Human biology. Hoofdstuk 2: de chemie van levende dingen

Transcriptie

1 Human biology Hoofdstuk 2: de chemie van levende dingen 2.3 Leven hangt af van water Water telt voor 60% van ons lichaamsgewicht. 3belangrijke kenmerken: - Watermoleculen zijn polair - Water is vloeibaar op lichaamstemperatuur - Water kan warmte absorberen en vasthouden Water is een biologisch oplosmiddel Solvent = oplosmiddel = een vloeistof waarin andere substanties oplossen Solute = opgeloste stof = opgeloste substantie Water is de meest belangrijke oplosmiddel. Vb. keukenzout (NaCl): bestaat uit kristallen, wanneer zout in water wordt geplaatst, gaat Na+ en CLvan die kristallen weggaan, en het water zorgt ervoor dat deze niet terugkeren naar de kristallen. Hydrophillic molecules = polaire moleculen die zich aangetrokken voelen tot water en gemakkelijk met hen intrageren. Hydrophobic molecules = nonpolaire, neutrale moleculen die niet makkelijk met water intrageren en meestal er ook niet in gaan oplossen. Vb. wanneer water en olie wordt samengevoegd, gaan de watermoleculen hydrogene banden vormen met elkaar, zodanig dat de olie niet meer in de buurt van het water komt, met de bedoeling om al de olie eigenlijk te splitsen van het water Water helpt onze lichaamstemperatuur te reguleren Water absorbeert goed warmte, beter zelf dan de meeste andere vloeistoffen. Dit wil zeggen dat het kan voorkomen dat er extreme temperatuursstijgingen zijn, maar ook dat hij warmte kan vasthouden als er teveel warmte verloren zou gaan. Het feit dat water dit kan helpt ons te voorkomen dat er vlugge veranderingen zijn in lichaamstemperatuur wanneer er veranderingen optreden in metabolisme of omgeving. Ons lichaam genereert warmte tijdens metabolisme, meestal produceren we meer warmte dan we nodig hebben om een constante lichaamstemperatuur te behouden. Hoe kunnen we snel warmte verliezen? - Evaporatie van water (zweten, meer zie hfdst 4) 2.4 het belang van hydrogene ionen = een single proton zonder een electron Acids (=zuren) doneren hydrogene ionen, basen accepteren ze. De covalente banden tussen zuurstof en hydrogen is moeilijk te breken, maar toch kan het gebeuren. Wnr dit gebeurt, wordt de elektron van één hydrogen atoom overgebracht naar de zuurstofatoom. De water molecule breekt in 2 ionen: een hydrogen ion (H+) en een hydroxide ion (OH-). Acid = zuur = een molecule dat een H+ ion kan doneren (opgeven). Wnr toegevoegd aan puur water, produceert het een zurige oplossing, waarbij de H+concentratie hoger is dan bij puur water. 1

2 Base = een molecule dat een H+ion kan accepteren (samengaan). Wnr toegevoegd aan puur water, produceert het een basische of alkaline oplossing, met een lagere H+ concentratie dan dat van puur water. Zuren en basen hebben een tegengesteld effect, dus men zegt dat deze elkaar neutraliseren De Ph schaal drukt de hydrogene ion concentratie uit. = een meting van de hydrogene concentratie in een oplossing. De schaal gaat van Water heeft een ph van 7 = neutraal - Een zurige oplossing heeft een ph minder dan 7 - Een base oplossing heeft een ph meer dan 7 - Ph van bloed is 7.4: een heel klein beetje meer alkaline dan water. De concentratie hydrogen is in bloed lager tav andere ionen, dit is belangrijk en moet zo gehouden worden. o Waarom? Hydrogene ionen zijn smal, mobiel, positief geladen en hoog reactief. - Hydrogene ionen kunnen andere positieve ionen in moleculen plaatsen, hierdoor kunnen ze de moleculaire structuren aanpassen. een verandering in de hydrogen concentratie kan gevaarlijk zijn omdat het de homeostase in gevaar brengt buffers minimaliseren de veranderingen in ph Buffer= een substantie dat de veranderingen in ph kan minimaliseren, deze veranderingen kunnen optreden door het toevoegen van een base of zuur aan een oplossing. In bio oplossingen kunnen we buffers zien als paren: waarbij een acid vorm hebben (deze kan een H+ ion doneren) en een base vorm (deze kan een H+ion accepteren). (bv bloed, urine). Wanneer een acid wordt toegevoegd aan een oplossing en de hoeveelheid H+ionen stijgt, gaat de base vorm een deel van die H+ ionen accepteren waardoor de ph waarde niet zal veranderen. (Gelijkaardig voor wanneer een base wordt toegevoegd). Vb van de meest belangrijke buffer paar is bicarbornaat. 2.5 De organische moleculen van levende organismen Organische moleculen= moleculen die carbon (koolstof) en andere elementen bevatten en bij elkaar gehouden worden door covalente (tabel 2.1) banden carbon is the common building Block of organic molecules - redelijk zeldzaan in de natuurlijke wereld - het is belangrijk omdat het covalente banden kan vormen - koolstof heeft 6 electronen: 2in de eerste laag en 4 in de 2 de laag. Doordat koolstof het meest stabiel is wanneer er 8 electronen zijn in de 2 de laag, gaat hij op zoek gaan naar andere moleculen om mee te binden. - koolstof kan covalente banden vormen met hydrogen, nitrogen, oxygen of een andere koolstof. - er kunnen dubbele banden gevormd worden, maar 5 of 6 membered koolstof ringen - macromoleculen macromolecules are synthesized and broken down within the cell Macromoleculen worden gebouwd in de cel zelf tijdens een proces dat dehydratatie proces (ook wel condensatie reactie) genoemd word. Kleinere moleculen (=subunits) worden bij elkaar gevoegd door covalente banden. En iedere keer een subunit wordt toegevoegd, wordt de equivalent van een watermolecule verwijderd. 2

3 Vraagt energie Organische macromoleculen worden afgebroken door een proces dat men hydrolysis noemt. Hierbij wordt de equivalent van een watermolecule toegevoegd wanneer een covalente band tussen single subunits worden gebroken. Laat energie vrij Levende organismen synthetiseren 4 groepen van organische moleculen: - Carbohydraten - Lipiden - Proteins - Nuclei acids 2.6 Carbohydraten: wordt gebruikt voor energie en structurele steun Monosaccharide zijn simpele suikers = meest eenvoudige vorm - Heeft een relatief simpele structuur - 4 meest belangrijke: o Ribose o Deoxyribose (verschil met ribose 1 zuurstof minder) o Glucose (6 koolstof monosaccharide) o Fructose Oligosacchariden: meer dan 1 monosaccharide samengevoegd = korte strengen van monosacchariden samengevoegd door dehydratatie synthese Vb tafelsuiker of sucrose Sucrose= dissacharide, bestaat uit 2 monosacchariden (glucose + fructose en glucose + galactose) Glycoproteinen = sommige oligosacchariden zijn covalent gebonden aan bepaalde cel membraan proteïnen Polysacchariden slaan energie op = wnr 1000den monosacchariden worden samengevoegd samen in rechte of vertakte kettingen door dehydratatie synthese. De meest belangrijke in levende organismen is een lange ketting van glucose monosacchariden. Bij dieren is de opslagplaats glycogen, bij planten starch. 2.7 Lipiden: onoplosbaar in water 3 belangrijke subklassen Triglyceriden zijn energie opslag moleculen = neutrale vetten of vetten, worden gesynthetiseerd door een molecule van glycerol en 3 fatty acids. Fatty acids= kettingen van hydrocarbons, die eindigen in een groep van atomen gekend als een carboxyl groep. - Saturated fats = verzadigde vetten, vrij vast op kamertemperatuur, hebben een volledige complement van 2 hyrogene atomen voor elke koolstof in hun staart, hebben rechte staarten (tekening) vb dierlijke vetten veel ervan zou bijdragen tot cardiovasculaire aandoeningen 3

