CYTOLOGIE
INLEIDING
CELAFMETINGEN
• Meestal microscopisch klein (uitzondering: eieren)
• Celgrootte = afhankelijk
→ Verhouding oppervlakte/volume = diffusiemogelijkheid
→ Controle van kern: hoe lager metabolisme (minder actief), hoe groter cel
• Celvolume = onafhankelijk van grootte organisme
CELVORM
• Wisselend: vrije cellen (behalve zaadcel)
→ Leucocyten (= witte bloedcellen), macrofagen
• Constant: algemeen vaste cellen en zaadcel (vrije cel)
→ Epitheelcellen
CELBOUW
1. Celmembraan
2. Cytoplasma met organellen
3. Nucleus
CELMEMBRAAN
STRUCTUUR
Georiënteerde lipiden
• Dubbele laag fosfolipiden
→ Fosfaatgroep: polair-hydrofiel (naar buitenkant)
→ Vetzuurketens: apolair-hydrofoob (naar binnenkant)
Mogelijke examenvraag: bespreek fosfatidylcholine
• Wat? fosfolipide in membraan
• Bestaat uit? Hydrofiele glycerol + 2 hydrofobe vetzuurketens + fosfaatgroep
• Vetmetabolisme? GER, Golgi-apparaat => nevenproduct: zuurstofradicalen
(geneutraliseerd door peroxisomen)
Globulaire eiwitten
• Mozaïekpatroon
→ Integrale eiwitten: overspannen membraan
→ Perifere eiwitten: enkel aan binnen-/buitenzijde
• Bevatten ook polair en apolair gedeelte
• Functies
→ Bouwelement
→ Transportproteïnen = carriers = permeasen
→ Ionenkanalen: passief transporteren van ionen
1
, → Pompen: actief transporteren van ionen
→ Receptoren: verbinden aan neurotransmitters, hormonen, geneesmiddelen…
=> fysiologisch effect
→ Enzymen
Glycocalyx
• Dunne filamenteuse laag langs buitenzijde
• > vertakte filamenten die vastzitten op globulaire eiwitten
→ Glycoproteïnen (koolhydraat op eiwit)
→ Glycolipiden (koolhydraat op vet)
• Functies
→ Bescherming tegen fysische/chemische invloeden
→ Transmembranair transport (pino-/fagocytose)
→ Celadhesie: vastbinden aan oppervlak
→ Contactinhibitie: gevaarlijke stoffen tegenhouden
→ Herkenning: oppervlakte-antigenen zitten in glycocalyx
SPECIALE VORMEN VAN DE CELMEMBRAAN
Extracellulaire ruimte: microvilli en cilia
Microvilli
• Uitstulpingen aan celoppervlak, gevuld met microtubuli
• Vergroot het contactoppervlak
Cilia (trilharen) en flagella (zweepstaarten)
• Gespecialiseerde, complexe structuren
• Gecoördineerde beweeglijkheid
→ Cilia: luchtwegen, eileiders
→ Flagella: spermatozoa
• Ingeplant op basaal lichaampje = kinetosoom
→ Perifere wand: cilinder met 9 tripletten microtubuli (cfr. centriool)
→ Distaal: cilinder dicht
→ Proximaal: open en wortels
• Dwarsdoorsnede
→ 9 groepen perifere fibrillen
▪ Dupletten microtubuli
− Subfibril A (> 13 uniteiten) met zijarmen tot naburig duplet
− Subfibril B (> 10-11 uniteiten, enkele gemeenschappelijk met A)
▪ Zijarmen > dyneïne = proteïne met ATP-ase-activiteit => afbreken van ATP1
=> energie komt vrij => powerstroke/zweepslag: sliding filament-hypothese
→ 2 centrale fibrillen = axonema
▪ Omgeven door speciaal gestructureerde mantel, door ‘spaken’ verbonden
met subfibrillen A
− Spaken = verteerbaar door trypsine
1
adenosinetrifosfaat
2
, Zonula occludens Lumen
2
Intercellulaire ruimte: celjuncties , junctionele complexen Mucuslaag
Apicale zijde
Zonula occludens (tight junction) Basolaterale zijde
• Gordelvormig rond cel
• Afsluiten van intercellulaire spleet tegen lumen
→ Mate van afsluiting afhankelijk van functie:
tight epithelen (bv. urineblaas) leaky epithelen (bv. bijniertubuluscellen)
• > puntvormige contacten tss. celmembranen (verbinding door eiwitcomplex)
• Grote plasticiteit
Zonula adhaerens (intermediate junction)
