Samenvatting hoofdstuk 41
Chemische signalen in dieren
Het Y-chromosoom bepaalt dat een embryo mannelijk wordt. De verschillen tussen grootte, vorm en
gedrag tussen mannetjes en vrouwtjes worden bepaald door hormonen. Dit zijn afscheidende
chemicaliën die gevormd worden door gespecialiseerde cellen, bewegen zich in lichaamssappen en
werken op specifieke doelcellen in andere delen van het organisme waardoor het functioneren van die
doelcellen veranderd.
Hormonen zorgen voor veel meer dan alleen seks en reproductie. Als ze gestresst, uitgedroogd of
lage bloedsuikerspiegel hebben dan zorgen hormonen voor de balans.
- Elk hormoon bindt zich aan een specifieke receptor in het lichaam.
- Een hormoon wekt een respons op in specifieke doelcellen, die elk een bijpassende receptor
hebben.
- Cellen die geen receptor hebben voor dat hormoon zijn onaangetast.
Endocrien stelsel: het inwendige communicatiestelsel bij dieren van hormonen, klieren die hormonen
zonder afvoerbuisje afscheiden en moleculaire receptoren op/of in de doelcellen die op de hormonen
reageren. Het endocrien stelsel werkt samen met het zenuwstelsel voor het bewerkstelligen van
inwendige reguleren en de handhaving van homeostase.
Zenuwstelsel: het snelwerkende interne communicatiesysteem waarbij sensorische receptoren,
netwerken van zenuwcellen en verbindingen met spieren en klieren die reageren op zenuwsignalen
betrokken zijn. Werkt samen met het endocrien systeem om inwendige regulering te bewerkstelligen
en homeostase te handhaven.
Neuronen: dragen signalen over langs toegewijde paden. Deze signalen regelen neuronen,
spiercellen en de endocrien cellen. De signalen reguleren het vrijkomen van signalen.
41.1
Er zijn verschillende manieren hoe dierlijke cellen chemische signalen gebruiken om te
communiceren.
Intercellulaire communicatie
Endocrien stelsel
Er zijn twee criteria waarin de communicatie tussen dierlijke cellen is geclassificeerd.
- De type afscheidende cel
- De route die door het signaal genomen wordt om zijn doel te bereiken
Endocriene signalering:
- Hormonen worden uitgescheiden naar het
extracellulaire vloeistof door de endocriene cellen
bereiken doelcellen via de bloedbaan.
- Regelt homeostase.
- Hormonen regelen eigenschappen inclusief bloeddruk
en volume, energiemetabolisme en allocatie (verdeling) en het oplossen van concentraties in
lichaamsvloeistoffen.
- Is ook een bemiddelaar tussen reacties op omgevingsstimuli, reguleert de groei en
ontwikkeling en triggert lichamelijke en gedragsveranderingen zoals seksuele rijpheid en
reproductie.
Paracriene en autocriene signalering:
- Veel typen cellen produceren en scheiden lokale regulatoren af. Dit zijn moleculen die
bewegen over korte afstanden, bereiken hun doelcellen alleen door diffusie en handelen op
hun doelcellen binnen seconden.
1
, - Spelen een rol in veel psychologische processen zoals
bloeddruk regulatie, zenuwstelsel functies en
reproductie.
- Afhankelijk van de doelcellen zijn de signaleringen
paracrien of autocrien.
- Paracrien: de doelcellen liggen in de buurt van de
afscheidende cel. (immuunsysteem)
- Autocrien: de afscheidende cel is de doelcel.
- Een groep lokale regulatoren met diverse en uitgebreide
functies zijn de prostaglandine: een gemodificeerd
vetzuur.
- In het immuunsysteem bevorderen prostaglandine die zorgt voor de ontsteking en het gevoel
van pijn als reactie op een verwonding.
- Medicijnen die de prostaglandine synthese stoppen voorkomen deze activiteiten en
produceren zowel ontstekingsremmende als pijnstillende effecten.
- Ze helpen ook het reguleren van de ophoping van bloedplaatjes.
- Mensen die een groot risico hebben op een hartaanval moeten soms ook een aspirine nemen.
Zodat prostaglandine zijn werk niet kan doen.
