H4 Groei Celdeling en celdifferentiatie, groei, verstoorde celgroei, tumoren, gereguleerde celdood (apoptose)

Celdeling De meeste cellen leven korter dan een mensenleven. Niet elk celtype leeft even lang, variërend van enkele dagen tot tien jaar. Door celdeling ontstaan nieuwe cellen ter vervanging van de dode of beschadigde cellen of voor groei. Na celdeling kunnen dochtercellen specialiseren.

4.1 Dooreten, daar wordt je oud van Verouderingskenmerken, telomeer, telomerase, celdood

Voeding en ouder worden. Groei en ontwikkeling, maar ook verouderingsverschijnselen hangen ten dele af van de samenstelling van het voedsel. Bij ratten, muizen en resusapen langer leven als ze op een vetarm, koolhydraat arm dieet staan, maar wel voldoende eiwitten, vitamines en mineralen eten. Bij mensen lijkt dit ook zo te zijn, maar dat is nog niet onderzocht.

Telomeren Aan het eind van een chromosoom zit een telomeer (net als een nestel aan een veter). Bij iedere deling van het chromosoom, wordt het telomeer een stukje korter, tot het te kort wordt om nog een keer celdeling mogelijk te maken. Celdood treedt op. Een telomeer is een soort teller die bijhoudt hoevaak een cel heeft gedeeld. Cellen die een telomeer langer kunnen maken, kan vaker delen (b.v. darmcellen en huidcellen). Veel beschadigde of afgestorven cellen leiden tot ouderdomsverschijnselen.

4.2 Giraffen en olifanten Groeispurt, groeischijf, hypofyse, groeihormoon, geslachtshormoon, groeifactor

Groei De groeispurt bij jongens is heviger dan bij meisjes. Daarom worden zij gemiddeld 14 cm langer dan meisjes. Lengtegroei ontstaat vooral door het groeien van pijpbeenderen. Dit gebeurt in de groeischijf (een zone met kraakbeen aan de uiteinden van de pijpbeenderen). De groei van pijpbeenderen stopt als alle kraakbeencellen in de groeischijf (epifysairschijf) in botcellen zijn veranderd.

Groeifactoren Groeihormoon uit de hypofyse is vooral verantwoordelijk voor de lengtegroei bij kinderen. In de puberteit zorgen ook de geslachtshormonen voor de groeispurt Deze geslachtshormonen zorgen er ook voor dat de kraakbeencellen in de epifysairschijven versneld worden omgezet in beencellen waardoor de lengtegroei stopt.

Groei door toename van het aantal cellen komt voor bij: Hormonen worden door een hormoonklier afgegeven aan het bloed. Alleen cellen die een receptor hebben voor dit hormoon reageren er op door groeifactoren te maken. Groeifactoren zijn kleine eiwitmoleculen die cellen stimuleren of juist remmen in hun deling. Groei door toename van het aantal cellen komt voor bij: Organismen o.i.v. hormonen Weefselgroei na verwonding Weefselkweek bij medisch onderzoek Kanker waarbij tempo celdeling is ontregeld

Lengte, volume en massa Hoe groter je bent, hoe zwaarder je in verhouding bent. Lengtegroei met x Oppervlak met x2 Massa groei gaat met x3 Verhoudingsgewijs verliest een groot lichaam hierdoor minder warmte dan een klein lichaam

4.3 Jong blijven? Vernieuw je cellen! Celcyclus, interfase, G1-fase, S-fase, G2-fase, M-fase, synthese, centromeer, mitose, chromosomen, chromatiden, spoelfiguur

Tijdens de interfase (periode tussen delingen) zijn DNA moleculen niet opgerold. De genetische code is dan af te lezen. De periode waarin een cel ontstaat, groeit, actief is en opnieuw deelt noemen we de celcyclus

DNA replicatie voor celdeling Despiralisatie van de dubbelstreng Splitsing van de basenparen door een enzym Aankoppeling van passende vrije DNA-nucleotiden aan de vrijgekomen basen-einden in de DNA-strengen Er ontstaan twee identieke chromatiden als beide enkele strengen weer zijn aangevuld tot dubbele strengen. Beide dubbelstrengen bestaan nu uit een oud en een nieuw gevormde streng.

