Nupie ‘t Olifantje Hoofdstuk 4 Weefseldifferentiatie En Differentiële Genexpressie

nupie ‘t olifantje hoofdstuk 4: weefseldifferentiatie en differentiële genexpressie 4.1 differentiatie zygote: omnipotent  differenti

Nupie ‘t Olifantje
Hoofdstuk 4: Weefseldifferentiatie en differentiële genexpressie
4.1 Differentiatie
Zygote: omnipotent  differentiatie: mogelijkheden beperkt:
multipotent  cellen 1 bepaalde functie: unipotent
Totale potentialiteit wordt onveranderlijk bewaard
Een zygote bevat alle informatie om een nieuw complex organisme van
dezelfde soort te genereren. De genetische informatie in elke
lichaamscel van hetzelfde individu is onderling gelijk. Wat maakt het
verschil tss de zygote als moedercel en de door mitose van deze
moedercel afstammende cellen?
Lichaamscellen differentiëren in verschillende richtingen en gaan
verschillende functies uitoefenen in het volwassen organisme. De
hypothese van Weismann stelt dat een gering aantal cellen niet
deelneemt aan het differentiatieproces. Deze cellen vertegenwoordigen
het germen die de oerkiemcellen leveren waaruit later de gameten
gevormd worden. Alle overige cellen worden als soma aangeduid.
Hoe gebeurt de differentiatie?
Chromosoom diminutietheorie
Tijdens de klievingsdelingen gaat genetische informatie verloren zodat
bepaalde functies niet meer uitgevoerd kunnen worden.
Dit is een foute hypothese, want bij mitotische delingen wordt de
genetische informatie onveranderlijk doorgegeven.
Secundair verloren gaan van genetische informatie? Nee  Dolly:
De gedifferentieerde cellen bevatten nog alle genetische informatie.
Men kan experimenteel de kern van een zygote verwijderen en vervangen
dr de kern van een somatische cel zonder de normale ontwikkeling en
differentiatie te verstoren.
Determinatieve klievingstheorie
Elke blastomeer is al gedetermineerd om een bepaalde cel te worden. De
klievingsdelingen verlopen asymmetrisch. 2 dochtercellen krijgen elk
een deel van het ectoplasma en van het plasmalemma  cel wordt in
bepaalde richting geduwd ~ ‘epigenetische informatie’
Experimenteel
* 1 dochterblastomeer kapot prikken  geen intact embryo 
mozaïekeieren bij Protostomia
Deze bevestigen de theorie.
* Bij Deuterostomia regulatie-eieren
Twee eerste blastomeren komen los  1-eiïge tweeling
Regulerend vermogen neemt af bij verdere ontwikkeling
 theorie klopt!
Chemische inductie
Determinatie (het meegeven van epigenetische informatie vr een latere
bestemming aan de blastomeren) is niet voldoende als verklaring vr
differentiatie. De onderlinge plaats van verschillende cellen is van
essentieel belang vr de latere bestemming. Hieruit ontstaat idee van
chemische inductie.
° neurale buis dorsaal vd chorda door chemische inductie door
vrijstelling van chemische inductoren.
experimenteel
Stukje chorda van een embryo op een andere plaats inplanten  daar
ontstaat de neurale buis.
Chemische inductoren aantonen: stoffen uit chorda halen  inspuiten 
daar zal chorda ontstaan.
Als cellen hun eindbestemming gekregen hebben, gaan ze een specifieke
functie uitoefenen via een combinatie van een hogere graad van
coördinatie (neuraal-hormonaal) en specifieke genregulatie. In de
verschillende cellen wordt continu of sequentieel een set van genen
geactiveerd of geïnactiveerd.
Een cel krijgt een bepaalde functie door differentiële genexpressie!!!
4.2 Informatieflow van DNA over RNA naar eiwit
Hoe worden functionele eiwitten gevormd vertrekkend van genetisch
gecodeerde informatie in een cel?
Universeel mechanisme
DNA  mRNA  eiwitten
DNA-replicatie  transcriptie  mRNA  translatie  eiwitten
DNA polymeer van nucleotiden (stikstofbasen): G (Guanine), A
(Adenine): purines
C (Cytosine), T(Thymine): pyrimidines
Bevat de genen die coderen vr eiwitten
Andere organische celcomponenten zoals lipiden of koolhydraten worden
niet rechtstreeks in het genoom gecodeerd. Hun metabolisme berust op
de beschikbaarheid van bepaalde enzymen. De eiwitten in een cel
bepalen de karakteristieken en functionele mogelijkheden van die cel.
4.3 DNA, de cellulaire database
Watson & Crick (1953)
Dubbele helix structuur
2 antiparallelle complementaire strengen
5 ’ 3’
3 ’ 5’
D NA groeit langs 3’ uiteinde (van 5’ naar 3’)
Complementaire basepaarvorming: G  C
A = T

5’ 

3’
è
\x99

3’

Semi-conservatieve replicatie: elk DNA molecule bevat een oude en een
nieuwe streng

Tijdens de replicatie gaan beide DNA strengen lokaal uit elkaar en
aligneren zich nieuwe strengen, nieuwe complementaire nucleotiden
langs elke streng. DNA polymerase vormt een fosfodiësterbinding om de
nieuwe strengen aan elkaar te binden. DNA polymerase kan niet zelf een
streng beginnen, het heeft een primer (oligonucleotide, klein stukje
complementair DNA) nodig.
5 ’ 3’ lagging strand

3’ 5’ leading strand
Replicatievork (tekening zie notities)
DNA helicase opent de keten.
Replicatievork schuift op, op 1 streng (lagging strand) nieuwe primer
nodig  okozakiframentjes.
DNA ligase hecht de fragmentjes aan elkaar.
Genen zijn specifieke DNA fragmenten waarvan de basensequentie
informatie bevat vr een bepaalde AZ-sequentie of eiwit.  30 000 genen
in het menselijk genoom.
Bij eukaryote worden de genen onderbroken met DNA sequenties die wel
nr RNA overgeschreven worden maar via splicingenzymen verwijderd
worden vr het mRNA de kern verlaat. De niet coderende sequenties zijn
introns, de coderende zijn exons, deze worden dus ook teruggevonden in
matuur mRNA. Exons worden geflankeerd dr regulatorische DNA sequenties
(cis sequenties) noodzakelijk vr een correcte initiatie en terminatie
vd transcriptie = transcriptionele eenheid = een gen.
5’ TATA exon 1
exon 2 exon 3 3’ (sense)
5’ 3’ mRNA
3’ TATA 5’ (antisense: wordt gekopieerd)
intron intron RNA hft = sequentie als sense streng
start stop
4.4 Drie types genen, drie RNA types, drie functies tijdens translatie
RNA is enkelstrengig. Het bestaat uit een opeenvolging van 4
stikstofbasen. Thymine is vervangen dr Uracil. Tijdens transcriptie
wordt slecht tegenover 1 DNA streng een complementaire streng gevormd.
Transcriptie vd drie types RNA gebeurt via de tussenkomst van een
specifiek RNA polymerase
*
RNA polymerase I vr transcriptie van rRNA
*
RNA polymerase II vr transcriptie van mRNA (eiwitten)
*
RNA polymerase III vr transcriptie van tRNA
4.4.1 Boodschapper RNA of mRNA (RNA polymerase II)
mRNA brengt de genetische informatie aanwezig in het DNA over naar de
ribosomen in het cytoplasma. RNA polymerase II zorgt vr de synthese
van mRNA. Het begint het DNA af te schrijven bij de genpromotor. Hier
bindt het polymerase aan de DNA streng. De genpromotor is de TATA-box.
Hij bevat ook silencers en enhancers (cis elementen).
Zowel exons als introns worden omgezet in RNA. Via splicingenzymen
worden de introns weggeknipt vr het mRNA de kern verlaat =
posttranscriptionele processing.
exon 1 exon 2
exon 3
5’ 3’
AAAAA//AAA