4 - Unsaturated fats = onverzadigde vetten, minder dan 2 hyrdogene atomen in of meer van de koolstof atomen in de staarten. Hierdoor worden dubbele banden gevormd tussen aangrenzende koolstoffen, daardoor kinks in de staarten, vloeibaar op kamertemperatuur Fosfolipiden zijn de primaire component van cel membranen = een gemodificeerde vorm van vetten, hebben slechts 2 fatty acid staarten, de 3 de fatty acid wordt vervangen ofwel door een positief geladen deel ofwel door een negatief geladen deel. Dit zorgt voor een speciale eigenschap: het ene einde van de molecule is polair en dus oplosbaar in water, het andere deel is neutraal en dus relatief onoplosbaar in water Steroiden bestaan uit 4 ringen = lijken niet op de lipiden eerder beschreven, maar worden wel zo geclassificeerd omdat ze onoplosbaar zijn in water. Steroïden bestaan uit ruggegraat van 3 6delige koolstofringen en 1 5delig Vb cholesterol hoge niveaus zijn geassocieerd met cardiovasculaire aandoeningen. 2.8 Eiwitten: complexe structuren bestaande uit amino zuren = macromoleculen bestaande uit lange strengen van single units (amino zuren). Alle menselijke eiwitten bestaan uit 2 verschillende aminozuren. Iedere aminozuur heeft een aminogroep aan één eind, een carboxylgroep aan de andere kant, een C H groep in het midden en een extra groep (R groep) dat iets anders voorstelt (kunnen pos, neg of neutraal zijn). Ons lichaam kan 11 van de amino zuren maken als het nodig is. Meestal hebben we er echter genoeg door ons eten, ook die 9 die we zelf niet kunnen aanmaken. Ook eiwitten worden gevormd door een dehydratatieproces: een single streng van 3 tot 100 amino zuren = polypeptide. Een polypeptide wordt meestal een eiwit genoemd als het meer dan 100 amino zuren heeft en een complexe structuur en functie. Sommige eiwitten bestaan uit meerdere polypeptiden samengelinkt Eiwitfunctie hangt af van structuur Iedere eiwitstructuur kunnen we definiëren op minstens 3 niveaus en soms 4. - Primair structuur: voorgesteld door zijn aminozuur sequentie (een 3letter code) - Secundaire structuur: beschrijft hoe de ketting van aminiozuren georiënteerd is in ruimte. o Alfahelix: soort spiraal dat gestabiliseerd is door hydrogene banden tussen aminozuren op regelmatige intervallen o Beta sheet: wordt gevormd wanneer hydrogene banden 2primaire sequenties van aminozuren. - Tertiaire structuur: verwijst naar hoe het eiwit draait en vouwt om een 3dimensionele vorm te worden. Dit hangt af van de sequentie van aminozuren, omdat de locatie van de polaire en geladen groepen binnen de ketting de hydrogene locaties bepalen. Meestal vouwen ze zo dat de neutrale zuren meer aan de binnenkant zitten en de polaire en geladen delen eerder aan de buitenkant. - Quartaire structuur: hoeveel polypeptiden maken de eiwit. - Denaturatie: verwijst naar de permanente onderbreking van een eiwitstructuur, leidend tot een verlies van biologische functie. 4

5 2.8.2 Eiwitten faciliteren biochemische reacties Een enzym is een eiwit dat functioneert als een biologische catalyst. Een catalyst is een substantie dat de snelheid van de chemische reactie doet toenemen zonder zelf aangepast of geconsumeerd te worden door de chemische reactie. Enzymen kunnen het eindresultaat niet veranderen, alleen versnellen. Sommige enzymen breken moleculen apart, andere brengen ze samen. Algemeen neemt een enzym 1 of meerdere reactanten en verandert ze in producten. Hoe belangrijk is dit nu allemaal? Wel we kunnen starch en glycogen opnemen doordat enzymen de chemische banden tussen glucosemonosacchariden breken. 2.9 Nuclei acids slaan genetische info op DNA en RNA DNA: vertelt iedereen wat te doen. RNA voert de instructies van DNA uit. - DNA heeft de instructies om RNA te produceren - RNA heeft de instructies voor het produceren van eiwitten - Eiwitten bepalen meeste levensprocessen Zowel DNA als RNA zijn samengesteld uit kleinere molecularie subunits = nucleotiden Nucleotiden bestaan uit: een 5koolstof suiker, een single of dubbel geringde structuur bestaande uit nitrogen (een base) en een of meerde fosfaatgroepen. Er zijn 8 verschillende nuclecotiden: 4 in DNA en 4 in RNA. Iedere nucleotide bestaat uit een 5 koolstof suiker molecule (deoxyribose), een fosfaatgroep en een van de 4 verschillende nitrogenbase moleculen (Adenine, Thymine, cytosine of guanine). De complete molecule van DNA bestaat uit 2 verweven strengen van nucleotiden die samengehouden worden door zwakke hydrogene banden. De sequentie van de ene bepaalt de sequentie van de andere. Verschillen tussen RNA en DNA - Het suiker deel is bij RNA ribose - 1 van de 4 nitrogen bevattende basemoleculen is anders (uracil ipv van thymine) - RNA is een single stranded molecule - RNA is korter 2.10 ATP draagt energie ATP is identiek aan de adenine containing nucleotide in RNA uitgezonderd dat het 2 extra fosfaatgroepen heeft. Het is een universele energiebron voor cellen omdat de banden tussen de fosfaatgroepen veel potentieel energie bevatten. Wnr een cel dan energie nodig heeft breekt het ATP ADP + Pi + energie 5