Zenuwstelsel:
Synaptisch en neuro-endocrien signalering:
- Uitgescheiden moleculen zijn essentieel voor de functie van
het zenuwstelsel.
- Neuronen communiceren met doelcellen via
gespecialiseerde knooppunten synapsen genoemd.
- Neuronen die moleculen uitscheiden worden neurotransmitters genoemd. De moleculen
diffunderen een korte afstand en binden met de receptoren op de doelcellen.
- Deze synaptische signalering staat centraal in sensatie, geheugen, cognitie en beweging.
- In neuro-endocrine signalering worden neuronen
neurosecretoire cellen genoemd en scheiden
neurohormonen uit.
- Deze hormonen diffunderen vanuit zenuwcel uiteinden naar
de bloedstroom, de bloedstroom vervoerd de hormonen naar
specifieke doelcellen.
- Een voorbeeld hormoon is: ADH
Signalering door feromonen:
- Niet alle signalerende moleculen vinden plaats in het lichaam.
- Sommige dieren communiceren via feromonen. Dit zijn chemische stoffen die vrijgelaten
worden in de externe omgeving.
- Ze hebben veel verschillende functies:
• Beschermen van het territorium
• Waarschuwen voor roofdieren
• Aantrekken van een partner
Verschillende lokale regulatoren:
Prostaglandine zijn gemodificeerde vetzuren.
Maar er zijn ook andere prostaglandines:
- Polypeptiden
- Cytokine, zijn in staat tot immuun cel communicatie
- Groei factoren, zorgen voor celgroei
- Afscheiding
- Ontwikkeling
- Gassen
2
,Stikstofmonoxide (NO) is een gas dat geproduceerd wordt door veel celtypes en is werkzaam als
lokale regulator en neurotransmitter.
- Wanneer het zuurstof in het bloed laag wordt zorgen de epitheelcellen voor het maken van
NO en het vrijkomen daarvan. NO activeert enzymen die de cellen laten relaxen ->
vasodilatatie.
- In menselijke mannen, NO-vermogen zorgt voor vasodilatatie voor de seksuele functie. De
bloedstroom wordt vergroot waardoor de penis een erectie krijgt.
- Viagra zorgt ervoor dat dat de activiteit van de NO-responsroute verlengd wordt.
Hormonen zijn onder te verdelen in drie chemische soorten:
- Peptidenhormonen
- Steroïdhormonen
- Aminen
Peptidenhormonen (insuline) en amine (epinefrine; adrenaline) hormonen
zijn wateroplosbaar. Steroïdhormonen (cortisol; stress) en andere grote
hydrofobe (thyroxine) hormonen zijn vet-oplosbaar.
Cellulaire hormoon reactiepad
Wateroplosbare en vet-oplosbare hormonen verschillen in responsroutes. Het verschil is de locatie
van de eiwitreceptoren in de doelcellen
- Wateroplosbare hormonen zijn uitgescheiden door exocytose en reizen vrij in de
bloedstroom.
- Omdat ze onoplosbaar zijn in vetten kunnen ze niet diffunderen door de plasmamembranen
van de doelcellen. Deze hormonen binden zich aan de receptoren op het celoppervlak, vanaf
hier gaan ze óf direct naar de organellen in het cytoplasma of ze gaan eerst naar de kern en
hierna door naar het cytoplasma.
- Vet-oplosbare hormonen verlaten de endocriene cellen door diffusie door
het membraan naar het bloedvat.
- In het bloedvat binden de hormonen zich aan transporteiwitten, die er
voorzorgen dat ze oplosbaar zijn in het bloed.
- Na het circuleren in het bloed diffunderen ze naar de doelwitcellen en binden
zich met de receptoren in de kern.
- De hormoon-gebonden receptor triggert de verandering in gen transcriptie.
Reactiepad voor wateroplosbare hormonen
- De doelwitcellen van dit soort hormoon hebben een, voor dat soort hormoon,
een gevoelige receptor op het celmembraan.
- Als het hormoon langs komt bindt het zich aan die receptor.
- Op het moment dat er een binding is gaat de cel een reactie geven.
