Bevat aantekeningen bij de tentamenvoorbereiding en de colleges, gebaseerd op het studiejaar 2014-2015

HC ‘Rondje cel (3)’, 16 september 2014

Cel communicatie

Cellen moeten op diverse soorten afstanden met elkaar kunnen communiceren. Dit kan op verschillende manieren gebeuren.

- endocrien: hierbij worden stoffen, zoals hormonen, afgegeven aan de bloedbaan. De hormonen gaan naar een target cel en binden aan een receptor op het celmembraan. Deze communicatie vindt op lange afstand plaats.

- paracrien: communicatie op korte afstand, zoals tussen een neutrofiel en macrofaag.

- synaptisch: neurontransmitters worden afgeven aan de synaps van een target cel door een neuron. De target cel kan bijvoorbeeld een spiercel zijn of een neuron.

- contactafhankelijk: bijvoorbeeld neutrofielen die binden aan ontstoken endotheelcellen.
Iedere cel reageert anders op het ontvangen van signalen. Dezelfde stof kan in de ene cel een secretie veroorzaken en in de andere cel een contractie. Over het algemeen zijn er vier reacties van een cel op een signaal. De cel kan delen, differentiëren, sterven of overleven.
Ook kan een signaal verschillende reacties veroorzaken binnen één cel. Als een molecuul bindt aan een receptor, worden er diverse ‘wegen’ geactiveerd. Een eiwit kan bijvoorbeeld geactiveerd worden, dit zal niet veel tijd kosten. Maar als er celdeling plaats gaat vinden, kost dit wel veel tijd. De meeste moleculen binden aan een receptor op de buitenkant van het celmembraan. Sommige kunnen binden aan een receptor op de binnenkant van een celmembraan. Dit zijn vetachtige moleculen, zoals steroïdhormonen en schildklierhormonen. Deze kunnen de lipidebilaag passeren.

Cytoskelet

Het cytoskelet heeft diverse functies. Het zorgt voor de vorm en stevigheid van een cel, voor transport binnen de cel, voor celmigratie en voor celdeling. Het cytoskelet is opgebouwd uit intermediaire filamenten, microtubili en actine filamenten.

Intermediaire filamenten: zorgen voor de stevigheid van de cel. Voornamelijk het celmembraan en kernmembraan worden verstevigd. Komen vooral voor in structuren die vaak met mechanische stress te maken hebben, zoals de huid. Ook komen ze voor in bindweefselstructuren en neuronen. Intermediaire filamenten vormen een netwerk door het cytoplasma. Ze zitten vast aan het celmembraan of aan cel-cel contactpunten.

Microtubili: zorgen voor intracellulair transport, celdeling en verankering van organellen in de cel. Ook bevorderen ze het cel-cel contact. Microtubili groeien vanuit centrosomen. Ze zitten vooral in cellen met trilharen, zoals cellen in het oor, in de luchtwegen en in de staart van een zaadcel. Microtubili zijn opgebouwd uit tubiline (een eiwit). De opbouw is een dynamisch proces. Ze worden constant voor een deel afgebroken en weer opgebouwd. Bepaalde medicijnen, zoals medicijnen tegen kanker, remmen dit dynamische proces waardoor de cel niet meer kan delen. Microtubili transporteren eiwitten en celorganellen. Dit transport gaat niet één kant op. Het eiwit kinesine zorgt voor het transport op de heenweg (antrograad) en het eiwit dyneise zorgt voor het transport op de terugweg (retrogaad).
Actine filamenten: spelen een rol bij het migreren van cellen over een oppervlak. Hierbij wordt ATP verbruikt. Actine zit in de cel cortex. Ook hier is een dynamische structuur in de cel. De cel kan groter en kleiner worden. Een functie van actine filamenten is de interactie met myosine. Het speelt dus een rol bij spiercontractie en spier-relaxatie.

