d.docx

# Celstructuur en functie Dit onderwerp verkent de fundamentele bouwstenen van eukaryote cellen, hun organellen en de vitale processen die hierin plaatsvinden. ### 1.1 Celmembraan en zijn componenten Het celmembraan, een dynamische structuur, dient als scheiding tussen het interne celmilieu en de externe omgeving. Het is opgebouwd volgens het **vloeibare mozaïekmodel**. * **Vloeibare mozaïekmodel:** Dit model beschrijft het membraan als een fluidum waarin lipiden en eiwitten bewegen. * Lipiden, voornamelijk fosfolipiden, vormen een dubbellaag. * Eiwitten zijn ingebed in, of geassocieerd met, deze dubbellaag. * **Perifere eiwitten:** Deze zijn aan één zijde van het membraan gebonden en hebben hydrofiele domeinen die naar de aquatische omgeving gericht zijn. * **Intrinsieke eiwitten:** Deze zijn volledig in de dubbellaag ingebed en hebben zowel hydrofobe als hydrofiele regio's. * **Vries-breek techniek:** Deze techniek is essentieel om de structuren en eiwitten van het celmembraan bloot te leggen, met name de intramembraneuze componenten. Het maakt interne membraanstructuren zichtbaar en biedt een hoge resolutie van ongeveer 0,1 nanometer (nm), wat veel beter is dan lichtmicroscopie. ### 1.2 Celverbindingen Verschillende soorten celverbindingen spelen een cruciale rol in de weefselstructuur en functie: * **Tight junctions:** Deze verbindingen sluiten cellen strak op elkaar aan en vormen een barrière die de apico-basale polariteit bepaalt. Ze voorkomen het lekken van stoffen tussen cellen en handhaven de scheiding tussen apicale en basale compartimenten. * **Adherens junctions:** Deze verbindingen koppelen de actine cytoskeletten van aangrenzende cellen aan elkaar. Ze zijn cruciaal voor het handhaven van de weefselintegriteit en biomechanische eigenschappen zoals stijfheid. * **Desmosomen:** Deze verbindingen verbinden de intermediaire filamenten van naburige cellen en bieden sterke mechanische weerstand. Mutaties in desmogleïne 1, een component van desmosomen, kunnen leiden tot aandoeningen zoals Pemphigus. * **Gap junctions:** Deze verbindingen creëren kanalen die de directe communicatie en uitwisseling van ionen en kleine moleculen tussen cellen mogelijk maken. ### 1.3 Cilia * **Primaire cilia:** Een typische eukaryote cel bezit één primair cilium. Dit organel fungeert als een **mechanochemische sensor** en speelt een sleutelrol in signaaltransductie. Het is geen bewegingsapparaat; deze functie wordt verzorgd door secundaire cilia. ### 1.4 Het Cytoskelet Het cytoskelet, een netwerk van eiwitfilamenten, is verantwoordelijk voor de vorm, beweging en interne organisatie van de cel. * **Microtubuli:** Deze cilindrische structuren, opgebouwd uit $\alpha$- en $\beta$-tubuline, zijn plastisch en beweeglijk. Ze zijn cruciaal voor transport binnen de cel, vaak geassocieerd met motorproteïnen zoals kinesine en dyneïne, en spelen een rol in de celdeling (mitose en cytokinesis). Ze kunnen ATP-hydroxiderende motorproteïnen gebruiken om organellen te verplaatsen. De polymerization en depolymerization van microtubuli kan snel verlopen, met een snelle afbraak in steady-state condities. * **Microfilamenten (Actinefilamenten):** Deze filamenten kunnen snel gepolymeriseerd en gedepolymeriseerd worden aan gespecialiseerde centra, zoals het MicroTubule Organizing Center (MTOC). Ze spelen een rol in celbeweging, spiercontractie en cytokinesis. * **Intermediaire filamenten:** Deze filamenten bieden structurele ondersteuning en mechanische sterkte. Ze worden gefosforyleerd tijdens de anafase van de celdeling. ### 1.5 Mitochondriën Mitochondriën zijn de energiecentrales van de cel, verantwoordelijk voor de synthese van ATP via oxidatieve fosforylering. * **Elektronentransportketen (ETC):** De ETC bevindt zich in het **binnenmembraan** van de mitochondriën. Hier worden elektronen overgedragen, wat een protonengradiënt creëert over het binnenmembraan. * **ATP-synthese:** Het ATP-synthase complex, een peervormige structuur zichtbaar met elektronenmicroscopie, maakt gebruik van de protonengradiënt om ATP te produceren. De F1-component kan roteren en kinetische energie omzetten in chemische energie. * **Mitochondriale functie:** Mitochondriën hebben een variabele lokalisatie, vaak op plaatsen waar veel ATP vereist is. Ze kunnen worden verplaatst door motorproteïnen en een verhoogde intracellulaire calciumconcentratie kan leiden tot apoptose (bij voldoende ATP) of necrose (via het MOMP-mechanisme). ### 1.6 Het Endoplasmatisch Reticulum (ER) Het ER is een complex netwerk van membranen dat betrokken is bij eiwit- en lipidesynthese en -verwerking. * **Ruwe ER (RER):** Gekenmerkt door ribosomen aan het oppervlak, is het RER betrokken bij de synthese van eiwitten die bestemd zijn voor secretie, insluiting in organellen, of inbedding in membranen. Eiwitten die naar het ER worden getransporteerd, maken gebruik van het **translocon** complex (Sec61 complex). Eiwitten die niet correct worden gevouwen, worden afgebroken in het ER. * **Glad ER (SER):** Betrokken bij lipidesynthese, ontgifting en calciumopslag. * **Eiwittransport naar het ER:** Het Signal Recognition Particle (SRP) speelt een rol bij het transporteren van nieuw gesynthetiseerde eiwitten naar het RER. Dit proces omvat GTP-hydrolyse voor de loskoppeling van het SRP van het RER. ### 1.7 De Celkern De celkern bevat het genetische materiaal van de cel. * **Kernlamina en kernenvelop:** Tijdens de mitose wordt de kernlamina gefosforyleerd, wat leidt tot de dissociatie van de kernenvelop in de profase. De kernenvelop wordt uiteindelijk afgebroken. * **Nucleolus:** Dit is een membraanloos gebied in de kern dat betrokken is bij de synthese van rRNA en de assemblage van ribosomen. Het bevat rRNA en ribosomale eiwitten. * **Chromatine:** Dit is de complex van DNA en histon-eiwitten. Een **nucleosoom** is de basiseenheid van chromatine, bestaande uit DNA dat rond een histon-octameer is gewikkeld. De volgorde van klein naar groot is: genen < nucleosoom < chromatide < chromosoom. * **Kernporiëncomplex (NPC):** Dit complex reguleert het transport van moleculen tussen de kern en het cytoplasma. **Nucleaire Lokalisatie Signalen (NLS)** worden herkend door importines om eiwitten naar de kern te transporteren, terwijl **Nucleaire Export Signalen (NES)** worden herkend door exportines voor transport uit de kern. Basische aminozuren zoals arginine (Arg) en lysine (Lys) zijn kenmerkend voor NLS-sequenties. * **Transport van de kern naar het cytoplasma (en vice versa):** Voor het transport van moleculen tussen de kern en het cytoplasma, zoals van kern naar cytoplasma, zijn geen vesikels nodig. ### 1.8 Eiwitverwerking en Transport * **COPII vesikels:** Deze zijn betrokken bij anterograad transport van het ER naar het Golgi-apparaat. * **COPI vesikels:** Deze zijn betrokken bij retrograad transport in het Golgi-apparaat. * **Clathrine-coat vesikels:** Deze zijn betrokken bij transport van het Golgi naar endosomen. * **Sec61 complex:** Dit is het translocon-complex voor eiwittransport naar het ER. * **Annexines:** Deze eiwitten binden fosfatidylserine (PS) aan de buitenkant van het celmembraan, een vroeg signaal van **apoptose**. Ze binden dus niet aan de kern en zorgen niet voor DNA-herstel. * **Catenines:** Deze eiwitten verbinden cadherines met het actine cytoskelet. Ze spelen een rol in cel-cel adhesie, en mutaties kunnen tumoren veroorzaken. Ze hechten niet aan integrines. * **Collageen:** Fibrillair collageen wordt extracellulair afgewerkt. Het polymeer van collageen bestaat niet uit één $\alpha$-helix. Niet alle types collageen zijn fibrillair. * **Alfa-1-antitrypsine deficiëntie:** Een slechte vouwing van dit eiwit kan leiden tot retentie in het ER, waardoor het de cel niet kan verlaten. ### 1.9 Celvernieuwing en Celdood * **Stamcellen:** Stamcellen zijn ongespecialiseerde cellen die zich kunnen vermenigvuldigen tot meerdere ongespecialiseerde cellen en zich kunnen ontwikkelen tot gespecialiseerde celtypen (bv. levercellen). Ze kunnen multipotent zijn. * **Autofagie:** Dit is het proces waarbij celorganellen worden afgebroken in lysosomen om nieuwe bouwstenen te verkrijgen. * **Apoptose (geprogrammeerde celdood):** Dit is een gereguleerd proces waarbij cellen zichzelf afbreken zonder significante ontstekingsreactie. * **Intrinsieke pathway:** Geactiveerd door stress of schade, leidt tot de activatie van caspases, met **caspase 9** als initiator. * **Extrinsieke pathway:** Geactiveerd door externe signalen, leidt tot de activatie van **caspase 8**, een initiator. * **Caspase 3** is een effector caspase die betrokken is bij de uiteindelijke afbraak van de cel. * TNF$\alpha$ activeert caspase 8. * "Eat-me" signalen worden gegenereerd om de cel op te ruimen. * Elektrisch niet-actieve neuronen sterven af door apoptose bij gebrek aan groeifactoren. * Rijpende ovarium follikels zullen door apoptose afsterven. * **Necrose:** Een ongecontroleerd celsterfteproces dat leidt tot ontstekingen. * **Parthanatos:** Een vorm van gereguleerde necrose, geassocieerd met overstimulatie van PARP-1, leidend tot energiecata strofe. * **DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns):** Deze moleculen die vrijkomen bij celdood kunnen ontstekingen veroorzaken, maar dit is typischer voor necrose dan voor apoptose. ### 1.10 Microscopie en Beeldvorming Verschillende microscopische technieken bieden verschillende resoluties en mogelijkheden voor celonderzoek. * **Lichtmicroscopie (LM):** * **Klaarveld microscopie:** Biedt een basisbeeld van cellen en weefsels. Hematoxyline kleurt de kernen. * **Fasecontrast microscopie:** Geschikt voor het observeren van levende cellen zonder kleuring, door gebruik te maken van faseverschuivingen in licht. Ideaal voor dagelijkse controle van levende celculturen. * **Confocale laser scanning microscopie (CLSM):** Gebruikt een pinhole om strooilicht te elimineren, wat resulteert in een scherp 3D-beeld met verbeterde resolutie. * **Elektronenmicroscopie (EM):** Biedt aanzienlijk hogere resolutie dan lichtmicroscopie, waardoor subcellulaire structuren gedetailleerd zichtbaar worden. * **Transmissie Elektronenmicroscopie (TEM):** Maakt zeer dunne coupes van cellen mogelijk om interne structuren te bestuderen. Levert beelden met een resolutie van ongeveer 0,1 nm. * **Scanning Elektronenmicroscopie (SEM):** Creëert een 3D-beeld van het celoppervlak. * **Resolutie vs. Vergroting:** * Elektronenmicroscopie (EM) bereikt een hogere **resolutie** (kleinere details zichtbaar) dankzij de kortere golflengte van elektronen, wat resulteert in beelden met afmetingen in nanometers (nm). * Lichtmicroscopie (LM) heeft een lagere resolutie en werkt met micrometers ($\mu$m). * **Kleuringen:** * **Hematoxyline en Eosine (H&E):** Een veelgebruikte combinatie voor weefselkleuring in de lichtmicroscopie. Hematoxyline kleurt de kernen blauw/paars, terwijl Eosine de cytoplasma en extracellulaire matrix roze kleurt. * **Antilichamen:** Worden gebruikt voor specifieke eiwitdetectie (immunokleuring) in gefixeerde specimens. * **DAPI:** Een fluorescente kleurstof die specifiek bindt aan DNA en voornamelijk wordt gebruikt om de kernen te visualiseren. * **Oil red:** Wordt gebruikt om lipiden aan te kleuren. ### 1.11 Celcultuur en Laboratoriumtechnieken * **Celcultuur:** In celculturen worden cellen buiten het lichaam in een gecontroleerde omgeving gekweekt. * **Embryonale pluripotente stamcellen:** Typische kolonies van deze cellen worden gekenmerkt door hun vermogen zich tot alle celtypen te differentiëren. * **Feeder cells:** Ondersteunende cellen die groeifactoren secreteren, vaak gebruikt om de groei van stamcellen te bevorderen. * **Blastocyst celcultuur:** Kweek van de blastocyst-fase van de embryonale ontwikkeling. * **Totipotente stamcellen:** Cellijnen die zich tot alle celtypen, inclusief de placenta, kunnen ontwikkelen. * **Totale cel losmaken/verplaatsen:** **Trypsine** wordt vaak gebruikt om cellen los te maken door adhesie-eiwitten te knippen. * **pH-handhaving:** In celculturen wordt vaak 5% kooldioxide ($CO_2$) gebruikt om de juiste pH te handhaven. ### 1.12 Bloedcomponenten * **Bloed:** Bloed is een gespecialiseerd **bindweefsel** met een **cellulaire** component (bloedcellen) en een **extracellulaire** substantie (bloedplasma). Bloedplasma maakt ongeveer 55 procent van het bloedvolume uit. * **Plasma:** Het vloeibare deel van het bloed, inclusief water, eiwitten, zouten en andere opgeloste stoffen. * **Serum:** Plasma zonder stollingsfactoren. * **Buffy coat:** De laag tussen plasma en rode