5’UTR (leader) 3’ UTR (trailer)
transl transl
start stop
(AUG) (UAG)
Splicen gebeurt bij een bepaalde sequentie
5’ CAP: gemethyleerd guanosine residu
hft beschermende functie tg exonucleasen
3’: Poly A Staart: repetitieve adenosine nucleotiden
hft ook beschermende functie tg exonucleasen
De genetische code wordt gevormd dr een opeenvolging van
stikstofbasen. Elk molecule bevat 4 basen. Er zijn 20 verschillende
aminozuren in een eiwit. Een codon zal dus uit een opeenvolging van 3
nucleotiden moeten bestaan (4n en n moet 3 zijn)
Verschillende codons coderen vr 1 AZ  de genetische code is
gedegenereerd.
Een mRNA molecule bestaat uit een opeenvolging van tripletten. Om de
juiste tripletopvolging, het juiste leesraam af te lezen, moet het
startpunt vd translatie herkenbaar zijn: AUG! (Meth)
Translatiestop wordt gecodeerd via 3 mogelijke stopcodons.
Nirenberg is de persoon die de genetische code ontcijferd heeft.
5’ AAAAAA 3’  Lys Lys
5’ GGGGGG 3’  Gly Gly
5’ UUUUUU 3’  Phe Phe
5’ CCCCCC 3’  Pro Pro
5’ CAGCAGCAG  Glu (CAG), Ser (AGC), Ala (GCA)

4.2.2 Ribosomaal RNA (RNA polymerase I)
RNA polymerase I zorgt vr de transcriptie van rRNA. Samen met de
ribosomale eiwitten vormen zijn de functionele translatie-eenheid. Een
ribosoom bestaat uit 2 subeenheden waartussen een mRNA molecule past.
De 5’ UTR speelt een rol bij het juist binden van het mRNA aan de
kleine ribosoomeenheid.
4.4.3 Transfer RNA (RNA polymerase III)
tRNA’s hebben een specifieke tertiaire structuur dr intramoleculaire
baseparing. Het bindt enerzijds aan een triplet van het mRNA via het
anticodon en anderzijds aan het bij het triplet horende AZ. Een tRNA
met zijn AZ is een amino-acyl-tRNA.
4.5 Translatie: een kwestie van initiatie, elongatie, terminatie en
energiebeschikbaarheid
Initiatie
De mRNA streng bindt aan de kleine ribosoomeenheid. Pas wanneer eerste
Methionine tRNA tegenover het initiatiecodon ligt en initiatiefactoren
gebonden zijn in het initiatiecomplex komen beide subeenheden bij
elkaar. Het eerste tRNA zit nu op de P-plaats van de grote subeenheid.
Elongatie
Op de A plaats komt nu het tRNA dat overeenkomt met het tweede codon
te liggen. Peptidyltransferase zorgt vr de loskoppeling van het eerste
Methionine van zijn tRNA en binding ervan aan het AZ van het tweede
tRNA dat zich nog steeds op de A-plaats bevindt. Elongatie gebeurt
o.i.v. elongatiefactoren. Energie wordt gehaald uit de hydrolyse van
GTP tot GDP.
Het ribosoom wordt 1 triplet opgeschoven zodat het tRNA vd A-plaats op
de P-plaats ligt. Zo is de A-plaats vrij vr het derde tRNA. Dit
herhaalt zich vr de rest vd synthese. tRNA’s die hun AZ afgegeven
hebben worden gerecycleerd en opnieuw opgeladen met hun AZ.
Terminatie
De translatie stopt wanneer het stopcodon van de mRNA streng tegenover
de A-plaats komt te liggen. Een terminatiefactor zorgt vr de hydrolyse
van het polypeptide vh laatste tRNA en het uit elkaar gaan vd
ribosoomsubeenheden. Dit is ook een energievereisend proces.


P: Peptidylplaats
A: Aminoacylplaats
P A
Soms werken gelijktijdig meerdere ribosomen (snoer van ribosomen) op
eenzelfde mRNA streng = polysoom.
4.6 Translatie van eiwitten bestemd voor secretie, een taak voor het
RER
Zie ook tekeningenboek!!!
B epaalde cellen brengen genen tot expressie die coderen vr
eiwitten bestemd vr transport nr het oppervlak vd cel of secretie
buiten de cel.
- Synthese van een kort stukje meestal hydrofoob N-terminaal peptide:
signaalpeptide.
- Translatie stopt.
- Het signaalpeptide wordt herkend dr een signaal herkennend partikel
dat het ribosoom van dit
signaalpeptide geleidt nr het ER via binding aan een daar aanwezige
receptor.
- Translatie wordt verdergezet.
- De polypeptide keten glijdt doorheen het transmembranaire
ribophorine-eiwit nr het lumen van
het RER en het signaal peptidase verwijdert de signaalsequentie.
- De keten is voltooid en wordt verplaatst nr het Golgi apparaat
terwijl processingenzymen de
karakteristieken van vh eiwit wijzigen dr aanhechting van
suikerketens, vetzuurketens, fosfory-
lering, enz. (= post-translationele modificatie)
- Het eiwit wordt gecondenseerd en verpakt in vesikeltjes die nr de
membraan gaan. Zij worden
ingebouwd in het plasmalemma als membraaneiwit of vrijgesteld via
exocytose.
4.7 Universaliteit van de genetische code en de principes van de
eiwitsynthese openden de weg naar de recombinant DNA technologie
Prokaryoten en eukaryoten hebben een identieke code vr het stockeren
van hun genetische informatie: DNA  RNA  eiwit.
Ook de eiwitsynthese is gelijkend zodat een mRNA van één organisme ook
tot expressie gebracht kan worden in een ander organisme.
Bij prokaryoten zijn er wel geen introns aanwezig en is er dus ook
geen splicing.
Genetische manipulatie werd mogelijk dankzij de ontdekking van
restrictie-enzymen vr het openknippen van dubbelstrengig DNA op
specifieke herkenningsplaatsen, het tot beschikking komen van ligases
vr het inlassen van vreemde DNA fragmenten in een opengeknipt DNA
molecule, de identificatie van makkelijk manipuleerbare, autonoom
replicerende plasmiden.
Plasmiden: klein circulair, dubbelstrengig DNA dat in vele bacteriën
naast het bacterieel chromosoom of genotofoor wordt aangetroffen.

Via de recombinant DNA technologie kan men genen van één organisme
overplanten naar een ander organisme waardoor dit laatste organisme
een nieuw kenmerk krijgt. Dit toont zich in een wijziging van de
gesynthetiseerde eiwitten.
Belangrijkste en eerste toepassingen: massasynthese van humane
eiwithormonen zoals insuline en groeifactoren in bacteria Tegenwoordig
worden er ook transgene planten met ingebouwde insectenresistentie
(eiwit komt tot expressie in plant zelf ipv vr te komen in
insecticide) of herbicidenresistentie en muizen en insecten vr
genidentificatie, transgene vissen die beter groeien, transgene
runderen of geiten die medisch actieve eiwitten secreteren in hun melk
gemaakt. Alle gekloneerde genen kunnen in gelijk welk organisme tot
expressie gebracht worden.
Bij plantencellen kan men een bepaalde bacterie die in de plant
binnendringt als vector gebruiken.
Bij transgene dieren gaat men de zygote injecteren met DNA en hopen
dat het zich integreert in het genoom of de stamcellen injecteren en
hopen dat het DNA ook zit in de cellen die later de
voortplantingsorganen vormen. Men kan wel weefselspecifieke expressie
realiseren. Vb.: transgene geiten: bepaald eiwit alleen tot expressie
laten komen in melkproducerende cellen.
Men kan nu ook direct genetische defecten corrigeren via toepassing
van somatische genmutaties. Vb.: mucoviscidose (bepaald enzyme
ontbreekt) Om ethische redenen en gezien de onmogelijkheid van het
juist voorspellen van de gevolgen van genetische manipulatie mogen er
geen overerfbare wijzigingen aangebracht worden in het menselijk
genoom. Als er een genetisch defect is en men weet dat het hersteld
kan worden zodat men gezonde kinderen krijgt: a priori defect
herstellen: wie kan iemand dat ontzeggen?
Restrictie-enzymen (endonucleasen)
5 ’ GAATTC 3’
3 ’ CTTAAG 5’

5 ’ G AATTC 3’
3 ’ CTTAA G 5’
AATTC 3’ deze worden
5’ CTTAA ingevoegd
5 ’ GAATT AATTC 3’
3 ’ CTTAA TTAAG 5’
D ubbele DNA keten verknippen in de keten.
Er wordt asymmetrisch geknipt  ‘sticky ends’
Ligases gaan de bruggen herstellen zodat er terug een continue keten
is.
De bedoeling is een vreemd stukje DNA in de bacterie te brengen.
Een bacterie heeft naast het genotofoor ook plasmiden. Het genotofoor
is te groot om geknipt te worden. Door zijn grootte heeft het meerdere
herkenningsplaatsen vaar de restrictie-enzymen en zal het kapot
geknipt worden. Bij de kleinere plasmiden kan men de juiste sequentie
bepalen en bepaalde motieven herkennen zodat er maar 1 keer geknipt
wordt.
Men heeft plasmiden verbeterd.

