Vergelijkende Biologie: De Cel en Virussen

Flashcards ter voorbereiding op het examen Vergelijkende Biologie over celstructuren, organellen, endomembranaire systemen, cel-celinteracties, virale morfologie, infectiemechanismen en prionen.

Wie ontdekte in 1665 voor het eerst cellen?

Robert Hooke

Welke wetenschappers legden met hun studies in 1838 en 1839 de basis voor de celtheorie?

Mathias Schleiden ($1838$) en Theodor Schwann ($1839$).

Wat zijn de drie centrale principes van de celtheorie?

1. Alle organismen zijn samengesteld uit cellen.
2. Cellen zijn de kleinste levende eenheid.
3. Cellen ontstaan alleen uit reeds bestaande cellen (alle hedendaagse cellen vormen een continue afstammingslijn vanuit de eerste cellen).

Waarom is de maximale grootte van een cel biologisch gelimiteerd?

Wanneer een cel groter wordt, duurt het te lang voor in- en uitkomende moleculen om door diffusie vanaf het celmembraan tot diep binnenin de cel te geraken.

Wat is het verschil in resolutievermogen tussen een lichtmicroscoop en een elektronenmicroscoop?

Een lichtmicroscoop kan structuren onderscheiden die minstens $200\,\text{nm}$ van elkaar liggen, terwijl een elektronenmicroscoop structuren tot op $0.2\,\text{nm}$ kan scheiden.

Welke vier structuren komen universeel voor in álle cellen?

Genetisch materiaal (DNA), cytoplasma, een plasmamembraan en ribosomen.

Waar bevindt zich het genetisch materiaal in een prokaryote cel?

In het nucleoïd (de kernzone), aangezien er geen membraan-omgeven celkern aanwezig is.

Waarin verschilt de celwand van Archaea met die van Bacteria?

De celwand van Archaea bevat geen peptidoglycaan, terwijl die van Bacteria wel opgebouwd is uit peptidoglycaan (veel bij Gram-positieve bacteriën en weinig bij Gram-negatieve bacteriën).

Wat is de functie van de bacteriële capsule bij prokaryoten?

Het ontwijken van het afweersysteem van de gastheer.

Wat is chromatine en hoe wordt de invloed van de omgeving op het chromatine genoemd?

Chromatine is het complex van lineair DNA en geassocieerde eiwitten; de invloed van omgevingsfactoren hierop wordt epigenetica genoemd.

Welke functie vervult de nucleolus in de celkern?

De nucleolus is een cluster van rRNA-genen waar synthese plaatsvindt van ribosomaal RNA (rRNA) en rRNA-eiwitcomplexen.

Wat is het biologische verschil tussen het cytosol en de cisternale ruimte?

Het cytosol is de vloeistof in de cel buiten de organellen, terwijl de cisternale ruimte de interne holte of vloeistofruimte binnenin de organellen is.

Wat zijn de belangrijkste functies van het glad endoplasmatisch reticulum (SER)?

De synthese van (membraan)lipiden, intracellulaire calciumopslag en de detoxificatie van vreemde substanties zoals geneesmiddelen en drugs (bijvoorbeeld in levercellen).

Welke functies vervult het Golgi-apparaat in de eukaryote cel?

Het inpakken en distribueren van materiaal naar verschillende celcompartimenten, post-translationele modificaties (zoals glycosylaties) van eiwitten en lipiden, en de synthese van celwandcomponenten.

Hoe handhaven lysosomen hun interne werking en waarom is dit veilig voor het cytosol?

Ze handhaven een zure pH via actieve protonenpompen; mochten lysosomale enzymen lekken naar het cytosol (pH circa $7$), dan verliezen ze hun activiteit en richten ze geen schade aan.

Welk enzymdefect veroorzaakt de ziekte van Tay-Sachs en wat zijn de klinische gevolgen?

Het verlies van één lysosomaal enzym dat membraanglycolipiden afbreekt, wat leidt tot vetophoping in het zenuwstelsel, aantasting van de zenuwcelfunctie, spierrigiditeit en epileptische aanvallen.

Welke reactie voert het enzym catalase in peroxisomen uit?

Het breekt het toxische bijproduct waterstofperoxide ($H_2O_2$) af tot water ($H_2O$) en zuurstof ($O_2$).

Wat is de tonoplast?

Het selectief doorlatende membraan dat de centrale vacuole in plantencellen omsluit en instaat voor osmotische balans en opslag.

Welke vier kenmerken van mitochondria en chloroplasten ondersteunen de endosymbiosetheorie?

1. Ze worden omgeven door twee membranen.
2. Ze bezitten eigen circulair DNA en ribosomen.
3. Ze hebben de grootte van een prokaryote cel.
4. Ze delen zelfstandig via een proces vergelijkbaar met binaire splijting.