bloedcellen, die witte bloedcellen en bloedplaatjes bevat. * **Erytrocyten (rode bloedcellen):** Transport van zuurstof. * **Thrombocyten (bloedplaatjes):** Kernloze fragmenten die een cruciale rol spelen in de **bloedstolling**. Ze zijn kleiner dan erytrocyten. * **Leukocyten (witte bloedcellen):** Onderdeel van het immuunsysteem. * **Granulocyten:** * Neutrofielen (40-70%) * Eosinofielen (1-4%) * Basofielen (1%) * **Agranulocyten:** * Lymfocyten (20-40%) * Monocyten (3-8%) - kunnen differentiëren tot macrofagen. ### 1.13 Vochtverdeling in het Lichaam * Ongeveer twee derde van het lichaamswater is intracellulair en een derde is extracellulair. * Van het extracellulaire vocht is het grootste deel interstitieel vocht, met een kleiner deel in het bloedplasma. * Aquaporines spelen een belangrijke rol in de waterhuishouding, met name in de nier. ### 1.14 Extracellulaire Matrix (ECM) De ECM is een complex netwerk van macromoleculen dat structuur, steun en signalen levert aan cellen. * **Functies:** Stabiliteit, flexibiliteit, herkenning van stoffen en cellen, vorming van barrières, bepaling van weefselgrenzen, regulatie van celoverleving, proliferatie, differentiatie en migratie, en binding van groeifactoren. ### 1.15 Celcommunicatie en Signaaltransductie * **CAMs (Cell Adhesion Molecules):** Deze moleculen zijn betrokken bij cel-cel interacties en cel-extracellulaire matrix interacties, en spelen een rol in de bepaling van weefselgrenzen. * **Integrines:** Deze transmembraaneiwitten verbinden de intracellulaire actine cytoskelet met extracellulaire liganden zoals fibronectine. Ze spelen een rol in celadhesie, celmigratie en signaaltransductie. * **Signaalcascades:** * **PI3K – GLUT 4:** Een belangrijke cascade voor glucoseopname. * **CAMKII:** Betrokken bij processen zoals blastocystvorming. * **cGMP:** Geassocieerd met contractie van gladde spiercellen. ### 1.16 Vergelijking van Microscopen (stijgende resolutie) De resolutie van microscopen varieert, van relatief laag voor fasecontrast tot zeer hoog voor elektronenmicroscopen: DIC, fasecontrast, confocale, SEM, TEM. --- # Celcommunicatie en transport Dit studieonderdeel behandelt de diverse manieren waarop cellen met elkaar communiceren via celgrenzen, de mechanismen van moleculair transport binnen en buiten de cel, en de lokalisatie van eiwitten. ## 2. Celcommunicatie via celgrenzen Cellen communiceren met elkaar door directe interacties via gespecialiseerde structuren op hun celmembraan, bekend als celverbindingen (junctions). Deze junctions spelen een cruciale rol in het handhaven van weefselintegriteit, het reguleren van de doorlaatbaarheid en het faciliteren van signaaloverdracht tussen cellen. ### 2.1 Typen celverbindingen Er zijn verschillende typen celverbindingen, elk met specifieke functies: #### 2.1.1 Tight junctions * **Functie:** Tight junctions vormen een waterdichte afsluiting tussen aangrenzende cellen en voorkomen de ongecontroleerde passage van moleculen door de intercellulaire ruimte. Ze zijn essentieel voor het creëren van apico-basale polariteit in epitheelcellen. * **Structuur:** Ze bestaan uit netwerken van integrale membraaneiwitten (claudines en occludines) die aan elkaar binden. * **Locatie:** Typisch gevonden aan de apicale zijde van epitheelcellen, bijvoorbeeld in de darmwand en de bloed-hersenbarrière. * **Vries-breek analyse:** Vries-breek microscopie is een techniek die de structuren van tight junctions, inclusief de intramembraneuze eiwitten, zichtbaar kan maken en de sterkte van deze verbindingen kan helpen bepalen. #### 2.1.2 Adherens junctions * **Functie:** Adherens junctions bieden mechanische stabiliteit aan cellen en weefsels door de actine cytoskeletten van aangrenzende cellen met elkaar te verbinden. Ze zijn betrokken bij cel-cel herkenning en kunnen fungeren als reservoir voor groeifactoren. * **Structuur:** Ze koppelen aan het actine cytoskelet via adaptereiwitten genaamd catenines. De transmembraaneiwitten zijn cadherines. * **Locatie:** Vaak gesitueerd basaal van tight junctions in epitheelweefsels. * **Catenines:** Catenines zijn cruciaal voor de verbinding tussen cadherines en het actine cytoskelet. Mutaties in genen die coderen voor catenines of cadherines kunnen leiden tot weefselinstabiliteit en tumorgenese. Catenines hebben echter geen functie in de kern. #### 2.1.3 Desmosomen * **Functie:** Desmosomen bieden sterke mechanische adhesie tussen cellen, waardoor ze bestand zijn tegen mechanische stress. Ze vormen een netwerk van ankerpunten die de celmembranen van buurcellen met elkaar verbinden. * **Structuur:** Ze bestaan uit cadherine-familie eiwitten (desmogleïnen en desmocollines) die aan de extracellulaire zijde interageren, en aan de intracellulaire zijde verbinden met intermediaire filamenten (zoals keratine) via plaque-eiwitten. * **Pathologie:** Auto-antilichamen tegen desmogleïne 1 kunnen bijvoorbeeld Pemphigus, een auto-immuunziekte die blaarvorming veroorzaakt, veroorzaken. #### 2.1.4 Gap junctions * **Functie:** Gap junctions vormen kanalen die directe cytoplasmatische verbindingen tussen aangrenzende cellen mogelijk maken. Dit maakt de snelle passage van kleine moleculen en ionen mogelijk, wat essentieel is voor gecoördineerde cellulaire activiteit, zoals in hartspierweefsel en neuronen. ### 2.2 Cel-matrix interacties Naast cel-cel verbindingen, interageren cellen ook met de extracellulaire matrix (ECM). * **Integrines:** Integrines zijn transmembraaneiwitten die fungeren als receptoren voor componenten van de ECM, zoals fibronectine en laminine. Ze verbinden de ECM aan het cytoskelet van de cel, voornamelijk microfilamenten (actine). Dit is cruciaal voor celadhesie, celmigratie, signalering en het bepalen van weefselmechanica. * **ECM eigenschappen:** De ECM zelf draagt bij aan stabiliteit en flexibiliteit, celherkenning, fungeren als barrière, en is een reservoir voor groeifactoren. ## 3. Moleculair transport in en rond de cel Moleculen moeten de cel in en uit getransporteerd worden, evenals tussen verschillende compartimenten binnen de cel. Dit transport kan via verschillende mechanismen plaatsvinden. ### 3.1 Membraantransport #### 3.1.1 Passief transport * **Diffusie:** De beweging van moleculen van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie. * **Gefaciliteerde diffusie:** Passief transport van moleculen over het membraan met behulp van transporteiwitten (kanalen of dragers) wanneer de moleculen anders niet vrij door het membraan kunnen passeren (bv. glucose via GLUT-transporters). #### 3.1.2 Actief transport * **Primair actief transport:** Vereist directe energie, meestal in de vorm van ATP-hydrolyse, om moleculen tegen hun concentratiegradiënt in te transporteren. Voorbeelden zijn ionenpompen. * **Secundair actief transport:** Gebruikt de energie van een reeds bestaande gradiënt van een ander molecuul (vaak ionen) om een ander molecuul tegen zijn gradiënt in te transporteren. Dit gebeurt via cotransporters (symporters en antiporters). Voorbeeld: glucose-natrium cotransport in de darmepitheelcellen. #### 3.1.3 Transepitheliaal transport * In epitheelcellen vindt transport plaats over de cel (transcellulair) of tussen de cellen (paracellulair, gereguleerd door tight junctions). Glucose wordt bijvoorbeeld luminaal opgenomen via cotransport met natrium (secundair actief transport) en vervolgens via GLUT1-transporters aan de basale zijde naar het bloed getransporteerd. ### 3.2 Vesiculair transport Vesiculair transport is essentieel voor het verplaatsen van grotere moleculen, macromoleculen en zelfs hele deeltjes over grotere afstanden, of voor het transporteren van stoffen de cel in of uit. Dit proces is energie-afhankelijk en vereist de vorming van membraanomsloten blaasjes (vesikels). #### 3.2.1 Endocytose Het proces waarbij de cel stoffen opneemt door het celmembraan naar binnen te vouwen en een vesikel te vormen. * **Fagocytose:** Opname van grote deeltjes (bv. bacteriën) door speciale cellen (fagocyten). * **Pinocytose:** Opname van vloeistoffen en opgeloste stoffen. * **Receptor-gemedieerde endocytose:** Specifieke opname van moleculen die binden aan receptoren op het celmembraan. Dit proces maakt gebruik van clathrine-coated vesikels. Een voorbeeld is de opname van LDL-cholesterol. #### 3.2.2 Exocytose Het proces waarbij vesikels met hun inhoud versmelten met het celmembraan en de inhoud extracellulair afgeven. Dit is cruciaal voor de secretie van eiwitten (bv. hormonen, enzymen) en de afgifte van neurotransmitters. #### 3.2.3 Intracellulair vesiculair transport * **Transport tussen organellen:** Het ER, Golgi-apparaat, endosomen en lysosomen zijn met elkaar verbonden via vesiculair transport. * **Anterograad transport:** Van ER naar Golgi, gereguleerd door COPII-coated vesikels. * **Retrograad transport:** Van Golgi terug naar ER, gereguleerd door COPI-coated vesikels. * **Transport van Golgi naar endosomen:** Maakt gebruik van clathrine-coat. * **Motorproteïnen:** Moleculen zoals kinesine en dyneïne, die energie halen uit ATP-hydrolyse, verplaatsen vesikels langs microtubuli door de cel. Ze kunnen organellen, zoals mitochondriën, verslepen. Dyneïne beweegt naar het minus-uiteinde van de microtubulus, terwijl kinesine naar het plus-uiteinde beweegt. #### 3.2.4 Autofagocytose (autofagie) Een proces waarbij de cel eigen organellen of beschadigde componenten afbreekt via lysosomen. Dit is een vorm van celoverleving en recycling. ### 3.3 Transport door de kernporiën (NPC) * **Kernporiëncomplex (NPC):** Grote proteïnecomplexen in de kernenvelop die de uitwisseling van moleculen tussen de kern en het cytoplasma reguleren. * **Nucleaire Lokalisatie Signalen (NLS):** Specifieke aminozuursequenties (vaak rijk aan basische aminozuren zoals Lysine en Arginine) op eiwitten die aangeven dat ze naar de kern moeten worden getransporteerd. * **Nucleaire Export Signalen (NES):** Signalen die de export van moleculen uit de kern aanduiden. * **Importines en Exportines:** Eiwitten die fungeren als dragers voor moleculen die de kernporiën passeren, waarbij ze interageren met NLS/NES en GTPasen zoals Ran. ## 4. Eiwitlokalisatie en Synthese De uiteindelijke locatie van een eiwit in de cel wordt bepaald door signaalsequenties en het mechanisme van synthese en translocatie. ### 4.1 Eiwitsynthese op vrije ribosomen * Eiwitten die bestemd zijn voor de kern, mitochondriën, peroxisomen, of het cytoplasma worden gesynthetiseerd op vrije ribosomen in het cytoplasma. * **Kernlokalisatie:** Eiwitten met een NLS worden na synthese naar de kern getransporteerd via de kernporiën. * **Mitochondriale lokalisatie:** Eiwitten met een mitochondriale signaalsequentie worden naar de mitochondriën getransporteerd. ### 4.2 Eiwitsynthese op gebonden ribosomen (RER) * Eiwitten die bestemd zijn voor secretie, lysosomen, het ER, of het Golgi-apparaat worden gesynthetiseerd op ribosomen die gebonden zijn aan het ruw endoplasmatisch reticulum (RER). * **Signaalherkenning deeltje (SRP):** Een complex dat de translatie pauzeert zodra de signaalsequentie van een eiwit zichtbaar wordt en het ribosoom naar het ER leidt. De SRP bindt GTP en komt los door GTP-hydrolyse. * **Translocon:** Een kanaal in het ER-membraan (Sec61 complex) waardoor het polypeptide wordt getransloceerd tijdens de synthese. * **Post-translationele modificaties:** Eiwitten ondergaan in het ER vouwing (met behulp van chaperones), glycosylering, en zwavelbruggen vorming. * **ER-associatie defecten:** Eiwitten die niet correct gevouwen zijn in het ER, kunnen het ER niet verlaten en worden vaak afgebroken binnen de cel (bv. via ER-associëerde degradatie). Een tekort aan alfa-1-antitrypsine kan bijvoorbeeld leiden tot ophoping in het ER. * **Uitgebreid ER:** Cellen met een hoge metabole activiteit, die veel eiwitten synthetiseren voor secretie of membranen, hebben een sterk ontwikkeld RER. ## 5. Celdeling en Cytoskelet ### 5.1 Celdeling (Mitose) * **Kernmembraan en laminae:** Tijdens de profase wordt de kernenvelop afgebroken. De kernlamina, een netwerk van intermediaire filamenten onder de kernenvelop, wordt gefosforyleerd, wat leidt tot de dissiciatie van de laminae en het uiteenvallen van de kernenvelop. * **Cytokinese:** De deling van het cytoplasma, waarbij microfilamenten een rol spelen. ### 5.2 Cytoskelet elementen * **Microtubuli:** Cylindrische structuren bestaande uit $\alpha$- en $\beta$-tubuline protofilamenten. Ze hebben een diameter van ongeveer 25 nm en zijn dynamisch (snel polymeriseren en depolymeriseren). Ze worden aangemaakt bij gespecialiseerde centra