6 Hoofdstuk 3: structuur en functies van cellen Celleer: 3 belangrijke principes - Alle levende dingen bestaan uit cellen en celproducten - Een single cel is de kleinste unit dat al de karakteristieken van het leven tentoonsteld - Alle cellen komen alleen van eerder bestaande cellen Celproducten: omvatten materialen van dode cellen en substanties die het resultaat zijn van cellulaire activiteit. 3.1 Cellen worden geclassificeerd volgens hun interne organisatie Alle cellen worden omgeven door een buitenste membraan = plasma membraan. Dit membraam omvat het materiaal die in een cel zit. Cellen kunnen ingedeeld worden in eukaryoten of prokaryoten Eukaryoten Menselijke cellen zijn eukaryoten. Bijna alle eukaryoten hebben 3 basis structurele componenten: 1. Een plasma membraan 2. Een nucleus: kern, de nucleus is een membraan gebonden deel dat het genetisch materiaal van de cel en zijn functies omvat. Meestal 1 nucleus, soms meerdere. 3. Cytoplasma: celmateriaal. Het cytoplasma is alles binnen de cel behalve de nucleus. Het bestaat uit een zacht, gelgelijkende vloeistof = cytosol. Het cytosol bestaat uit een variëteit aan microscopische structuren = organellen. Deze doet gespecialiseerde functies zoals vertering van voedingsstoffen Prokaryoten = bacteriën. - Hebben een plasma membraan dat omringd is door een rigide celmuur. - Genetisch materiaal zit in een specifieke regio maar GEEN NUCLEUS - Hebben ook organellen. 3.2 Celstructuur toont de celfunctie Eukaryotische cellen lijken vrij goed op elkaar, dit komt omdat alle cellen bepaalde activiteiten uitoefenen die het onderhouden van het leven doen. Er is een sterke link tussen structuur en functie. Alle cellen verzamelen rauw materiaal, scheiden afval uit, maken macromoleculen en groeien en produceren. Geen gemakkelijke taken! - Er een buitenste structuur: definieert de grens - Een infrastructuur: voor steun - Een infocentrum - Productiecentra - Verfijnen, verpakking en versturingcentra - Transportatiecentra - Opslag van energie - Mechanismen voor recyclage of verwijderen van giftig afval De meeste structurele verschillen duiden ook verschillen in functies aan (fig 3.2). - Spiercellen: verschillende mitochondria die energie produceren voor spiersamentrekking. 6

7 3.2.1 Cellen blijven klein om efficiënt te blijven Ondanks hun structurele verschillen, hebben cellen minstens 1 eigenschap gemeenschappelijk. Ze zijn klein in 1 of meerdere dimensies. Hoe komt het eigenlijk dat we zo weinig grote cellen hebben? - De totale metabolische activiteit van een cel is proportioneel tav het volume van zijn cytoplasma. Om zijn activiteit te ondersteunen, heeft elke cel rauw materiaal nodig in proportie tot zijn grootte. - Alle rauwe materialen, energie en afval kan de cel binnengaan of verlaten door het kruisen van het plasmamembraan - Als objecten groter worden, hun volume neemt toe meer dan hun oppervlakte gebied. Dus hoe groter een cel wordt, hoe meer de kans bestaat dat het zijn groei en metabolisme zal beperken door zijn mogelijkheid om zichzelf te bevoorraden door het kruisen van het plasma membraan. Hoe kleiner hoer beter het zijn afval kan weg krijgen. Sommige cellen hebben vele microscopische projecties van de plasma membraan = microvilli. Dit is een effectieve manier om oppervlakte te vergroten relatief tav zijn volume. Fig 3.3 en Een plasma membraan omvat de cel Vergelijken met een huis. De buitenste structuur van een levende cel is zijn plasma membraan. Het plasma membraan moet toelaten dat bepaalde substanties in en uit de cel kunnen bewegen. En het beperken van andere substanties. Het moet ook toestaan dat info kan overgebracht worden Het plasma membraan is een lipide dubbellaag Het plasma membraan bestaat uit 2 lagen van fosfolipiden = lipide dubbellaag (en ook beetje cholesterol en verschillende eiwitten). Ieder deel draagt bij tot de membraan zijn structuur en functies. 1. Fosfolipiden: een specifiek type van lipide met een polair hoofd en een neutrale, nonpolaire staart. In het plasma membraan zijn de 2 lagen van de fosfolipiden zo gearrangeerd dat de nonpolaire staarten in het centrum van het membraan zitten. Één laag van polair hoofd staat in oog met de waterige oplossing in de buitenkant van de cel, en de andere laag staat in oog met de waterige oplossing van de cel zijn cytoplasma. 2. Cholesterol: het verbetert de mechanisme sterkte van het membraan door het voorkomen van te flexibel of te rigide te komen. Het zorgt er ook voor de fosfolipiden niet teveel rond bewegen en helpt eiwitten te verankeren in het membraan. 3. Eiwitten: verschillende eiwitten zijn ingebed in het fosfolipide dubbellaag van het plasma membraan. Een paar membraan eiwitten verankeren in de cel zijn interne steigerachtig steunnetwerk. Plasma membraan eiwitten hebben algemeen 1 regio dat elektrisch neutraal is en een ander dat elektrisch geladen is (pos of neg). De geladen delen hebben de neiging om uit het membraan te breiden en dus in contact te komen met het water, terwijl de neutrale porties vaak ingebed zijn in de fosfolipide dubbellaag. De fosfolipide dubbellaag van het plasma membraan is slechts 3.5 nanometers dik. (dus te smal om gezien te worden met de microscoop). Eerder vergeleken we het plasma membraan met een huis maar er zijn wel enkel verschillen: 1. Het plasma membraan van dierlijke cellen is niet rigide. (als je het zou aanraken dat zou het wrs sponsachtig, nat aanvoelen). 2. De fosfolipiden en eiwitten zijn verankerd aan specifieke posities in het plasma membraan. 7

8 3.4 Moleculen kruisen het plasma membraan op verschillende manieren Het plasma membraan creëert een barrière tussen de cel zijn externe omgeving en het proces van leven binnenin. Moleculen kruisen het plasma membraan op 3 belangrijke manieren: 1. Passief transport (diffusie en osmosis) 2. Actief transport 3. Endocytosis of exocytosis Passief transport: principes van diffusie en osmosis Passief transport is passief omdat het moleculen transporteert zonder dat het energie vraagt van de cel. Diffusie Moleculen in een gas of vloeistof bewegen at random. De beweging van de moleculen van één regio naar een ander op een random manier is diffusie. Wanneer er meer moleculen in een regio zijn dan in een ander dan gaan meer moleculen de neiging hebben om te diffuseren weg van de regio met de hoge concentratie en gaan naar de regio met minder concentratie. Maw de netto concentratie van moleculen vraagt dat een er verschil is in concentratie = concentratie gradiënt. Wanneer er een evenwicht is dan zullen de moleculen weer at random gaan bewegen. Fig. 3.6 Toont het proces van diffusie wanneer een hoeveelheid blauwe verf in water wordt geplaatst. Na een tijdje gaan de opgeloste moleculen weg diffuseren van hun regio met de grootste concentratie naar de lage concentratie. Ook water diffuseert op deze manier. Maar de concentratie van water in een oplossing is tegengesteld aan dat van moleculen die niet water zijn. Hoe hoger de concentratie van solutes hoe lager de concentratie water. Osmosis Niet alle substanties kunnen makkelijk in en uit cellen diffuseren. Het plasma membraan is selectief doordringbaar. Dit wil zeggen dat bepaalde substanties wel kunnen passeren en andere niet. Het is hoog doordringbaar voor water. De netto diffusie van water doorheen een selectief doordringbaar membraan noemt men osmosis. Fig. 3.7 Toont het proces van osmosis. In a: een selectief doordringbaar membraan scheidt water af van een oplossing van glucose met water. Hoewel glucose niet kan diffuseren, diffuseert wel het water naar de regio met de laagste concentratie. Osmosis treedt op: de volume in de linker kamer neemt toe, zorgend voor een vloeibare druk (b). uiteindelijk gaat de beweging van water van links naar rechts de beweging van rechts naar links evenwichtig maken. En zo is er geen verdere netto verandering in volume. De vloeibare druk dat een exacte tegengestelde osmosis vraagt noemt men osmotische druk. In c osmotische druk wordt voorgesteld Passief transport verandert met de concentratie gradiënt 3 vormen 1. Diffusie door de lipide dubbellaag: de lipide dubbellaag zorgt voor de vrije doorgang van bepaalde moleculen, maar beperkt ook sommige. Bv kleine ongeladen, nonpolaire moleculen kunnen er recht door diffuseren. Polaire of elektrische geladen delen kunnen de laag niet doordringen omdat ze niet oplosbaar zijn in lipiden. 2 belangrijke lipide oplosbare moleculen zijn zuurstof (diffuseert in de cellen en wordt gebruikt voor metabolisme) en koolstofdioxide ( een afvalproduct van metabolisme, diffuseert uit de cellen en wordt verwijderd door het 8

