hoofdstuk 4: weefseldifferentiatie en differentiële genexpressie

advertisement
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.
1
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’
2
DNA groeit langs 3’ uiteinde (van 5’
naar 3’)
Complementaire basepaarvorming: G
C
A
=T

5’ 
3’


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.
3
5’ TATA exon 1
exon 2
exon 3
5’
3’ TATA
intron
3’ mRNA
5’ (antisense: wordt gekopieerd)
RNA hft = sequentie als sense streng
intron
start
3’ (sense)
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)
transl
start
(AUG)
3’ UTR (trailer)
transl
stop
(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 (4 n 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.
4
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
A
P: Peptidylplaats
A: Aminoacylplaats
Soms werken gelijktijdig meerdere ribosomen (snoer van ribosomen) op eenzelfde mRNA streng
= polysoom.
5
4.6 Translatie van eiwitten bestemd voor secretie, een taak voor het RER
Zie ook tekeningenboek!!!
Bepaalde 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, fosforylering, 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.
6
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’
3’
GAATTC
CTTAAG
3’
5’
5’
3’
G AATTC
CTTAA G
3’
5’
AATTC
5’
5’
3’
GAATT
CTTAA
AATTC
TTAAG
3’
CTTAA
deze worden
ingevoegd
3’
5’
Dubbele 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.
7
Sommige 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
Onderbroken leesraam: galactosidase gen is niet functioneel.
Bacteriën die een recombinant plasmide opgenomen hebben kleuren dus niet blauw. X-gal kleurt
de lege plasmiden blauw
   
   
    
   
 
 


8
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’
AAAAAA 3’
TTTTTT
DNA
Reverse transcriptase
AAAAAA
TTTTTT
cDNA (copy DNA,
complementair DNA)
RNA
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.
9
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.
10
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.
11
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
7 Cervicale wervels
AXIAAL SKELET
12 Thoracale
wervels
7 Lumbale
wervels
Visceraal skelet
(= kaakskelet)
4 Sacrale
wervels
Caudale
wervels (aantal veranderlijk v soort tot soort)
ribben
borstbeen
Axiaal skelet
Wervel
Axiaal steunelement: chorda dorsalis
Door het somieten mesoderm (sclerotoom) is er een verbinding gevormd rond de chorda, nl. het
wervellichaam.
Boven 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
12
Eerste wervel: Atlas
Staart: uitsteeksels nr onder rond de aorta
Zenuw
Tussenwervelschijven
geleidingsuitsteeksel
Craniaal skelet
neus-
trabekels
oog-
parachordalia
Waar 2 naden samenkomen op de schedel: sutuur
Holte in schedel: foramen
oorkapsels
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.
Verschillende cellen vormen een functioneel syncitium: contractie wordt doorgegeven aan
naburige cellen.


celjuncties

13
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 Tsysteem 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.
14
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++
MET CA++ en ATP
Troponine en tropomyosine zitten in de weg.
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 aanhechten.
15
Wegvallen ATP  lijkstijfheid, spier kan niet meer bewegen.
Een zenuwimpuls wordt via de motorische eindplaat doorgegeven aan het sarcolemma. Via het Tsysteem 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
16
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.
17
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
18
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 Cl7% 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.
19
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
Aantal: 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)
20

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 
21
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+, RhRh- 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.
22
4.9 Reproductie via specifieke voortplantingscellen of gameten
Zaadcel
+
MEIOSE
Eicel

zygote

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 4 de 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.
23
* 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.
24
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
25
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.
° Uit mesomerisch mesoderm
niet tijdelijk
actief actief actief
Pro- Meso- Meta- Nefros
urether
testes
blaas
ovaria
Kanaal van Wolf
Wordt vas deferens bij de man
Verdwijnt bij de vrouw
gonaden
Kanaal van Muller
Wordt oviduct bij de vrouw
Verdwijnt bij de man
26
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
27
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.
28
Download