- Gen Einschub = Multiple Cloning Site (MCS): hier wordt er geknipt
- Galactosidase-gen: galactosidase +X-gal  blauw
- Resistentie-gen tg bepaald antibioticum
- ORI: Origin of Replication: plasmiden worden gerepliceerd, ingebouwd
stukje DNA kan doorgegeven worden aan de dochtercellen.
S ommige plasmiden nemen het stukje vreemd DNA op. Anderen
worden gewoon door ligase enzyme gesloten (leeg plasmide).
Transformatie: bacterie neemt vreemd DNA op. Bedoeling: DNA binnen
krijgen in bacterie. Men maakt gaatjes in de bacteriewand door de
bacterie in een elektrisch veld te brengen.
Transformatie

Bacteriën met recombinant plasmide
Bacteriën met leeg plasmide
   Bacteriën die geen plasmide opgenomen hebben
 
  
 
 op Agarvoedingsbodem

    Bacterie begint zich te delen en er ontstaat een kolonie van
allemaal identieke
     bacteriën.
     Agar (kweekmedium) + antibioticum (Ampicilline)
   
Je hebt bacteriën met een leeg plasmide en je hebt er met een
recombinant plasmide/
In leeg plasmide:

P(romotor)
Open leesraam  galactosidase
In recombinant plasmide:
INSERT


O nderbroken leesraam: galactosidase gen is niet functioneel.
Bacteriën die een recombinant plasmide opgenomen hebben kleuren dus
niet blauw. X-gal kleurt de lege plasmiden blauw


   
       
      
      
 
Recombinant plasmide gebruiken voor library’s.
Stukje DNA wordt verknipt en ingeplant.

Groot chromosomaal
DNA, te groot om mee te werken  wordt gefragmenteerd

(rood moet deel van plasmide zijn)
Vorming van een bibliotheek met kleine stukjes DNA
Diabetes
Injecties met insuline: humane insuline laten produceren dr bacteriën
Gebruik van mRNA (van insuline), want dat heeft enkel exons. We vinden
mRNA van insuline in de pancreas.
Probleem: enkelstrengig
Oplossing: RETROVIRUSSEN!

5’ A AAAAA 3’
TTTTTT
DNA
Reverse transcriptase
AAAAAA
RNA TTTTTT
cDNA (copy DNA,
complementair DNA)
cDNA  restrictie-enzyme  juiste sticky ends  inbrengen in plasmide
Promotor nodig: bacteriële promotor (aanwezig in plasmide)
 Productie insuline
Hoe met eukaryoten: hebben geen plasmide
Eukaryote celtransformatie
1) Transiënt
Via recombinant  infecteren met virus
Productie is maar tijdelijk, cel gaat kapot springen, sterven aan
virale infectie.
2) Stabiel
Integreren in chromosomaal DNA = genomische integratie
Je kan niet zomaar gaan knippen, eerder dr toeval dat vreemd stukje
DNA wordt ingeplant, alleen wanneer het DNA geopend is.
4.8 Differentiatiefinaliteiten en weefseltypes bij vertebraten
Bij meercelligen zijn cellen gedifferentieerd in typen, aangepast aan
verschillende functies. Een verzameling gelijksoortige cellen met
gemeenschappelijke functie is een weefsel.
Weefsels hebben een cellulaire component en een matrix waar de cellen
in baden.
4.8.1 Epitheelweefsel is opgebouwd uit hecht verbonden cellen met
weinig intercellulair materiaal en bijna geen intercellulaire ruimten.
De huid is een één- of meerlagig epitheel dat buitenoppervlak van
lichaam uitmaakt (Malpighiaans epitheel). Verschillende holten,
kanalen en de bloed- en lymfevaten zijn dr 1 of meer lagen epitheelwfs
begrensd.
De meeste epithelen zijn gescheiden vh eronder liggend wfs dr een
basale membraan waarin collageenvezels aanwezig zijn.
Voornaamste functie: twee lichaamscompartimenten scheiden en reguleren
welke stoffen en in welke hoeveelheid er van het ene nr het andere
compartiment gaan. (meestal voedingsstoffen, ionen)
Epithelen kunnen van ectodermale (epidermis), endodermale (mucosa) en
mesodermale (endotheel) oorsprong zijn.
Die van ectodermale oorsprong hebben meestal een beschermende functie.
Bij zoogdieren scheiden zij keratine af (in nagels, klauwen, haar,
hoeven). Bij Arthropoda wordt chitine afgescheiden.
Epitheelcellen van endodermale oorsprong zijn zachte cellen. Functies:
smerend, secreterend, absorptie, transport. De slijmachtige substantie
die afgescheiden wordt, is mucus.
Epithelen van mesodermale oorprong spelen een rol in het naar binnen
brengen van stoffen aan de ene kant en het naar buiten brengen aan de
andere kant.
Sommige ecto-en endodermale epitheelcellen zijn omgebouwd tot
kliercellen, verzameld in klieren.
Het plasmamembraan van een epitheelcel is niet uniform qua
permeabiliteit: er is een groot verschil tss het basale (tg basale
membraan) en het apicale deel.



apicaal
basaal
Classificatie van epitheelcellen naar hun vorm
- Afgeplat epitheel: dunne tegelvormige cellen. Begrenst
lichaamsholten en bedekt veel inwendige organen. De mesenteriumvliezen
bestaan uit afgeplat epitheel.
- Kubiekcellig epitheel: o.a. in de nierkronkelbuisjes.
- Cilindervormig epitheel: begrenst o.a. de binnenzijde van het
darmkanaal.
Elk type kan in verschillende vormen voorkomen en zo een
gestratifiëerd of meerlagig epitheel vormen. Elk type kan ook cilia
aan het vrije oppervlak dragen (vb. trachea en oviduct). Bij
trilhaarepitheel is de matrix enorm gereduceerd.
Soms zijn er diepe invaginaties van het plasmalemma: microvilli
(enorme oppervlaktevergroting aan de apicale zijde van darmcellen).
Intracellulair worden deze ondersteund door actinekolommen van het
cytoskelet. Aan de buitenzijde zijn ze verstevigd met een glycocalyx.
4.8.2 Steunweefsel dient om de verschillende lichaamsdelen te
ondersteunen en samen te houden.
Men onderscheidt bind-, kraakbeen-, been- en vetweefsel bij
Vertebraten.
Bindweefsel
Verbindt de huid met de eronder gelegen spieren, hecht de spieren aan
de beenderen, bedekt bloedvaten, enz.
Basisceltype: fibroblast: kan verschillende typen vezels vormen
Dikkere witte collageenvezels
Dunne elastische vezels (geel)
Samen met de weefselvloeistof vormen de vezels de matrix.
Los bindwfs: is heel het lichaam dr verspreid tss en rond de andere
weefsels, verbindt de huid met de onderliggende spieren.
Hecht bindwfs: vormt pezen, lederhuid en bedekkende vliezen van
beenderen. Heeft de trekkracht van staaldraad.
Collageen is meest voorkomende eiwit in het dierenrijk. Sommige vormen
van reuma hebben te maken met het verslijten van collageen in de
gewrichten. Collageenachtige vezels komen al bij Sponsen en
Holtedieren voor. Collageen is opgebouwd uit 3 polypeptideketens en is
zeer vroeg in de evolutie ontstaan en weinig veranderd.
Het elastisch bindwfs moet in het hart het drukverschil opvangen.
Spier:


 pees:

Kraakbeenweefsel
Bestaat uit chondrocyten die verspreid liggen in een uniforme matrix
die bestaat uit chondrine (glycoproteïnen). De cellen liggen in
koppeltjes (isogene groepen).
Het is een taaie, ietwat elastische stof.
Komt voor in tussenwervelschijven, aan de uiteinden van beenderen, in
de neus, oren en luchtpijp. Skelet van embryo’s bestaat uit kraakbeen
dat later verbeent.
Hyalien kraakbeen is doorzichtig en hft evenveel matrix als cellulaire
component.
Elastisch kraakbeen (vooral elastische vezels): in oor en neus.
Fibreus kraakbeen: scharnierpunt tss beenderen, tussenwervelschijven.
Ontsteking van kraakbeenwfs geneest moeilijk.