9 lichaam via de longen). Een ander substantie dan de lipide dubbellaag kan diffuseren is de urea (door de nieren). 2. Diffusie door kanalen: water en vele ionen diffuseren door kanalen in het plasma membraan. De kanalen bestaan uit eiwitten die de hele lipide dubbellaag spannen. De grootte en vorm van deze eiwitkanalen bepalen welke moleculen kunnen passeren. Sommige kanalen zijn altijd open (vb waterkanalen). De diffusie van een molecule door het membraan is grotendeels bepaald door de hoeveelheid van kanalen waardoor de molecule kan. Andere kanalen zijn gesloten, dwz dat ze kan sluiten of openen onder bepaalde omstandigheden. Gesloten kanalen zijn belangrijk bij het reguleren van het transport van ionen in cellen die elektrisch prikkelbaar zijn bv zenuwcellen 3. Gefaciliteerd transport: = gefaciliteerde diffusie genoemd. De molecule passeert niet via een kanaal. Het bindt zich aan een membraan eiwit, waardoor een verandering in de eiwitvorm of oriëntatie getriggerd wordt die de molecule naar de andere kant van het membraan brengt. Wanneer de molecule vrijgelaten is, keert het eiwit terug naar zijn originele vorm. Een eiwit dat een molecule draagt doorheen het plasmamembraan op deze manier noemen we een transport eiwit. Deze manier van transport is erg selectief voor bepaalde substanties. De beweging is altijd van een hoge naar een lage concentratie. vb glucose Actief transport vraagt energie Actief transport kan substanties doen bewegen doorheen het plasmamembraan tegen hun concentratiegradiënt in. Het vraagt energie, want het laat een cel toe om moleculen in een hoge concentratie te laten ook als is er ergens anders een lage concentratie. Ook actief transport gebeurt door eiwitten die het plasma membraan spannen. Het verschil is dat ze nu energie nodig hebben. Sommige gaan ATP afbreken. Andere gaan energie gebruiken van de downhill gefaciliteerde transport van één molecule. Eiwitten die actief moleculen transporten worden soms pompen genoemd. Een van de meest belangrijk is het sodium- potassium pomp (natrium kalium pomp) Endocytosis en exocytosis bewegen materialen in 1 massa Sommige moleculen zijn te groot om getransporteerd te worden door de voorgaande methoden. Men gaat dan de moleculen in 1 massa (bulk) gaan transporteren, sommige cellen zoeken hun toevlucht tot endocytosis of exocytosis. Endocytosis = beweegt materiaal in de cel Exocytosis =beweegt materiaal uit de cel Fig toont het proces Informatie kan overgebracht worden door het plasma membraan Receptor eiwitten die het plasma membraan spannen kunnen info krijgen en overbrengen door het membraan. Fig toont hoe het proces werkt De natrium kalium pomp helpt het celvolume te behouden Belangrijkste taak cel : volume constant houden Plasmamembraan is zacht en flexibel, kan niet tegen uitrekking of hoge vloeistofdrukken. Cellen nemen verschillende materialen op uit extracellulaire omgeving. Ze produceren en slaan moleculen op. Een groot aandeel daarvan is wateroplosbaar. Water kan gemakkelijk in de cel via diffusie (HC- 9

10 >LC). Dit kan het celvolume doen toenemen en de cel zelfs doen scheuren. Hoe vermijden? - Ervoor zorgen dat opgeloste concentratie in cytoplasma gelijk is aan de opgeloste concentratie in extracellulaire vloeistof. Zo is er geen concentratieverschil en ook geen diffusie van water. Hoe verkrijgen we dat evenwicht? - Cel staat ionen af die het niet in grote hoeveelheden nodig heeft (Natrium) = eerste functie van Natrium-Kalium pomp Werking natrium-kalium pomp - De pomp heeft 3 bindingsplaatsen voor natrium ( toegankelijk in cel) - Binding van 3 natrium-ionen uit cytoplasma zorgen voor de verbreking van ATP moleculen in ADP, Pi en Energie - Vrijgekomen energie doet de vorm van de pomp veranderen - Natrium wordt vrijgegeven aan het extracellulaire, 2 bindingsplaatsen ontstaan voor Kalium ionen uit het extracellulaire - Kalium ionen worden getransporteerd in de cel Effecten : Vermindering natrium ionen in cel, plasmamembraan is meer toelaatbaar voor kalium dan voor natrium.want er zijn meer kaliumkanaaltjes dan natriumkanaaltjes. De cel houdt het aantal natrium ionen laag door hen eruit te pompen. Transport van kalium in de cel maakt niet zoveel uit aangezien kalium snel terug uit de cel geraakt. Celvolume regelen : - Volume verkleinen : o Cel verhoogt de werking van de natrium-kalium pomp. Meer natrium ionen weg sturen,water vertrekt ook ( voor het behouden van het evenwicht) - Volume vergroten : o Cel vermindert werking van de natrium-kalium pomp. Behoudt natrium ionen en water!! Het aantal kalium ionen heeft geen belang bij de controle van het celvolume. Een rode bloedcel heeft meer dan 100 natrium-kalium pompen in zijn plasmamembraan!! Isotonische extracellulaire vocht behoudt ook het celvolume Toniciteit (spankracht = spanning) verwijst naar de relatieve concentratie van solutes in 2 vloeistoffen. Doordat water zo makkelijk door het celmembraan kan diffuseren, hangt de mogelijkheid van de mens om zijn volume onder controle te houden ook af van de toniciteit van het extracellulair vocht. Extracellulair vocht dat isotonisch is heeft dezelfde opgeloste concentratie als het intracellulair vocht. Cellen behouden een normaal volume in isotonische extracellulaire oplossingen omdat de concentratie van water hetzelfde is vanbinnen als vanbuiten. Bij mensen, isotonische extracellulair vocht is equivalent met ongeveer 9 gram of zout opgelost in een liter oplossing. Wanneer cellen in een hypertonische oplossing worden geplaatst, is dit een concentratie van oplossingen met een concentratie hoger dan de intracellulair vocht, water diffuseert uit de cellen en de cellen krimpen. Dit beperkt de normale functie en de cel sterft. Wanneer cellen in een hypotonische oplossing worden geplaatst met een lagere concentratie van oplossing dan het intracellulair vocht, water gaat de cel binnen en zorgt voor opzwelling van de cel. 10

