Anatomie en fysiologie van de mens [18th ed] 978-90-368-1122-4, 978-90-368-1123-1 [PDF]

Zitiervorschau

Anatomie en fysiologie van de mens Dr. L.-L. Kirchmann Herzien door G.G. Geskes en R.P. de Groot

Achttiende druk

Kwalificatieniveau 5

Anatomie en fysiologie van de mens

"OBUPNJF
FO
GZTJPMPHJF

WBO
EF
NFOT

Dr. L.-L. Kirchmann

Herzien door drs. G.G. Geskes en drs. R.P. de Groot

Achttiende druk

Bohn Stafleu van Loghum, Houten

ISBN 978 90 368 1122 4 © 2015 Bohn Stafleu van Loghum, onderdeel van Springer Media Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën of opnamen, hetzij op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16b Auteurswet j° het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van (een) gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich tot de uitgever te wenden. Samensteller(s) en uitgever zijn zich volledig bewust van hun taak een betrouwbare uitgave te verzorgen. Niettemin kunnen zij geen aansprakelijkheid aanvaarden voor drukfouten en andere onjuistheden die eventueel in deze uitgave voorkomen. NUR 897 Omslagontwerp: MDS, Manipal Illustraties: A.A. van Horssen BFA, Laren NH, en Maarten Breuker, Haarlem Eerste druk 1956 Dertiende, herziene druk, Uitgeverij De Tijdstroom, Utrecht 1995 Veertiende, ongewijzigde druk, Uitgeverij De Tijdstroom, Utrecht 1997 Veertiende druk, tweede en derde oplage, Elsevier/De Tijdstroom, Maarssen 1998-1999 Veertiende druk, vierde t/m zevende oplage, Elsevier gezondheidszorg, Maarssen 2000-2002 Vijftiende, herziene druk, eerste t/m derde oplage, Elsevier gezondheidszorg, Maarssen 2003-2007 Zestiende druk, Reed Business, Amsterdam 2010 Zeventiende, herziene druk, eerste en tweede oplage, Reed Business, Amsterdam 2012, 2014 Achttiende, ongewijzigde druk, Bohn Stafleu van Loghum, Houten 2015 Bohn Stafleu van Loghum Het Spoor 2 Postbus 246 3990 GA Houten www.bsl.nl

Voorwoord bij de 17e druk

Anatomie en fysiologie vormen de basis van de geneeskunde. Dat was al zo toen in 1956 de eerste druk van het leerboek van dr. Kirchmann verscheen en dat is nu, 56 jaar later, nog steeds zo. Dr. Kirchmann schreef dit leerboek als hulpmiddel bij de opleiding tot verpleegkundige en die rol is het al die jaren blijven vervullen. Vele generaties verpleegkundigen hebben zich met dit boek als leidraad kennis van en inzicht in de anatomie en de fysiologie van de mens eigengemaakt. In die periode zijn er van ‘de Kirchmann’ zestien drukken verschenen en is het boek een aantal keer herzien en bijgewerkt. Uiteraard zijn de anatomie en de fysiologie van de mens in die 56 jaar niet veranderd, maar wel is de kennis over het menselijk lichaam veel uitgebreider en gedetailleerder geworden. Dat is te zien aan dit leerboek. Vijftig jaar geleden meldden de auteurs bijvoorbeeld geregeld eerlijk dat bepaalde aspecten van de werking van het lichaam niet bekend waren, tegenwoordig zijn bijna al die lacunes in de kennis opgevuld. Bij de 11e druk, in 1985, werd in dit boek ook een plaats ingeruimd voor een beknopte beschrijving van de pathologie, en kwam er dus ook aandacht voor het niet goed functioneren van het lichaam. Dit boek pretendeert daarmee niet een vervanger te worden van pathologieboeken; de beschrijving van ziekten en aandoeningen dient vooral om te illustreren wat er gebeurt als de normale fysiologie verstoord raakt. Bij deze herziening ten behoeve van deze 17e druk zijn verschillende wijzigingen doorgevoerd. Zo staat de beschijving van de pathologie niet meer over de hoofdstukken verdeeld bij het betreffende orgaan(systeem) maar staan de belangrijkste ziekten en aandoeningen bij elkaar aan het einde van elk hoofdstuk. Verder is gekozen voor het gebruik van de Latijnse namen bij de beschrijving van alle anatomische structuren, met een eenmalige vermelding van de Nederlandse naam. Alleen in uitzonderingsgevallen wordt de Nederlandse naam gebruikt, met name wanneer deze naam volledig is ingeburgerd en ook in de klinische praktijk standaard wordt gebruikt. Voor deze druk is de tekst grotendeels herzien en zijn er vele aanpassingen en verbeteringen aangebracht en zijn nieuwe inzichten in met name de fysiologie verwerkt. Waar nodig is de tekst duidelijker gestructureerd. Ook alle illustraties, van oudsher de ruggengraat van het boek, zijn kritisch bekeken en waar nodig uitgebreid, verduidelijkt of vervangen door nieuwe. Ten slotte is ook de lay-out nog verder verbeterd. Bij de nieuwe druk is ook gebruikgemaakt van de mogelijkheden van online werken. De ‘Checklist’ aan het eind van elk hoofdstuk is daarom vervangen door de mogelijkheid om de verkregen kennis online te toetsen aan de hand van multiplechoicevragen. Hopelijk zal deze 17e druk van ‘Kirchmann’ voor vele studenten in de verpleegkunde een nuttig leerboek en naslagwerk blijken te zijn, en kunnen docenten er