• De cel vergroot of verkleint de doorlaatbaarheid van het
celmembraan voor een bepaalde stof.
• Verhoogt of verlaagt zijn stofwisselingsniveau
De kettingreactie van gebeurtenissen die extracellulaire chemische signalen
omzetten tot een specifiek intracellulaire respons noem je signaaltransductie.
Bijvoorbeeld stress
- Wanneer je bijna je bus mist gaan de adrenaline klieren een
wateroplosbaar hormoon uitscheiden: epinefrine. Dit hormoon reguleert
verschillende organen, inclusief de lever waar het bindt met een G-eiwit-
gekoppelde receptor in het plasmamembraan van een doelcel.
- G-eiwit ontvangt het signaal. Dit eiwit bindt zich aan een enzym, dit enzym
zorgt ervoor dat ATP wordt afgebroken waar energie bij vrijkomt.
- Dan komt er een tweede Messenger(controle) die samen met de energie
eitwitkinase A activeert.
- Dat leidt tot het activeren van een enzym dat nodig is voor het afbreken van glycogeen en
inactiveert een enzym dat nodig is voor glycogeen synthese. Hierbij komt glucose vrij.
3
, Reactiepad voor vet-oplosbare hormonen
Intracellulaire receptoren voor vet-oplosbare hormonen voeren de gehele rol
van het omzetten van signalen in een doelwitcel.
- Het hormoon activeert de receptor, die direct de reactie van de cel
triggert.
- De reactie van een vet-oplosbaar hormoon zorgt ervoor dat er
enzymen of andere stoffen worden aangemaakt.
- De meeste steroïdhormoonreceptoren bevinden zich in het cytoplasma.
- Als een steroïde hormoon zich bindt aan een receptoreiwit en vormt
een hormoonreceptorcomplex.
- Dit complex dringt door tot in de celkern, waar het zich bindt op een
speciale plek op het DNA. Dit is een signaal voor het DNA om
bepaalde eiwitten (enzymen) te maken.
De beste gekarakteriseerde steroïde hormoonreceptoren zijn degene die
oestrogenen met zich kunnen binden.
Bijvoorbeeld estradiol:
- In vrouwelijke vogels en kikkers bindt estradiol zich aan een
cytoplastische receptor in de levercellen. Dit activeert de transcriptie
van het vitellogenine gen.
- Na het aflezen van mRNA wordt het vitellogenine-eiwit uitgescheiden
naar het bloed.
- Het bloed transporteert het vitellogenine-eiwit naar het
voortplantingssysteem waar het wordt gebruikt voor het produceren van
eigeel.
Thyroxine, vitamine D en andere vet-oplosbar hormonen die niet steroïden zijn,
hebben meestal receptoren in de kern.
- De receptoren binden zich met een hormoon molecule die diffundeert vanuit de bloedstroon
dwars door de beide plasmamembranen de kern in.
- Eens gebonden aan een hormoon, bindt de receptor zich op specifieke plaatsen in het DNA
van de cel en stimuleert de transcriptie van specifieke genen.
Hormonen binden zich met verschillende receptoren, maar toch kan een hormoon verschillen in
effecten.
- Een hormoon kan specifieke responsen in bepaalde doelwitcellen opwekken als die cellen
verschillen in receptortype of in de moleculen die de respons produceren.
- Hierdoor kan een enkel hormoon een reeks aan activiteiten triggeren die samen zorgen voor
een gecoördineerde reactie op een stimulus.
Endocriene weefsels en organen
Er zijn verschillende soorten endocriene cellen die gevonden worden in organen.
- De meeste hormonen worden gemaakt door endocriene cellen of door neurosecretoire
cellen.
• Endocriene cellen: zijn gespecialiseerde kliercellen die zich alleen bezighouden met
de productie van een bepaald hormoon. Ze zijn meestal gestructureerd tot een
hormoonklier, ook wel endocriene klier genoemd.
• Neurosecretoire cellen: zijn gespecialiseerde zenuwcellen die nauw in contact staan
met het zenuwstelsel en bepaalde hormonen aan het bloed afgeven.