 lacune
 chondrocyt
Beenweefsel
Typisch skeletwfs van gewervelde dieren. Osteocyten (osteoblasten en
osteoclasten) liggen in de beenmatrix die bestaat uit bindwfs (veel
collageen), verstrekt dr Ca-zouten: osseïne. De cellen liggen in
concentrische cirkels rond kanaaltjes waardoor de bloedvaten en
zenuwen lopen: kanaaltjes van Havers. De beencellen hebben uitlopers
nr alle richtingen.
Beenwfs is continu in opbouw en in afbraak.
Stockage van Ca++ (spiercontractie) en Fosfaat (ATP, nucleïnezuren).
Het is sterk doorbloed. Rond de bloedvaten zijn er lamellen. (tekening
zie notities).
Je hebt lange beenderen en platte beenderen.
(tekening zie notities)
Je kan een epifyse en een diafyse onderscheiden.
Het beendermerg is het hematopoietisch orgaan: hier worden de
bloedcellen gevormd.
Epiphyseirschijven: hier blijft kraakbeen zitten: cte omzetting
kraakbeen-been  lengtegroei
Dieptegroei vanuit het periostium.
Platte beenderen worden gevormd vanuit het dermaal bindwfs,
mesodermale oorsprong. Ze hebben geen beendermerg.
Het heupbeen en het borstbeen zijn afgeplatte lange beenderen want zij
hebben beendermerg.
Vetweefsel
Wordt aanzien als een gewijzigde vorm van bindwfs. De cellen die
gevangen zitten tss de bindweefselvezels zijn sterk vergroot dr het
opstapelen van vetdruppeltjes binnenin de cellen waardoor de kernen
opzij worden gedrukt.
Functie: reserveweefsel en warmte-isolatie. Bij zoogdieren
onderscheidt men geel en bruin vet.
Craniaal skelet AXIAAL SKELET
7 Cervicale wervels 12 Thoracale
wervels 7 Lumbale 4 Sacrale
wervels wervels Caudale
wervels (aantal ver-

anderlijk v soort tot soort)
V isceraal skelet
( = kaakskelet) ribben

borstbeen


A xiaal skelet
Wervel
Axiaal steunelement: chorda dorsalis
Door het somieten mesoderm (sclerotoom) is er een verbinding gevormd
rond de chorda, nl. het wervellichaam.
B oven de chorda: neurale buis (ectoderm), links en rechts een
versteviging rond de neurale buis: neurale bogen.
Neurale doorn
Neurale bogen
Neurale buis

Chorda dwarsuitsteeksels
Ribben
Aorta

Eerste wervel: Atlas
S taart: uitsteeksels nr onder rond de aorta




Zenuw geleidingsuitsteeksel
Tussenwervelschijven
Craniaal skelet

n eus- trabekels Waar 2 naden samenkomen op de
schedel: sutuur
Holte in schedel: foramen
o og- parachordalia

o or-
kapsels chorda
Visceraal skelet
Kaken: hervorming van de eerste kieuwboog


4.8.3 Spierweefsel: alhoewel veel cellen kunnen bewegen en
contraheren, zijn spiercellen heel speciaal voor beweging uitgerust
Spiercellen hebben in hun cytoplasma lange dunne draden, myofibrillen,
die contractiele structuren zijn.
Glad spierwfs: niet onder invloed vd wil
Gecommandeerd dr vegetatief of autonoom zenuwstelsel
Hartspierwfs: niet onder invloed vd wil
Skeletspier: wel onder invloed vd wil
Laatste twee: dwarsgestreept spierwfs
Glad spierweefsel
Spoelvormige cellen met eivormige kern.
Komen voor in bloedvaten en kanalen, rond verschillende inwendige
organen, soms in 1, gewoonlijk in 2 lagen waarvan de lengteas vd
cellen vd ene laag loodrecht staat op die vd andere  peristaltische
bewegingen.
V erschillende cellen vormen een functioneel
syncitium: contractie wordt doorgegeven aan naburige cellen.

 celjuncties

Hartspierweefsel
Bevat dwarsgestreepte myofibrillen.
Het ziet eruit alsof de cellen maar 1 kern hebben gelegen in het
centrum van de cel. Waar twee hartspiervezels contact maken zijn hun
membranen zo hard tg elkaar gedrukt en op een complexe manier vertakt
en zijn er zoveel desmosomen en andere vezelachtige vertakkingen dat
zij lang niet als juncties herkend werden. De verbindingsplaatsen zijn
als schijfjes zichtbaar: geïntercaleerde schijfjes.
Hartspiercellen contraheren automatisch en ritmisch. In tegenstelling
tot skeletspieren zijn hartspiervezels niet van elkaar geïsoleerd.
Wanneer enkele vezels contraheren, worden daardoor ook de andere
vezels geëxciteerd en contraheert het hele hart: elektrisch continuüm
(contractiegolf RA – LA – ventrikels)
(tekening zie notities)
Skeletspier
Gestreept spierwfs. Een spierbundel is een verzameling van spiervezels.
Een spiervezel bestaat uit myofibrillen. Men spreekt niet over een
spiercel omdat de eenheden van een skeletspier syncitiale cellen zijn
(meerkernig). Elke vezel is omgeven door een dun membraan, het
sarcolemma. De tijdens embryonale ontwikkeling goed te onderscheiden
cellen met 1 kern zijn de myoblasten. Deze versmelten en vormen een
syncitium. Het cytoplasma van een spiervezel wordt het sarcoplasma
genoemd.
De donkere A-banden of anisotrope banden zijn opgebouwd uit myosine.
De I-banden of isotrope banden bevatten actine en troponine en
tropomyosine. De twee laatste zijn regulatoreiwitten die een rol
spelen bij spiercontractie. In het midden van de I-banden bevindt zich
de Z-lijn; hier zijn invaginaties van het plasmalemma. De afstand tss
2 Z-lijnen is de functionele eenheid van een spier: sarcomeer. De
invaginaties, samen aangeduid als het T-systeem zijn belangrijk voor
de zenuwimpuls informatieoverdracht naar het sarcoplasmatisch
reticulum van waaruit dan massaal Ca++ vrijgesteld wordt. Ca++ is
nodig vr spiercontractie. Tijdens spiercontractie verkleint de afstand
tss 2 Z-lijnen. De donkere myosine banden blijven even breed 
glijdend filament theorie: de actine filamenten worden tussen de
myosine filamenten getrokken. Ook ATP is nodig bij spiercontractie. A
I A I A



sarcomeer
(tekeningen zie notities) Z-lijn D-lijn (misschien)
In het tekeningen boek staat er een lichter stukje in de donkere band,
maar dat stukje hoort bij de donkere band!
Spiercontractie (tekeningen: zie notities)



De donkere band bevat vezelachtige myosine eiwitten, de lichte band
bevat actine.
De I-banden worden smaller, afstand tss 2 Z-lijnen verkleint,
sarcomeer wordt korter.
Het zou kunnen dat enkel de I-banden samentrekken. Contractie gebeurt
echter niet zo. In realiteit glijden de actine filamenten tss de
myosine filamenten (glijdend filament theorie).
De myosine eiwitten liggen staart aan staart (A-banden). In de
I-banden zijn er G-actine monomeren. Die vormen een dimeer, een
dubbele helix: F-actine.




Troponine tropomyosine
+Ca++ & ATP
Membraan waaraan myosine
moleculen gebonden zijn
 



    
             
             
actine moleculen
ATP zorgt vr beweging.
Ca++ is nodig vr de binding, speelt cruciale rol in spiercontractie.
Ca++ zit in het sarcoplasmatisch reticulum.
ZONDER CA++





Troponine en tropomyosine zitten in de weg.
MET CA++ en ATP



Er kan geen binding plaatsvinden
De bindingsplaats op actine is vrij door de conformatieverandering.
1 1



1 1
2 1 2 1
2 1 2 1
ATP  ADP + Pi: binding tss myosine en actine losmaken zodat het op
een verdere plaats kan aan-hechten.
Wegvallen ATP  lijkstijfheid, spier kan niet meer bewegen.
Een zenuwimpuls wordt via de motorische eindplaat doorgegeven aan het
sarcolemma. Via het T-systeem wordt de impuls doorgegeven aan de
membranen van het sarcoplasmatisch reticulum. Dit bevat Ca++. De
spanningsafhankelijke Ca++-kanalen gaan open. CA++ wordt vrijgesteld
en de spier contraheert.
Waar haalt de spier energie?
O2 en glucose nodig voor cellulaire ademhaling (ATP-productie)
Door uitputting, onvoldoende O2 (of glucose) vallen stappen 2-3-4-5
stil (O2 was finale electronenacceptor). Alleen de glycolyse gebeurt
nog met laag rendement. Dit heeft een opeenhoping van pyruvaat tot
gevolg. Pyruvaat wordt omgezet naar melkzuur. Er wordt opnieuw NAD
vrijgesteld (voordeel). Er wordt een O2 schuld opgebouwd. Nadeel:
verzuring van de spier  kramp.