• Gordelvormig rond cel
• Membranen strikt parallel: intercellulaire spleet gevuld met
filamenteus materiaal
• Cytoplasmatische zijde: dikke laag ineengevlochten
microfilamenten = actine
• Functie: intercellulaire transmissie van spanningen
(overbrengen van reproduceerbare contracties en relaxaties
van samenhangend weefsel)
• Spiercellen van myocard (hartspierweefsel) = aaneengehecht
met fasciae adhaerentes: vlakken i.p.v. gordels
Macula adhaerens = desmosoom
• Schijfvormige membraanzone
• Analoge structuur aan zonula adhaerens
→ Parallelle membranen, intercellulaire spleet met filamenteus materiaal van
glycoproteïnen: vormt dense schijf
• Elektronendense plaat tegen cytoplasmatisch blad: hierin lopen microfilamenten met
haarspeldbocht (niet-contractiele tonofilamenten)
Hemidesmosomen
• = halve desmosomen aan basale zijde van epitheelcellen
• Functies
→ Hechting aan onderliggend lamina basalis
→ Verdeling van mechanische druk over groot oppervlak (passief)
Nexus (gap junction)
• Hydrofiele kanaaltjes dat cytoplasma van beide cellen verbindt
→ Corresponderende partikels verbinden ‘legogewijs’
• Functie: intercellulaire communicatie
→ Uitwisseling van micromoleculen => elektrische weerstand
2
Verbinding tss. cellen, het hoogst ontwikkeld bij epitheelcellen
3
,TRANSPORT DOOR DE CELMEMBRAAN
Diffusie
• Passief transport
• Gebeurt volgens concentratiegradiënt/elektrische gradiënt
→ Hoge concentratie → lage concentratie
• Permeabiliteit = doorlaatbaarheid, afhankelijk van
→ Grootte
→ Lading
→ Vetoplosbaarheid
De rol van transporteiwitten
• Niet-/weinig permeabele stoffen door celmembraan transporteren
→ Permeasesubstraatcomplex vormen
→ Conformatieverandering
→ Substraat verschuift naar binnen
• Types transport
→ Type I: gefaciliteerd transport
▪ Diffusie: passief transport => geen extra energie nodig
▪ Vergemakkelijken van penetratie van membraan
→ Type II: actief transport
▪ Tegen concentratiegradiënt in: lage concentratie → hoge concentratie
▪ Transporteiwitten = ATP-asen: afbreken van ATP voor energie
• Soorten transporteiwitten
→ Uniports: transport van 1 substantie
→ Symports: transport van meerdere substanties in zelfde richting
→ Anitports: transport van meerdere substanties in tegengestelde richting
Endocytose en exocytose: opname zonder membraanpenetratie
Endocytose
• Fagocytose: opnemen van grotere partikels
→ Cel vormt pseudopodia (uitsteeksels) rond partikel
→ Fagosoom = opgenomen vesikel
• Pinocytose: opnemen van vloeistoffen en kleinere partikels
→ Macropinocytose: zelfde mechanisme als fagocytose
→ Micropinocytose: vloeistofopname door miniscule invaginaties
→ Mechanismen
▪ Vloeibare-fase-pinocytose
− Niet-selectief
− Opname van opgeloste stof en oplosmiddel
− Vesikel = smooth concourted vesicle
▪ Absorptiepinocytose
− Selectief
− Coated vesicle: gecoat met fijne haartjes (eiwitten) en glycocalyx
− Aard en concentratie opgenomen materiaal = afhankelijk van aantal
en affiniteit
4
, Exocytose
• Omgekeerde van endocytose: blaasjesmembraan fuseert met celmembraan en springt open
• Hormonen, afvalproducten…
Osmose
• Voorwaarden
→ Semipermeabiliteit
→ Verschillende osmotische waarde (zuigkracht)
• H2O van lage concentratie → hoge concentratie
• Hypertoon
→ OWextracell. > OWintracell.: concentratie osmotisch actieve partikels groter buiten cel
→ Celmembraan is niet impermeabel voor water => water uit cel gezogen => cel krimpt
• Isotoon
→ OWextracell. = OWintracell.
