor diverse biotechnologische toepassingen, van productieprocessen tot milieutechnologie. #### 4.2.1 Productie van stoffen * **Fermentatie**: Micro-organismen worden ingezet voor de productie van diverse stoffen via fermentatieprocessen, zoals alcoholische dranken, zuren, antibiotica en enzymen. Gisten, die eukaryoten zijn, worden bijvoorbeeld gebruikt bij de productie van ethanol [1](#page=1). * **Stofwisseling**: De metabolische activiteit van micro-organismen maakt het mogelijk om substraten om te zetten in gewenste producten [1](#page=1). #### 4.2.2 Kweek en groei Micro-organismen worden gekweekt op specifieke voedingsmedia, die zowel vloeibaar als vast kunnen zijn. Op vaste media groeien ze in zichtbare kolonies op petrischalen [1](#page=1). #### 4.2.3 Voorbeelden van biotechnologisch relevante micro-organismen * **Euglena**: Eencellig organisme dat kenmerken van zowel planten (chloroplasten voor fotosynthese) als dieren (beweging met flagel) combineert en in water leeft [1](#page=1). * **Paddenstoelen**: Behoren tot de Basidiomycota, groeien op vaste voedingsmedia als zichtbare kolonies en planten zich voort via basidiosporen [1](#page=1). > **Example:** De productie van insuline wordt mogelijk gemaakt door genetisch gemodificeerde bacteriën of gisten, die het menselijke insulinegen bevatten en dit eiwit op grote schaal produceren. ### 4.3 Belang van celstructuur en genetica De structuur en genetische opmaak van micro-organismen zijn van groot belang in de biotechnologie. * **Celwandstructuur**: De aanwezigheid van peptidoglycaan in bacteriële celwanden is een belangrijk onderscheidend kenmerk en beïnvloedt de effectiviteit van antibiotica [1](#page=1). * **DNA**: De genetische informatie, opgeslagen in DNA, bepaalt de eigenschappen en metabolisme van micro-organismen, wat essentieel is voor genetische manipulatie in biotechnologie. Mutaties in DNA kunnen nieuwe eigenschappen creëren die nuttig zijn voor biotechnologische toepassingen [1](#page=1). > **Tip:** Begrip van de fylogenetische indeling van leven, gebaseerd op evolutionaire verwantschap, helpt bij het selecteren van geschikte micro-organismen voor specifieke biotechnologische doeleinden [1](#page=1). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Molecuul | Een groep van twee of meer atomen die chemisch aan elkaar gebonden zijn, de kleinste entiteit die de chemische eigenschappen van een stof behoudt. | | Organel | Een gespecialiseerd deel van een cel dat specifieke functies uitvoert, vergelijkbaar met organen in een meercellig organisme. | | Cel | De basiseenheid van al het leven, bestaande uit cytoplasma omgeven door een celmembraan. | | Weefsel | Een groep van vergelijkbare cellen die samen een specifieke functie uitvoeren in een organisme. | | Orgaan | Een verzameling van verschillende weefsels die samenwerken om een specifieke functie in een organisme te vervullen. | | Organenstelsel | Een groep van organen die samenwerken om een complexere functie uit te voeren, essentieel voor het overleven van het organisme. | | Organisme | Een individueel levend wezen, zoals een plant, dier, schimmel of bacterie. | | Celkern | Het compartiment in eukaryote cellen dat het genetisch materiaal (DNA) bevat, beschermd door een dubbel membraan. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, de drager van genetische informatie die de ontwikkeling, werking, groei en voortplanting van alle bekende organismen regelt. | | Basisparen | Specifieke paren van nucleïden in DNA: adenine (A) met thymine (T) en cytosine (C) met guanine (G). | | Chromosomen | Structuren in de celkern die DNA bevatten, georganiseerd in strengen en essentieel voor de celdeling en erfelijkheid. | | Genen | Segmenten van DNA die de code bevatten voor het maken van specifieke eiwitten, en die verantwoordelijk zijn voor erfelijke eigenschappen. | | Erfelijkheid | Het doorgeven van genetische kenmerken van ouders op hun nakomelingen. | | Mutaties | Veranderingen in de DNA-sequentie die kunnen optreden door diverse oorzaken en diverse effecten kunnen hebben. | | Prokaryoot | Een celtype dat geen celkern of andere membraangebonden organellen heeft; kenmerkend voor bacteriën en archaea. | | Eukaryoot | Een celtype dat wel een celkern en andere membraangebonden organellen bevat; kenmerkend voor dieren, planten, schimmels en protisten. | | Celwand | Een externe laag rondom de celmembraan van bepaalde cellen, die structuur, steun en