PD ‘Patiëntcollege met melanoom’, 16 september 2014

Melanoom

Melanomen kunnen ontstaan uit moedervlekken. Moedervlekken krijg je meestal vanaf 3 jaar. Men krijgt nieuwe moedervlekken tot 40 jaar. Wanneer men na deze leeftijd opeens een moedervlek krijgt, is de kans groot dat het een melanoom is. Sommige mensen hebben een genetische aanleg om veel moedervlekken te krijgen. Moedervlekken bevatten extra pigmentatie. In de huid zitten twee soorten melanine. Phaeomelanie, het roodgele pigment, beschermt de huid niet zo goed tegen zonlicht. Eumelanine is het bruinrode pigment en beschermt de huid wel goed. Met een dermatoscoop wordt er naar moedervlekken gekeken.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van de ABC-methode:
- A: asymmetrie
- B: begrenzing
- C: 3 of meer ‘colors’
- D: diameter
- E: evolutie

Door het grondig bestuderen van de moedervlek/melanoom, kan deze worden ingedeeld bij een subtype. Er zijn namelijk verschillende subtypen van melanomen.

- Superficial spreading melanoma (SSM): komt bij mannen voornamelijk voor op de romp, bij vrouwen op de benen. Dit is de meest voorkomende melanoom.

- Nodulair melanoma: deze melanoom groeit vooral in de diepte, wat leidt tot een ongunstige prognose.

- Lentigo maligna melanoma (LMM): de melanoom komt vooral voor in het gezicht en bij oude mensen.

- Acrolentigineus melanoma (ALM): deze melanoom is redelijk zeldzaam. Komt ook voor bij niet blanke rassen.
Een melanoom wordt behandeld door eerst een diagnostische excisie uit te voeren, het liefst zonder biopt. Biopten mogen alleen genomen worden als er anders een grote operatie zou moeten plaatsvinden. Daarna komt de therapeutische excisie. Er wordt gekeken naar de Breslow-dikte (de dikte van de melanoom). Als een melanoom wordt weg gesneden, wordt er altijd ook 1 à 2 centimeter van de gezonde huid weg gesneden. Het is afhankelijk van de grootte van de melanoom hoeveel gezonde huid wordt weg gesneden. Mocht de Breslowdikte groter dan 1 centimeter zijn, dan kan er een schildwachtklierprocedure worden gestart. Hierbij wordt de schildwachtklier weg gesneden en gecontroleerd op uitzaaiingen.

De patiënt zelf

Een vrouw van 85 jaar kwam bij een dermatoloog voor een wrat op haar voet. De dermatoloog zag echter een klein moedervlekje in haar gezicht die hij niet vertrouwde. Deze moedervlek zat er al zo’n 30 jaar en de vrouw had er nooit last van gehad. De moedervlek deed geen pijn en jeukte niet. Het was een ronde moedervlek van ongeveer 5 mm breed. Desondanks wilde de dermatoloog de moedervlek weg laseren. Na het laseren bleef een klein gedeelte van de moedervlek over. Na een tijdje merkte de vrouw dat er een zwart puntje aan de moedervlek groeide. Zelf dacht ze dat het een teek was, omdat ze veel in de tuin werkte. De patiënt ging naar de huisarts, oorspronkelijk voor een andere klacht. Op het laatste moment vroeg ze aan de huisarts of hij even naar haar moedervlekje wilde kijken. De huisarts stuurde haar gelijk door naar de dermatoloog. Na het bekijken van de moedervlek met een dermatoscoop en het weg nemen van wat weefsel, bleek dat mevrouw de ergste vorm van een melanoom had in het beginstadium. Deze melanoom heet Lentigo Maligna Melanoma (LMM) en komt vaak op oudere leeftijd voor in het gezicht. De melanoom had blauw, groen en gele kleuren en was 1,25 mm breed. Er werd besloten om de melanoom te verwijderen. De operatie verliep goed. Vervolgens werd de schildwachtklier uit de hals verwijderd, om te onderzoeken of de patiënt uitzaaiingen had van de melanoom. De schildwachtklier werd in plakjes gesneden en onderzocht. Uiteindelijk bleek dat de patiënt geen uitzaaiingen had. Nu wordt de mevrouw elk halfjaar nagekeken door een dermatoloog. Ze gaat uit voorzorg niet meer in de zon zitten en smeert zich voor de zekerheid in met zonnebrand van factor 50. Vroeger heeft de patiënt veel gereisd met haar man naar het zuiden en veel in de zon gelegen. Hierdoor is de melanoom waarschijnlijk ontstaan.