zoals het microtubule organizing center (MTOC). Ze spelen een rol in de mitose (spoelfiguren) en transport via motorproteïnen (kinesine en dyneïne). * **Microfilamenten (Actine filamenten):** Dunner dan microtubuli (diameter ~7 nm). Ze zijn betrokken bij celbeweging, spiercontractie, en cytokinese. Ze kunnen snel gepolymeriseerd en gedepolymeriseerd worden, maar niet noodzakelijk aan gespecialiseerde centra zoals MTOC. * **Intermediaire filamenten:** Hebben een diameter van ongeveer 8-12 nm en bieden mechanische sterkte en stabiliteit. Ze worden gefosforyleerd tijdens de anafase. Keratine en lamines zijn voorbeelden. ## 6. Mitochondriën en Energieproductie * **Functie:** Mitochondriën zijn verantwoordelijk voor de energieproductie via oxidatieve fosforylering. Ze bevatten een dubbel membraan. * **Elektronentransportketen (ETC):** Gevonden in het binnenmembraan van de mitochondriën. Hier wordt de energie van elektronen gebruikt om een protonengradiënt op te bouwen. * **ATP-synthase:** Een enzymcomplex in het binnenmembraan dat ATP produceert door de protonengradiënt te benutten. Dit enzym heeft een peervormige structuur en de F1-component kan roteren om kinetische energie om te zetten in chemische energie. * **Mitochondriale Ca2+ concentratie:** Een verhoogde mitochondriale calciumconcentratie kan leiden tot celdood. Afhankelijk van de ATP-beschikbaarheid kan dit necrose (bij onvoldoende ATP) of apoptose (bij voldoende ATP) induceren. ## 7. Celdood mechanismen ### 7.1 Apoptose (Geprogrammeerde celdood) * Een gecontroleerd proces dat leidt tot celafbraak zonder ontstekingsreactie. * **Kenmerken:** Chromatinecondensatie, kernfragmentatie, en vorming van apoptotische lichamen. * **Signalen:** * **Extrinsieke pathway:** Geïnitieerd door externe signaalmoleculen (bv. TNF-alfa) die binden aan death receptors, leidend tot activering van Caspase 8. * **Intrinsieke pathway:** Geïnitieerd door intracellulaire stress of schade, leidend tot membraanpermeabilisatie van mitochondriën (MOMP) en de vrijgave van cytochroom c. Dit activeert Caspase 9, die vervolgens Caspase 3 activeert. * **Caspase 3:** Een belangrijke effector caspase die de afbraak van cellulaire componenten initieert. * **Annexines:** Annexine V bindt fosfatidylserine (PS), dat bij vroege apoptose naar de buitenkant van het celmembraan wordt verplaatst (PS-externalisatie). Dit fungeert als een "eat me" signaal. * **DAMPs:** Damage-Associated Molecular Patterns worden normaal niet vrijgegeven bij apoptose, in tegenstelling tot bij necrose. ### 7.2 Necrose * Een ongecontroleerd proces van celdood, vaak veroorzaakt door fysiek trauma of toxines, dat leidt tot celzwelling en lysis, en een ontstekingsreactie. * **Parthanatos:** Een vorm van gereguleerde necrose die optreedt bij overstimulatie van PARP-1, wat leidt tot een energiecatastrofe. ## 8. Cellen en hun kenmerken ### 8.1 Stamcellen * **Definitie:** Niet-gespecialiseerde cellen die zichzelf kunnen vermenigvuldigen en kunnen differentiëren tot gespecialiseerde celtypen. * **Types:** * **Totipotent:** Kan zich ontwikkelen tot alle celtypen, inclusief de placenta. * **Pluripotent:** Kan zich ontwikkelen tot alle celtypen van de drie kiemlagen, maar niet de placenta (bv. embryonale stamcellen). * **Multipotent:** Kan zich ontwikkelen tot een beperkt aantal celtypen binnen een specifieke lijn (bv. hematopoëtische stamcel). * **Unipotent:** Kan zich slechts tot één celtype ontwikkelen. * **Celculturen:** Technieken zoals het kweken van embryonale pluripotente stamcellen zijn belangrijk voor onderzoek. ### 8.2 Bloedcellen * **Erytrocyten (Rode bloedcellen):** Zonder celkern in volwassen staat, verantwoordelijk voor zuurstoftransport. * **Thrombocyten (Bloedplaatjes):** Kernloze fragmenten van megakaryocyten, essentieel voor bloedstolling. * **Leukocyten (Witte bloedcellen):** Diverse types, waaronder: * **Neutrofielen:** Meest voorkomende granulocyten, belangrijk voor de initiële immuunrespons. * **Lymfocyten:** Belangrijk voor adaptieve immuniteit. * **Monocyten:** Kunnen differentiëren tot macrofagen en dendritische cellen. * **Eosinofielen en Basofielen:** Betrokken bij allergische reacties en parasitaire infecties. ### 8.3 Overige celtypen * **Neutrofiel:** Een type witte bloedcel. * **Lymfocyt:** Een type witte bloedcel, vaak met een grote, ronde kern. * **Monocyt:** Een type witte bloedcel met een kenmerkende, vaak ingedeukte kern. ## 9. Microscopie Technieken ### 9.1 Lichtmicroscopie (LM) * **Klaarveld microscopie:** Gebruikt doorvallend licht, genereert beelden van biologische monsters. Vaak gekleurd met Hematoxyline (kleurt kernen blauw/paars) en Eosine (kleurt cytoplasma en ECM roze). * **Fasecontrast microscopie:** Maakt contrast zichtbaar in transparante, ongekleurde monsters door de brekingsindexverschillen te benutten. Ideaal voor het dagelijks controleren van levende celculturen. * **Confocale microscopie (CLSM):** Gebruikt een pinhole (of ruimtelijk gaatje) om strooilicht te elimineren, wat resulteert in een hogere resolutie en de mogelijkheid om 3D-beelden te reconstrueren. Verbetert de ruimtelijke resolutie en kan dunne optische coupes maken. ### 9.2 Elektronenmicroscopie (EM) * **Transmissie Elektronenmicroscopie (TEM):** Gebruikt elektronenbundels die door een ultradun monster gaan. Biedt een zeer hoge resolutie (tot ~0,1 nm) en maakt gedetailleerde structuren van organellen zichtbaar. Kenmerkend beeld bij apoptose: chromatinecondensatie, kernfragmentatie, en apoptotische bodies. * **Scanning Elektronenmicroscopie (SEM):** Gebruikt elektronen die op het oppervlak van een monster worden gescand, waardoor een 3D-beeld van het oppervlak wordt verkregen. * **Vries-breek techniek (Freeze-fracture):** Een methode om het celmembraan te splitsen en de intramembraneuze structuren, zoals eiwitten, bloot te leggen voor observatie met EM. ### 9.3 Microscoop Rangschikking naar Resolutie (stijgend) DIC, fase contrast, confocale, SEM, TEM. ### 9.4 Kleuringen * **Immunohistochemie/Immunocytochemie:** Gebruikt antilichamen om specifieke eiwitten in gefixeerde weefsels of cellen te detecteren en te visualiseren. Cruciaal voor het lokaliseren van specifieke eiwitten zoals E-cadherine. * **DAPI:** Kleurstof die bindt aan DNA en gebruikt wordt voor het visualiseren van de kern. * **HOECHST:** Een DNA-bindende kleurstof die vergelijkbaar is met DAPI. ## 10. Moleculaire basis van cellulaire processen ### 10.1 Histonen * **Functie:** Histonen zijn basische eiwitten die samen met DNA in de kern voorkomen en de basis vormen van chromatine. Ze wikkelen het DNA op tot nucleosomen, de fundamentele bouwstenen van chromosomen. ### 10.2 Collageen * **Functie:** Collageen is een structureel eiwit dat de belangrijkste component is van de extracellulaire matrix. * **Types:** Er zijn veel verschillende typen collageen. Fibrillair collageen wordt extracellulair afgewerkt tot zijn uiteindelijke structuur na synthese en secretie als procollageen. Niet alle typen collageen zijn fibrillair. ### 10.3 Primaire Cilia * **Functie:** De meeste eukaryote cellen hebben één primair cilium. Dit orgaan speelt een belangrijke rol als mechanochemische sensor en is betrokken bij signaalfuncties, maar niet bij actieve celbeweging of energieproductie. ## 11. Signaalcascades en Celdoodregeling * **Signaaltransductie:** Diverse signaalcascades spelen een rol in cellulaire processen. Voorbeelden zijn: * **CAMKII:** Betrokken bij processen zoals blastocystvorming. * **PI3K:** Cruciaal voor de activering van GLUT4 voor glucoseopname. * **cGMP:** Kan bijdragen aan contractie van gladde spiercellen. * **Celdoodregeling:** * **Autofagie:** Kan leiden tot celoverleving of, onder bepaalde omstandigheden, tot celdood. * **Parthanatos:** Een vorm van gereguleerde necrose geassocieerd met PARP-1 activiteit. * **Apoptose:** Geïnduceerd door "eat me" signalen zoals PS-externalisatie. * **Selectieve celdood:** * Lever kan omvang reguleren via necrose. * Ovarium follikels en elektrisch niet-actieve neuronen sterven af door apoptose onder specifieke omstandigheden (bv. gebrek aan groeifactoren). ## 12. Vochtverdeling in het lichaam * Ongeveer 2/3 van het lichaamsvocht is intracellulair, en 1/3 is extracellulair. * Van het extracellulaire vocht is ongeveer 1/3 interstitieel vocht en 2/3 bloedplasma (intravasculair). * Aquaporines zijn waterkanalen die essentieel zijn voor vochtregulatie, met name in de nieren. ## 13. Specifieke celtypen en hun eigenschappen * **Monocyten:** Kunnen microscopisch worden onderscheiden en hebben een relatief grote diameter (ongeveer 10-20 $\mu$m). * **Lymfocyten:** Hebben een grote kern die veel van het celvolume inneemt. * **Bloedonderzoek (FACS):** Flowcytometrie (FACS) is een techniek om individuele cellen in een suspensie te analyseren en te sorteren, gebaseerd op hun fysieke en chemische kenmerken (bv. fluorescentie na kleuring). ## 14. pH en celculturen * Een CO2-concentratie van ongeveer 5% in celculturen wordt gebruikt om de pH stabiel te houden via het bicarbonaatbuffersysteem. ## 15. Vragen over specifieke concepten (samenvatting van antwoordopties) * **Transport zonder vesikels:** Transport tussen de kern en het cytoplasma, en binnen het cytoplasma, vereist geen vesikels. * **Histonen:** Eiwitten die samen met DNA in de nucleus voorkomen als chromatine. * **Bloed:** Is een gespecialiseerd bindweefsel, heeft een cellulaire component (bloedcellen) en een extracellulaire substantie (bloedplasma). Bloedplasma vormt ongeveer 55% van het bloedvolume. * **Microtubuli en Microfilamenten:** Microtubuli polymeriseren aan gespecialiseerde centra (MTOC). Microfilamenten kunnen sneller polymeriseren en depolymeriseren, maar niet noodzakelijk aan specifieke centra. * **E-cadherines vs. Integrines:** E-cadherines zijn betrokken bij cel-cel contacten en koppelen aan het actine cytoskelet via catenines. Integrines verbinden de cel met de extracellulaire matrix (bv. fibronectine) en koppelen ook aan het actine cytoskelet. * **Nucleolus:** Heeft geen membraan en is de plaats van rRNA-synthese en ribosoomassemblage. * **Vries-breek en Junctions:** Vries-breek techniek kan gebruikt worden om de sterkte van tight junctions te bepalen. * **Proteïne synthese op RER:** Eiwitten worden naar het ER getransporteerd via het translocon. SRP is betrokken bij het leiden van ribosomen naar het ER. * **Mitochondriën:** Zijn beweeglijk, kunnen ATP produceren en zijn betrokken bij de elektronentransportketen aan het binnenmembraan. --- # Microscopie en technieken Dit onderwerp omvat diverse microscopietechnieken, hun principes, en specifieke preparatiemethoden voor celbiologisch onderzoek. ## 3.1 Lichtmicroscopie (LM) versus Elektronenmicroscopie (EM) ### 3.1.1 Algemene principes en verschillen Lichtmicroscopie (LM) en elektronenmicroscopie (EM) zijn fundamentele technieken voor het bestuderen van cellen en weefsels. Het belangrijkste verschil zit in de golflengte van de gebruikte "sonde" (licht of elektronen) en de daaruit voortvloeiende resolutie en vergroting. * **Golflengte en resolutie:** Elektronen hebben een significant kleinere golflengte dan fotonen, wat resulteert in een veel hogere resolutie bij elektronenmicroscopie. De resolutie van EM ligt in de orde van nanometers ($nm$), terwijl die van LM in de orde van micrometers ($\mu m$) ligt. * Tip: Resolutie is het vermogen om twee dicht bij elkaar gelegen punten als afzonderlijk te onderscheiden. Een kleinere golflengte leidt tot een hogere resolutie. * **Vergroting:** Hoewel resolutie essentieel is voor detail, is vergroting het proces van het groter maken van het beeld. EM biedt doorgaans veel hogere maximale vergrotingen dan LM. * **Toepassingen:** * **LM:** Geschikt voor het bestuderen van levende cellen, weefselstructuur, en de distributie van moleculen met specifieke kleuringen. Doorgaans gebruikt voor vergrotingen tot ongeveer 1000x met resoluties rond de 200 nm. * **EM:** Noodzakelijk voor het bestuderen van ultrastructuur van organellen, membraanstructuren, virussen, en macromoleculaire complexen. De resolutie kan tot ~0.1 nm komen. ### 3.1.2 Specifieke lichtmicroscopische technieken * **Klaarveld microscopie:** De meest basale vorm van lichtmicroscopie, waarbij licht door het preparaat schijnt en een direct beeld vormt. Vereist vaak kleuring voor contrast, omdat veel biologische structuren transparant zijn. * **Fasecontrast microscopie:** Maakt gebruik van faseverschuivingen in licht dat door gebieden met verschillende brekingsindices gaat. Dit verbetert het contrast van levende, ongekleurde