DNA verdubbeling Tegen elke oude streng van het DNA wordt een nieuwe gevormd.

Celcylcus (Binas 75A) G1-fase: toename cytoplasma en celorganellen :cel groeit S-fase: het DNA verdubbelt (replicatie). Twee identieke DNA moleculen rollen op tot chromosomen. De twee chromatiden blijven op één punt verbonden = centromeer G2-fase: Groei hoeveelheid cytoplasma, celorganellen. DNA wordt gecontroleerd . M-fase: kerndeling (mitose zie Binas 75B1). Uit de kern ontstaan twee kernen. Celdeling: midden in de cel ontstaat een nieuwe celmembraan die het cytoplasma in tweeën deelt. Bij planten ontstaat hierna nog een celwand. G1-fase (kan heel lang duren), S-fase en G2 fase vinden plaats tijdens de interfase, het tijdsinterval tussen twee kerndelingen.

Mitose (Celdeling) 2n-->2n + 2n Chromosomen bestaan uit DNA plus eiwitmoleculen (daar zit het DNA omheen gewikkeld). Tijdens de mitose gaan de centromeren van elk chromosoom in het midden van de cel liggen. Homologe chromosomen liggen naast elkaar in het equatorvlak. Er ontstaan trekdraden, die van elk chromosoom één chromatide naar de ene kant van de cel (pool) trekken en de andere chromatide naar de andere kant van de cel.

Fases van de mitose Profase: Metafase: Anafase Spiralisatie van het DNA Kernmembraan verdwijnt Metafase: Chromosomen gaan naast elkaar in equatorvlak liggen Vorming spoelfiguren van trekdraden bij de centromeren Anafase Centromeren delen zich Uiteentrekken van de chromatiden

Hierna kan celdeling plaatsvinden. Telofase Iedere pool krijgt weer 2n chromosomen Chromosomen despiraliseren Ontstaan twee nieuwe kernmembranen Hierna kan celdeling plaatsvinden.

Na de celdeling Er zijn twee nieuwe cellen ontstaan. Elke cel bezit nu de helft van de organellen en het cytoplasma en heeft een eigen portie DNA omgeven door een kernmembraan. Eén van beide cellen specialiseert zich tot een bepaald type cel (krijgt specifieke bouw en functie) b.v. zenuwcel De andere cel gaat in rustfase en kan zich opnieuw delen wanneer dat nodig is.

Op de link hieronder staat een animatie waarin de mitose wordt uitgelegd. http://www.bioplek.org/animaties/cel/mitose.html

4.4 Beter een goede buur ..…. Celdifferentiatie, determinatie, mastergenen, inductie, geprogrammeerde celdood (apoptose)

Celdifferentiatie Na een deling is een cel nog niet gespecialiseerd. Deze cel kan nog van alles worden, oogcel, levercel, hersencel. Alle cellen bij een mitose ontstaan hebben steeds hetzelfde DNA. Verschillen tussen cellen ontstaan door het aan- en uitschakelen van genen. In het ene celtype zijn andere genen actief dan in een ander celtype Later ontwikkeld zo’n cel zich in een bepaald type = celdifferentiatie. Cellen verschillen in grootte, bouw en de eiwitten die ze maken. Epigentica houdt zich bezig met het onderzoek naar het onstaan van die verschillende celtypen

Celdeterminatie Tijdens de ontwikkeling van een embryo worden cellen gedetermineerd. Ze worden voorbestemd om een bepaald type cel te worden. De differentiatie gebeurt later.

Mastergenen Op het DNA van gedetermineerde cellen zitten vaste eiwitten (mastergenen), die als een schakelaar werken. Ze zorgen ervoor dat bepaalde stukken DNA actief zijn en andere niet. Mastergenen besturen de ontwikkeling van organen. Er zijn mastergenen die de activiteit van andere mastergenen regelen De eiwitten die mastergenen maken blijven tijdens de deling op hun plek zitten.