- Je hebt interne secretie (afgeven aan het inwendige milieu) en externe secretie (afgeven
aan het uitwendige milieu)
4
Chemische signalen in dieren
Het Y-chromosoom bepaalt dat een embryo mannelijk wordt. De verschillen tussen grootte, vorm en
gedrag tussen mannetjes en vrouwtjes worden bepaald door hormonen. Dit zijn afscheidende
chemicaliën die gevormd worden door gespecialiseerde cellen, bewegen zich in lichaamssappen en
werken op specifieke doelcellen in andere delen van het organisme waardoor het functioneren van die
doelcellen veranderd.
Hormonen zorgen voor veel meer dan alleen seks en reproductie. Als ze gestresst, uitgedroogd of
lage bloedsuikerspiegel hebben dan zorgen hormonen voor de balans.
- Elk hormoon bindt zich aan een specifieke receptor in het lichaam.
- Een hormoon wekt een respons op in specifieke doelcellen, die elk een bijpassende receptor
hebben.
- Cellen die geen receptor hebben voor dat hormoon zijn onaangetast.
Endocrien stelsel: het inwendige communicatiestelsel bij dieren van hormonen, klieren die hormonen
zonder afvoerbuisje afscheiden en moleculaire receptoren op/of in de doelcellen die op de hormonen
reageren. Het endocrien stelsel werkt samen met het zenuwstelsel voor het bewerkstelligen van
inwendige reguleren en de handhaving van homeostase.
Zenuwstelsel: het snelwerkende interne communicatiesysteem waarbij sensorische receptoren,
netwerken van zenuwcellen en verbindingen met spieren en klieren die reageren op zenuwsignalen
betrokken zijn. Werkt samen met het endocrien systeem om inwendige regulering te bewerkstelligen
en homeostase te handhaven.
Neuronen: dragen signalen over langs toegewijde paden. Deze signalen regelen neuronen,
spiercellen en de endocrien cellen. De signalen reguleren het vrijkomen van signalen.
41.1
Er zijn verschillende manieren hoe dierlijke cellen chemische signalen gebruiken om te
communiceren.
Intercellulaire communicatie
Endocrien stelsel
Er zijn twee criteria waarin de communicatie tussen dierlijke cellen is geclassificeerd.
- De type afscheidende cel
- De route die door het signaal genomen wordt om zijn doel te bereiken
Endocriene signalering:
- Hormonen worden uitgescheiden naar het
extracellulaire vloeistof door de endocriene cellen
bereiken doelcellen via de bloedbaan.
- Regelt homeostase.
- Hormonen regelen eigenschappen inclusief bloeddruk
en volume, energiemetabolisme en allocatie (verdeling) en het oplossen van concentraties in
lichaamsvloeistoffen.
- Is ook een bemiddelaar tussen reacties op omgevingsstimuli, reguleert de groei en
ontwikkeling en triggert lichamelijke en gedragsveranderingen zoals seksuele rijpheid en
reproductie.
Paracriene en autocriene signalering:
- Veel typen cellen produceren en scheiden lokale regulatoren af. Dit zijn moleculen die
bewegen over korte afstanden, bereiken hun doelcellen alleen door diffusie en handelen op
hun doelcellen binnen seconden.
1
, - Spelen een rol in veel psychologische processen zoals
bloeddruk regulatie, zenuwstelsel functies en
reproductie.
- Afhankelijk van de doelcellen zijn de signaleringen
paracrien of autocrien.
- Paracrien: de doelcellen liggen in de buurt van de
afscheidende cel. (immuunsysteem)
- Autocrien: de afscheidende cel is de doelcel.
- Een groep lokale regulatoren met diverse en uitgebreide
functies zijn de prostaglandine: een gemodificeerd
vetzuur.
- In het immuunsysteem bevorderen prostaglandine die zorgt voor de ontsteking en het gevoel
van pijn als reactie op een verwonding.
- Medicijnen die de prostaglandine synthese stoppen voorkomen deze activiteiten en
produceren zowel ontstekingsremmende als pijnstillende effecten.
- Ze helpen ook het reguleren van de ophoping van bloedplaatjes.
- Mensen die een groot risico hebben op een hartaanval moeten soms ook een aspirine nemen.
Zodat prostaglandine zijn werk niet kan doen.