cellen en hun organellen, zonder fixatie of kleuring. Ideaal voor het dagelijks controleren van levende celculturen. * **Confocale microscopie (CLSM):** Gebruikt een pinhole om licht van buiten het scherpvlak uit te filteren, wat resulteert in scherpere optische doorsneden en de mogelijkheid om 3D-reconstructies te maken. * Principe: Maakt gebruik van een laser als lichtbron en een pinhole (ruimtelijk gaatje of sleutelgat) om ongewenst licht uit het beeld te verwijderen. Dit verbetert de resolutie en leidt tot een 3D-beeld. * Toepassing: Verbetert de resolutie en maakt 3D-beelden mogelijk, met name voor het visualiseren van specifieke structuren binnen een dikker preparaat. ### 3.1.3 Specifieke elektronenmicroscopische technieken * **Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM):** Elektronenbundels gaan *door* een ultradun gesneden monster. Dit levert beelden van de interne ultrastructuur van cellen en weefsels. Hoge resolutie en vergroting. * Toepassing: Visualisatie van organellen, membraansamenstelling, eiwitcomplexen. Kan structuren tot ~0.1 nm resolutie tonen. * Bij TEM bij apoptose ziet men condensatie van chromatine, kernfragmentatie, en de vorming van apoptotische bodies. * **Scanning-elektronenmicroscopie (SEM):** De elektronenbundel scant het *oppervlak* van een monster. Secundaire elektronen die door de interactie met het monster worden uitgestoten, worden gedetecteerd om een 3D-achtig beeld van het oppervlak te creëren. * Toepassing: Bestuderen van oppervlaktestructuren, celmorfologie. ## 3.2 Specifieke technieken en preparatie ### 3.2.1 Vries-breek techniek (Freeze-fracture) Dit is een techniek om de structuur van het celmembraan in detail te bestuderen. * **Doel:** Het blootleggen van structuren en eiwitten binnen het celmembraan. De techniek bevriest een monster en breekt het vervolgens. Door het membraan langs de hydrofobe lipide dubbellaag te splitsen, worden de intramembraneuze structuren (zoals transmembraaneiwitten) zichtbaar. * **Toepassing:** Bepalen van de sterkte van celverbindingen zoals hemi-desmosomen, tight junctions en adherens junctions. ### 3.2.2 Immunohistochemie en Antilichamen * **Principe:** Gebruikt antilichamen die specifiek binden aan bepaalde eiwitten in gefixeerde cellen of weefsels. De antilichamen worden vervolgens gedetecteerd, vaak door ze te koppelen aan een enzym of fluorochroom. * **Toepassing:** * Detectie van specifieke eiwitten (bv. E-cadherine, desmogleïne 1). * Visualisatie van de locatie van een specifiek eiwit (bv. in gefixeerde weefsels). * Kan gebruikt worden met zowel licht- als elektronenmicroscopie. * **Kleuringen:** * **H/E-kleuring (Hematoxyline en Eosine):** Een algemene kleuring die gebruikt wordt in de histologie. Hematoxyline kleurt kernen blauw/paars, en Eosine kleurt cytoplasma en extracellulaire matrix roze/rood. Wordt vaak gebruikt met klaarveld microscopie. * **HOECHST:** Kleurt DNA in de kern aan, met name nuttig voor het visualiseren van celkernen en chromosomen. * **Oil red O:** Kleurt vetten aan. ### 3.2.3 Celcultuurtechnieken * **Cel losmaken/verplaatsen:** Om cellen te isoleren uit weefsel of van een cultuurbodem, worden enzymen gebruikt die adhesie-eiwitten afbreken. * **Trypsine:** Een veelgebruikt enzym dat proteïnebruggen tussen cellen verbreekt, waardoor ze loskomen. * **Dispase:** Een ander enzym dat gebruikt kan worden voor het losmaken van cellen. * **Celcultuuromstandigheden:** * **CO2:** Een atmosfeer met bijvoorbeeld 5% CO2 is essentieel voor het handhaven van de juiste pH in celculturen, in combinatie met een bicarbonaatbuffersysteem in het medium. * **Stamcelculturen:** * **Embryonale pluripotente stamcellen (EPSCs):** Kunnen zich differentiëren tot alle celtypen van de drie kiemlagen. Worden vaak gekweekt in specifieke kolonies die hiermee geassocieerd zijn. * **Totipotente stamcellen:** Kunnen zich differentiëren tot alle celtypen, inclusief de placenta. * **Multipotente stamcellen:** Kunnen zich differentiëren tot een beperkter aantal celtypen binnen een bepaalde weefsellijn. * **Feeder cells:** Ondersteunende cellen die worden gebruikt om de groei van bepaalde stamcellen te bevorderen. ### 3.2.4 Kleuringen en beeldvorming van specifieke structuren * **Nucleolus:** Een dicht, membraanloos structuur in de celkern dat betrokken is bij de synthese van ribosomaal RNA (rRNA) en de assemblage van ribosomen. Is zichtbaar met lichtmicroscopie en in EM als een donkerder gebied. * **Chromatine:** Het complex van DNA en eiwitten dat de chromosomen vormt. * **Nucleosoom:** De basiseenheid van chromatine, bestaande uit DNA gewikkeld rond een octameer van histonen. * Volgorde van klein naar groot: Gen → Nucleosoom → Chromatide → Chromosoom. * **Histonen:** Basische eiwitten die een cruciale rol spelen bij de compactie van DNA tot chromatine in de celkern. ## 3.3 Celcomponenten en hun functie in beeldvorming ### 3.3.1 Mitochondriën * **Locatie elektronentransportketen (ETC):** De elektronentransportketen voor ATP-synthese vindt plaats in het **binnenmembraan** van de mitochondriën. De matrix bevat enzymen voor de citroenzuurcyclus. * **Functie bij celdood:** Verhoogde mitochondriale calciumconcentratie ($Ca^{2+}$) kan leiden tot apoptose (bij voldoende ATP) via het mitochondriale buitenmembraan permeabiliteitsovergang (MOMP) mechanisme, maar kan ook necrose induceren. Mitochondriën zijn de belangrijkste ATP-producenten van de cel. * **Morfologie:** Mitochondriën kunnen worden gezien met EM als organellen met een dubbel membraan. Ze zijn plastisch en beweeglijk, geassocieerd met microtubuli via motorproteïnen. ### 3.3.2 Cytoskelet en motorproteïnen * **Microtubuli:** Holle cilindrische structuren bestaande uit 13 protofilamenten, met een diameter van ongeveer 25 nm. Ze worden snel gepolymeriseerd en gedepolymeriseerd, vaak aan gespecialiseerde centra zoals de microtubuli-organisatiecentra (MTOCs). Ze zijn essentieel voor de celdeling (spoelfiguren) en transport van organellen. * Motorproteïnen: Kinesine en dyneïne transporteren organellen over microtubuli en gebruiken ATP-hydrolyse voor energie. * **Microfilamenten (actinefilamenten):** Dunne filamenten die een rol spelen bij celbeweging, spiercontractie en cytokinesis. Ze kunnen snel polymeriseren en depolymeriseren, maar niet noodzakelijk aan gespecialiseerde centra. * **Intermediaire filamenten:** Zorgen voor mechanische stabiliteit en weerstand. Ze worden gefosforyleerd tijdens de anafase van celdeling. * **Celvezel transport:** Kinesine en dyneïne zijn motorproteïnen die organellen door het cytoplasma transporteren, vaak over microtubuli. Ze halen hun energie uit ATP-hydrolyse. ### 3.3.3 Celmembraan en celverbindingen * **Vloeibaar mozaïekmodel:** Het celmembraan is dynamisch, met membraaneiwitten die in de lipide dubbellaag bewegen. Perifere eiwitten zijn aan de oppervlakte gebonden en hebben wel hydrofiele domeinen. * **Celverbindingen:** * **Tight junctions:** Vormen een afdichting tussen cellen, bepalen de apico-basaal polariteit en scheiden apicaal van basaal membraancompartiment. * **Adherens junctions:** Koppelen cellen aan elkaar en aan het cytoskelet (actine). * **Desmosomen:** Verankeren cellen aan elkaar via intermediaire filamenten. * **Gap junctions:** Maken directe cytoplasmatische communicatie tussen cellen mogelijk. * **Integrines:** Transmembraanreceptoren die cel-cel en cel-matrix interacties mediëren. Ze verbinden het cytoskelet (bv. microfilamenten) met extracellulaire matrixcomponenten zoals fibronectine. * **Cadherines (bv. E-cadherine):** Verantwoordelijk voor cel-cel adhesie en koppelen aan het actine cytoskelet via catenines. Mutaties kunnen tumoren veroorzaken. ### 3.3.4 Kern en nucleair transport * **Kernporiëncomplex (NPC):** Reguleert het transport van moleculen tussen de kern en het cytoplasma. * **Nucleaire Lokalisatiesignalen (NLS):** Specifieke aminozuursequenties (vaak rijk aan basische aminozuren zoals Lysine en Arginine) op eiwitten die naar de kern getransporteerd moeten worden. Importines herkennen deze NLS. * **Nucleaire Export Signalen (NES):** Signalen die export van moleculen uit de kern mediëren, herkend door exportines. * **Transport:** * **Kern-cytoplasma transport:** Vereist geen vesikels voor bijvoorbeeld eiwitten. * **Kern → ER → Golgi → ECM:** Dit transport vereist vesikels. * **Kern → Golgi → Lysosoom:** Dit transport vereist ook vesikels. ### 3.3.5 Endoplasmatisch reticulum (ER) en Golgi-apparaat * **ER-gebonden eiwitten:** Eiwitten die naar het ER worden getransporteerd tijdens synthese maken gebruik van een **translocon** (Sec61 complex). * **Rijk ontwikkeld ER:** Een uitgebreid ER, met name het ruw ER (RER), is kenmerkend voor cellen met een hoge eiwitsynthese activiteit. * **Vesiculair transport:** * **Anterograad transport (ER naar Golgi):** Gebruikt **COPII**-gecoate vesikels. * **Retrograad transport (Golgi naar ER):** Gebruikt **COP I**-gecoate vesikels. * **Transport van Golgi naar endosomen:** Kan via clathrine-coat vesikels verlopen. * **Eiwitkwaliteitscontrole:** Eiwitten die niet correct gevouwen zijn in het ER kunnen het ER niet verlaten (bv. bij alfa-1-antitrypsine deficiëntie) en worden vaak afgebroken door het proteasoom. ## 3.4 Celdood en bijbehorende technieken ### 3.4.1 Apoptose (Geprogrammeerde celdood) * **Kenmerken:** Chromatinecondensatie, kernfragmentatie, vorming van apoptotische bodies. * **Signaalcascades:** * **Intrinsieke pathway:** Geactiveerd door intracellulaire stress, leidt tot mitochondriale cytochroom c-afgifte en activatie van caspase 9. * **Extrinsieke pathway:** Geactiveerd door externe signalen (bv. TNF-alfa), leidt tot activatie van caspase 8. * **Caspase 3:** Een belangrijke effector caspase in beide pathways. * **"Eat me" signalen:** Signalen die aangeven dat een cel wordt afgebroken en klaar is om gefagocyteerd te worden. * **Annexines:** Eiwitten die fosfatidylserine (PS) binden. PS wordt in vroege apoptose naar de buitenkant van het celmembraan verplaatst, wat dient als een "eat me" signaal. Annexine V wordt gebruikt om dit te detecteren. ### 3.4.2 Necrose * **Kenmerken:** Celzwelling, membraanruptuur, en vrijkomen van celinhoud, wat inflammatie kan veroorzaken. * **Parthanatos:** Een vorm van gereguleerde necrose veroorzaakt door overstimulatie van PARP-1, leidend tot energiedepletie. * **DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns):** Moleculen die vrijkomen uit beschadigde of stervende cellen en een ontstekingsreactie kunnen oproepen. Deze komen bij necrose vrij, niet bij normale apoptose. ### 3.4.3 Autofagocytose * **Proces:** Het afbreken van celorganellen en macromoleculen binnen lysosomen om bouwstenen te recyclen en energie te produceren. * **Relatie met celdood:** Autofagie kan bijdragen aan celdood (autofagie-geïnduceerde celdood), maar is niet altijd synoniem met celdood. ## 3.5 Diverse celbiologische concepten en hun beeldvorming ### 3.5.1 Bloedcomponenten * **Thrombocyten (bloedplaatjes):** Kleine, kernloze fragmenten van megakaryocyten, essentieel voor bloedstolling. * **Erythrocyten (rode bloedcellen):** Kernloze cellen die zuurstof transporteren. * **Leukocyten (witte bloedcellen):** Diverse typen cellen van het immuunsysteem. * **Neutrofielen:** Veelvoorkomende granulocyten, belangrijk voor de eerste afweer tegen bacteriën. Ze zijn groter dan erytrocyten. * **Lymfocyten:** Agranulocyten betrokken bij specifieke immuniteit. * **Monocyten:** Agranulocyten die kunnen differentiëren tot macrofagen. * **Eosinofielen en basofielen:** Andere typen granulocyten met specifieke functies. * **Bloedsamenstelling:** * **Plasma:** De vloeibare component van bloed, waarin bloedcellen zweven. * **Serum:** Plasma zonder stollingsfactoren. * **Buffy coat:** De laag tussen plasma en rode bloedcellen, die witte bloedcellen en bloedplaatjes bevat. * Ongeveer 55% van het bloedvolume is plasma, en 45% zijn bloedcellen (inclusief hematocriet). ### 3.5.2 Extracellulaire matrix (ECM) * **Functies:** Biedt structurele ondersteuning, bepaalt biomechanische eigenschappen van weefsels (stijfheid, elasticiteit), speelt een rol bij celmigratie, differentiatie, en werkt als reservoir voor groeifactoren. * **Collageen:** Een belangrijk structureel eiwit in de ECM. Fibrillair collageen wordt extracellulair afgewerkt tot zijn uiteindelijke structuur. ### 3.5.3 Celdeling (Mitose) * **Kernlamina en kernenvelop:** Tijdens de profase van mitose wordt de kernlamina gefosforyleerd, wat leidt tot de dissociatie van de kernenvelop. ### 3.5.4 Stamcellen * **Kenmerken:** Niet-gespecialiseerde