Inductie De plaats waar een cel zich bevindt bepaalt mede de determinatie. Welke buurcellen de cel heeft bepaalt wat hij gaat worden. Cellen wisselen stoffen uit met elkaar. Als een cel het contact met zijn buurcellen verliest gaat hij dood door gebrek aan deze stoffen (apoptose) Inductie kan dus leiden tot apoptose (zie volgende dia)

Apoptose Geprogrammeerde celdood. Cellen sterven doordat , na een signaal van buitenaf, hun eigen DNA hen daartoe aanzet. Geeft het lichaam vorm tijdens de embryonale stadia (b.v. vorming van vingers). Bij volwassenen heb je ook apoptose (b.v. het afstoten van een deel van het baarmoederslijmvlies bij menstruatie, het afsterven van losse cellen die het contact met hun buren zijn verloren)

4.5 Wildgroei Tumor, goedaardig, kwaadaardig, metastaseren, kanker, regelgenen, stimuleren, remmen protooncogen, suppressorgen, zelfmoordgen, carcinogeen

Ontregelde celdeling Groei en snelheid van celdeling staan onder invloed van groeihormonen en van plaatselijke factoren zoals verwonding en belasting van organen. Ontregelde groei van cellen: Cellen slaan de rustfase over en blijven zich delen. Deze cellen specialiseren zich niet. Goedaardige gezwellen zijn plaatselijk en verspreiden zich niet. (b.v. een wrat) Kwaadaardige gezwellen (tumor) dringen omliggende weefsels binnen. Kunnen losraken en via het bloed of lymfe uitzaaien (metastaseren) naar een andere plek in het organisme

Celcyclus geregeld Celcyclus (bron 14 blz 97 en Binas tabel 76A) Tijdens G1 fase zijn er stoffen die de celdeling Stimuleren en stoffen die de celdeling remmen. Receptoren op de cel reageren op deze stoffen en schakelen regelgenen in het DNA aan of uit (bron 29 blz 105)

Regelgenen Proto-oncogenen: stimuleren celdeling. Coderen voor eiwit die het signaal van de stimulerende receptor overbrengen naar de celkern  DNA verdubbelt zich en de cel gaat delen. Bij mutatie in proto-oncogenen kan een cel deze eiwitten produceren zonder dat de receptor is geactiveerd cel gaat ongecontroleerd delen. Tumor ontstaat. Een ontstpoort proto-oncogen heet een oncogen. Soms worden er dan ook groeifactoren afgegeven aan buurcellen, waardoor die ook gaan delen.

Regelgenen 2 Inductie van buurcellen kan het ontstaan van een tumor remmen tumor-suppressorgenen: coderen voor eiwitten die de celdeling onderdrukken. Deze eiwitten brengen het signaal van de buurcellen (stop met delen) over naar de kern. Deze stopt daardoor met ongeremd delen. Cellen met onherstelbaar DNA beschadiging sterven door het aanschakelen van een zelfmoordgen. Bij de helft van de tumoren is dit zelfmoordgen gemuteerd.

Mutaties Verandering in DNA Oorzaken: Straling Genmutaties (veranderingen in de nucleotiden) Chromosoommutaties Oorzaken: Straling Chemische stoffen (carcinogene stoffen) Virussen

Genmutaties Puntmutatie Insertie Deletie Inversie

Chromosoommutaties Isochromosoom Deletie Inversie Duplicatie

Genoommutaties

Gevolgen van Mutaties Normale lichaamscel -> vaak niet schadelijk Geslachtscel -> wel schadelijk als het wordt doorgegeven aan het nageslacht Schadelijk als cellen ongeremd gaan delen, met als gevolg een tumor

Metastaseren Door mutatie in de genen voor de eiwitten die een cel op zijn plek houden, kan een aantal cellen van een tumor losraken en via bloed en/of lymfe zich verspreiden door het lichaam en ergens anders een nieuwe tumor vormen. Kankercellen stimuleren de groei van haarvaten, waardoor een tumor goed voorzien wordt van zuurstof en voedingsstoffen.

Genezen van Kanker Opereren. Verwijderen van de tumor Bestralen. Met röntgenstralen of radioactieve straling de tumorcellen kapot maken. Chemotherapie. Chemische stoffen doden de actievere tumorcellen sneller dan de lichaamscellen. Doet veel schade aan het lichaam Monoclonale antilichamen therapie (zie hoofdstuk 9) Een combinatie van therapieën is meestal nodig. Sommige vormen van kanker zijn redelijk goed (tijdelijke) te genezen, anderen niet.