→ Geen vormveranderingen
• Hypotoon
→ OWextracell. < OWintracell.: concentratie osmotisch actieve partikels groter binnen cel
→ Cel neemt water op => cel zwelt (en barst evt.)
▪ Hemolyse: het openbarsten van rode bloedcellen door intercellulaire druk
MEMBRAANPOTENTIAAL
Rustmembraanpotentiaal = Em = -70 mV (bij zenuwcel)
• Na+/K+-ATP-ase pompactiviteit: drijvende kracht
→ 3 Na+ van ICV3 naar ECV
actief transport
→ 2 K+ van ECV naar ICV
└ onevenwicht => potentiaalverschil: ICV - en ECV +
→ Pomp = elektrogeen: zorgt voor potentiaalverschil
• Lekkanalen: membraanpermeabiliteit voor ionen
→ Grotere permeabiliteit voor K+: verhouding lekkanalen K+/Na+ = 3:1
→ Meer K+ lekt naar buiten dan Na+ naar binnen => ICV wordt nog negatiever
• Verschil in samenstelling ECV ICV
→ Negatieve ladingen aan binnenzijde membraan door doorlaatbaarheid stoffen
Actiepotentiaal
• Kortstondige voortgeleide omkering (van - naar +) van rustmembraanpotentiaal
• Spanningsafhankelijke kanalen = kanalen met poorten
→ Na+-kanaal: 2 poorten (snel en traag)4, K+- en Ca+-kanaal: 1 poort (K+: traag)
→ Rusttoestand
▪ Na+: snelle poort dicht, trage poort open
▪ K+: dicht
▪ Ca+: dicht
3
ICV = intracellulair vocht, ECV = extracellulair vocht
4
Snelle poort = activeringspoort, trage poort = inactiveringspoort
5
INLEIDING
CELAFMETINGEN
• Meestal microscopisch klein (uitzondering: eieren)
• Celgrootte = afhankelijk
→ Verhouding oppervlakte/volume = diffusiemogelijkheid
→ Controle van kern: hoe lager metabolisme (minder actief), hoe groter cel
• Celvolume = onafhankelijk van grootte organisme
CELVORM
• Wisselend: vrije cellen (behalve zaadcel)
→ Leucocyten (= witte bloedcellen), macrofagen
• Constant: algemeen vaste cellen en zaadcel (vrije cel)
→ Epitheelcellen
CELBOUW
1. Celmembraan
2. Cytoplasma met organellen
3. Nucleus
CELMEMBRAAN
STRUCTUUR
Georiënteerde lipiden
• Dubbele laag fosfolipiden
→ Fosfaatgroep: polair-hydrofiel (naar buitenkant)
→ Vetzuurketens: apolair-hydrofoob (naar binnenkant)
Mogelijke examenvraag: bespreek fosfatidylcholine
• Wat? fosfolipide in membraan
• Bestaat uit? Hydrofiele glycerol + 2 hydrofobe vetzuurketens + fosfaatgroep
• Vetmetabolisme? GER, Golgi-apparaat => nevenproduct: zuurstofradicalen
(geneutraliseerd door peroxisomen)
Globulaire eiwitten
• Mozaïekpatroon
→ Integrale eiwitten: overspannen membraan
→ Perifere eiwitten: enkel aan binnen-/buitenzijde
• Bevatten ook polair en apolair gedeelte
• Functies
→ Bouwelement
→ Transportproteïnen = carriers = permeasen
→ Ionenkanalen: passief transporteren van ionen
1
, → Pompen: actief transporteren van ionen
→ Receptoren: verbinden aan neurotransmitters, hormonen, geneesmiddelen…
=> fysiologisch effect
→ Enzymen
Glycocalyx
• Dunne filamenteuse laag langs buitenzijde
• > vertakte filamenten die vastzitten op globulaire eiwitten
→ Glycoproteïnen (koolhydraat op eiwit)
→ Glycolipiden (koolhydraat op vet)
• Functies
→ Bescherming tegen fysische/chemische invloeden
→ Transmembranair transport (pino-/fagocytose)
→ Celadhesie: vastbinden aan oppervlak
→ Contactinhibitie: gevaarlijke stoffen tegenhouden
→ Herkenning: oppervlakte-antigenen zitten in glycocalyx