cellen die zichzelf kunnen vermeerderen en kunnen differentiëren tot gespecialiseerde celtypen. * **Potentieel:** Pluripotent, multipotent, etc. ### 3.5.5 Hydratatie en vochtverdeling * **Intra- en extracellulair vocht:** Ongeveer ⅔ van het totale lichaamswater is intracellulair, en ⅓ is extracellulair. Van het extracellulaire vocht is een aanzienlijk deel interstitieel vocht. * **Aquaporines:** Waterkanaaltjes die belangrijk zijn voor de waterhuishouding, met name in de nieren. ### 3.5.6 Immunologie en celidentificatie * **Fagocyten:** Cellen die betrokken zijn bij de aangeboren immuunrespons, met name fagocytose (opruimen van pathogenen en celresten). * **Identificatie van celtypen:** Kan gebaseerd zijn op morfologie (bv. grootte, kernvorm, aanwezigheid van granules) en specifieke markers (bv. antilichamen). Lymfocyten zijn kleiner dan monocyten. --- **Terzijde:** De documentinhoud bevatte vragen die betrekking hebben op andere onderwerpen, zoals specifieke enzymen (caspase 3, dispase, tryptofaan), cellulaire processen (autofagie), signaalcascades (CAMKII, PI3K, GLUT 4), en moleculaire mechanismen die niet direct gerelateerd zijn aan de microscopie en technieken, zoals de exacte volgorde van alle celcyclusfasen of de details van specifieke signaalcascades buiten hun rol in celdood of transport. Deze zijn voor de volledigheid hier niet uitputtend uitgewerkt, tenzij ze direct gekoppeld konden worden aan de bestudeerde microscopietechnieken of hun toepassingen. De nadruk ligt op de visualiserende en preparatieve technieken, en de interpretatie van beelden. --- # Celdeling en stamcellen Dit onderwerp behandelt de fundamentele processen van celdeling, de celcyclus en de diverse aspecten van stamcellen, inclusief hun kenmerken en toepassingen. ### 4.1 Celcyclus en Celdeling De celcyclus is een reeks groeistadia die leiden tot celdeling. De twee belangrijkste fasen zijn interfase en de M-fase (mitose). #### 4.1.1 Interfase De interfase is de langste fase van de celcyclus, waarin de cel groeit en het DNA repliceert. Deze fase is verder onderverdeeld in: * **G1-fase:** De cel groeit, synthetiseert eiwitten en organellen, en bereidt zich voor op DNA-replicatie. * **S-fase:** De DNA-replicatie vindt plaats, waarbij elk chromosoom wordt verdubbeld. * **G2-fase:** De cel groeit verder, synthetiseert eiwitten die nodig zijn voor mitose, en controleert het gerepliceerde DNA op fouten. De **G0-fase** is een rusttoestand waarin cellen die niet actief delen zich bevinden. > **Tip:** De volgorde van de celcyclusfasen is cruciaal: M → G1 → S → G2 → M. Cellen kunnen de G1-fase verlaten en de G0-fase ingaan om te differentiëren of te rusten. #### 4.1.2 M-fase (Mitose) De M-fase omvat mitose (kernsplitsing) en cytokinese (cytoplasmasplitsing), wat resulteert in twee dochtercellen. * **Mitose:** * **Profase:** Chromosomen condenseren en worden zichtbaar. De kernenvelop begint te desintegreren, en de spoelfiguur begint zich te vormen. De kernlamina wordt gefosforyleerd, wat leidt tot het uiteenvallen van de kernenvelop. * **Metafase:** De gecondenseerde chromosomen worden uitgelijnd op het metafaseplateau. De spoeldraden hechten zich aan de centromeren van de chromosomen. * **Anafase:** De zusterchromatiden worden gescheiden en naar tegenovergestelde polen van de cel getrokken. Intermediaire filamenten worden gefosforyleerd tijdens de anafase. * **Telofase:** De chromosomen arriveren bij de polen en beginnen te decondenseren. Nieuwe kernenvelopen worden gevormd rond de twee sets chromosomen. * **Cytokinese:** De cel splitst zich in twee dochtercellen. Dit proces is afhankelijk van de cel en kan plaatsvinden tijdens of na de mitose. Bij dierlijke cellen gebeurt dit via een contractiele ring van actinefilamenten. #### 4.1.3 Andere Celdelingsprocessen * **Apoptose (Gereguleerde celdood):** Een proces van geprogrammeerde celdood dat essentieel is voor ontwikkeling en weefselhomeostase. Kenmerken omvatten chromatinecondensatie, kernfragmentatie en de vorming van apoptotische lichamen. * **Intrinsieke pathway:** Geïnitieerd door intracellulaire stress (bv. DNA-schade, oxidatieve stress), leidend tot de activatie van caspases zoals caspase 9. * **Extrinsieke pathway:** Geïnitieerd door externe signalen (bv. TNF-alfa), leidend tot de activatie van caspases zoals caspase 8. * **"Eat me" signalen:** Zoals de externalisatie van fosfatidylserine (PS), die fagocyten aantrekt. Annexine V kan PS binden in vroege apoptose. * > **Tip:** Apoptose veroorzaakt doorgaans geen ontsteking omdat celinhoud wordt verpakt in apoptotische lichamen. DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) worden meestal geassocieerd met necrose. * **Necrose:** Een vorm van onbedoelde celdood, vaak veroorzaakt door letsel of infectie. Dit leidt tot celzwelling en lysis, wat een ontstekingsreactie kan uitlokken. Parthanatos is een vorm van gereguleerde necrose die optreedt bij overstimulatie van PARP-1, wat leidt tot energiecatastrofe. #### 4.1.4 Cytoskeletale elementen in celdeling * **Microtubuli:** Essentieel voor de vorming van de spoelfiguur die chromosomen scheidt tijdens de mitose. Ze polymeriseren en depolymeriseren dynamisch. Microtubuli bestaan uit $\alpha$- en $\beta$-tubuline, opgerold in een holle structuur met 13 protofilamenten en een diameter van ongeveer 25 nm. Motorproteïnen zoals kinesine en dyneïne kunnen organellen transporteren over microtubuli. * **Microfilamenten (Actinefilamenten):** Cruciaal voor cytokinese (vorming van de contractiele ring) en celmigratie. Ze worden snel gepolymeriseerd en gedepolymeriseerd, vaak aan gespecialiseerde centra zoals de MTOC (Microtubule Organizing Center). * **Intermediaire filamenten:** Bieden mechanische sterkte en stabiliteit aan de cel. In de anafase worden ze gefosforyleerd. #### 4.1.5 Kernimport en -export * **Nuclear Localization Signal (NLS):** Een sequentie van aminozuren (vaak rijk aan basische aminozuren zoals lysine en arginine) die eiwitten markeren voor import in de celkern. Een typische NLS-sequentie is bijvoorbeeld Lys-Arg-Lys-Arg-Lys. * **Nuclear Export Signal (NES):** Een sequentie die eiwitten markeert voor export uit de kern. * **Importines en Exportines:** Eiwitten die betrokken zijn bij het transport van moleculen over de kernporiën. * **Nucleaire poriecomplexen (NPC):** Complexe structuren die de kernenvelop doordringen en selectief transport van moleculen tussen de kern en het cytoplasma reguleren. ### 4.2 Stamcellen Stamcellen zijn ongespecialiseerde cellen met twee essentiële kenmerken: zelfvernieuwing en differentiatie. #### 4.2.1 Kenmerken van Stamcellen * **Zelfvernieuwing:** Stamcellen kunnen zich repliceren en zo meer identieke stamcellen produceren. * **Differentiatie:** Stamcellen kunnen differentiëren tot meer gespecialiseerde celtypen (bv. levercellen, neuronen). #### 4.2.2 Types Stamcellen * **Totipotente stamcellen:** Kunnen zich ontwikkelen tot alle celtypen van een organisme, inclusief de placenta. * **Pluripotente stamcellen:** Kunnen zich ontwikkelen tot alle celtypen van het embryo, maar niet tot de placenta. Embryonale stamcellen zijn een voorbeeld hiervan. * **Multipotente stamcellen:** Kunnen zich ontwikkelen tot een beperkter aantal celtypen binnen een specifieke kiemlaag of weefseltype. Na 4-5 dagen na bevruchting worden stamcellen voornamelijk multipotent. * **Unipotente stamcellen:** Kunnen zich slechts tot één specifieke celtype differentiëren. #### 4.2.3 Stamcelculturen * **Celkweek:** Het kweken van cellen buiten hun natuurlijke omgeving, bijvoorbeeld in laboratoria. * **Feeder cells:** Ondersteunende cellen die in stamcelkweken worden gebruikt om de stamcellen van voedingsstoffen te voorzien en hun groei te bevorderen. * **Blastocyst celcultuur:** Kweek van de blastocyst, een vroeg embryo stadium, om embryonale stamcellen te isoleren. #### 4.2.4 Toepassingen van Stamcellen * **Regeneratieve geneeskunde:** Het herstellen of vervangen van beschadigd weefsel of organen met behulp van stamcellen. * **Modelorganismen:** Gebruik van stamcellen om ziekteprocessen te bestuderen en medicijnen te testen. > **Tip:** Het onderscheid tussen totipotentie, pluripotentie en multipotentie is cruciaal voor het begrijpen van het ontwikkelingspotentieel van stamcellen. ### 4.3 Overige Celstructuren en Processen #### 4.3.1 Mitochondriën Mitochondriën zijn de energiecentrales van de cel. De elektronentransportketen (ETC) voor ATP-synthese vindt plaats in het **binnenmembraan** van de mitochondriën. De matrix is de ruimte binnen het binnenmembraan. > **Tip:** Een hoge metabole activiteit van een cel correleert met de aanwezigheid van veel mitochondriën. #### 4.3.2 Celmembraan en Verankering * **Vries-breek techniek (Freeze-fracture):** Een techniek die wordt gebruikt om structuren en eiwitten van het celmembraan bloot te leggen, met name intramembraneuze structuren. * **Cel-cel adhesie:** * **Tight junctions:** Vormen de grens tussen de apicaal en basale zijde van cellen en creëren een afdichting, wat de apico-basale polariteit bepaalt. * **Adherens junctions en Desmosomen:** Betrokken bij cel-cel adhesie, waarbij adherens junctions F-actine verbinden via catenines, en desmosomen intermediaire filamenten verbinden. Mutaties in desmogleïne (onderdeel van desmosomen) kunnen leiden tot ziekten zoals Pemphigus. E-cadherines zijn belangrijk voor cel-cel contacten en zijn verbonden aan het actine cytoskelet via catenines. * **Integrines:** Membraaneiwitten die cel-extracellulaire matrix (ECM) interacties mediëren, en cellen verbinden met ECM-componenten zoals fibronectine of laminine. Ze zijn verbonden met het cytoskelet. * **Gap junctions:** Maken directe communicatie tussen cellen mogelijk door ionen en kleine moleculen door te laten. > **Tip:** Catenines binden aan cadherines en het actine cytoskelet, maar niet aan integrines. #### 4.3.3 Cilia * **Primaire cilia:** Typische eukaryote cellen hebben één primair cilium. Dit is een sensoreel organel met een mechanochemische signaalfunctie, niet betrokken bij celtransport door actieve beweging. #### 4.3.4 Proteïne-transport * **ER-targeting:** Eiwitten die naar het ER worden verplaatst, maken gebruik van het **translocon** (Sec61-complex) voor post-translationele translocatie. Ribosomen zijn de plaatsen van eiwitsynthese. * **Golgi-apparaat transport:** * **Anterograad transport:** Transport van het ER naar het Golgi wordt gemedieerd door COPII-vesikels. * **Retrograad transport:** Transport binnen het Golgi en terug naar het ER gebeurt met COPI-vesikels. * Transport van Golgi naar endosomen verloopt vaak via clathrine-gecoate vesikels. * **Lysosomen:** Betrokken bij intracellulaire afbraak van organellen en moleculen, een proces dat **autofagie** (of autofagocytose) wordt genoemd. > **Tip:** Het Golgi-apparaat speelt een sleutelrol in de post-translationele modificatie, sortering en verpakking van eiwitten. #### 4.3.5 Bloedcellen * **Thrombocyten (Bloedplaatjes):** Kernloze celfragmenten die een belangrijke rol spelen bij bloedstolling. * **Erythrocyten (Rode bloedcellen):** Transport van zuurstof. * **Leukocyten (Witte bloedcellen):** Onderdeel van het immuunsysteem. * **Neutrofielen:** Meest voorkomende type witte bloedcel, actief in fagocytose. * **Lymfocyten:** Belangrijk voor specifieke immuunreacties. * **Monocyten:** Kunnen differentiëren tot macrofagen. * **Bloedplasma:** De vloeibare component van bloed, bestaande uit water, eiwitten, zouten, etc. Ongeveer 55% van bloedvolume. * **Bloed:** Kan worden beschouwd als een gespecialiseerd bindweefsel met een cellulaire component (bloedcellen) en een extracellulaire substantie (bloedplasma). #### 4.3.6 Collageen * **Fibrillair collageen:** Wordt extracellulair afgewerkt na synthese in de cel. Niet alle types collageen zijn fibrillair. Een polymeer van collageen bestaat uit meerdere $\alpha$-helices die samen een drievoudige helix vormen. #### 4.3.7 Microscopie * **Lichtmicroscopie (LM) vs. Elektronenmicroscopie (EM):** * EM maakt gebruik van elektronen met een kleinere golflengte dan licht, wat resulteert in een hogere resolutie (tot ~0,1 nm voor TEM). * LM heeft een lagere resolutie (typisch in de orde van honderden nanometers). * EM biedt dus een betere resolutie en de mogelijkheid om kleinere structuren en details te zien. * **Vries-breek techniek (Freeze-fracture):** Gebruikt voor het blootleggen van intramembraneuze structuren en eiwitten in het celmembraan. * **Confocale microscopie (CLSM):** Gebruikt een pinhole om de resolutie te verbeteren en 3D-beelden te