4.8.4 In het zenuwweefsel zijn er sensorische, motorische en
interneuronen en ook 2 typen isolerende cellen, de Schwanncellen en de
gliacellen.
Functionele eenheid: neuron. ontvangers
cellichaam dendrieten
axon
kern
perikaryon (rond de kern)
Lange cel (tot 1m bij de mens): vereist zeer geperfectioneerde
stofwisseling.
In het cytoplasma van het perikaryon vindt men vrij grote
RNA-agglomeraten, de lichaampjes van Nissl.
Bij invertebraten is het axon naakt. Bij vertebraten is het axon
omgeven door een myelineschede bestaande uit Schwanncellen waarvan de
membranen stijf opgerolde lagen vormen, met insnoeringen van Ranvier.
De myelineschede verhindert dat zenuwimpulsen van 1 neuron naar een
ander overgaat. Dit is alleen zo in het perifeer deel. In het centrale
zenuwstelsel gebeurt dit door gliacellen. De insnoeringen van Ranvier
spelen een essentiële rol bij het geleiden van een impuls. Een impuls
is een bepaalde toestandsverandering van het neuron, die in het
lichaam de betekenis heeft van een boodschap.
Bij vertebraten liggen de cellichamen van de neuronen altijd
gegroepeerd in of buiten het centrale zenuwstelsel. Een opeenhoping
van cellichamen buiten het centrale zenuwstelsel noemt men een ganlion.
De hersenen kunnen als versmolten ganglia beschouwd worden.
Een zenuw is een bundel van naast elkaar liggende axonen omgeven door
bindweefsel. Een spier is door een zenuw geïnnerveerd wanneer de
vezels van de zenuw zo met de spier in verbinding staan dat een impuls
door die zenuw de spier doet contraheren. Klieren kunnen ook door
zenuwimpulsen geactiveerd of geïnactiveerd worden. Ook de huid is
geïnnerveerd. Hier brengen neuronen vooral informatie van de huid naar
het centrale zenuwstelsel.
Multiple Sclerose treedt op wanneer de myelineschede desintegreert en
door bindweefsel vervangen wordt.
De neuronen zijn zodanig gebouwd dat zij impulsen kunnen geleiden
Reflexboog: sensorisch of afferent neuron: naar het centraal
zenuwstelsel

Interneuron: in het centraal zenuwstelsel

Motorisch of efferent neuron: cellichaam in het centraal zenuwstelsel
axon naar een effector (vb. een spier)
De kleinste neuronale connectie (reflexboog) heeft minstens 3 typen
neuronen nodig.
a) Sensorisch neuron
Heeft een vezel die minstens in 2 splitst kort nadat hij het
cellichaam verlaat. Eén tak gaat naar de receptor (zintuig), de andere
naar het ruggemerg of de hersenen. Het cellichaam ligt in een spinaal
ganglion. Het heeft geen dendrieten. Impulsen worden van de receptor
nr het centraal zenuwstelsel geleid.
b) Interneuron
Kort, glad axon
Dendrieten: stekelig uitzicht
Liggen volledig in het centraal zenuwstelsel
Geen myelineschede
c) Motorisch neuron
Lang axon
Cellichaam in de hersenen of het ruggemerg
Naar een effector
Neuronen met veel uitlopers worden ook multipolaire zenuwcellen
genoemd. Het axon is de verbindingsdraad tss de receptoren en het
centraal zenuwstelsel.
Impulsoverdracht gebeurt dmv een synaps.
Synaps: connectie tss 2 neuronen (zeer nauw contact)
Het presynaptisch element is het impulsaanvoerend deel, het
postsynaptisch element het impulsontvangend deel. Ertussen bevindt
zich de synaptische kloof.
Elektrotonische synaps
De membranen van 2 neuronen zijn aan elkaar gebonden via tight
junctions  elektrisch continuüm. Nadeel: kan niet tegengehouden
worden.
Chemische synaps
Chemische boodschappermoleculen (neurotransmitters) bepalen of de
impuls doorgegeven wordt of niet.
Bij hogere dieren worden impulsen in 1 richting doorgegeven: van
presynaptisch nr postsynaptisch element.
Een zenuwimpuls is een UNIVERSELE boodschap!
Via geëigende zenuwbanen wordt een verschillende reactie bekomen.
Neurotransmitters in vesikels worden vrijgesteld in de synaptische
kloof. Op membraan van het postsynaptisch element zijn er receptoren.
Neurotransmitters kunnen stimulerend (Acetylcholine) of inhiberend
(GABA) werken. Nadat de boodschap doorgegeven is, wordt de
neurotransmitter verwijderd uit de synaptische kloof door enzymen (vb.
Ach sterase). Een groot deel wordt endocytotisch opgenomen in het
presynaptisch element: recuperatie.
Mechanisme is identiek bij vertebraten en invertebraten, vanaf het
bestaan van een zenuwstelsel (bij Coelenterata).
Ach sterase-inhibitor  verlamming (insectenbestrijding)
Curare: gif uit planten, is antagonist van Ach, bindt aan de recpetor,
dus Ach kan geen effect meer hebben, kan niet meer binden.
Kniepeesreflex
4.8.5 Het vasculair weefsel: bloed en lymfe kunnen beschouwd worden
als een vorm van bindweefsel met een vloeibare matrix
Functies: - Transportmiddel voor O2, CO2, voedingsstoffen,
afvalstoffen, enzymen, hormonen, ionen en andere moleculen van en naar
de lichaamscellen.
*
Immuniteit, drager van antistoffen
*
Regulatie van de lichaamstemperatuur, pH van de lichaamsvochten,
de waterbalans en het constant houden van het vocht rond de
lichaamscellen: homeostase.
*
Stolling
a) Plasma en serum: samenstelling
Bloed: plasma en gefigureerde elementen (RBC, WBC, BLP)