Zenuwstelsel:
Synaptisch en neuro-endocrien signalering:
- Uitgescheiden moleculen zijn essentieel voor de functie van
het zenuwstelsel.
- Neuronen communiceren met doelcellen via
gespecialiseerde knooppunten synapsen genoemd.
- Neuronen die moleculen uitscheiden worden neurotransmitters genoemd. De moleculen
diffunderen een korte afstand en binden met de receptoren op de doelcellen.
- Deze synaptische signalering staat centraal in sensatie, geheugen, cognitie en beweging.
- In neuro-endocrine signalering worden neuronen
neurosecretoire cellen genoemd en scheiden
neurohormonen uit.
- Deze hormonen diffunderen vanuit zenuwcel uiteinden naar
de bloedstroom, de bloedstroom vervoerd de hormonen naar
specifieke doelcellen.
- Een voorbeeld hormoon is: ADH
Signalering door feromonen:
- Niet alle signalerende moleculen vinden plaats in het lichaam.
- Sommige dieren communiceren via feromonen. Dit zijn chemische stoffen die vrijgelaten
worden in de externe omgeving.
- Ze hebben veel verschillende functies:
• Beschermen van het territorium
• Waarschuwen voor roofdieren
• Aantrekken van een partner
Verschillende lokale regulatoren:
Prostaglandine zijn gemodificeerde vetzuren.
Maar er zijn ook andere prostaglandines:
- Polypeptiden
- Cytokine, zijn in staat tot immuun cel communicatie
- Groei factoren, zorgen voor celgroei
- Afscheiding
- Ontwikkeling
- Gassen
2
,Stikstofmonoxide (NO) is een gas dat geproduceerd wordt door veel celtypes en is werkzaam als
lokale regulator en neurotransmitter.
- Wanneer het zuurstof in het bloed laag wordt zorgen de epitheelcellen voor het maken van
NO en het vrijkomen daarvan. NO activeert enzymen die de cellen laten relaxen ->
vasodilatatie.
- In menselijke mannen, NO-vermogen zorgt voor vasodilatatie voor de seksuele functie. De
bloedstroom wordt vergroot waardoor de penis een erectie krijgt.
- Viagra zorgt ervoor dat dat de activiteit van de NO-responsroute verlengd wordt.
Hormonen zijn onder te verdelen in drie chemische soorten:
- Peptidenhormonen
- Steroïdhormonen
- Aminen
Peptidenhormonen (insuline) en amine (epinefrine; adrenaline) hormonen
zijn wateroplosbaar. Steroïdhormonen (cortisol; stress) en andere grote
hydrofobe (thyroxine) hormonen zijn vet-oplosbaar.
Cellulaire hormoon reactiepad
Wateroplosbare en vet-oplosbare hormonen verschillen in responsroutes. Het verschil is de locatie
van de eiwitreceptoren in de doelcellen
- Wateroplosbare hormonen zijn uitgescheiden door exocytose en reizen vrij in de
bloedstroom.
- Omdat ze onoplosbaar zijn in vetten kunnen ze niet diffunderen door de plasmamembranen
van de doelcellen. Deze hormonen binden zich aan de receptoren op het celoppervlak, vanaf
hier gaan ze óf direct naar de organellen in het cytoplasma of ze gaan eerst naar de kern en
hierna door naar het cytoplasma.
- Vet-oplosbare hormonen verlaten de endocriene cellen door diffusie door
het membraan naar het bloedvat.
- In het bloedvat binden de hormonen zich aan transporteiwitten, die er
voorzorgen dat ze oplosbaar zijn in het bloed.
- Na het circuleren in het bloed diffunderen ze naar de doelwitcellen en binden
zich met de receptoren in de kern.
- De hormoon-gebonden receptor triggert de verandering in gen transcriptie.
Reactiepad voor wateroplosbare hormonen
- De doelwitcellen van dit soort hormoon hebben een, voor dat soort hormoon,
een gevoelige receptor op het celmembraan.
- Als het hormoon langs komt bindt het zich aan die receptor.
- Op het moment dat er een binding is gaat de cel een reactie geven.
• De cel vergroot of verkleint de doorlaatbaarheid van het
celmembraan voor een bepaalde stof.