11 3.5 Interne structuren dragen specifieke functies De nucleus controleert de cel De meest opvallende organel van een levend eukaryote is een nucleus. - Informatie centrum van de cel - Meeste genetische materiaal in de vorm van DNA - DNA controleert bijna alle activiteit van een cel - Het buitenste deel van de nucleus bestaat uit een dubbellagige membraan = nuclear membrane, dit houdt het DNA binnen de nucleus. - Nuclear membraan is overbrugd door nuclear pores. Deze zijn te klein om DNA te laten passeren, maar laten wel kleine eiwitten en RNA moleculen door. - Binnen in de nucleus is een dichte regio = nucleolus. Hier worden de componenten van de ribosomen gesynthetiseerd. De componenten gaan door de nuclear pores, waar ze worden samengesteld in de ribosomen in het cytoplasma Ribosomen zijn verantwoordelijk voor eiwitsynthese = kleine structuren bestaande uit RNA en bepaalde eiwitten die ofwel vrij zweven in het cytosol of verbonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum (=het celorganel dat de meeste biologische moleculen synthetiseert). Ribosomen zijn verantwoordelijk voor maken van specifieke eiwitten. Zij voegen aminozuren in eiwitten door de gepaste aminiozuur te verbinden in de correcte sequentie in een RNA sjabloon. Ribosomen die verbonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum laten hun eiwitten vrij in de vouwen van het endoplasmatisch reticulum. Veel van deze eiwitten zijn verpakt in membraan gebonden blaasjes, getransporteerd naar het celmembraan en uitgescheiden. Vrij zwevende ribosomen produceren meestal eiwitten voor onmiddellijk gebruik door de cel. Zie ook fig Het endoplasmatisch reticulum is het productie proces = in samenvoeging met zijn verbonden ribosomen, synthetiseert het de meeste van chemische componenten gemaakt door de cel. Fig toont de structuur van het ER. Het ER is een uitgebreid gevouwde membraansysteem omgeven door een vocht gevulde ruimte. Een stukje van het ER is verbonden met het nuclear membraan. Sommige regio s van het ER zijn gestipt met ribosomen. Deze regio s noemen we het ruwe ER. Regio s zonder ribosomen noemen we het glad ER. Het ruwe ER is betrokken bij de synthese van eiwitten. Het meeste van de eiwitten gesynthetiseerd door de verbonden ribosomen worden vrijgelaten in het vocht gevulde ruimte van het ER. Uiteindelijk gaat het gladde ER binnen, waar ze verpakt worden voor transfer naar het Golgi apparaat. Het gladde ER synthetiseert macromoleculen (andere dan eiwitten). Vb lipiden, bepaalde hormonen. Het gladde ER is ook verantwoordelijk voor het verpakken van eiwitten en lipiden voor bestelling naar het Golgi apparaat. Nieuwe gesynthetiseerde eiwitten en lipiden verzamelen zicht in de meest buitenste laag van het gladde ER. Daar zijn kleine porties van de vocht gevulde ruimte omringd door ER membraan en afgeknepen. Ze vormen blaasjes die vocht, eiwitten en lipiden bevatten. De blaasjes migreren naar het Golgi apparaat, fuseren ermee en laten hun inhoud vrij voor verdere processing. 11

12 3.5.4 Het Golgi apparaat verfijnt, verpakt en verstuurd = de cel zijn verfijning, verpakking en versturings centrum. Fig Toont de structuur van het Golgi apparaat. In zijn doorsnede lijkt het GA een serie van interconnected vocht gevulde ruimtes omgeven door membraan. Net als het ER bevat het GA enzymes dat verder de producten van ER verfijnen. Aan de meest buitenste laag van het GA zijn de producten klaar om verscheept te worden naar hun eindbestemming Blaasjes: membraan gebonden opslag en verschepings containers. Blaasjes zijn membraan gebonden bollen die iets binnen de cel omvatten. Soms bevatten ze iets in de cel, soms verplaatsen ze het naar een andere plaats. 1. Blaasjes die verschepen en opbergen van cellulaire producten Deze blaasjes omvatten en transporteren producten van het ER en GA. 2. Secretory vesicles ( = afscheidende blaasjes) Bevatten producten met als doel te exporteren van de cel. Migreren naar het plasma membraan en laten hun inhouden vrij uit de cel door exocytosis. Meestal zijn ze afkomstig van het GA 3. Endocytotische blaasjes Omvatten bacterieën en rauwe materialen van de extracellulaire omgeving en brengen ze in de cel door endocytose 4. Peroxisomen en lysosomen Deze blaasjes bevatten enzymes zo sterk dat ze binnen het blaasje moeten gehouden worden ter bescherming van beschadiging van de rest van de cel. Beide zijn geproduceerd door het GA. - De enzymen in peroxisomen vernietigen verschillende toxische afvallen geproduceerd in de cel. Ze vernietigen ook delen die de cel hebben binnengetreden van buitenaf bv alcohol. Het detoxificatie proces treed volledig binnen het peroxisoom op. - Lysosomen bevatten krachtige verterende enzymes. Ze fuseren met endocytotische blaasjes binnen de cel, verteren bacteriën en andere grote objecten. Alsook lossen ze mitochondria op en verwijderen ze Mitochondria zorgen voor energie = de organellen verantwoordelijk voor het voorberaden van bruikbare energie. De hoeveelheid ervan in een cel hangt af van hoeveel energie de cel nodig heeft. Fig Een foto van een single mitochondrion en toont zijn structuur en functie. Een glad buiten membraan omvat het hele oppervlak Vet en glycogen: bronnen van energie De mitochondria zorgen voor ATP wanneer nodig. Om te vermijden dat cellen niet zonder raken, gaat men dit soms in rauwe vorm opslaan. Deze energie opslagplaatsen zijn niet omgeven in een membraan gebonden container. Sommige cellen slaan rauwe energie op als vetten. Dieten enzo kan zorgen voor een verminderen van het hoeveelheid opgeslagen vetten, maar het zorgt niet voor een vermindering van hun aantal. Andere cellen slaan energie op glycogen granules. 12

13 3.6 Cellen hebben structuren voor steun en beweging Het zachte plasma membraan is ondersteund door een interne stelling dat de cel helpt zijn vorm te behouden. In toevoeging sommige cellen hebben gespecialiseerde structuren om ze te helpen bewegen. En alle cellen hebben structuren die betrokken zijn bij het bewegen van componenten gedurende cel divisie Het cytoskeleton ondersteunt de cel Het cytoskeleton bestaat uit een losjes gestructureerd netwerk van vezels nl microtubules en microfilamenten. Microtubules= kleine, holle tubes Microfilamenten = dunnen vaste vezels. Beide bestaan uit eiwitten. Ze hechten aan elkaar en aan de eiwitten in het plasma membraan = glycoproteïnen. Het cytoskeleton vormt een kader voor het zachte plasma membraan. Het steunt en ankert ook de andere structuren in de cel Cilia en flagella zijn gespecialiseerd voor beweging Een paar cellen hebben op haarlijkende cilia of langer flagella. Cilia zijn meestal slechts 2-10 micron lang. De cellen die het hebben, hebben er veel van. Cilia beweegt materiaal langs het oppervlak van een cel. In mensen, vindt men flagella (ongeveer 200 micron lang) enkel in sperma cellen. Cilia en flagella zijn gelijkaardig van structuur. Ze bestaan vooral uit eiwitmicrotubules samengehouden door elementen te verbinden en omgeven door plasma membraan. 9 paren van gefuseerde microtubules omgeven 2 single microtubules in het centrum. De volledige structuur buigt wanneer tijdelijke verbindingen tussen aangrenzende paren van microtubules gevormd worden. Waardoor de paren naast elkaar glijden. De formatie en vrijlating van deze tijdelijke banden vragen energie in de vorm van ATP Centrioles zijn betrokken in cel divisie = korte, staafvormige microtubulaire structuren gelocaliseerd bij de nucleuss. Centrioles zijn essentieel voor het proces van celdivisie omdat zij meedoen aan het richten en delen van het genetisch materiaal van de cel. 3.7 Cellen gebruiken en transformeren materie en energie Levende cellen kunnen energie vrijlaten die opgeslaan is in de chemische banden van moleculen en gebruiken het om te bouwen, op te slaan en af te breken van moleculen die nodig zijn om leven te onderhouden. Metabolisme = de som van alle chemische reacties in het organisme Sommige van deze reacties zijn georganiseerd in metabolische pathways waarbij één reactie volgt op een andere reactie in geordende en voorspelbare patronen. Sommige pathways zijn lineair waarbij het product van één reactie het substraat wordt voor de volgende reactie. Andere metobolische pathways zijn eerder een cyclus waarbij substraat moleculen binnengaan en product molecules buitengaan. 2 basistypes van metabolische pathways: 1. Anabolisme: moleculen worden geassembleerd in grotere moleculen die meer energie bevatten. Een proces dat energie vraagt. Vb de montage van een eiwit van vele aminozuren 13