Plasma (55%) verhouding aantal RBC t.o.v. het plasma =
hematocriet
Buffycoat: WBC + BLP
RBC (45%)
90% H2O
Kationen: Na+, Ca++, minder K+, Mg++
Anionen: Cl-, HCO3-, minder H2PO4-, HPO4-, SO4- -
Totale ionenconcentratie: 0,9 % waarvan > 2/3 Na+ en Cl-
7% plasmaproteïnen: albumines (transport bij alle vertebraten),
globulines (immunoglobulines), fibrinogeen en prothrombine (stolling)
Hormonen: ACE (Angiotensine converterend enzyme), renine, insuline
Voedingsstoffen: glucose, AZn, inerte N2
Afvalproducten (ureum) wordt via het bloed vervoerd naar de nieren
Albumines: plasmaproteïnen gesynthetiseerd dr de lever, dragen vr een
groot deel bij tot het osmotisch evenwicht.
Globulines: plasmaproteïnen die voor immuniteit zorgen. Antistoffen
gemaakt door gespecialiseerde WBC of plasmacellen zijn van het
globulinetype: immunoglobulines. In het bloed verbinden de
antilichamen zich met de antigenen en vormen een onoplosbaar complex
dat inactief is en in de lever wordt afgebroken. Als de plasmacellen
antistoffen gemaakt hebben, houden zijn de mogelijkheid bij een nieuwe
infectie zeer snel nieuwe antilichamen te maken en deze informatie
door te geven aan hun afstammelingen. Zo wordt men immuun tegen een
bepaalde ziekte.
!Probleem bij bloedtransfusie en orgaantransplantaties!
Fibrinogeen en prothrombine zorgen voor de bloedstolling.
Na stolling en retractie van de bloedklonter wordt een gele vloeistof
uitgeperst: serum = plasma zonder fibrinogeen (is nu fibrine).
ACE: Angiotensinogeen  Angiotensine I  Angiotensine II:
bloeddrukregulatie
b) Gefigureerde elementen
De stamcellen voor de gefigureerde elementen zitten in het beendermerg.
Erythrocyten of RBC
( tekening: zie notities)
Ze hebben geen kern bij zoogdieren: plaats voor Hb.
Afgeplatte vorm: O2 en CO2 kunnen dieper gelegen Hb beter bereiken.
Ze worden gevormd in het beendermerg van de afgeplatte lange beenderen
en de uiteinden van de lange beenderen.
Aanvankelijk hebben ze wel een kern maar deze degenereert bij het
functioneel worden.
Aantal RBC: 4-4,5 miljoen/mm³. Mannen hebben er meer dan vrouwen. RBC
maken 2/3 uit van onze lichaamscellen. Aantal tellen met microscopisch
raster: Burker telkamer. (tekening zie notities en zie labo)
Levensduur: 120 dagen.
Bevat Hb: 4 polypeptideketens (tetrameer: 2, 2 ketens) die elk een
haemgroep dragen die Fe bevat.
O2- moleculen kunnen een losse binding vormen met het Fe-ion. Sommige
AZn kunnen CO2 binden  RBC hebben centrale functie in de ademhaling
van weefsels en cellen.
Indien Hb in het plasma opgelost zou zijn zou het bloed veel viskeuzer
zijn en zou het hart harder moeten pompen  Hb moet in RBC zitten.
RBC worden opgeruimd in de lever en de milt met als bijproduct
bilirubine. De milt doet ook dienst als tijdelijke opslagplaats vr
RBC.
Anemie: te weinig aanmaak RBC of Hb = probleem voor gastransport.
Sikkelcelanemie: 1 gewijzigd AZ in Hb (puntmutatie). Bij lage O2-spanning:
sikkelvormige RBC. Het gaat gepaard met verhoogde weerstand tegen
malaria en is daarom niet weggeselecteerd (bij de zwarte bevolking).
Leukocyten of WBC
A antal: 7000/mm³.
De meeste zitten in de lymfevaten, anderen in het los bindwfs en
sommige ook in andere weefsels.
Sommige WBC vernietigen bacteriën door hen op te nemen via fagocytose
of door stoffen af te scheiden die de celwand vd bacteriën kapot
maken.
Ze hebben wel een kern en zijn groter dan RBC.
Dmv amoeboïde bewegingen persen ze zich de capillairen naar de
weefsels.
Bij ontsteking treden er vasodilatatie en een verhoogde permeabiliteit
rond de wonde op ten gevolge van de afscheiding van histamine. Te veel
afscheiding van histamine en daardoor massieve vasodilatatie liggen
aan de basis van ernstige allergische reacties. Tegen deze reacties
worden dan antihistaminica ingezet.
Leukemie: de weefsels die de leukocyten vormen groeien zo sterk uit
dat en onderdrukken de weefsels die de RBC vormen.
Soorten leukocyten: (tekeningen: zie notities)
*
Granulocyten
Gelobde kern
Korrelvormige insluitsels
Worden gemaakt in het beendermerg
Microfagen  neutrofiele
Immuniteit door vrijstelling van proteasen die de wand van bacteriën
afbreken  acidofiele
Ontstekingsreactie: vasodilatatie dr histamine  basofiele
(Ingedeeld op basis van kleuring)
*
Agranulaire leukocyten
Geen korrels in hun cytoplasma
Worden gemaakt in het beendermerg en gestockeerd in lymfoïde weefsels
(milt, thymus, lymfeknopen).
Monocyten differentiëren tot macrofagen die opruimen door fagocytose.
Lymfocyten hebben een grote kern. Ze geven ontstaan aan cellen die
reageren op binnendringende vreemde macromoleculen of organismen door
er specifieke antilichamen tegen te maken die helpen bij de
destructie.
B-lymfocyten
Humorale immuniteit
Tegen indringers die in circulatie aanwezig zijn
T-lymfocyten
Cellulaire immuniteit
Tegen virussen
Lichaamsvreemde of genetisch gewijzigde cellen opruimen
Bloedplaatjes
Thrombocyten: spelen een rol bij de bloedstolling.
Bij zoogdieren worden kleine stukjes cytoplasma van de voorlopercel,
de megakaryocyt afgesplitst en afgegeven aan de bloedstroom. Dit zijn
de bloedplaatjes (tekening: zie notities).
Aantal:  1 miljoen/mm³.
Bloedstolling:
Bij beschadiging van de bloedvatwand wordt een weefselcomponentenzyme,
thromboplastine, vrijgesteld. Dit zorgt voor de omzetting van
prothrombine naar thrombine. Thrombine zorgt op zijn beurt voor de
omzetting van fibrinogeen in fibrinedraden. De fibrinedraden vormen
een netwerk waarin bloedplaatjes gevangen worden. Er ontstaat een
bloedklonter. Dan is er retractie van de bloedklonter en wordt er een
gele vloeistof uitgeperst: serum (plasma zonder fibrinogeen).
Trombose wordt voorkomen doordat de componenten vd bloedstolling als
precursor voorkomen.
Er is een regulatiemechanisme dat fibrine kan afbreken en de
bloedklonter kan oplossen. Weefselplasminogeenactivator (tPA) zorgt
dat plasminogeen omgezet wordt in actief plasmine. Plasmine breekt
fibrine af en lost de klonter op.
Hematopoïese
Beendermerg

reticulocyt WBC megakaryocyt

RBC bloedplaatjes
c) Bloedgroepen
Het lichaam heeft normaalgezien geen antilichamen tegen stoffen die
nog niet in het lichaam zijn binnengedrongen. Dat geldt NIET voor de
bloedgroepagglutinogenen.
Op de RBC zijn er suikermoleculen (glycoproteïnen): agglutinogenen (A,
B, AB, O). Dit is genetisch bepaald en er zijn meerder ketens op 1
RBC.
In het plasma zijn er agglutinines gericht tegen de agglutinogenen van
andere RBC.
* A hft  tegen B
* B hft  tegen A
* AB hft er geen
* O heeft  en 
Als bloed gemengd wordt  risico op agglutinatie: uitzakken vd RBC,
kunnen niet meer getransporteerd worden, is niet hetzelfde als
klontering. (tekening: zie notities)
acceptor
donor
A