verkrijgen door optische secties. Geschikt voor het dagelijks controleren van levende celculturen. * **Fasecontrastmicroscopie:** Ideaal voor het observeren van levende, ongekleurde cellen en celculturen door verschillen in optische dichtheid om te zetten in contrast. * **Scanning Elektronenmicroscopie (SEM):** Biedt een gedetailleerd 3D-oppervlaktebeeld van monsters. * **Transmissionele Elektronenmicroscopie (TEM):** Maakt doorsneden van ultradunne coupes mogelijk voor gedetailleerd intern celstructuurbewijs. Beelden van TEM bij apoptose tonen chromatinecondensatie en apoptotische lichamen. > **Tip:** De resolutie van een microscoop bepaalt de kleinste details die je kunt onderscheiden. EM heeft een hogere resolutie dan LM. #### 4.3.8 Extracellulaire matrix (ECM) De ECM is een complex netwerk van moleculen buiten de cel dat stabiliteit en flexibiliteit biedt, celherkenning mediat, een selectieve barrière vormt, en functies heeft in celmigratie, proliferatie en differentiatie. #### 4.3.9 Celonderhoud en pH * In celculturen wordt vaak een CO2-concentratie van 5% gebruikt om de pH te handhaven, essentieel voor celgroei en -overleving. #### 4.3.10 Celdood mechanismen * **MOMP (Mitochondrial Outer Membrane Permeabilization):** Verhoogde mitochondriale Ca2+-concentratie kan leiden tot necrose via dit mechanisme als er onvoldoende ATP is. Echter, bij voldoende ATP kan een verhoogde mitochondriale Ca2+-concentratie ook leiden tot apoptose. #### 4.3.11 Histonen Histonen zijn eiwitten die samen met DNA in de celkern voorkomen en als **chromatine** zijn georganiseerd. Ze spelen een cruciale rol in de verpakking van DNA. #### 4.3.12 Vochtverdeling * Ongeveer tweederde van het totale lichaamsvocht is intracellulair, en eenderde is extracellulair. Van het extracellulaire vocht is een deel plasma en een deel interstitieel vocht. Het grootste deel van het extracellulaire vocht bevindt zich in het interstitiële compartiment. Kinderen verliezen relatief meer water dan volwassenen. Aquaporines zijn belangrijk voor waterregulatie in de nieren. --- # Celdood Dit onderwerp behandelt de verschillende mechanismen en moleculaire processen die leiden tot celdood, met een focus op de rol ervan in zowel gezonde fysiologische processen als ziektebeelden. ### 5.1 Vormen van Celdood Er zijn diverse manieren waarop cellen kunnen sterven. Twee van de meest bestudeerde en fundamentele vormen zijn necrose en apoptose. #### 5.1.1 Necrose Necrose is een vorm van ongecontroleerde celdood die optreedt als gevolg van externe schade, zoals trauma, infectie of blootstelling aan toxines. Dit proces leidt tot zwelling van de cel en het barsten van het celmembraan, waardoor celcomponenten vrijkomen in de omgeving. Dit kan leiden tot een ontstekingsreactie in het omliggende weefsel. * **Kenmerken van necrose:** * Celzwelling. * Barsten van het celmembraan. * Vrijkomen van intracellulaire inhoud. * Ontstekingsreactie. * Vaak geassocieerd met pathologische omstandigheden. > **Tip:** Necrose is te vergelijken met een huis dat instort door een aardbeving; het is een catastrofaal en ongecontroleerd proces met veel schade aan de omgeving. #### 5.1.2 Apoptose (Gereguleerde Celdood) Apoptose, ook wel geprogrammeerde celdood genoemd, is een actief, gereguleerd proces dat essentieel is voor de ontwikkeling en het onderhoud van weefsels. Het is een gecontroleerd proces waarbij de cel zichzelf 'opruimt' zonder significante schade aan omliggende cellen te veroorzaken. * **Kenmerken van apoptose:** * Celkrimp. * Chromatinecondensatie (kerncondensatie). * Vorming van apoptotische lichamen (kleine, membraan-gebonden blaasjes die celcomponenten bevatten). * Geen ontstekingsreactie. * Speelt een rol in fysiologische processen zoals weefselmorfogenese (bijvoorbeeld de vorming van vingers en tenen door het verwijderen van tussenliggend weefsel), het elimineren van beschadigde of geïnfecteerde cellen, en de immuunrespons. > **Tip:** Apoptose is vergelijkbaar met het gecontroleerd ontmantelen van een gebouw; het gebeurt ordelijk, met opvang van puin, en zonder de omgeving te beschadigen. ##### 5.1.2.1 Moleculaire Mechanismen van Apoptose Apoptose wordt voornamelijk gemedieerd door een klasse van enzymen genaamd **caspasen**. Deze caspasen zijn cysteïne-proteases die hun substraten knippen na aspartaat residuen. Er zijn initiatorkaspasen en effectorkaspasen. * **De Extrinsieke Route (Dood receptor-gemedieerde route):** * Geactiveerd door externe signalen, zoals de binding van een dood ligand (bijvoorbeeld TNF-alfa) aan een dood receptor op het celoppervlak (bijvoorbeeld TNFR1). * Dit leidt tot de vorming van het **Death-Inducing Signaling Complex (DISC)**. * Binnen het DISC worden initiatorkaspasen (zoals Caspase-8) geactiveerd. * Geactiveerde Caspase-8 activeert vervolgens effectorkaspasen (zoals Caspase-3). * **De Intrinsieke Route (Mitochondriale route):** * Geactiveerd door intracellulaire stress, zoals DNA-schade, oxidatieve stress of groeifactor-deprivatie. * Het sleutelmolecuul hierbij is **cytochroom c**, dat normaal gesproken in de intermembranaire ruimte van de mitochondriën zit. * Bij stress wordt de permeabiliteit van het buitenste mitochondriale membraan verhoogd, waardoor cytochroom c vrijkomt in het cytoplasma. * Cytochroom c bindt aan **Apaf-1**, wat leidt tot de vorming van het **apoptosoom**. * Het apoptosoom activeert initiatorkaspase-9. * Geactiveerde Caspase-9 activeert vervolgens effectorkaspasen (zoals Caspase-3). * **Executie-fase:** * Effectorkaspasen, voornamelijk Caspase-3, Caspase-6 en Caspase-7, knippen diverse cellulaire eiwitten, wat leidt tot de morfologische veranderingen die kenmerkend zijn voor apoptose. * Dit omvat de afbraak van kernlamina, eiwitten in het cytoskelet, en de activatie van DNases die het DNA fragmenteren. ##### 5.1.2.2 Rol van Annexines bij Apoptose **Annexines** zijn een familie van calcium- en fosfolipide-bindende eiwitten. Annexine V (Annexin V) is een belangrijk hulpmiddel voor het detecteren van vroege apoptose. * **Phosphatidylserine (PS) externalisatie:** Tijdens vroege apoptose wordt phosphatidylserine, een fosfolipide dat normaal gesproken aan de binnenkant van het plasmamembraan voorkomt, naar de buitenkant van de celmembraan verplaatst. * **Annexine V binding:** Annexine V bindt met hoge affiniteit aan negatief geladen fosfolipiden zoals phosphatidylserine. Hierdoor kan Annexine V, wanneer het gelabeld is met een fluorescentie-marker, gebruikt worden om cellen in een vroeg stadium van apoptose te identificeren. > **Voorbeeld:** In een experimenteel opstelling worden cellen behandeld om apoptose te induceren. Na incubatie met gefluoresceerd Annexine V en analyse via flowcytometrie, kunnen cellen die Annexine V-positief zijn geïdentificeerd worden als cellen die bezig zijn met het proces van apoptose, omdat PS naar de buitenkant van het membraan is verschoven. #### 5.1.3 Parthanatos Parthanatos is een vorm van gereguleerde necrose. Het wordt geactiveerd door de overstimulatie van het enzym **PARP-1** (Poly(ADP-ribose) polymerase 1). Wanneer PARP-1 sterk wordt geactiveerd, bijvoorbeeld door massieve DNA-schade, verbruikt het grote hoeveelheden $\text{NAD}^+$ (nicotinamide adenine dinucleotide). Dit leidt tot een energiecrisis in de cel, waarbij de ATP-productie inzakt en de cel sterft door necrose, maar op een gereguleerde manier die kenmerken deelt met gecontroleerde celdoodprocessen. Het vrijkomen van DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) kan hierbij ook een rol spelen en inflammatie induceren. #### 5.1.4 Autofagie en Autafagocytose Autofagie is een cellulair proces waarbij de cel zijn eigen componenten (zoals beschadigde organellen of eiwitaggregaten) afbreekt en recycleert door middel van lysosomale degradatie. Autafagocytose is een synoniem voor dit proces. Het is een overlevingsmechanisme van de cel onder stressvolle omstandigheden, maar kan, indien overmatig of ontspoord, ook bijdragen aan celdood. > **Tip:** Autofagie is het "zelf-eten" van de cel om te overleven of afval op te ruimen. Het is niet direct een vorm van celdood, maar kan er wel aan bijdragen onder extreme omstandigheden. ### 5.2 Rol van Mitochondriën bij Celdood Mitochondriën spelen een cruciale rol bij zowel ATP-synthese als bij het initiëren van de intrinsieke apoptose route. * **Elektronentransportketen (ETC) en ATP Synthese:** De elektronentransportketen, die essentieel is voor oxidatieve fosforylering en ATP-synthese, vindt plaats in het **binnenmembraan van de mitochondriën**. De enzymcomplexen van de ETC zijn hierin ingebed. De energie die vrijkomt bij de elektronenoverdracht wordt gebruikt om protonen naar de intermembranaire ruimte te pompen, waardoor een protonengradiënt ontstaat. Deze gradiënt drijft vervolgens ATP-synthase aan, dat in hetzelfde membraan zit, om ATP te produceren. * **Mitochondriën en Apoptose (Intrinsieke route):** Zoals eerder genoemd, is het vrijkomen van cytochroom c uit de intermembranaire ruimte van de mitochondriën een sleutelgebeurtenis in de intrinsieke apoptose route. Verhoogde calciumconcentraties in de mitochondriën kunnen de permeabiliteit van het buitenste membraan verhogen en zo het vrijkomen van cytochroom c bevorderen. > **Voorbeeld:** Een cel die lijdt aan zuurstofgebrek zal minder efficiënt ATP kunnen produceren omdat de elektronentransportketen in de mitochondriën niet meer optimaal functioneert. Dit kan leiden tot cellulaire stress die de intrinsieke apoptose route activeert. ### 5.3 Rol van Andere Celcomponenten en Processen bij Celdood Diverse andere celcomponenten en processen zijn betrokken bij de regulatie en uitvoering van celdood. * **Primaire Cilia:** Primaire cilia zijn kleine, niet-beweeglijke uitsteeksels van het celoppervlak, meestal één per cel. Ze functioneren als **sensoren** die signalen uit de extracellulaire omgeving kunnen opvangen. Ze spelen een rol in mechanotransductie en signalering, en kunnen daardoor indirect betrokken zijn bij het reguleren van celdoodprocessen door cellulaire responsen te initiëren. Ze zijn **geen** organellen voor actief transport of energieproductie. * **Kernlamina en Kernenvelop:** Tijdens de mitose ondergaan de kernlamina (een eiwitnetwerk aan de binnenkant van de kernenvelop) en de kernenvelop zelf significante veranderingen. De kernlamina wordt gefosforyleerd, wat leidt tot de dissociatie van de kernenvelop in de profase. Dit zorgt ervoor dat de chromosomen vrijkomen in het cytoplasma om zich te kunnen scheiden. In de telofase worden de lamine-eiwitten gedephosphoryleerd en wordt de kernenvelop weer opgebouwd. * **Cellulaire Adhesie:** * **Tight junctions:** Vormen een waterdichte barrière die de apico-basale polariteit van epitheelcellen bepaalt. Ze voorkomen dat moleculen tussen de cellen doorlekken. * **Adherens junctions, Desmosomen en Gap junctions:** Deze verbindingen zijn essentieel voor cel-cel contact en weefselintegriteit. Mutaties in de genen die coderen voor de componenten van deze junctions, zoals desmogleïne 1 (een component van desmosomen), kunnen leiden tot aandoeningen zoals Pemphigus. Pemphigus wordt veroorzaakt door auto-antilichamen tegen desmogleïne 1, wat leidt tot verlies van cel-cel adhesie in de huid en blaarvorming. * **Integrines:** Dit zijn transmembraaneiwitten die cel-cel en cel-matrix interacties mediëren. Ze koppelen componenten van het cytoskelet, zoals microfilamenten (actine) en soms microtubuli, aan extracellulaire matrixcomponenten zoals fibronectine en laminine. Ze spelen een cruciale rol in celmigratie, signalering en overleving. * **Catenines:** Dit zijn intracellulaire eiwitten die als schakels fungeren tussen cadherines (zoals E-cadherine voor cel-cel contacten) en het actine cytoskelet. Ze helpen bij het vormen van adherens junctions. Catenines binden niet direct aan integrines; hun functie is primair gerelateerd aan cadherine-gemedieerde adhesie. Mutaties in genen die coderen voor catenines kunnen inderdaad leiden tot tumoren omdat de cel-cel adhesie verstoord raakt. > **Tip:** Het vermogen van cellen om te adhereren en te communiceren is essentieel voor weefselstructuur en -functie. Verstoringen hierin kunnen ernstige gevolgen hebben, inclusief de bevordering van tumorgroei. ### 5.4 Technieken en Observaties bij Celdood Verschillende technieken stellen ons in staat om de structurele veranderingen die gepaard gaan met celdood te bestuderen. * **Vries-breek Techniek (Freeze-fracture):** Dit is een techniek die wordt gebruikt in de elektronenmicroscopie om het celmembraan in detail te