HC 'Rondje cel (2)', 4 september 2014

DNA

DNA bestaat uit nucleotiden. Een nucleotide bevat een fosfaatgroep, een base en een suiker (bij DNA desoxyribose, bij RNA ribose). Adenine, cytosine, guanine en thymine zijn de verschillende basen. De basen binden aan elkaar door middel van waterstofbruggen. Tussen adenine en thymine worden twee waterstofbruggen gevormd, tussen cytosine en guanine drie. DNA wordt altijd afgelezen van de 5' kant naar de 3' kant. Dit heeft te maken met de chemische samenstelling van de groepen. DNA wordt uiteindelijk omgezet in een eiwit. De eerste stap hierin is transcriptie. Hierbij wordt DNA omgezet in RNA. Vervolgens bindt RNA aan ribosomen en wordt RNA vertaald naar een eiwit. Dit heet translatie.

In het humane genoom komen zo'n 3 miljard basenparen voor. Van al het DNA codeert slechts 1,2% voor eiwitten. 3,8% Van het DNA komt ook in andere zoogdieren voor en heeft waarschijnlijk een functie. Maar liefst 95% van het DNA heeft geen bekende functie.

Chromosomen

DNA zit in chromosomen. De opbouw van een chromosoom is als volgt.

– Telomeer: zit aan het eind van een chromosoom. Telomeren zorgen voor bescherming. Hoe ouder je wordt, hoe korter de telomeren.

– Replication origin: een chromosoom vermeerdert zich op deze plek.

– Centromeer: de plaats waar de zusterchromatiden verbonden zijn.

Een chromatide bestaat uit DNA, histonen en non-histon eiwitten. Het DNA is gewikkeld om nucleosomen en rolt zich op. Zo wordt het een compacter geheel, waardoor afbrekende enzymen er moeilijk bij kunnen. De compacte massa van DNA en nucleosomen kan ook ontvouwen worden. Dit kan door chromatine remodeling complexes. Hierbij wordt het DNA ontdaan van histonen, zodat het zich ontvouwt. Bij reversible modification of histone-tails gaan specifieke groepen op de histonen zitten. Deze groepen hebben invloed op het aflezen van chromosomen. Men kan bepaalde modificaties op histon-eiwitten erven. Bij mitose zal er een modificatie zijn op de helft van de histonen. Speciale enzymen signaleren waar wel en geen gemodificeerde histonen zijn. Deze enzymen zorgen ervoor dat alle histonen gemodificeerd worden.

Niet alleen modificaties op histonen kunnen worden doorgeven bij celdeling, maar ook aanpassingen bij geslachtschromosomen. Bij vrouwen vindt er een X-inactivatie plaats. De vrouw kan namelijk overleven met slechts één X chromosoom. 50% van het maternale deel wordt in de cel inactief en 50% van het paternale deel. Dit wordt doorgegeven bij de celdeling. Niet alleen het DNA wordt dus overgeërfd, maar ook 50% van de modificaties.

Celdeling

In het lichaam vindt constant celdeling plaats. Elk celtype heeft een andere celdeling. De celcyclus in een embryo duurt minder dan 20 minuten, terwijl levercellen slecht 1 à 2 keer per jaar delen. De celcyclus vindt in verschillende fasen plaats: de interfase en de M-fase (mitose). Zowel de interfase als de M-fase bestaan uit diverse subfasen.