veel gebruik van maken bij hun lessen. Wij horen graag van u als u op- en aanmerkingen heeft, onderwerpen te uitgebreid (of juist niet uitgebreid genoeg) vindt of in een volgende druk bepaalde onderwerpen graag behandeld zou willen zien. zomer 2012 G.G. Geskes R.P. de Groot

Inhoud

1

Inleiding

1.1 1.2

Anatomie Fysiologie Pathologie

2

Cellen, weefsels en stofwisseling

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10

Cellen 23 Celdeling 33 Stofwisseling en groei 34 Weefsels en organen 36 Epitheelweefsel 37 Bindweefsel 44 Spierweefsel 60 Zenuwweefsel 66 Pathologie 73 Ziekten van het epitheel 73 Ziekten van het bindweefsel 75

3

Skelet

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

Soorten beenderen 77 Beenderen van de romp 78 Beenderen van schoudergordel, arm en hand Beenderen van bekken, been en voet 96 Beenderen van het hoofd 108 Verbindingen tussen beenderen 116 Pathologie 119 Aandoeningen van de beenderen 119 Aandoeningen van de gewrichten 121

4

Spieren

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Bouw en werking van een spier 124 Soorten skeletspieren 125 Spieren van hoofd, hals en nek 128 Spieren van de borstkas 132 Spieren rond de buikholte 135 Spieren van arm en hand 139 Spieren van been en voet 145 Pathologie 151 Aandoeningen van de spieren 151 Aandoeningen van de pezen 152

4.8 4.9

13 16 19 21

23

77

123

90

5

Spijsvertering

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 5.19 5.20 5.21

De werking van het spijsverteringsstelsel Mond 158 Keelholte 166 Slokdarm 169 Gaster (maag) 171 Dunne darm 178 Dikke darm 189 Pancreas 194 Lever 197 Galwegen 205 Peritoneum 206 Fysiologie van de voeding 208 Pathologie 213 Aandoeningen van de mond 213 Ziekten van farynx en larynx 214 Ziekten van de oesofagus 214 Ziekten van de maag 215 Ziekten van de dunne darm 215 Ziekten van de dikke darm 217 Ziekten van het pancreas 217 Ziekten van de lever 218 Ziekten van de galwegen 220

6

Ademhaling

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

Neusholte 224 Neusbijholten 227 Farynx 228 Larynx 228 Trachea 234 Longen 235 Mediastinum 240 Fysiologie van de ademhaling 241 Pathologie 254 Aandoeningen van de neus en de neusbijholten Aandoeningen van de larynx 254 Aandoeningen van trachea, bronchi en longen Aandoeningen van het mediastinum 256