14 2. Catabolisme: grotere moleculen worden afgebroken, een proces dat energie vrijgeeft. Vb de afbraak van glucose in water, koolstofdioxide en energie. 2 dingen zijn belangrijke bij metabolische pathways: 1. Bijna iedere chemische reactie vraagt een specifiek enzyme. De cel reguleert en controleert het tarief van chemische reacties door specificiteit en beschikbaarheid van sleutelenzymes. 2. De metabolische activiteit van een levende cel vraagt veel energie. Energie is nodig voor het bouwen van complexe macromoleculen die men alleen vind bij mensen bv eiwitten. Cellen krijgen hun energie door catabolisme van moleculen die dienen als chemische opslagplaatsen van energie. De meest onmiddellijke bron is ATP. De energie in ATP is opgesloten in een chemische band tussen de 2 de en 3 de fosfaatgroep. Iedere keer de 3 de fosfaatgroep verwijderd is van een ATP molecule, wordt er energie vrijgelaten dat de cel kan gebruiken om zijn werk te doen. De reactie is omkeerbaar, dwz dat de aanwezigheid van een fosfaatgroep ADP kan phosphorylate (een fosfaatgroep toevoegen). En dus hercreëren van ATP. ATP ADP + Pi + energie Pi wordt hier gebruikt als de afkorting voor het inorganische fosfaat om het te kunnen onderscheiden van het chemische symbool voor pure fosforus (P) Glucose geeft de cel energie Cellen kunnen een variëteit aan brandstoffen gebruiken om de energie te krijgen die ze nodig hebben. Het meest beschikbare is glucose. Ofwel eten ofwel glycogen afgeleid. Maar wanneer glucose niet beschikbaar is, kunnen cellen zich keren naar opgeslagen vetten of zelf eiwitten voor brandstoffen. Glucose is een 6koolstof suiker molecule met de chemische formule: C6H12O6. De productie van ATP van glucose gebeurt in 4 stadia: 1. Glycolysis: de 6koolstof glucose molecule is opgesplitst in 2 3 carbon pyruvate moleculen. Energie is vereist om het proces te starten. 2. De voorbereidende stap: in voorbereiding voor de citric acid cycle, pyrucate treed teen mitochondrion in. Een serie van chemische reacties draagt een 2 carbon molecule genoemd acetyl CoA + beetje energie. 3. De citric acid cycle: een acetyl CoA molecule is afgebroken volledig door mitichondriale enzymes en zijn energie is vrijgelaten. De meeste van de energie is gevangen door bepaalde hoog energie electron transport moleculen. 4. De electron transport systeem: meest van de energie afgeleid van de originele glucose molecule is gebruikt om ADP te phosphorylate, het produceren van hoog energie ATP. Fig Vetten en eiwitten zijn extra energiebronnen Tot nu hebben we ons geconcentreerd op de cellulaire catabolisme van glucose. Het meeste van ons lichaamsenergiereserves zijn niet glycogen. Het lichaam slaat meestal slechts 1% van zijn totale energie reserve op als glycogen. Ongeveer 78 % is opgeslaan als vet en 21% als eiwit. Energie wordt voortdurend in en uit ons lichaam gebracht. Onmiddellijk achter een maaltijd, wnr er veel lipiden, glucose en aminozuren beschikbaar zijn, zijn we geneigd om glucose als energiebron te gebruiken. Wanneer we meer calorieën eten dan nodig dan wordt de rest opgeslaan als vet. Vet draagt meer dan 2x de energie die we krijgen van glycogen. Tijdens vet catabolisme worden triglyciriden afgebroken in glycerol en fatty acids. De glycerol kan veranderd worden naar glucose in 14

15 de lever of het kan veranderd worden naar pyruvic acid, wanneer het de citric acid cycle binnentreedt. Enzymen breken de fatty acid staarten op in 2 carbon acety groepen die ook citric acid cycle binnentreden. Iedere molecule van triglyceride draagt een groot deel van ATP omdat de fatty acid staarten meestal koolstof lang en zo generen ze vele acetyl groepen Anaerobic pathways maken energie beschikbaar zonder zuurstof Een kleine hoeveelheid van ATP kan gemaakt worden door anaerobische metabolisme voor korte perioden. Vb glycolysis: door de afwezigheid van zuurstof, wordt glucose afgebroken in pyruvate, maar dan de pyruvate kan niet in de citric acid cycle en electron transport ketting. In plaats wordt pyruvate omgezet naar lactic acid. De opbouw van lactic acid is wat zorgt voor een brandend gevoel en krampen geassocieerd met spiermoeheid wnr niet genoeg zuurstof beschikbaar is voor spierweefsel. Wnr zuurstof opnieuw beschikbaar wordt, wordt de lactic acid gemetaboliseerd door aerobic pathways. Doordat glycolysis de enige stap is dat kan optreden zonder zuurstof, is glucose de enige brandstof dat kan gebruikt worden onder anaerobische condities. De hoeveelheid van ATP is erg beperkt, hoewel alleen 2 moleculen van ATP geproduceerd worden per molecule van glucose ipv