B

AB
-
O
, 
A
+
-
+
-
B
-
+
+
-
AB
-
-
+
-
O
+
+
+
+
O: universele donor
AB: universele acceptor
Bij de donor alleen naar de agglutinogenen kijken. Een klein
percentage van het totale bloedvolume wordt toegevoegd, weinig
agglutinines.
De ontvanger herkent RBC, heeft veel agglutinines  agglutinatie
Rhesusfactor
Ontdekt bij de Rhesusaap.
Kenmerk gedragen door de RBC.
Fungeert als excretieproduct (transport ammonium).
Genetisch bepaald: Rh+, Rh-
Rh- heeft geen agglutinine-achtig eiwit, bindt niet aan de
Rhesusfactor.
Rh- mag aan Rh+ geven. Rh+ mag niet aan Rh- geven na de eerste
transfusie. Bij het eerste contact worden er antilichamen gemaakt
tegen de Rhesusfactor (immunologisch probleem). De Rhesusfactor is
lichaamsvreemd voor Rh-. Het maken van de antilichamen duurt een tijd.
Tegen dan is de Rhesusfactor al weg, want die zit in de RBC en leeft 4
maanden. Maar door het celgeheugen worden er bij een tweede contact
snel antilichamen gemaakt (na 1 à 2 dagen).
Als een Rhesuspositieve man en een Rhesusnegatieve vrouw een kind
krijgen, is dit kind Rhesusnegatief of positief. De bloedcirculatie
van de baby en de mama is gescheiden. Er is enkel diffusie via de
placenta. Bij de geboorte kan de placenta scheuren. Dan is er wel
contact tussen de bloedcirculatie van de baby en de moeder. De moeder
reageert tegen de Rhesusfactor, maar dit gebeurt pas na 2 à 3 weken,
dan pas zijn er antilichamen gevormd. De baby is dan al geboren. Bij
de tweede zwangerschap is er wel een probleem. De barrière (placenta)
houdt geen antilichamen tegen. De antilichamen komen bij de baby. De
RBC van de baby agglutineren. Tijdens de zwangerschap is dit geen
probleem. De baby is wel een beetje blauw bij de geboorte en krijgt
meteen een transfusie.
Truc om probleem te voorkomen: test toxoplasmose en bloedgroep en
Rhesusfactor bepalen.
Belangrijk is te weten of de moeder al een transfusie gehad heeft want
dan is er wel al een probleem bij de eerste zwangerschap. Na de
bevalling wordt de moeder geïnjecteerd met antilichamen tegen de
Rhesusfactor. De Rhesusfactor is al opgeruimd voor het immuunsysteem
van de moeder de kans krijgt de Rhesusfactor te herkennen. De
antilichamen verdwijnen spontaan. ~ passieve immuniteit.
4.9 Reproductie via specifieke voortplantingscellen of gameten
Zaadcel
+  zygote   
MEIOSE
Eicel
Meercelligheid en differentiatie gaan bij dieren gepaard met het quasi
volledig verdwijnen van de mogelijkheid tot ongeslachtelijke
voortplanting. Vermenigvuldiging gebeurt via geslachtelijke
voortplanting waarbij gameten, mannelijke en vrouwelijke
voortplantingscellen, geproduceerd worden.
Gameten verschillen van alle somatische cellen (lichaamscellen)
doordat ze bij hun aanmaak een meiose ondergaan. Hierbij verliezen ze
de helft van hun chromosomen en worden ze dus haploïd. Lichaamscellen
vermeerderen via mitose en zijn diploïd. Tijdens de bevruchting
versmelten een ovum en een spermatozoön tot een zygote die opnieuw
diploïd is. In de loop van de ontwikkeling passeert elk meercellig
individu een eencellig stadium.
4.9.1 Vorming van de voortplantingscellen of gameten
De gameten ontstaan uit de oerkiemcellen (het germen), die zich
bevinden in de gonaden. Dit zijn cellen die niet deelnemen aan het
proces van differentiatie (Weismann hypothese). De oerkiemcellen
ontstaan los van de gonaden. Bij de mens ontstaan ze in de wand van de
dooierzak in de 3de week. De gonaden ontstaan pas in de 4de week. De
oerkiemcellen migreren naar de gonaden in de 6de week.
De oerkiemcellen ondergaan een reductiedeling en geven aanleiding tot
haploïde gameten. Voorafgaand aan deze deling neemt het aantal
kiemcellen nog sterk toe door mitotische delingen. Voor de deling
gebeurt de replicatie waarbij de hoeveelheid DNA verdubbeld wordt.
4.9.2 De meiotische delingen
De meiose bestaat uit 2 delingsprocessen: een reductiedeling en een
equatiedeling.
Eerste meiotische deling
Profase I
* Leptoteen
Het chromatine wordt korter door spiralisatie en wordt zichtbaar als
dunnen enkelvoudige draadjes waarvan 1 uiteinde contact maakt met de
kernmembraan: bouquet-configuratie.
* Zygoteen
De homologe chromosomen gaan naast elkaar liggen en vormen koppeltjes:
bivalenten.
Homologe chromosomen zijn chromosomen die informatie dragen voor
eenzelfde genetisch kenmerk. Vb. op ene homoloog genlocus voor
haarkleur, op andere ook (maar niet noodzakelijk voor dezelfde kleur).
1 homoloog komt van de moeder, het andere van de vader. Er gebeurt
paring tussen de homologe chromosomen door vorming van een
ladderpatroon van eiwitten waarmee homologe chromosomen worden
samengehouden ter vorming van een synaptonemaal complex. Beide
homologen zijn hierbij nauw met elkaar verstrengeld op een manier dat
overeenkomstige chromosoomstukken onderling correct gealigneerd zijn
en crossing-over kan optreden in het volgende stadium.
* Pachyteen
De chromosomen worden korter en dikker. Elk homoloog splitst in 2
dochterchromatiden: tetraden stadium. Crossing-over: overeenkomstige
fragmenten van chromatiden worden uitgewisseld tussen 2 niet
zusterchromatiden. (tekening: zie notities)
* Diploteen
Het complex lost op. De gepaarde homologe chromosomen gaan uit elkaar
met uitzondering van de punten van uitwisseling waar ze tijdelijk met
elkaar verbonden blijven en een chiasmata (plaats waar crossing-over
gebeurd is) vormen.
* Diakinese
De chromosomen gaan verder uit elkaar. De chiasmata schuiven op naar
het einde van de chromosomen. De centriolen zijn verdubbeld en
migreren naar de polen. De spoelfiguur wordt gevormd, de kernmembaan
verdwijnt.
Metafase I
De bivalenten liggen in het evenaarsvlak. Van elke bivalent is 1
chromatidenpaar (dus 1 homoloog) naar één va beiden polen gericht. De
oriëntatie is willekeurig.
Anafase I
Elk bivalent wordt opgesplitst. 2 zusterchromatiden (= dyade) gaan
naar 1 van beide polen. Aan elke pool bevindt zich nu een haploïd
aantal chromosomen. De reductie is gebeurd.
Telofase I
De chromosomen despiraliseren. Er wordt een kernmembraan gevormd aan
beide polen en de cel deelt in twee dochtercellen die de helft van het
oorspronkelijk aantal chromosomen bevatten en dus haploïd zijn. De
hoeveelheid DNA is nog steeds 2C.
Nu volgt er onmiddellijk een tweede meiotische deling zonder dat er
een interfase optreedt. Er gebeurt geen DNA verdubbeling.
Tweede meiotische deling
Profase II
De chromosomen spiraliseren opnieuw. Overlangssplitsing in
dochterchromatiden wordt zichtbaar. De kernmembraan en nucleolus
verdwijnen. De centriolen vormen de spoelfiguur.
Metafase II
De chromosomen liggen in het evenaarsvlak. De chromatiden zijn enkel
nog verbonden ter hoogte van de centromeer. Met hun kinetochoor zitten
de chromatiden vast op de chromosoomdraden van de spoelfiguur.
Anafase II
Van elk chromosoom migreert 1 dochterchromatide naar een van beide
polen met de centromeer op kop.
Telofase II
De spoelfiguur verdwijnt. De chromosomen despiraliseren. Nucleolus en
kernmembraan verschijnen. Ter hoogte van het evenaarsvlak is er een
insnoering met het ontstaan van twee dochtercellen.
Na de 2de deling zijn er 4 dochtercellen ontstaan die genetisch
verschillend zijn:
*
willekeurige oriëntatie, uitsplitsing van de homologe chromosomen.
*
Crossing-over
4.9.3 Oögenese versus spermatogenese
Spermatogenese en spermiogenese
De productie van zaadcellen gebeurt in de testes. Bij zoogdieren zijn
de testes meestal uitgedaald uit de abdominale holte en situeren ze
zich in het scrotum. Bij het niet uitdalen van de testes,
cryptorchidie, stelt men infertiliteit vast. Dit wijst op de noodzaak
van een iets lagere temperatuur dan de lichaamstemperatuur voor een
normale maturatie van spermatozoa. Elke testis bestaat uit
testislobben waarin zaadbuisjes of tubuli seminiferi kronkelend
verlopen. Alle zaadbuisjes vloeien samen tot een vas deferens dat
kronkelend bovenop de testis de bijbal of epidydimis vormt. Hier
worden de zaadcellen gestockeerd tot de ejaculatie. Het was deferens
treedt de abdominale holte binnen en maakt een bocht rond de blaas.
Vesicula seminalis of zaadblaasjes en de prostaatklier als
accessorische geslachtsklieren vormen het eigenlijke semen of
zaadvocht en storten hun inhoud uit in het vas deferens voor dit
versmelt met de afvoergang van de urineblaas om samen de urethra te
vormen die uitmondt via de penis of copulatieorgaan.
Tussen de testisbuisjes bevinden zich de cellen van Leydig die het
mannelijk geslachtshormoon testosteron vrijstellen. Binnen de tubuli
seminiferi ontstaan uit de oerkiemcellen mitotisch primaire