SPECIALE VORMEN VAN DE CELMEMBRAAN
Extracellulaire ruimte: microvilli en cilia
Microvilli
• Uitstulpingen aan celoppervlak, gevuld met microtubuli
• Vergroot het contactoppervlak
Cilia (trilharen) en flagella (zweepstaarten)
• Gespecialiseerde, complexe structuren
• Gecoördineerde beweeglijkheid
→ Cilia: luchtwegen, eileiders
→ Flagella: spermatozoa
• Ingeplant op basaal lichaampje = kinetosoom
→ Perifere wand: cilinder met 9 tripletten microtubuli (cfr. centriool)
→ Distaal: cilinder dicht
→ Proximaal: open en wortels
• Dwarsdoorsnede
→ 9 groepen perifere fibrillen
▪ Dupletten microtubuli
− Subfibril A (> 13 uniteiten) met zijarmen tot naburig duplet
− Subfibril B (> 10-11 uniteiten, enkele gemeenschappelijk met A)
▪ Zijarmen > dyneïne = proteïne met ATP-ase-activiteit => afbreken van ATP1
=> energie komt vrij => powerstroke/zweepslag: sliding filament-hypothese
→ 2 centrale fibrillen = axonema
▪ Omgeven door speciaal gestructureerde mantel, door ‘spaken’ verbonden
met subfibrillen A
− Spaken = verteerbaar door trypsine
1
adenosinetrifosfaat
2
, Zonula occludens Lumen
2
Intercellulaire ruimte: celjuncties , junctionele complexen Mucuslaag
Apicale zijde
Zonula occludens (tight junction) Basolaterale zijde
• Gordelvormig rond cel
• Afsluiten van intercellulaire spleet tegen lumen
→ Mate van afsluiting afhankelijk van functie:
tight epithelen (bv. urineblaas) leaky epithelen (bv. bijniertubuluscellen)
• > puntvormige contacten tss. celmembranen (verbinding door eiwitcomplex)
• Grote plasticiteit
Zonula adhaerens (intermediate junction)
• Gordelvormig rond cel
• Membranen strikt parallel: intercellulaire spleet gevuld met
filamenteus materiaal
• Cytoplasmatische zijde: dikke laag ineengevlochten
microfilamenten = actine
• Functie: intercellulaire transmissie van spanningen
(overbrengen van reproduceerbare contracties en relaxaties
van samenhangend weefsel)
• Spiercellen van myocard (hartspierweefsel) = aaneengehecht
met fasciae adhaerentes: vlakken i.p.v. gordels
Macula adhaerens = desmosoom
• Schijfvormige membraanzone
• Analoge structuur aan zonula adhaerens
→ Parallelle membranen, intercellulaire spleet met filamenteus materiaal van
glycoproteïnen: vormt dense schijf
• Elektronendense plaat tegen cytoplasmatisch blad: hierin lopen microfilamenten met
haarspeldbocht (niet-contractiele tonofilamenten)
Hemidesmosomen
• = halve desmosomen aan basale zijde van epitheelcellen
• Functies
→ Hechting aan onderliggend lamina basalis
→ Verdeling van mechanische druk over groot oppervlak (passief)
Nexus (gap junction)
• Hydrofiele kanaaltjes dat cytoplasma van beide cellen verbindt
→ Corresponderende partikels verbinden ‘legogewijs’
• Functie: intercellulaire communicatie
→ Uitwisseling van micromoleculen => elektrische weerstand
2
Verbinding tss. cellen, het hoogst ontwikkeld bij epitheelcellen
3
,TRANSPORT DOOR DE CELMEMBRAAN
Diffusie
• Passief transport
• Gebeurt volgens concentratiegradiënt/elektrische gradiënt
→ Hoge concentratie → lage concentratie
• Permeabiliteit = doorlaatbaarheid, afhankelijk van
→ Grootte
→ Lading
→ Vetoplosbaarheid
De rol van transporteiwitten