Uit welke drie typen filamenten bestaat het eukaryote cytoskelet?

Actinefilamenten (microfilamenten), microtubuli en intermediaire filamenten.

Welke interne organisatie van microtubuli is zichtbaar in de dwarsdoorsnede van een eukaryote flagel of cilium?

De 9+2-structuur, bestaande uit $9$ microtubuli-doubletten gerangschikt rondom $2$ centrale microtubuli, verankerd in een basaal lichaampje met microtubuli-tripletten.

Welke drie typen intercellulaire juncties worden in deze afbeelding weergegeven en wat is hun primaire functie?

a. Tight junction: afsluiten van intercellulaire ruimte (geen lekkage of communicatie). b. Adhesive junction (desmosoom): mechanische verankering via cadherines en intermediaire filamenten. c. Communicating junction (gap junction): intercellulaire communicatie via connexons die kanaaltjes vormen met een diameter van $1.5\,\text{nm}$.

Waarom worden virussen niet geclassificeerd als levende wezens binnen de levensboom?

Ze bezitten geen autonome cellulaire organisatie en geen eigen metabolisme; buiten een levende gastheercel zijn ze metabool inert en functioneren ze louter als obligaat intracellulaire parasieten.

Wat is het verschil tussen 'host range' en 'weefseltropisme' bij virussen?

'Host range' verwijst naar de verschillende soorten organismen die een virus kan infecteren (bijv. vogel maar geen vis), terwijl 'weefseltropisme' verwijst naar de specifieke weefsels of celtypen binnen die gastheer (bijv. neuronen of levercellen).

Welke vier morfologische capsidestructuren worden hier geïllustreerd met bijhorende virusvoorbeelden?

a. Helicaal (bijv. tabakmozaïekvirus / TMV) b. Icosahedraal (bijv. adenovirus) c. Icosahedrale kop gecombineerd met een helicale staart / binale symmetrie (bacteriofaag) d. Helicaal binnen een membraanenvelop (bijv. influenzavirus)

Wat is het fundamentele verschil tussen een positief-strengs en een negatief-strengs RNA-virus?

Een positieve RNA-streng kan direct als mRNA worden afgelezen door gastheerribosomen voor eiwitsynthese, terwijl een negatieve RNA-streng complementair is en een viraal replicase-enzym moet meedragen om eerst positief mRNA aan te maken.

Welke twee replicatiecycli van bacteriofagen worden in dit diagram getoond en hoe verschillen ze van elkaar?

De lytische cyclus (waarbij de bacteriofaag de cel kaapt, nieuwe virionen assembleert en de bacterie doodt via lysis) en de lysogene cyclus (waarbij het faag-DNA integreert in het bacteriële genoom als een rustende profaag en meedeelt totdat inductie optreedt).

Wat houdt faagconversie in en welk specifiek voorbeeld illustreert dit?

Faagconversie treedt op wanneer een geïntegreerde profaag de genetische eigenschappen van de gastheerbacterie wijzigt, zoals bij Vibrio cholerae waarbij het ziekmakende choleratoxine viraal gecodeerd is.

Welke specifieke functies hebben hemagglutinine (H) en neuraminidase (N) bij het influenzavirus?

Hemagglutinine (H) zorgt voor virale aanhechting en entry in de gastheercel, terwijl neuraminidase (N) zorgt voor virale release (exit) via budding door de celmembraanverbindingen los te knippen.

Wat is het verschil tussen antigene drift en antigene shift bij influenzavirussen?

Antigene drift betreft kleine, geleidelijke puntmutaties in de H- en N-spikes. Antigene shift betreft een plotse, ingrijpende genetische verandering door hersortering van virale RNA-segmenten tijdens co-infectie van een gastheer door twee verschillende virusstammen.

Welke specifieke cellen infecteert HIV en welke receptoren zijn vereist voor aanhechting en penetratie?

HIV infecteert met name $\text{CD4}^+$ T-helpercellen en macrofagen. Het virale manteleiwit gp120 bindt aan de CD4-receptor en een chemokine-coreceptor (initieel CCR5 en later CXCR4).

Welk mechanisme van conformatieverandering en eiwitaggregatie wordt in dit schema voorgesteld?

De propagatie van prionen: een misvouwen prion ($\text{PrP}^\text{Sc}$) maakt contact met een normaal cellulair eiwit ($\text{PrP}^\text{C}$) en dwingt hierop dezelfde misvorming af, wat resulteert in kettingreacties en neurodegeneratie.

Welke vier aandoeningen worden veroorzaakt door prionen (TSEs)?

Dollekoeienziekte (BSE) bij runderen, Creutzfeldt-Jakob bij de mens, scrapie bij schapen en kuru bij de mens (overgedragen via ritueel kannibalisme).