spermatocyten. Tussen de spermatocyten en de spermatogonia, tegen de
wand van de testisbuisjes liggen de cellen van Sertoli. Ze hebben een
endocriene functie (productie van een hormoon dat de spermatogenese
afremt) en vervullen een voedings- en ondersteuningsrol voor de
spermatogene cellen. Via een eerste meiotische deling ontstaan twee
secundaire spermatocyten en tijdens de tweede meiotische deling
ontstaan hieruit 4 spermatiden (2 uit elk). Tijdens het proces van
spermiogenese, dat soortspecifiek is, ondergaat elk spermatide een
morfologische vormverandering tot spermatozoön.
Het spermatozoön is voorzien van een flagella (undulipodia, van uit
centriolen: MTOC) om zich voort te bewegen. Er zijn mitochondriën die
zorgen voor de energie om te bewegen. Naast de haploïde pronucleus
bevat de spermatozoön een acrosoomgebied (anterior) dat een enzym
bevat voor het plaatselijk oplossen van de wand van de eicel. Op
doorsnede bevinden de spermatogonia zich aan de periferie terwijl de
rijpe spermatozoa zich in het centrum bevinden.
Er worden dus uiteindelijk 4 spermatozoa gevormd uitgaande van 1
primaire spermatocyt. Ze bevatten elk eenzelfde haploïd aantal
chromosomen. Genetische variabiliteit is te wijten aan de meiose
waarbij de homologen willekeurig georiënteerd zijn en willekeurig uit
elkaar gaan en crossing-over waarbij overeenkomstige sequenties,
allelomorfen, worden uitgewisseld.
DUS:
Kiemcellen in gonaden delen mitotisch (2n)  spermatogonieën (2n) 
primaire spermatocyten (2n) – meiose I  secundaire spermatocyt (n) –
meiose II  spermatide – spermiogenese  spermatozoa
Oögenese
In de ovaria ontstaan uit de kiemcellen via mitose de oögonia die
groeien tot primaire oöcyten. Een eerste meiotische deling geeft
aanleiding tot 2 secundaire oöcyten. De cytokinese volgend op de
eerste meiotische deling is asymmetrisch: 1 dochtercel krijgt het
overgrote deel van het oorspronkelijke cytoplasma. Dit is de
secundaire oöcyt. De andere krijgt geen cytoplasma en is veel kleiner.
Dit is het poollichaampje. Tijdens de tweede meiotische deling gebeurt
hetzelfde waardoor 1 volwaardig ovum gevormd wordt en 2 of 3
poollichaampjes.
Bij de meeste dieren met uitzondering van de placentalia, zal tijdens
het proces van vitellogenese dooiermateriaal opgestapeld worden zodat
een rijp eitje ontstaat dat naast de haploïde pronucleus voldoende
reservemateriaal bevat om na de bevruchting de volledige
embryologische ontwikkeling mogelijk te maken zonder de noodzaak tot
opname van voedingsstoffen.
Het aantal oögonia in de ovaria is het grootst tijdens de embryonale
periode (enkele miljoenen). Op het ogenblik van de geboorte zijn dit
er nog enkele honderdduizenden en bij het begin van de puberteit
enkele tienduizenden. Het aantal daalt door atrofie (verschrompelen).
Bij zoogdieren ontwikkelde oöcyten komen voor in combinatie met
follikelcellen ter vorming van een eifollikel. Deze bevinden zich in
de periferie of cortex van de ovaria. In het centrum situeert zich de
ovariële medulla waar bloedvaten en zenuwbanen in een bindweefselig
stroma geconcentreerd voorkomen.
In primaire follikels vindt men primaire oöcyten omgeven door
enkellagig follikelcelepitheel. Ze bevinden zich van voor de geboorte
al in de profase van de eerste meiotische deling. Wanneer de primaire
follikel zich verder gaat ontwikkelen tijdens een menstruele cyclus
wordt deze eerste meiotische deling afgewerkt. Het eerste
poollichaampje is al uitgestoten voor de ovulatie. De follikel wordt
omgevormd tot een secundaire follikel omgeven door meerdere lagen
follikelcellen waartussen met vocht gevulde holten ontstaan. Een
tertiaire follikel ontstaat wanneer deze holten 1 grote follikelholte
holte vormen: antrum folliculi. In deze holte zweeft de eicel omgeven
door de corona radiata cellen op een eiheuvel of cumulus oöphorus. De
tertiaire of Graafse follikel ondergaat de ovulatie. De eicel wordt
met de corona radiata cellen uitgestoten en opgevangen in het oviduct.
Hier gebeurt de tweede meiotische deling en verdwijnen de corona
radiata cellen. Bevruchting kan plaatsgrijpen (tot 24u na de
ovulatie). De in het ovarium achtergebleven follikelcellen worden
hormonaal (door progesterone) geherprogrammeerd tot geel lichaam of
corpus luteum.
Dezelfde opmerkingen over de genetische variabiliteit als bij de
spermatogenese zijn van toepassing.
Het tijdstip waarop de verschillende stappen gebeuren, verschilt
naargelang de soort. In de regel gebeurt de eerste meiotische deling
voor de ovulatie of hert vrijkomen van de eitjes uit het ovarium en de
tweede meiotische deling dikwijls juist voorafgaand aan de versmelting
van ovum en spermatozoön, soms erna, maar steeds voor de eigenlijke
bevruchting.
niet tijdelijk
actief actief actief
° Uit meso- Pro- Meso- Meta- Nefros
m erisch me-
s oderm
urether
testes blaas
gonaden
ovaria Kanaal van Wolf
Wordt vas deferens bij de man
Verdwijnt bij de vrouw
Kanaal van Muller
Wordt oviduct bij de vrouw
Verdwijnt bij de man
4.9.4 Bevruchting en zygotevorming
Bevruchting: het versmelten van een spermatozoön en een eicel.
We onderscheiden twee fenomenen: - het binnendringen van het
spermatozoön of het versmelten van beide membranen en het overpompen
van de mannelijke pronucleus: activatie van de eicel
- het versmelten van beide pronuclei met de vorming van een
diploïde zygote: bevruchting of amphimixis
Om polyspermie, het binnendringen van meerdere zaadcellen in dezelfde
eicel te voorkomen, wordt onmiddellijk na de bevruchting het
vitellinemembraan omgevormd tot een ondoordringbaar
fertilisatiemembraan.
Om tot bevruchting te komen moeten mannelijke en vrouwelijke gameten
bij elkaar gebracht worden. Daar de eerste organismen waarschijnlijk
in waterig milieu leefden en de voortplantingscellen niet onmiddellijk
aan uitdroging bloot stonden wanneer ze buiten het ouderdier kwamen,
gebeurt de bevruchting oorspronkelijk uitwendig. Inwendige bevruchting
waarbij het sperma in het vrouwtje wordt gebracht via copulatie, is
een noodzakelijke voorwaarde om op het land te leven. Hiervoor bestaan
dikwijls speciale copulatieorganen, niet te verwarren met
voortplantingsorganen. Bij sommige Arthropoda geeft het mannetje het
zaad af in een zaaddoosje of spermatofoor dat door het vrouwtje
opgenomen wordt. Hier is inwendige bevruchting zonder strikte
copulatie.
Bij de meeste vertegenwoordigers uit het dierenrijk worden ter
verzekering van het nageslacht ten overvloede voortplantingscellen
geproduceerd. Hoe complexer de levenscyclus, des te meer gameten er
nodig zijn om het nageslacht te verzekeren. Bij parasieten heeft het
adulte individu voortplanting als voornaamste levensfunctie.
Alhoewel in de regel kruisbevruchting optreedt in het dierenrijk zijn
vele dieren waarbij de partners elkaar zelden ontmoeten tweeslachtig
of hermafrodiet.
Noodzaak tot productie van een overmaat gameten ondervangen door
koppeling van inwendige bevruchting aan inwendige ontwikkeling binnen
het beschermd inwendig milieu van het ouderdier, meestal de moeder.
1.
Ovipare soorten: naargelang het eitje omgeven is door een vlies of
een schaal heeft men uitwendige of inwendige bevruchting. De
ontwikkeling gebeurt volledig buiten het moederdier. Meestal zeer
dooierrijke of telolecithale eitjes.
2.
Ovovivipare soorten: na inwendige bevruchting ontwikkelt het
embryo in het eitje binnen het moederdier, zonder enige vorm van
interactie tussen moeder en embryo. Meestal telolecithale eitjes.
3.
Vivipare soorten: inwendige ontwikkeling. De eitjes bevatten quasi
geen dooierreserve, oligolecithale eitjes. Het embryo wisselt
voedingsstoffen en afvalstoffen uit met het moederdier.
(placentalia)
Parthenogenese: maagdelijke ontwikkeling: een onbevrucht eitje
ontwikkelt zich tot een nieuw individu. Vb. bij bijen en bladluizen.
Bij bijen ontstaan de mannetjes (darren) uit onbevruchte eitjes.
Artificiële parthenogenese bij vissen:
Het genetische materiaal van de zaadcel wordt kapot gemaakt met UV
licht. Zaadcel en eicel worden bij elkaar gebracht. Het eitje
ontwikkelt normaal. De individuen worden diploïd door een drukschok.
Deze schok is nodig om de deling te laten beginnen. De nakomelingen
hebben de eigenschappen van de moeder. GYNOGENESE
Wanneer de genetische informatie van de eicel vernietigd wordt, kan
hetzelfde proces gebeuren. Nu hebben de nakomelingen de genetische
informatie van de vader. ANDROGENESE
Voor elk genlocus is een homozygoot. Parthenogenese wordt gebruikt om
snel zuivere lijnen van transgene vissen te maken.
21