• Niet-/weinig permeabele stoffen door celmembraan transporteren
→ Permeasesubstraatcomplex vormen
→ Conformatieverandering
→ Substraat verschuift naar binnen
• Types transport
→ Type I: gefaciliteerd transport
▪ Diffusie: passief transport => geen extra energie nodig
▪ Vergemakkelijken van penetratie van membraan
→ Type II: actief transport
▪ Tegen concentratiegradiënt in: lage concentratie → hoge concentratie
▪ Transporteiwitten = ATP-asen: afbreken van ATP voor energie
• Soorten transporteiwitten
→ Uniports: transport van 1 substantie
→ Symports: transport van meerdere substanties in zelfde richting
→ Anitports: transport van meerdere substanties in tegengestelde richting
Endocytose en exocytose: opname zonder membraanpenetratie
Endocytose
• Fagocytose: opnemen van grotere partikels
→ Cel vormt pseudopodia (uitsteeksels) rond partikel
→ Fagosoom = opgenomen vesikel
• Pinocytose: opnemen van vloeistoffen en kleinere partikels
→ Macropinocytose: zelfde mechanisme als fagocytose
→ Micropinocytose: vloeistofopname door miniscule invaginaties
→ Mechanismen
▪ Vloeibare-fase-pinocytose
− Niet-selectief
− Opname van opgeloste stof en oplosmiddel
− Vesikel = smooth concourted vesicle
▪ Absorptiepinocytose
− Selectief
− Coated vesicle: gecoat met fijne haartjes (eiwitten) en glycocalyx
− Aard en concentratie opgenomen materiaal = afhankelijk van aantal
en affiniteit
4
, Exocytose
• Omgekeerde van endocytose: blaasjesmembraan fuseert met celmembraan en springt open
• Hormonen, afvalproducten…
Osmose
• Voorwaarden
→ Semipermeabiliteit
→ Verschillende osmotische waarde (zuigkracht)
• H2O van lage concentratie → hoge concentratie
• Hypertoon
→ OWextracell. > OWintracell.: concentratie osmotisch actieve partikels groter buiten cel
→ Celmembraan is niet impermeabel voor water => water uit cel gezogen => cel krimpt
• Isotoon
→ OWextracell. = OWintracell.
→ Geen vormveranderingen
• Hypotoon
→ OWextracell. < OWintracell.: concentratie osmotisch actieve partikels groter binnen cel
→ Cel neemt water op => cel zwelt (en barst evt.)
▪ Hemolyse: het openbarsten van rode bloedcellen door intercellulaire druk
MEMBRAANPOTENTIAAL
Rustmembraanpotentiaal = Em = -70 mV (bij zenuwcel)
• Na+/K+-ATP-ase pompactiviteit: drijvende kracht
→ 3 Na+ van ICV3 naar ECV
actief transport
→ 2 K+ van ECV naar ICV
└ onevenwicht => potentiaalverschil: ICV - en ECV +
→ Pomp = elektrogeen: zorgt voor potentiaalverschil
• Lekkanalen: membraanpermeabiliteit voor ionen
→ Grotere permeabiliteit voor K+: verhouding lekkanalen K+/Na+ = 3:1
→ Meer K+ lekt naar buiten dan Na+ naar binnen => ICV wordt nog negatiever
• Verschil in samenstelling ECV ICV
→ Negatieve ladingen aan binnenzijde membraan door doorlaatbaarheid stoffen
Actiepotentiaal
• Kortstondige voortgeleide omkering (van - naar +) van rustmembraanpotentiaal
• Spanningsafhankelijke kanalen = kanalen met poorten
→ Na+-kanaal: 2 poorten (snel en traag)4, K+- en Ca+-kanaal: 1 poort (K+: traag)
→ Rusttoestand
▪ Na+: snelle poort dicht, trage poort open
▪ K+: dicht
▪ Ca+: dicht
3
ICV = intracellulair vocht, ECV = extracellulair vocht
4
Snelle poort = activeringspoort, trage poort = inactiveringspoort
5