bestuderen. Het membraan wordt ingevroren en vervolgens gebroken. Hierdoor worden de twee lagen van het lipide dubbellaag van elkaar gescheiden, waardoor de intramembraneuze eiwitten zichtbaar worden. Het primaire doel is het blootleggen van de structuren en eiwitten binnen het celmembraan, zoals transmembraaneiwitten en de integriteit van lipide-domeinen. De sterkte van membraanverbindingen, zoals tight junctions, kan hiermee onderzocht worden. * **Transmissie Elektronenmicroscopie (TEM):** TEM biedt een zeer hoge resolutie, waardoor fijne cellulaire structuren en ultrastructurele veranderingen zichtbaar worden. Bij **apoptose** observeert men met TEM typische kenmerken zoals chromatinecondensatie, kernfragmentatie en de vorming van apoptotische lichamen. Celzwelling daarentegen is kenmerkend voor **necrose**. * **Lichtmicroscopie (LM) vs. Elektronenmicroscopie (EM):** * **LM:** Maakt gebruik van zichtbaar licht. Resolutie is beperkt door de golflengte van licht, typisch rond de 200 nanometer ($\text{nm}$). Vergroting kan tot enkele honderden keren zijn. * **EM:** Maakt gebruik van elektronenbundels. De golflengte van elektronen is veel korter, wat resulteert in een veel hogere resolutie, tot in de picometer ($\text{pm}$) range, met praktische resoluties van rond de 0.1 $\text{nm}$ voor TEM. Hierdoor kunnen veel kleinere structuren en details zichtbaar gemaakt worden. > **Tip:** Onthoud dat resolutie (het vermogen om twee nabijgelegen punten van elkaar te onderscheiden) cruciaal is voor het zien van fijne details, en EM heeft een significant hogere resolutie dan LM. ### 5.5 Celdood in Fysiologische en Pathologische Contexten Celdood is niet altijd een teken van ziekte; het is vaak een noodzakelijk proces. * **Fysiologische Celdood:** * **Weefselmorfogenese:** Tijdens embryonale ontwikkeling, zoals de vorming van vingers en tenen (apoptose verwijdert overbodig weefsel). * **Homeostase:** Handhaven van de celpopulatie in weefsels, bijvoorbeeld door het verwijderen van verouderde cellen. * **Immuunsysteem:** Eliminatie van geïnfecteerde of abnormale cellen. * **Pathologische Celdood:** * **Ischemie/Infarct:** Schade door zuurstofgebrek kan leiden tot necrose. * **Ziekten:** Neurodegeneratieve aandoeningen (bijvoorbeeld Alzheimer, Parkinson) en kanker kunnen gepaard gaan met abnormale celdood. * **Ontstekingsziekten:** Ontstekingen kunnen leiden tot necrose van weefsel. > **Voorbeeld:** Bij de ontwikkeling van het zenuwstelsel sterven veel neuronen af via apoptose. Dit proces is nodig om de juiste connectiviteit en functionele netwerken te vormen. Een tekort aan groeifactoren kan ook leiden tot apoptose van elektrisch niet-actieve neuronen. ### 5.6 Samenvatting van Specifieke Vraagcontexten Hieronder worden enkele concepten uit de gestelde vragen kort toegelicht in relatie tot celdood: * **Bloedplaatjes (Thrombocyten):** Dit zijn geen volledige cellen maar fragmenten van megakaryocyten. Ze hebben **geen celkern** en zijn cruciaal voor **bloedstolling**. * **Extracellulaire matrix (ECM):** De ECM speelt een rol in het verankeren en omringen van cellen, bepaalt de biomechanische eigenschappen van weefsels, beïnvloedt celoverleving, proliferatie en differentiatie, en reguleert celmigratie. * **Stamcellen:** Stamcellen zijn ongespecialiseerde cellen die zich kunnen delen om meer stamcellen te produceren (zelfvernieuwing) en zich kunnen differentiëren tot meer gespecialiseerde celtypen (multipotentie, pluripotentie, totipotentie). Een niet-gespecialiseerde cel kan zich vermeerderen tot meerdere niet-gespecialiseerde stamcellen. --- --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Mitochondriën | Organellen die verantwoordelijk zijn voor cellulaire ademhaling en ATP-productie door middel van oxidatieve fosforylering. Hun binnenmembraan bevat de elektronentransportketen en ATP-synthase. | | Elektronentransportketen (ETC) | Een reeks eiwitcomplexen in het binnenmembraan van mitochondriën die elektronen transporteren, wat leidt tot de vorming van een protonengradiënt die wordt gebruikt voor ATP-synthese. | | ATP synthese | Het proces waarbij adenosine trifosfaat (ATP), de belangrijkste energievaluta van de cel, wordt geproduceerd, voornamelijk via oxidatieve fosforylering in de mitochondriën. | | Apicaal | Het deel van een cel dat het verst verwijderd is van de basale zijde, vaak gericht naar de buitenkant van een weefsel of een lumen. | | Basale | Het deel van een cel dat het dichtst bij de onderliggende weefsels of bindweefsel (lamina basalis) ligt. | | Tight junctions | Celverbindingen die de apico-basale polariteit van epitheelcellen handhaven door de paracellulaire doorgang van moleculen te blokkeren, waardoor een dichte barrière wordt gevormd. | | Primaire cilia | Kleine, niet-mobiele haarachtige uitsteeksels op het celoppervlak die fungeren als mechanosensoren en betrokken zijn bij diverse signaaltransductiepaden. Elke typische eukaryote cel heeft er één. | | Vries breuk techniek | Een preparatietechniek voor elektronenmicroscopie die het celmembraan invriest en breekt, waardoor de intramembraneuze structuren, zoals eiwitten, worden blootgelegd. | | Lymfocyt | Een type witte bloedcel dat een cruciale rol speelt in het adaptieve immuunsysteem en verantwoordelijk is voor antigeenherkenning en de productie van antilichamen. | | Erythrocyt | Een rode bloedcel, verantwoordelijk voor het transport van zuurstof door het bloed dankzij het hemoglobinegehalte. Ze zijn kernloos in zoogdieren. | | Neutrofiel | Een type granulocyt en de meest voorkomende witte bloedcel, die een belangrijke rol speelt in de aangeboren immuunrespons door fagocytose van bacteriën en andere pathogenen. | | Thrombocyt | Een bloedplaatje, een klein, kernloos fragment van een cel dat essentieel is voor bloedstolling door het vormen van bloedproppen en het vrijgeven van stollingsfactoren. | | Embryonale pluripotente stamcellen (EPSCs) | Stamcellen afkomstig uit de vroege embryo die het vermogen hebben om zich te differentiëren tot elk celtype van de drie kiemlagen. | | Totipotente stamcellen | Stamcellen die het potentieel hebben om zich te differentiëren tot alle celtypen, inclusief de cellen van de placenta, en zich dus kunnen ontwikkelen tot een compleet organisme. | | Trypsine | Een protease dat wordt gebruikt in celkweek om cellen van het groeisubstraat los te maken door adhesie-eiwitten te knippen. | | Apoptose | Geprogrammeerde celdood, een gecontroleerd proces dat leidt tot celafbraak zonder ontsteking, essentieel voor ontwikkeling en weefselhomeostase. | | Necrose | Een vorm van celdood die wordt veroorzaakt door externe factoren zoals letsel of infectie, resulterend in celzwelling en ontsteking. | | Annexines | Een familie van calcium-afhankelijke eiwitten die fosfolipiden in membranen binden. Annexine V bindt specifiek aan fosfatidylserine (PS), dat aan de buitenkant van de cel verschijnt tijdens vroege apoptose. | | Fosfatidylserine (PS) | Een fosfolipide dat normaal gesproken aan de binnenzijde van het celmembraan ligt, maar naar de buitenkant verschuift tijdens vroege apoptose, wat dient als een "eat me" signaal voor fagocyten. | | Kernlamina | Een netwerk van intermediaire filamenten (lamines) dat de binnenkant van de kernenvelop bekleedt en de nucleaire structuur ondersteunt. Wordt gefosforyleerd tijdens mitose, wat leidt tot afbraak van de kernenvelop. | | Kernenvelop | De dubbele membraanstructuur die de kern van eukaryote cellen omgeeft, met poriën die nucleair transport reguleren. Dissaocieert tijdens mitose. | | Mitose | Het proces van kerndeling in eukaryote cellen, resulterend in twee genetisch identieke dochterkernen. | | Profase | De eerste fase van mitose, gekenmerkt door de condensatie van chromosomen en de vorming van de mitotische spoel. | | Telofase | De laatste fase van mitose, waarin de chromosomen de polen bereiken, de-condenseren en nieuwe kernenvelopen worden gevormd. | | Apoptotische bodies | Kleine, membraangebonden fragmenten die vrijkomen uit een stervende cel tijdens apoptose, die door fagocyten worden opgeruimd. | | Elektronenmicroscopie (EM) | Een microscopietechniek die elektronen gebruikt om beelden te genereren met een zeer hoge resolutie, waardoor cellulaire structuren op moleculair niveau kunnen worden waargenomen. | | Lichtmicroscopie (LM) | Een microscopietechniek die zichtbaar licht gebruikt om objecten te vergroten. De resolutie is beperkt door de golflengte van het licht. | | Resolutie | Het vermogen van een microscoop om twee nabijgelegen objecten als gescheiden te onderscheiden. Kleinere golflengtes resulteren in hogere resolutie. | | Golflengte | De afstand tussen opeenvolgende pieken van een golf. Elektronen hebben een veel kortere golflengte dan licht, wat leidt tot hogere resolutie in EM. | | Nanometer (nm) | Een maateenheid gelijk aan $10^{-9}$ meter, gebruikt voor het beschrijven van zeer kleine structuren zoals moleculen en organellen. | | Micrometer (µm) | Een maateenheid gelijk aan $10^{-6}$ meter, gebruikt voor het beschrijven van cellen en subcellulaire structuren. | | NLS (Nuclear Localization Signal) | Een specifieke aminozuursequentie, typisch rijk aan basische residuen zoals lysine en arginine, die de import van eiwitten in de celkern reguleert. | | Lysine (Lys) | Een basisch aminozuur met een positieve lading bij fysiologische pH. | | Arginine (Arg) | Een basisch aminozuur met een positieve lading bij fysiologische pH. | | Catenines | Een familie van eiwitten die fungeren als adaptors en cel-cel adhesie-eiwitten (zoals cadherines) verbinden met het actine cytoskelet. | | Cadherines | Een familie van transmembraaneiwitten die calcium-afhankelijke cel-cel adhesie mediëren en betrokken zijn bij weefselvorming en -behoud. | | Integrines | Transmembraaneiwitten die cel-extracellulaire matrix interacties mediëren en signalen van buiten de cel naar binnen doorgeven. Ze binden aan componenten van de ECM zoals fibronectine en laminine. | | F-actine | Gefilamenteerde vorm van actine, een belangrijk component van het cytoskelet dat betrokken is bij celvorm, beweging en contractie. | | ER (Endoplasmatisch Reticulum) | Een netwerk van membranen binnen de cel, betrokken bij eiwitsynthese (RER) en lipidesynthese (SER). | | Translocon | Een eiwitkanaal in het ER-membraan dat de translocatie van gesynthetiseerde eiwitten vanuit het cytoplasma naar het ER-lumen of membraan faciliteert. Sec61-complex is een voorbeeld. | | Ribosoom | Het cellulaire complex dat verantwoordelijk is voor eiwitsynthese (translatie) op basis van mRNA-templates. | | COPII | Een coat proteïne complex dat wordt gebruikt voor anterograad transport van het ER naar het Golgi apparaat, gevormd door vesicles. | | Proteasoom | Een groot eiwitcomplex in cellen dat abnormaal gevouwen of beschadigde eiwitten afbreekt. | | Thrombocyten | Bloedplaatjes, kleine, kernloze celfragmenten cruciaal voor bloedstolling. | | Granules | Kleine zakjes of vesikels binnen een cel die verschillende moleculen kunnen bevatten, zoals enzymen of signaalmoleculen. | | Bloedstolling (coagulatie) | Het fysiologische proces waarbij bloed stolt om bloedverlies na een verwonding te stoppen. | | Collageen | Een structureel eiwit dat de belangrijkste component is van bindweefsel, zoals pezen, ligamenten en huid. Het vormt vezelige structuren die stabiliteit bieden. | | Fibrillair collageen | Collageen dat geassembleerd wordt tot lange vezels, zoals type I, II en III collageen. | | Extracellulair | Buiten de cel. | | Intracellulair | Binnen de cel. | | Procollageen | De precursor van collageen die intracellulair wordt gesynthetiseerd en vervolgens extracellulair wordt verwerkt tot volwassen collageenvezels. | | Nuclease | Een enzym dat nucleïnezuren (DNA of RNA) afbreekt door fosfodiësterbindingen te verbreken. | | Nucleosoom | De basale structuureenheid van chromatine, bestaande uit een segment van DNA dat rond een kern van acht histonproteïnen is gewikkeld. | | Chromatide | Een van de twee identieke helften van een verdubbeld chromosoom, verbonden door een centromeer. | | Gen | Een segment van DNA dat de instructie bevat voor het maken van een specifiek eiwit of functionele RNA-molecuul. | | Chromosoom | Een georganiseerde structuur van DNA en eiwitten die het genetisch materiaal van een cel bevat. | | Elektronenmicroscoop (EM) | Zie Elektronenmicroscopie (EM). | | Lichtmicroscoop (LM) | Zie Lichtmicroscopie (LM). | | Golflengte | Zie Golflengte. | | Resolutie | Zie Resolutie. | | nm | Zie Nanometer (nm). | | µm | Zie Micrometer (µm). | | NLS (Nuclear Localization