H3: De celstructuur en functie
3.1 Het bestuderen van cellen vormt de basis voor inzicht in de fysiologie van de mens
Celtheorie bestaat uit de volgende basale concepten:
1. Cellen zijn bouwstenen van alle planten en dieren
2. Cellen zijn de kleinste functionerende eenheden van leven
3. Cellen worden gevormd door de deling van eerder bestaande cellen
4. In elke cel wordt de homeostase gehandhaafd
Cytologie (celleer) (cyto = ‘cel’ + logos = ‘leer’) → bestuderen van de structuur en functie van cellen
Meest gebruikte methoden voor het bestuderen van cel- en weefselstructuur:
- Lichtmicroscopie: celstructuur 1000x vergroten, veel details zijn hiervoor te klein
LM (microfoto) foto gemaakt door lichtmicroscoop.
- Elektronenmicroscopie: licht vervangen door gerichte elektronenbundel
TEM’s (transmissie elektronenmicrofoto’s): foto’s van zeer dunne plakjes waarin fijne
details van celmembranen en intracellulaire structuren zichtbaar zijn
SEM’s (scanning elektronenmicrofoto’s): geven een kleine vergroting, waarmee de
driedimensionale aard van celstructuren zichtbaar kan worden gemaakt
Cellen bevinden zich in extracellulaire vloeistof, in de meeste weefsels heet dit: interstitiële
vloeistof (interstitium = ‘iets wat zich ergens tussen bevindt’). Een celmembraan of
plasmamembraan scheidt de celinhoud, het cytoplasma, van de extracellulaire vloeistof. Het
cytoplasma omgeeft de kern: het regelcentrum voor alle activiteiten van de cel. Het cytoplasma kan
worden verdeeld in een vloeistof: cytosol, en interne structuren: de organellen
3.2 De plasmamembraan scheidt de cel van zijn uitwendig milieu en vervult verschillende
functies
Plasmamembraan: buitenste grens van de cel. Functies:
- Fysieke isolatie: scheiding binnenkant cel van zijn sterk verschillende omgeving
- Reguleren van de uitwisseling met de omgeving : reguleert het binnenkomen van ionen en
voedingsstoffen, het verwijderen van afvalstoffen en het afgeven van klierproducten
- Gevoeligheid voor de omgeving: bevat verschillende receptoren waarmee de cel specifieke
moleculen kan herkennen op deze moleculen kan reageren
- Structurele stevigheid: weefsels krijgen stabiele structuur door gespecialiseerde
verbindingen tussen celmembranen, of tussen membranen en extracellulaire stoffen.
Het membraan bevat:
- Membraanvetten: de fosfolipiden liggen in twee afzonderlijke lagen: de hydrofiele
(oplosbaar in water) koppen liggen aan de buitenzijde, de hydrofobe staarten aan de
binnenzijde, daarom wordt plasmamembraan ook wel fosfolipide dubbellaag genoemd.
Werkt als een fysieke barrière: alleen in vetoplosbare moleculen en stoffen (O2 CO2) kunnen
het vetgedeelte passeren, ionen en in water oplosbare verbindingen niet
- Membraaneiwitten: meeste eiwitten overspannen de breedte van het membraan één of
enkele malen → transmembraaneiwitten. Andere eiwitten bevinden zich in de fosfolipide
dubbellaag ingebed of losjes aan het binnen- of buitenoppervlak gebonden.
Fungeren als: receptoren, kanalen, dragerstoffen, enzymen, verankering of herkenning
- Membraankoolhydraten: vormen complexe moleculen met eiwitten of vetten aan het
buitenste oppervlak van het membraan. Koolhydraatgedeelte van moleculen (glycoproteïnen
of glycolipiden) fungeren als smeer- of kleefmiddel voor de cel, werken als receptor voor
extracellulaire verbindingen en maken deel uit van het herkenningssysteem wat voorkomt
dat het immuunsysteem lichaamseigen cellen en weefsels aanvalt.