16 Hoofdstuk 4: van cellen naar orgaansystemen Gedurende een heel lange periode in de geschiedenis bestonden alle organismen uit slechts 1 cel. Tot de dag van vandaag zijn er nog veel 1cellige organismen. In feite meer zelfs dan de meercellige organismen. Er zijn echter nadelen aan 1cellige organismen. Ze zijn onderhevig aan de externe omgeving voor iedere benodigdheid van het leven. Cellen kunnen zich echter ook samenvoegen in weefsels, organen en orgaansystemen. 4.1 Tissues (= weefsels) zijn groepen cellen met een gemeenschappelijke functie. Een multicellulair organisme bestaat uit vele cellen die gezamenlijk de functie van het leven delen. Voordelen zijn: grotere vorm en de mogelijkheid in zoeken of onderhouden van een omgeving bevorderlijk voor het leven. In een MC organisme zijn alle cellen gespecialiseerd, maar dit is niet genoeg. Deze functies moeten ook georganiseerd en geïntegreerd zijn zodat ze bruikbaar zijn. Weefsels = groepen van gespecialiseerde cellen die gelijkaardig zijn in structuur en dat gemeenschappelijke functies uitoefenen. 4 belangrijke types: 1. Epitheel weefsel 2. Connective (bindweefsel) tissue 3. Muscle 4. Nervous (zenuwweefsel) 4.2 Epitheelweefsel bedekt lichaamoppervlaktes en holtes. De meeste bestaan uit vellen van cellen die de meeste oppervlakten/holtes van het lichaam bedekken. Vb huid, de bedekking van de longen, bloedvezels, Epitheelweefsel beschermt de onderliggende weefsels. Ze kunnen zacht zijn, maar ook hoog gespecialiseerd, afval uitscheiden,.. Een paar epitheelweefsels zijn glandular epithelia: die de lichaamsklieren vormen. Klieren zijn epitheelweefsel die gespecialiseerd zijn in het synthetiseren en uitscheiden van een product. - Exocriene klieren: scheiden hun producten uit in een hol orgaan of kanaal vb exocriene klieren in je mond. - Endocriene klieren: scheiden substanties uit die men hormonen noemt in de bloedstroom. Vb thyroide klier: verschillende hormonen uitscheiden die helpen de lichaamsgroei en metabolisme te reguleren Epitheelweefsel worden geclassificeerd naargelang de cells vorm 3 types: - Squamous epithelium: één of meerdere lagen van afgeplatte cellen. Ze vormen de buitenste deel van de huid en lijnen de innerlijke oppervlakten van de bloedvezels, longen, mond, keel en vagina. - Cuboidal epithelium: kubusvormige cellen. Ze vormen de nierbuisjes en bedekken ook de oppervlakten van de eierstokken (ovaries) - Columnar epithelium: lange, rectangulaire cellen. Delen van het verteringsstelsel, bepaalde reproductieve organen en de larynx (strottenhoofd). Daarnaast kan je ook opdelen in hoeveelheid van cellagen: - Een simpel epithelium: single laag, heel dun waar moleculen makkelijk doorkunnen. - Stratified epithelium: verschillende lagen, dikker en beschermt de onderliggende cellen. 16

17 4.2.2 Het basement membraan zorgt voor structurele steun Ligt nabij de cellen die onder het epitheelweefsel liggen, een ondersteunend noncellulaire laag. Het bestaat vooral uit eiwitten uitgescheiden door epitheelcellen en dus eigenlijk een cellulair product. Niet hetzelfde als plasma membraan! Epitheelcellen kunnen verbonden zijn met elkaar door verschillende types van cel knooppunten. Er zijn 3 verschillende types: 1. Tight junctions: verbindt de plasma membranen van aangrenzende cellen zo dicht bij elkaar dat niets kan passeren. Vooral belangrijk bij delen die instaan voor de beweging van het lichaam. Vb verteringsstelsel 2. Adhesion junctions: = spot desmosomes, losser in structuur. De eiwitfilamenten van deze knooppunten laten een beetje beweging van de cellen toe. 3. Gap junctions: stellen verbindings kanalen voor gemaakt van eiwitten die beweging van ionen of water tussen 2 aangrenzende cellen toelaat. Vb in epitheelcellen van de lever, hart, Bindweefsel (connective tissue) ondersteunt en verbindt delen van het lichaam = ondersteunt de zachtere organen van het lichaam tegen zwaartekracht en verbindt delen samen. Het slaat ook vet op en produceert cellen van bloed. Ze hebben weinig levende cellen. Veel van hun structuur bestaat uit niet levend extracellulair materiaal = de matrix. Gesynthetiseerd door bindweefselcellen en vrijgelaten in de ruimte tussen hen fibreus bindweefsel zorgt voor sterkte en elasticiteit = verbindt lichaamsdelen, zorgend voor steun, sterkte en flexibiliteit. Het bestaat uit verschillende types van cellen en vezels. - Collageen vezels: gemaakt van eiwitten, zorgen voor sterkte en lichtjes flexibel - Elastische vezels: vnl van het eiwit elastin, kan stretchen zonder te breken. - Reticulaire vezels: dient soms als een intern structureel framework voor bepaalde zachtere organen. De verschillende vezels zijn ingebed in een grondsubstantie dat bestaat uit water, polysacchariden en eiwitten. Het bevat verschillende types van cellen zoals vetcellen, witte bloedcellen, meest belangrijk zijn fibroblasten. Deze zijn verantwoordelijk voor het produceren en uitscheiden van eiwitten die collageen, elastic en reticulaire vezels omvatten. Fibreus bindweefsel kan onderverdeeld worden naargelang hun zachtheid en vezeltypes: - Loose bindweefsel: = areopolar bindweefsel. Omringt de meeste interne organen, spieren en bloedvezels. Bevat een paar collageen vezels en elastische vezels. - Dense bindweefsel: in pezen, ligamenten en lagere lagen van huid. Het sterktst wanneer het in dezelfde richting als hun vezels. - Elastisch bindweefsel: omringt organen die regelmatig van vorm en grootte veranderen. Vb de maag. - Reticulair bindweefsel: voor de zachtere organen zoals de lever en de weefsels van het lymfatisch systeem Gespecialiseerd bindweefsel dient voor speciale functies Een diverse groep dat been, bloed, vetweefsel en kraakbeen omvat. - Kraakbeen: het overgangsweefsel waaruit been ontwikkelt. Het behoudt ook de vorm van bepaalde lichaamsdelen en beschermt bepaalde knooppunten. Kraakbeen bestaat vooral uit 17

18 collageenvezels. De grondsubstantie van kraakbeen is geproduceerd door cellen die men chrondroblasts noemt en bevat heel veel water. Wanneer kraakbeen zich ontwikkelt, komen de cellen meer en meer omvat in smallere kamers = lacunae. Er zijn geen bloedvezels in kraakbeen, dus de volwassen celles = chrondocytes, behouden hun voedingsstoffen alleen door diffusie. Kraakbeen herstelt ook traag wanneer het beschadigt is. - Been: een gespecialiseerd bindweefsel dat alleen uit een paar levende cellen bestaat. Been bestaat uit harde mineralen van calcium en fosfaat. Het heeft ook heel wat bloedvezels waardoor het kan genezen binnen 4 tot 6weken na een breuk. - Bloed: bestaat uit cellen hangend in een vloeiende matrix = plasma. Het wordt als een bindweefsel gezien omdat alle bloedcellen van eerdere cellen afstammen liggend in beenderen. Rode bloedcellen transporteren zuurstof en voedingsstoffen naar lichaamscellen en doen afval weg. Witte bloedcellen functioneren in het immuunsysteem dat het lichaam verdedigt. Bloedplaatjes participeren in de mechanismen die bloedklontering veroorzaken na een kwetsuur. - Vetweefsel (adipose tissue): erg gespecialiseerd voor vetopslag. Het heeft weinig bindweefselvezels en bijna geen grondsubstantie. Het meeste van zijn volume wordt ingenomen door adipocytes (vetcellen). Dit weefsel ligt vooral onder de huid, waar het als isolatielaag dient. Het is ook een beschermlaag voor interne organen. De hoeveelheid van adipocytes hangt af van je genetische achtergrond. Gewicht verliezen wil niet zeggen dat de hoeveelheid cellen vermindert! (het vermindert het volume). Lipodissolve= een bepaalde techniek dat de vetcellen chemisch onderbreekt. 4.4 Spierweefsel trekt samen om spieren te doen bewegen = bestaat uit cellen die gespecialiseerd zijn voor korter worden, samentrekken waardoor beweging mogelijk is. Het bestaat uit dicht samengepakte cellen die we spiervezels noemen. De vezels zijn meestal lang en dun en liggen parallel naar elkaar. Het cytoplasma van een spiervezel bestaat uit eiwitten. Er zijn 3 types spierweefsel: skeletaal, cardiac en smooth skelet spieren bewegen lichaamsdelen Het verbindt met de pezen, die verbonden zijn aan de beederen. Wanneer skelet spieren samentrekken, kunnen lichaamsdelen bewegen. De individuele vezels zijn dunne cilinders te smal om met het blote oog gezien te worden. Ze kunnen wel zo lang zijn als de hele spier. Iedere spiervezel heeft vele nuclei. Een skeletspier kan uit 1000den individuele vezels bestaan, die parallel georganiseerd zijn. Dit zorgt ervoor dat ze samen kunnen trekken waardoor de afstand tussen 2 spierplaatsen verkort worden. Het wordt ook wel een vrijwillige spier genoemd omdat we bewuste controle erover kunnen uitoefenen Hartspiercellen activeren elkaar Alleen in het hart. De individuele cellen zijn korter dan skelet spiervezels, en hebben slechts 1 nucleus. Ook hier zijn de cellen parallel georganiseerd. Ze zijn kort en blunded, met kloof knooppunten tussen aangrenzende cellen. Hierdoor kan het hele hart gecoördineerd werken. Het wordt als onvrijwillig beschouwd omdat het werkt zonder onze bewuste controle Gladde spieren omringen holle structuren Omringen holle organen en tubes zoals bloedvezels, verteringsstelsel, uterus en bladder. Deze cellen zijn veel kleiner dan skeletspiercellen en hebben slechts 1 nucleus. Ze zijn ruw parallel georganiseerd. 18