• Verhoogt of verlaagt zijn stofwisselingsniveau
De kettingreactie van gebeurtenissen die extracellulaire chemische signalen
omzetten tot een specifiek intracellulaire respons noem je signaaltransductie.
Bijvoorbeeld stress
- Wanneer je bijna je bus mist gaan de adrenaline klieren een
wateroplosbaar hormoon uitscheiden: epinefrine. Dit hormoon reguleert
verschillende organen, inclusief de lever waar het bindt met een G-eiwit-
gekoppelde receptor in het plasmamembraan van een doelcel.
- G-eiwit ontvangt het signaal. Dit eiwit bindt zich aan een enzym, dit enzym
zorgt ervoor dat ATP wordt afgebroken waar energie bij vrijkomt.
- Dan komt er een tweede Messenger(controle) die samen met de energie
eitwitkinase A activeert.
- Dat leidt tot het activeren van een enzym dat nodig is voor het afbreken van glycogeen en
inactiveert een enzym dat nodig is voor glycogeen synthese. Hierbij komt glucose vrij.
3
, Reactiepad voor vet-oplosbare hormonen
Intracellulaire receptoren voor vet-oplosbare hormonen voeren de gehele rol
van het omzetten van signalen in een doelwitcel.
- Het hormoon activeert de receptor, die direct de reactie van de cel
triggert.
- De reactie van een vet-oplosbaar hormoon zorgt ervoor dat er
enzymen of andere stoffen worden aangemaakt.
- De meeste steroïdhormoonreceptoren bevinden zich in het cytoplasma.
- Als een steroïde hormoon zich bindt aan een receptoreiwit en vormt
een hormoonreceptorcomplex.
- Dit complex dringt door tot in de celkern, waar het zich bindt op een
speciale plek op het DNA. Dit is een signaal voor het DNA om
bepaalde eiwitten (enzymen) te maken.
De beste gekarakteriseerde steroïde hormoonreceptoren zijn degene die
oestrogenen met zich kunnen binden.
Bijvoorbeeld estradiol:
- In vrouwelijke vogels en kikkers bindt estradiol zich aan een
cytoplastische receptor in de levercellen. Dit activeert de transcriptie
van het vitellogenine gen.
- Na het aflezen van mRNA wordt het vitellogenine-eiwit uitgescheiden
naar het bloed.
- Het bloed transporteert het vitellogenine-eiwit naar het
voortplantingssysteem waar het wordt gebruikt voor het produceren van
eigeel.
Thyroxine, vitamine D en andere vet-oplosbar hormonen die niet steroïden zijn,
hebben meestal receptoren in de kern.
- De receptoren binden zich met een hormoon molecule die diffundeert vanuit de bloedstroon
dwars door de beide plasmamembranen de kern in.
- Eens gebonden aan een hormoon, bindt de receptor zich op specifieke plaatsen in het DNA
van de cel en stimuleert de transcriptie van specifieke genen.
Hormonen binden zich met verschillende receptoren, maar toch kan een hormoon verschillen in
effecten.
- Een hormoon kan specifieke responsen in bepaalde doelwitcellen opwekken als die cellen
verschillen in receptortype of in de moleculen die de respons produceren.
- Hierdoor kan een enkel hormoon een reeks aan activiteiten triggeren die samen zorgen voor
een gecoördineerde reactie op een stimulus.
Endocriene weefsels en organen
Er zijn verschillende soorten endocriene cellen die gevonden worden in organen.
- De meeste hormonen worden gemaakt door endocriene cellen of door neurosecretoire
cellen.
• Endocriene cellen: zijn gespecialiseerde kliercellen die zich alleen bezighouden met
de productie van een bepaald hormoon. Ze zijn meestal gestructureerd tot een
hormoonklier, ook wel endocriene klier genoemd.
• Neurosecretoire cellen: zijn gespecialiseerde zenuwcellen die nauw in contact staan
met het zenuwstelsel en bepaalde hormonen aan het bloed afgeven.
- Je hebt interne secretie (afgeven aan het inwendige milieu) en externe secretie (afgeven
aan het uitwendige milieu)
4