Interfase

De interfase omvat ongeveer 90% van de celcylcus. De cel is hier eigenlijk in 'rust' en bereidt zich voor op een mogelijke celdeling. De interfase bestaat uit de G1-, S- en G2-fase.

●G1-fase: dit is de fase na de mitose. Eventuele fouten in het DNA worden hersteld door enzymen. Daarbij worden enzymen geproduceerd die nodig zijn voor DNA-replicatie. Als een cel een 'trigger' ontvangt, zoals een groeifactor, zal de cel doorgaan naar de S-fase. Sommige cellen ontvangen geen triggers en blijven steken in de zogenaamde G0-fase. In deze fase vindt geen celdeling plaats. Dit zijn bijvoorbeeld hersen-, lever- of hartspiercellen. 

●S-fase: hier vindt het dubliceren van DNA plaats.

●G2-fase: in de G2-fase worden replicaties van de organellen gemaakt. Ook worden eiwitten geproduceerd die nodig zijn voor de mitose. Deze fase is de voorbereiding op de aankomende mitose.

Mitose

Mitose is de totale deling van de cel. Hierbij wordt het cytoplasma gedeeld (cytokinese) en de kern  gedeeld (karyokinese). Het cytoskelet is belangrijk voor de mitose. De microtubili vormen namelijk de spoeldraden en de actinefilamenten vormen de contractile ring.
De mitose bestaat uit verschillende fasen.

●Profase: in deze fase condenseren de chromosomen en worden ze zichtbaar. De vorming van de mitotische spoel vindt plaats en de centrosomen gaan langzaam uit elkaar. Aan de centrosomen zitten spoeldraden.

●Prometafase: het kernmembraan is beschadigd. De spoeldraden binden aan chromosomen en de chromosomen beginnen te bewegen.

●Metafase: in de metafase bevinden de chromosomen zich tussen de twee spoelen op het equatoriale vlak. Het kernmembraan is verdwenen. Bij een karyogram bevinden de chromosomen zich in deze fase.

●Anafase: tijdens de anafase wordt de verbinding van de zusterchromatiden verbroken. De chromosomen worden uiteen getrokken. Aan beide uiteinden van de cel zal zich een set chromosomen bevinden.

●Telofase: de chromosomen zijn niet meer zichtbaar. Er wordt een kernmembraan gevormd om beide kluwen chromosomen. Hierna wordt een contractile ring (insnoering) gemaakt, zodat de cel zal splijten en er twee cellen worden gevormd.

●Cytokinese: de insnoering van de cel is klaar en de cellen zijn van elkaar gescheiden

Tentamenvragen

1. Collageen ontleent zijn uitzonderlijk sterke en starre structuur aan

a. de vele zwavelbruggen

b. de vele bèta-sheets en waterstofbruggen

c. de als een kabel om elkaar heen gewonden alfahelices

d. de vele gebonden ijzeratomen

2. Tijdens de citroenzuurcyclus worden als voornaamste producten gevormd

a. Koolstofdioxide (CO2) en NADH

b. Citroenzuur en oxaloacetaat

c. ATP en koolstofdioxide (CO2)

d. Acetyl-CoA en NAD+

3. Oxidatieve fosforylering ontleent zijn naam aan het feit dat

a. phosphaten worden geoxideerd

b. zuurstof wordt gefosforyleerd

c. zuurstof als uiteindelijke acceptor voor elektronen fungeert

d. koolstof wordt geoxideerd tot CO2 (koolstofdioxide)

4. Eiwitten bestaan uit een reeks

a. nucleotiden gekoppeld via fosfaatbindingen

b. aminozuren gekoppeld via phospho-esterbindingen

c. suikers gekoppeld via glycosidebindingen

d. aminozuren gekoppeld via peptidebindingen

5. Onder replicatie verstaan we

a. DNA synthese

b. RNA synthese

c. eiwit synthese

d. aminozuur synthese

Antwoorden

1 C

2 A

3 C

4 D

5 A