6.9 6.10 6.11 6.12

153 153

223

7

Nieren en urinewegen

7.1 7.2 7.3 7.4

Nieren 258 Urinewegen 267 Urine 270 Nierfunctievervangende behandelingen 275 Pathologie 276 Aandoeningen van de nieren 276 Aandoeningen van de blaas en de urinewegen

7.5 7.6

254 254

257

279

8

Endocrien systeem

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 8.14 8.15 8.16 8.17 8.18

Hormonen 281 Het hypofyse-hypothalamussysteem 283 Epifyse (pijnappelklier) 293 Glandula thyroidea (schildklier) 293 Glandulae parathyroideae (bijschildklieren) 296 Glandulae suprarenales (bijnieren) 298 Pancreas 307 Geslachtshormonen 308 Weefselhormonen 313 Overige hormonen 314 Pathologie 315 Hypo- en hyperfunctie van klieren met interne secretie Aandoeningen van de adenohypofyse 315 Aandoeningen van de neurohypofyse 316 Aandoeningen van de schildklier 317 Aandoeningen van de bijschildklieren 319 Aandoeningen van de bijnieren 320 Aandoeningen van de eilandjes van Langerhans 322 Aandoeningen van de gonaden 326

9

Bloedsomloop

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 9.17 9.18

Bloed 329 Plasma 329 De bloedcellen 337 Erytrocyten 339 Leukocyten 342 Afweer tegen infecties 345 Organen die betrokken zijn bij de afweer 347 Het reticulo-endotheliale systeem 351 Trombocyten 351 Bloedstolling 351 Bloedgroepen en bloedtransfusie 354 Hart 357 Circulatie 368 Grote bloedsomloop 373 Bloedvaten van de kleine bloedsomloop 385 De bloedsomloop vóór de geboorte 386 Bloeddruk en bloedstroom 387 Het lymfevatstelsel 390 Pathologie 395 Aandoeningen van het afweersysteem 395 Aandoeningen van de bloedcellen 396 Aandoeningen van het hart 397 Aandoeningen van de bloedvaten 399 Aandoeningen van de lymfevaten en lymfeklieren

9.19 9.20 9.21 9.22 9.23

281

329

402

315

10

Zenuwstelsel

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12

Indeling van het zenuwstelsel 403 Cerebrum 406 Truncus encephali 421 Cerebellum 422 Hersenvliezen, ventrikels en liquor cerebrospinalis De bloedvoorziening van de hersenen 427 Medulla spinalis 428 Reflexen 431 Hersenzenuwen 436 Nervi spinales 438 Perifere zenuwen 442 Autonoom zenuwstelsel 449 Pathologie 454 Aandoeningen van het centrale zenuwstelsel 456 Aandoeningen van de perifere zenuwen 458 Symptomencomplexen 458

10.13 10.14 10.15

403

423

11

Zintuigen

11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 11.10 11.11 11.12 11.13

Waarneming van externe prikkels 461 Interne prikkels 463 Gevoelszintuigen 464 Propriocepsis 467 Chemische zintuigen 468 Ogen 472 Gehoor 489 Evenwicht 501 Pathologie 505 Aandoeningen van de gevoelszintuigen 505 Aandoeningen van de smaak- en de reukzin 506 Aandoeningen van de ogen 506 Aandoeningen van het gehoor 510 Aandoeningen van het evenwichtszintuig 512

12

Huid

12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7

Functies van de huid 513 Bouw van de huid 515 Haren 519 Nagels 520 Pathologie 521 Aandoeningen van de huid Aandoeningen van de haren Aandoeningen van de nagels

13

Geslachtsorganen en voortplanting

13.1 13.2 13.3

De vrouwelijke geslachtsorganen 527 De mannelijke geslachtsorganen 538 De ontwikkeling van de mannelijke en vrouwelijke geslachtscellen

461

513

521 525 526

527 544

13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10

Voortplanting 549 Embryonale en foetale ontwikkeling 553 Graviditeit 564 Partus 572 Pathologie 575 Aandoeningen van de vrouwelijke geslachtsorganen Aandoeningen van de mannelijke geslachtsorganen Aids 577