19 Wnr gladde spieren korten, wordt de diameter van de bloedvezel verminderd. Ook hier zijn er kloven tussen aangrenzende cellen. En ook deze spieren zijn onvrijwillig. 4.5 Zenuwweefsel brengt impulsen over Zenuwweefsel bestaat vooral uit cellen die gespecialiseerd zijn in het generen en overbrengen van elektische impulsen door het lichaam. Het ligt in de hersenen, het ruggemerg en de zenuwen die info overbrengen naar en van verschillende organen. Zenuwweefsel cellen die elektische impulsen generen en overbrengen zijn neuronen. Ze bestaan uit 3 belangrijke delen: - Cellicaam: waar de nucleus ligt - Dendrieten: verschillende cytoplasmatische extensies die over het hele lichaam liggen en signalen krijgen van andere neuronen. - Axon: een lange extensie dat elektrische impulsen overbrengt over lange afstanden. Zenuwweefsel omvat ook een ander type van cellen nl glial cellen. Zij brengen geen elektrische impulsen over. Deze spelen een belangrijke rol in het omgeven en beschermen van neuronen en hen te voorzien van voedingsstoffen. 4.6 Organen en orgaansystemen hebben complexe functies Organen= structuren die bestaan uit 2 of meer weefseltypes samengebracht die een specifieke functie of functies uitvoeren Het menselijk lichaam is georganiseerd door orgaansystemen Orgaansystemen: groepen van organen die samen een bredere functie uitoefenen die belangrijk is voor overleving van het individuele organisme of voor de hele soort. Vb vertering van voedsel Weefsel membanen omlijnen lichaamsholtes Sommige organen of orgaansystemen zijn gelokaliseerd in holle ruimtes in het lichaam. (fig. 4.8). De grote voorste holte is opgedeeld in de thoracale holte en de abdominale holte door het diafragma. De thoracale holte is opgedeeld in 2 pleurale holtes die elk een long bevatten en de percardiale holte die het hart omvat. Het lagere deel van de abdominale holte noemen we soms pelvische holte. De kleinere achterste holte bestaat uit craniale activiteit en spinale activiteit. Weefselmembraan bestaat uit een laag van epitheelweefsel en een laag van bindweefsel die iedere lichaamsholte en vorm van de huid omlijnen. 4 belangrijke types van weefselmembranen: 1. Serous membraan: omlijnen en verdelen holtes in om wrijving tussen interne organen te verminderen. 2. Mucous membraan: omlijnen luchtwegen, spijsverteringskanaal en voorplantingsorganen. 3. Synoviaal membraan: omlijnen de dunne holtes tussen beenderen in beweegbare knooppunten 4. Cutaneous membraan: uiterlijke omlijning. Membraan is dus een algemenere term voor een dunne laag dat iets bedekt of omgeeft. Tot nu toe hebben we 3 verschillende types gezien: - Plasma membraan van fosfolipiden die iedere cel omgeven - Basement membraam van extracellulair materiaal waar epitheelweefsel op rust. - Weefselmembranen die uit verschillende lage van weefsel bestaan die samen liggen en die holtes, organen en hele orgaansystemen bedekken of omgeven Beschrijven van lichaamspositie of richting Over het algemeen kan een orgaan of zelfs het hele lichaam omgeschreven worden door 3 vlakken: 19

20 - Het midsaggitale vlak - Het frontale vlak - Het transverse vlak (doorsnede) Anterior = bij of dichtbij de voorkant Posterior= bij of dichtbij de achterkant Proximal = dichter bij gelijk welk punt naar verwezen wordt. Distal = verder weg 4.7 De huid als een orgaansysteem De correcte naam voor de huid en zijn bijhorende structuren zoals haar, nagels,.. noemt men het integumentary systeem Huid heeft meerdere functies - lichaam beschermen van uitdroging - bescherming tegen kwetsuur - defensie tegen invasie van bacteriën en virussen - regulatie van de lichaamstemperatuur - synthese van een inactieve vorm van vitamine D - sensatie: zorgt voor info over de externe wereld door receptoren voor voelen, vibratie, pijn en temperatuur De huid bestaat uit epidermis en dermis De buitenste laag van de huid zijn epitheelweefsel is epidermis en de binneste laag van bindweefsel is de dermis. De huid rust op een ondersteunende laag de hypodermis, bestaande uit los bindweefsel die vetcellen bevat. De hypodermis is flexibel genoeg om de huid te doen bewegen en buigen Epidermale cellen worden constant verplaatst De epidermis bestaat uit verschillende lagen van squamous epitheelcellen. 2 types van cellen maken de epidermis: - keratinocytes: meest talrijk, produceert een sterk, waterproof eiwit nl keratine. Keratinocytes die actief delen dichtbij de basis van de epidermis noemt men ook wel basale cellen. Wnr keratinocytes die komen van die basale cellen dichtbij de huidoppervlakte komen, worden ze platter en meer squamous. Uiteindelijk sterven ze en drogen ze uit. Hierdoor creëren ze een waterproof barrière die de onderliggende levende cellen bedekt en beschermt. De versnelle verplaatsing van keratinocytes zorgt dat de huid snel kan genezen na kwetsuur. Een reden waarom de cellen sterven is omdat de epidermis geen bloedvezels heeft. - Melanocytes: minder talrijk. Liggen dicht bij de basis van de epidermis en produceren een donkerbruin pigment nl melanine. Beschermt ons tegen ultraviolete straling. Alle mensen hebben er even veel van. Dus raciale verschillen komen door verschillen in melanocyte activiteit of door verschillen in de ratio van afbraak van melanine eenmaal het geproduceerd is. 20