Signal) | Zie NLS (Nuclear Localization Signal). | | Lys | Zie Lysine (Lys). | | Arg | Zie Arginine (Arg). | | Catenines | Zie Catenines. | | Cadherines | Zie Cadherines. | | Integrines | Zie Integrines. | | F-actine | Zie F-actine. | | ER (Endoplasmatisch Reticulum) | Zie ER (Endoplasmatisch Reticulum). | | Translocon | Zie Translocon. | | Ribosoom | Zie Ribosoom. | | COPII | Zie COPII. | | Proteasoom | Zie Proteasoom. | | Thrombocyten | Zie Thrombocyten. | | Granules | Zie Granules. | | Bloedstolling (coagulatie) | Zie Bloedstolling (coagulatie). | | Collageen | Zie Collageen. | | Fibrillair collageen | Zie Fibrillair collageen. | | Extracellulair | Zie Extracellulair. | | Intracellulair | Zie Intracellulair. | | Procollageen | Zie Procollageen. | | Nuclease | Zie Nuclease. | | Nucleosoom | Zie Nucleosoom. | | Chromatide | Zie Chromatide. | | Gen | Zie Gen. | | Chromosoom | Zie Chromosoom. | | Nucleolus | Een dicht structureel gebied binnen de celkern dat voornamelijk betrokken is bij de synthese van ribosomaal RNA (rRNA) en de assemblage van ribosomen. Het heeft geen membraan. | | rRNA | Ribosomaal RNA, een type RNA dat een structureel en katalytisch onderdeel vormt van ribosomen. | | Hematoxyline | Een veelgebruikte kernkleurstof in histologie die nucleïnezuren blauwpaars kleurt. | | Klaarveld microscopie | Een standaard microscopietechniek die direct licht gebruikt om objecten te visualiseren, vaak gebruikt voor routinematige inspectie van cellen en weefsels. | | FACS (Fluorescence-Activated Cell Sorting) | Een techniek om individuele cellen in een suspensie te sorteren op basis van hun fluorescentiekarakteristieken, vaak na kleuring met fluorescerende antilichamen. | | SEM (Scanning Electron Microscopy) | Scanning elektronenmicroscopie, een techniek die de oppervlaktestructuur van een monster beeldt door het te scannen met een gebundelde elektronenstraal. | | Microtubuli | Holle, cilindrische structuren die deel uitmaken van het cytoskelet, betrokken bij celvorm, intracellulair transport en de vorming van de mitotische spoel. Ze bestaan uit alfa- en bèta-tubuline dimeren. | | Microfilamenten | Dunne vezels van actine die deel uitmaken van het cytoskelet, betrokken bij celvorm, beweging en spiercontractie. | | MTOC (Microtubule Organizing Center) | Een structuur, zoals het centrosome, die de polymerisatie van microtubuli initieert en organiseert. | | Golgi apparaat | Een organel dat betrokken is bij de modificatie, sortering en verpakking van eiwitten en lipiden voor secretie of levering aan andere organellen. | | ERGIC (ER-Golgi Intermediate Compartment) | Een overgangscompartiment tussen het endoplasmatisch reticulum en het Golgi apparaat, betrokken bij vesiculair transport. | | Vesikels | Kleine, membraangebonden blaasjes die worden gebruikt voor transport van moleculen binnen de cel of voor secretie. | | Cisternen | Platgedrukte, membraangebonden zakjes die de fundamentele eenheden vormen van het Golgi apparaat en het ER. | | Serine | Een polair aminozuur dat vaak wordt gefosforyleerd in eiwitten en een rol speelt in signaaltransductie. | | ATP | Adenosinetrifosfaat, de primaire energievaluta van de cel. | | Autopsie | Een medische procedure waarbij het lichaam van een overledene wordt onderzocht om de doodsoorzaak vast te stellen. Dit is geen biologische term gerelateerd aan dit document. | | E-cadherines | Een type cadherine dat betrokken is bij cel-cel adhesie, voornamelijk in epitheelweefsels. | | Hemi-desmosomen | Cel-extracellulaire matrix verbindingen die cellen aan de basale membraan hechten. | | Pemphigus | Een groep auto-immuunziekten die blaarvorming op de huid en slijmvliezen veroorzaken, vaak door antilichamen tegen desmogleïnen. | | Desmogleïne 1 | Een specifiek type cadherine dat deel uitmaakt van desmosomen en belangrijk is voor de integriteit van de opperhuid. Mutaties of auto-antilichamen hiertegen kunnen Pemphigus veroorzaken. | | Retrograad transport | Transport van moleculen in de omgekeerde richting van het gebruikelijke transportpad, bijvoorbeeld van het Golgi terug naar het ER. | | Anterograad transport | Transport van moleculen in de normale richting, bijvoorbeeld van het ER naar het Golgi. | | Clathrine-coat | Een eiwitlaag (clathrine) die de buitenkant van bepaalde vesikels bekledt en helpt bij de vorming en knopvorming van vesikels, met name bij endocytose en transport naar endosomen. | | Endosomen | Membraangebonden organellen die betrokken zijn bij de verwerking van moleculen die via endocytose de cel zijn binnengekomen. | | DAPI | Een fluorescerende kleurstof die specifiek bindt aan DNA, voornamelijk aan de A-T rijke regio's, en wordt gebruikt om kernen in cellen te visualiseren. | | Cytoplasma | Het gehele inhoud van een cel, exclusief de kern, inclusief het cytosol en de organellen. | | Cytoskelet | Een dynamisch netwerk van eiwitfilamenten in het cytoplasma van eukaryote cellen dat de celvorm bepaalt, mechanische ondersteuning biedt en betrokken is bij celbeweging en transport. | | ECM (Extracellular Matrix) | Het netwerk van moleculen buiten de cel, bestaande uit proteoglycanen, vezelproteïnen (zoals collageen en elastine) en glycoproteïnen, dat structurele ondersteuning biedt en celactiviteiten reguleert. | | Alfa-1-antitrypsine deficiëntie | Een genetische aandoening die leidt tot een tekort aan alfa-1-antitrypsine, een eiwit dat de longen beschermt. Een defecte vouwing kan ER-retentie veroorzaken. | | CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) | Confocale laser scanning microscopie, een optische microscopietechniek die een beeld creëert door het scannen van het monster met een laserstraal en het detecteren van fluorescentie, wat resulteert in scherpere beelden met verbeterde resolutie, vooral voor 3D-reconstructies. | | Pinhole | Een kleine opening in confocale microscopie die helpt om onscherp licht van buiten het brandpunt te elimineren, wat resulteert in een hogere resolutie en scherpere beelden. | | Leukocyten | Witte bloedcellen, onderdeel van het immuunsysteem. | | H/E-kleuring (Hematoxyline en Eosine) | Een standaard histologische kleuring waarbij hematoxyline de kernen blauw kleurt en eosine het cytoplasma en extracellulaire componenten roze kleurt. | | Nucleoli | Meervoud van nucleolus, de kernen in de celkern waar ribosomaal RNA wordt gesynthetiseerd. | | Cytokinese | Het proces van cytoplasmatische deling na mitose of meiose, wat resulteert in twee aparte dochtercellen. | | Anafase | Een fase van mitose en meiose waarin gescheiden chromosomen (of chromatiden) naar de tegenovergestelde polen van de cel worden getrokken. | | SRP (Signal Recognition Particle) | Een ribonucleoproteïnecomplex dat een signaalsekwentie op een polypeptideketen herkent en de translatie pauseert, waarna het het ribosoom naar het ER leidt voor cotranslationele translocatie. | | GTP (Guanosinetrifosfaat) | Een nucleotidetrifosfaat dat energie levert voor diverse cellulaire processen, vergelijkbaar met ATP, en betrokken is bij eiwit-eiwit interacties en signaaltransductie. | | GDP (Guanosinedifosfaat) | De gedefosforyleerde vorm van GTP. | | Fof1 | Een deel van het ATP-synthase complex, dat deelneemt aan de productie van ATP. | | ATP-synthase | Een enzymcomplex in het binnenmembraan van mitochondriën (en chloroplasten) dat ATP produceert door middel van oxidatieve fosforylering of fotofosforylering. | | PARP-1 | Poly(ADP-ribose)polymerase 1, een enzym dat betrokken is bij DNA-herstel en celdoodmechanismen, zoals parthanatos. Overstimulatie kan leiden tot energie-uitputting. | | Parthanatos | Een vorm van gereguleerde necrose geassocieerd met overactivatie van PARP-1, leidend tot een energiecatastrofe en celdood. | | DAMP (Damage-Associated Molecular Pattern) | Moleculen die vrijkomen uit beschadigde of stervende cellen en die ontstekingsreacties kunnen uitlokken door het immuunsysteem te activeren. | | Inflammatie | Een immuunrespons op schadelijke stimuli zoals pathogenen of beschadigde cellen, gekenmerkt door roodheid, zwelling, hitte en pijn. | | Multipotent | Stamcellen die zich kunnen differentiëren tot een beperkt aantal celtypen binnen een specifieke weefsellijn, maar niet tot alle celtypen van het lichaam. | | Stamcel | Een ongedifferentieerde of weinig gedifferentieerde cel die het vermogen heeft om zichzelf te vernieuwen door celdeling en zich te differentiëren tot gespecialiseerde celtypen. | | Autophagie | Een catabolisch proces waarbij cellen hun eigen beschadigde componenten of onnodige eiwitten afbreken door middel van lysosomen. Het kan leiden tot celdood (autofagie-gemedieerde celdood). | | Autofagocytose | Een synoniem voor autofagie, het proces waarbij de cel eigen componenten afbreekt. | | Pinocytose | Een vorm van endocytose waarbij de cel vloeistoffen en opgeloste stoffen opneemt door de vorming van kleine vesikels. | | Caspase 8 | Een initiator caspase die betrokken is bij de extrinsieke route van apoptose, geactiveerd door doodreceptor signalering. | | Caspase 3 | Een effectore caspase, een sleutelenzym in de apoptosecascade dat betrokken is bij de afbraak van cellulaire componenten. | | Caspase 9 | Een initiator caspase die betrokken is bij de intrinsieke route van apoptose, geactiveerd door mitochondriale schade. | | TNF alfa (Tumor Necrosis Factor alpha) | Een cytokine dat een belangrijke rol speelt bij ontsteking en apoptose. | | Intrinsieke pathway (van apoptose) | De mitochondriale route van apoptose, die wordt geïnitieerd door intracellulaire stress of schade. | | Extrinsieke pathway (van apoptose) | De doodreceptor-gemedieerde route van apoptose, geïnitieerd door externe signalen die binden aan celoppervlaktereceptoren. | | Extracellulaire matrix (ECM) | Zie ECM (Extracellular Matrix). | | Integrines | Zie Integrines. | | CAMs (Cell Adhesion Molecules) | Moleculen op het celoppervlak die betrokken zijn bij cel-cel adhesie en cel-extracellulaire matrix interacties. | | Fase contrast microscopie | Een optische microscopietechniek die faseverschuivingen in licht veroorzaakt door verschillen in refractie-index binnen het monster omzet in contrast, waardoor levende, ongekleurde cellen zichtbaar worden. | | Alfa-tubuline | Een van de twee eiwitten (samen met bèta-tubuline) die de dimeren vormen waaruit microtubuli zijn opgebouwd. | | Bèta-tubuline | Een van de twee eiwitten (samen met alfa-tubuline) die de dimeren vormen waaruit microtubuli zijn opgebouwd. | | Protofilament | Een lineaire streng van tubuline-dimeren die de bouwsteen vormt van microtubuli. | | Holle structuur | Een buisvormige structuur met een leeg centrum, zoals de microtubuli. | | Waterhuishouding | Het reguleren van de vochtbalans in het lichaam, inclusief de verdeling van water binnen en buiten de cellen. | | Interstitieel vocht | Het vocht dat zich tussen de cellen van weefsels bevindt. | | Intravasculair vocht | Het vocht binnen de bloedvaten, voornamelijk plasma. | | Aquaporines | Kanaaleiwitten in celmembranen die de snelle passage van water reguleren. Ze spelen een belangrijke rol in de nieren bij waterreabsorptie. | | Spoelfiguren | Een structuur van microtubuli die tijdens celdeling (mitose en meiose) wordt gevormd en ervoor zorgt dat chromosomen naar de polen van de cel worden getrokken. | | Dyneïne | Een motorproteïne dat ATP gebruikt om langs microtubuli te bewegen en vaak intracellulair transport in de retrograde richting (richting het centrum van de cel) uitvoert. | | Kinesine | Een motorproteïne dat ATP gebruikt om langs microtubuli te bewegen en vaak intracellulair transport in de anterograde richting (richting de celrand) uitvoert. | | ATP-hydrolyse | Het proces waarbij ATP wordt afgebroken tot ADP en anorganisch fosfaat, waarbij energie vrijkomt die door motorproteïnen wordt gebruikt voor beweging. | | GTP-hydrolyse | Het proces waarbij GTP wordt afgebroken tot GDP en anorganisch fosfaat, wat energie levert voor bepaalde cellulaire processen, zoals het loskomen van het SRP van het ER-membraan. | | Gamma-tubuline | Een type tubuline dat voornamelijk wordt aangetroffen in de centrosome en een rol speelt bij de nucleatie van microtubuli. | | Steady state | Een toestand in een dynamisch systeem waarbij de instroom en uitstroom van componenten gelijk zijn, waardoor de totale hoeveelheid constant blijft. | | Intermediaire filamenten | Een type cytoskeletfilament dat structurele ondersteuning biedt aan cellen en weefsels. Voorbeelden zijn keratine en vimentine. Ze worden niet snel gepolymeriseerd of gedepolymeriseerd zoals microtubuli en microfilamenten. |