, 3.3 Diffusie en filtratie zijn passieve transportmechanismen waardoor het
membraantransport wordt bevorderd
Permeabiliteit (doorlaatbaarheid) → bepaald welke stoffen het cytoplasma in of uit kunnen gaan
impermeabel: niets kan door het membraan heen
volledig permeabel: alle stoffen kunnen het membraan passeren
selectief permeabel: sommige stoffen kunnen vrij passeren (celmembranen)
bepaald door: omvang stof, elektrische lading, vorm en/of oplosbaarheid in vet
Passieve processen: ionen of moleculen worden getransporteerd zonder dat dit energie kost
(diffusie, waaronder osmose en filtratie)
Transport door dragerstoffen kan zowel passief (gefaciliteerde diff.) als actief (actief transport) zijn
Actief transport: kost de cel energie, meestal in de vorm van ATP (vesiculair transport: endocytose
en exocytose)
1. Diffusie → de nettoverplaatsing van moleculen van een plaats met een relatief hoge concentratie
(veel botsingen) naar een gebied met een lage concentratie
Concentratieverschil (concentratiegradiënt): verschil tussen hoge en lage concentratie. Diffusie is
vaak ‘met het concentratieverschil mee’ of ‘bergafwaarts’, tot het concentratieverschil is opgeheven
Twee manieren van diffusie:
- door het vetgedeelte: in vet oplosbare stoffen: alcohol, vetzuren, steroïden, O 2 en CO2
- via een kanaaleiwit: klein, niet in vet oplosbaar: water, Na en Ka
glucose, klein organisch molecuul, is al te groot voor het kanaal
Osmose (osmos = ‘druk’) → diffusie van water door een membraan
Evenwichtstoestand, totaal aantal ogpeloste deeltjes blijft behouden, blijft behouden doordat het
plasmamembraan vrij doorlaatbaar is voor water
Hoe hoger de concentratie opgeloste deeltjes, hoe lager de concentratie water > daardoor gaan de
watermoleculen stromen in de richting van de hoogste concentratie opgeloste stoffen. Belangrijk:
1. osmose is de diffusie van water door een membraan
2. osmose treedt op door selectief permeabel membraan dat vrij doorlaatbaar is voor
water, maar niet voor opgeloste deeltjes
3. bij osmose stroomt water door een membraan naar de oplossing die de hoogste
concentratie opgeloste deeltjes kent, doordat daar de concentratie van water lager is
Door de verplaatsing van water wordt de concentratie gelijk, maar neemt het volume toe van de
oplossing waar zich de meeste opgeloste deeltjes bevinden.
Osmotische druk → is een indicatie voor de kracht van waterbeweging naar die oplossing toe als
gevolg van de concentratie opgeloste deeltjes. Door druk tegen een vloeistof ontstaat hydrostatische
druk → voorkomt dat watermoleculen binnenkomen
Effecten van osmotische oplossingen goed waarneembaar bij rode bloedcellen.
Isotonisch oplossing (iso = ‘gelijk’ + tonos = ‘spanning): veroorzaakt geen netto watertransport
Hypotonische oplossing (hypo = ‘lager’): water gaat de cel in en zwelt op > Ccl kan ontploffen of lysis
(cel gaat dood door openen membraan) treedt op → hemolyse (hemo = ‘bloed’ + lysis = ‘oplossing’)
Hypertonische oplossing (hyper = ‘hoger’): water uit de cel, cel krimpt → crenatie en droogt uit
Na ernstig bloedverlies of uitdroging belangrijk grote hoeveelheden vocht toe te dienen: een 0,9%
(0,9 g/dl) oplossing van NaCl → fysiologische zoutoplossing: concentratie komt overeen met de
osmotische concentratie van lichaamsvloeistoffen.
! Belangrijk: In de natuur wordt naar evenwicht gestreefd, tenzij iets, bijvoorbeeld een
plasmamembraan in de weg staat. In afwezigheid van een plasmamembraan of bij een vrij
doorlaatbaar membraan zullen concentratieverschillen al snel door diffusie worden opgeheven.
Osmose probeert de concentratieverschillen op te heffen die heersen aan beide zijden van een
membraan dat doorlaatbaar is voor water, maar niet voor de opgeloste deeltjes in de oplossing.