bescherming biedt. | | Peptidoglycaan | Een polymeer dat een belangrijk bestanddeel is van de celwanden van bacteriën, verantwoordelijk voor hun structurele integriteit. | | Esterlipiden | Lipiden die een esterbinding bevatten, een veelvoorkomend bestanddeel van celmembranen in de meeste levensvormen. | | Ribosomen | Kleine cellulaire machines die eiwitsynthese uitvoeren door mRNA te lezen en aminozuurketens te vormen. | | Circulair DNA | DNA dat een gesloten lus vormt, kenmerkend voor het genetisch materiaal van prokaryoten. | | Lineair DNA | DNA dat een open keten of streng vormt, kenmerkend voor het genetisch materiaal van eukaryoten. | | Fylogenetische indeling | Een classificatiesysteem dat organismen groepeert op basis van hun evolutionaire verwantschap en afstamming. | | Opisthokonta | Een supergroep binnen de eukaryoten die dieren, schimmels en bepaalde andere groepen omvat, gekenmerkt door een enkele achterwaarts bewegende flagel in de gameten of sporen. | | Plantae | Het koninkrijk van planten, multicellulaire organismen die fotosynthese uitvoeren en een celwand van cellulose hebben. | | Amoeboezoa | Een diverse groep van eencellige eukaryoten, waaronder ameben, die zich voortbewegen met behulp van pseudopoden. | | Bolvormig | De vorm van een bol of cirkel. | | Staafvormig | De vorm van een staaf of cilinder. | | Spiraalvormig | De vorm van een spiraal of helix. | | Gram-positieve bacteriën | Bacteriën met een dikke laag peptidoglycaan in hun celwand die de Gram-kleuring positief kleurt (paars). | | Gram-negatieve bacteriën | Bacteriën met een dunne laag peptidoglycaan en een buitenmembraan die de Gram-kleuring negatief kleurt (roze). | | Buitenmembraan | Een extra membraanlaag die voorkomt bij Gram-negatieve bacteriën, gelegen buiten de peptidoglycaanlaag. | | Elektronenmicroscopie | Een techniek die elektronenbundels gebruikt om sterk vergrote beelden van monsters te creëren, waardoor veel fijnere details zichtbaar worden dan met lichtmicroscopen. | | Endosporen | Rustende, duurzame structuren gevormd door bepaalde bacteriën als reactie op ongunstige omstandigheden, die extreme resistentie bieden tegen hitte, kou, straling en chemicaliën. | | Autoclaveren | Een sterilisatiemethode die hoge druk en temperatuur gebruikt om micro-organismen en sporen te doden. | | Kweken | Het proces van het laten groeien van micro-organismen in een gecontroleerde omgeving op een voedingsmedium. | | Vloeibaar medium | Een voedingsoplossing die wordt gebruikt voor het kweken van micro-organismen in vloeibare vorm. | | Vast medium | Een voedingsoplossing, meestal op basis van agar, die wordt gebruikt voor het kweken van micro-organismen in vaste vorm. | | Kolonies | Zichtbare aggregaties van micro-organismen die zich hebben vermenigvuldigd vanuit één enkele cel of een groep cellen op een vast medium. | | Petrischalen | Platte, ronde glazen of plastic schalen met een deksel, gebruikt voor het kweken van micro-organismen. | | Flagellum | Een zweepachtig aanhangsel dat door sommige bacteriën, archaea en eukaryote cellen wordt gebruikt voor voortbeweging. | | Bikonta | Een grote groep eukaryoten die gekenmerkt wordt door twee flagellen, waaronder planten en algen. | | Eencellig organisme | Een organisme dat bestaat uit slechts één cel. | | Oogvlek | Een lichtgevoelig organel, vaak aanwezig in eencellige organismen zoals Euglena, dat helpt bij fototaxis. | | Chloroplasten | Organellen in planten en algen die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese, het omzetten van lichtenergie in chemische energie. | | Fotosynthese | Het proces waarbij planten, algen en sommige bacteriën lichtenergie gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose (een suiker) en zuurstof. | | Basidiomycota | Een grote afdeling van schimmels die sporocarpen produceren die basidiosporen dragen, zoals paddenstoelen. | | Hoed | Het bovenste, vaak ronde deel van een paddenstoel dat de lamellen of poriën draagt. | | Plaatjes (lamellen) | Dunne, mes-achtige structuren onder de hoed van veel paddenstoelen, waarop de sporen worden gevormd. | | Steel | Het onderste, verticale deel van een paddenstoel dat de hoed ondersteunt. | | Basidiosporen | De sporen geproduceerd door de basidiomycota, gevormd op de basidia onder de hoed van een paddenstoel. | | Biotechnologie | Het gebruik van levende organismen, of delen daarvan, om producten of processen te ontwikkelen voor specifieke toepassingen. |