3.1 Het bestuderen van cellen vormt de basis voor inzicht in de fysiologie van de mens
Celtheorie bestaat uit de volgende basale concepten:
1. Cellen zijn bouwstenen van alle planten en dieren
2. Cellen zijn de kleinste functionerende eenheden van leven
3. Cellen worden gevormd door de deling van eerder bestaande cellen
4. In elke cel wordt de homeostase gehandhaafd
Cytologie (celleer) (cyto = ‘cel’ + logos = ‘leer’) → bestuderen van de structuur en functie van cellen
Meest gebruikte methoden voor het bestuderen van cel- en weefselstructuur:
- Lichtmicroscopie: celstructuur 1000x vergroten, veel details zijn hiervoor te klein
LM (microfoto) foto gemaakt door lichtmicroscoop.
- Elektronenmicroscopie: licht vervangen door gerichte elektronenbundel
TEM’s (transmissie elektronenmicrofoto’s): foto’s van zeer dunne plakjes waarin fijne
details van celmembranen en intracellulaire structuren zichtbaar zijn
SEM’s (scanning elektronenmicrofoto’s): geven een kleine vergroting, waarmee de
driedimensionale aard van celstructuren zichtbaar kan worden gemaakt
Cellen bevinden zich in extracellulaire vloeistof, in de meeste weefsels heet dit: interstitiële
vloeistof (interstitium = ‘iets wat zich ergens tussen bevindt’). Een celmembraan of
plasmamembraan scheidt de celinhoud, het cytoplasma, van de extracellulaire vloeistof. Het
cytoplasma omgeeft de kern: het regelcentrum voor alle activiteiten van de cel. Het cytoplasma kan
worden verdeeld in een vloeistof: cytosol, en interne structuren: de organellen
3.2 De plasmamembraan scheidt de cel van zijn uitwendig milieu en vervult verschillende
functies
Plasmamembraan: buitenste grens van de cel. Functies:
- Fysieke isolatie: scheiding binnenkant cel van zijn sterk verschillende omgeving
- Reguleren van de uitwisseling met de omgeving : reguleert het binnenkomen van ionen en
voedingsstoffen, het verwijderen van afvalstoffen en het afgeven van klierproducten
- Gevoeligheid voor de omgeving: bevat verschillende receptoren waarmee de cel specifieke
moleculen kan herkennen op deze moleculen kan reageren
- Structurele stevigheid: weefsels krijgen stabiele structuur door gespecialiseerde
verbindingen tussen celmembranen, of tussen membranen en extracellulaire stoffen.
Het membraan bevat:
- Membraanvetten: de fosfolipiden liggen in twee afzonderlijke lagen: de hydrofiele
(oplosbaar in water) koppen liggen aan de buitenzijde, de hydrofobe staarten aan de
binnenzijde, daarom wordt plasmamembraan ook wel fosfolipide dubbellaag genoemd.
Werkt als een fysieke barrière: alleen in vetoplosbare moleculen en stoffen (O2 CO2) kunnen
het vetgedeelte passeren, ionen en in water oplosbare verbindingen niet
- Membraaneiwitten: meeste eiwitten overspannen de breedte van het membraan één of
enkele malen → transmembraaneiwitten. Andere eiwitten bevinden zich in de fosfolipide
dubbellaag ingebed of losjes aan het binnen- of buitenoppervlak gebonden.
Fungeren als: receptoren, kanalen, dragerstoffen, enzymen, verankering of herkenning
- Membraankoolhydraten: vormen complexe moleculen met eiwitten of vetten aan het
buitenste oppervlak van het membraan. Koolhydraatgedeelte van moleculen (glycoproteïnen
of glycolipiden) fungeren als smeer- of kleefmiddel voor de cel, werken als receptor voor
extracellulaire verbindingen en maken deel uit van het herkenningssysteem wat voorkomt
dat het immuunsysteem lichaamseigen cellen en weefsels aanvalt.
, 3.3 Diffusie en filtratie zijn passieve transportmechanismen waardoor het
membraantransport wordt bevorderd
Permeabiliteit (doorlaatbaarheid) → bepaald welke stoffen het cytoplasma in of uit kunnen gaan
impermeabel: niets kan door het membraan heen
volledig permeabel: alle stoffen kunnen het membraan passeren
selectief permeabel: sommige stoffen kunnen vrij passeren (celmembranen)
bepaald door: omvang stof, elektrische lading, vorm en/of oplosbaarheid in vet
Passieve processen: ionen of moleculen worden getransporteerd zonder dat dit energie kost
(diffusie, waaronder osmose en filtratie)
Transport door dragerstoffen kan zowel passief (gefaciliteerde diff.) als actief (actief transport) zijn
Actief transport: kost de cel energie, meestal in de vorm van ATP (vesiculair transport: endocytose
en exocytose)
1. Diffusie → de nettoverplaatsing van moleculen van een plaats met een relatief hoge concentratie
(veel botsingen) naar een gebied met een lage concentratie
Concentratieverschil (concentratiegradiënt): verschil tussen hoge en lage concentratie. Diffusie is
vaak ‘met het concentratieverschil mee’ of ‘bergafwaarts’, tot het concentratieverschil is opgeheven
Twee manieren van diffusie:
- door het vetgedeelte: in vet oplosbare stoffen: alcohol, vetzuren, steroïden, O 2 en CO2
- via een kanaaleiwit: klein, niet in vet oplosbaar: water, Na en Ka
glucose, klein organisch molecuul, is al te groot voor het kanaal
Osmose (osmos = ‘druk’) → diffusie van water door een membraan
Evenwichtstoestand, totaal aantal ogpeloste deeltjes blijft behouden, blijft behouden doordat het
plasmamembraan vrij doorlaatbaar is voor water
Hoe hoger de concentratie opgeloste deeltjes, hoe lager de concentratie water > daardoor gaan de
watermoleculen stromen in de richting van de hoogste concentratie opgeloste stoffen. Belangrijk:
1. osmose is de diffusie van water door een membraan
2. osmose treedt op door selectief permeabel membraan dat vrij doorlaatbaar is voor
water, maar niet voor opgeloste deeltjes
3. bij osmose stroomt water door een membraan naar de oplossing die de hoogste
concentratie opgeloste deeltjes kent, doordat daar de concentratie van water lager is
Door de verplaatsing van water wordt de concentratie gelijk, maar neemt het volume toe van de
oplossing waar zich de meeste opgeloste deeltjes bevinden.
Osmotische druk → is een indicatie voor de kracht van waterbeweging naar die oplossing toe als
gevolg van de concentratie opgeloste deeltjes. Door druk tegen een vloeistof ontstaat hydrostatische
druk → voorkomt dat watermoleculen binnenkomen
Effecten van osmotische oplossingen goed waarneembaar bij rode bloedcellen.
Isotonisch oplossing (iso = ‘gelijk’ + tonos = ‘spanning): veroorzaakt geen netto watertransport
Hypotonische oplossing (hypo = ‘lager’): water gaat de cel in en zwelt op > Ccl kan ontploffen of lysis
(cel gaat dood door openen membraan) treedt op → hemolyse (hemo = ‘bloed’ + lysis = ‘oplossing’)
Hypertonische oplossing (hyper = ‘hoger’): water uit de cel, cel krimpt → crenatie en droogt uit
Na ernstig bloedverlies of uitdroging belangrijk grote hoeveelheden vocht toe te dienen: een 0,9%
(0,9 g/dl) oplossing van NaCl → fysiologische zoutoplossing: concentratie komt overeen met de
osmotische concentratie van lichaamsvloeistoffen.
! Belangrijk: In de natuur wordt naar evenwicht gestreefd, tenzij iets, bijvoorbeeld een
plasmamembraan in de weg staat. In afwezigheid van een plasmamembraan of bij een vrij
doorlaatbaar membraan zullen concentratieverschillen al snel door diffusie worden opgeheven.
Osmose probeert de concentratieverschillen op te heffen die heersen aan beide zijden van een
membraan dat doorlaatbaar is voor water, maar niet voor de opgeloste deeltjes in de oplossing.