Register

581

575 577

1 Inleiding

samenhangende systemen

Hoe is het menselijk lichaam gebouwd? En hoe werkt het? De anatomie en de fysiologie zijn de takken van de wetenschap die zich met deze vragen bezighouden. In dit leerboek wordt een overzicht gegeven van de bouw en de werking van het lichaam, en het zal duidelijk worden dat de bouw en de werking onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn. Het menselijk lichaam bestaat uit weefsels en organen die een nauwe samenhang met elkaar hebben. Dankzij allerlei ingebouwde regelmechanismen kunnen de verschillende onderdelen van het lichaam met en naast elkaar functioneren. Het lichaam kan worden beschouwd als een nauwkeurig afgestelde machine die zonder haperen vele jaren kan werken, althans zolang de onderdelen intact blijven en het regelmechanisme het functioneren naar behoren blijft besturen. Dit normale functioneren wordt meestal als een vast gegeven beschouwd: de lichaamsmachine wordt geacht zonder noemenswaardig onderhoud en slechts door regelmatige toevoeging van brandstof (voedsel en drinken) zeventig, tachtig jaar of nog langer te blijven werken. Dat er wel eens stoornissen optreden is verre van verwonderlijk, enerzijds omdat een of meer complexe mechanismen binnen het lichaam ‘vanzelf’ (ouderdom, slijtage) ontregeld kunnen raken, en anderzijds omdat het lichaam continu bedreigd wordt door schadelijke invloeden van buitenaf. Voorbeelden hiervan zijn infectieverwekkende micro-organismen, geweld in allerlei vormen en fysische invloeden (onder andere temperatuur). Een functiestoornis kan zich op verschillende manieren manifesteren: pijn, ziek zijn en verschijnselen doordat een orgaan of orgaansysteem geheel of gedeeltelijk niet meer goed werkt. Veel functiestoornissen zijn van tijdelijke aard, dat wil zeggen dat het lichaam zichzelf kan herstellen, waarmee meteen het essentiële verschil met een machine is aangegeven. Een niet vanzelf verdwijnende stoornis vormt in de regel een reden om medische hulp in te roepen. De anatomie is de wetenschap die zich richt op de structuur en de organisatie van een organisme, dus op de bouw ervan. De fysiologie wordt gedefinieerd als de wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van de levensverrichtingen (zoals de stofwisseling) van organismen. Anatomie en fysiologie kunnen niet los van elkaar worden gezien. Om te kunnen bestuderen hoe een organisme werkt, moet eerst bekend zijn hoe het is gebouwd. Een goed inzicht in de fysiologie van de mens kan pas worden verkregen met een grondige kennis van de anatomie. Het lichaam van de mens, en van elk groter meercellig dier, bestaat uit een aantal orgaansystemen die nauw met elkaar in contact staan, op alle niveaus met elkaar samenwerken en die allemaal essentieel zijn voor het functioneren van het organisme. Het organisme ‘mens’ bestaat naar schatting uit 65 × 1012 cellen, waarvan er 10 × 1010 deel uitmaken van de hersenen. Alle orgaansystemen die door deze cellen worden gevormd, komen in dit boek aan de orde.

L. - L. Kirchmann, Anatomie en fysiologie van de mens, DOI 10.1007/978-90-368-1123-1_1, © 2015 Bohn Stafleu van Loghum, onderdeel van Springer Media

14

anatomie en fysiologie van de mens

14

1 13 2 3

4

5 12 11

6 10

9 7

8

Figuur 1.1 Vooraanzicht van de borst- en buikorganen 1 long 2 rib 3 hart 4 diafragma 5 lever 6 colon ascendens 7 urineblaas

8 9 10 11 12 13 14

femur colon sigmoideum dunne darm colon transversum maag scapula clavicula

1 inleiding

1

2 13

3 12 11

4

10

5

9 6 8

7

Figuur 1.2 Achteraanzicht van de borst- en buikorganen 1 wervelkolom 2 scapula 3 milt 4 linker nier 5 colon descendens 6 pelvis 7 anus

8 9 10 11 12 13

appendix ureter colon ascendens rechter nier lever long

15

16

anatomie en fysiologie van de mens Pathologie (ziektekunde) is de wetenschap betreffende de veranderingen van vormen en functies die in een lichaam door ziekten ontstaan, kortweg de wetenschap die zich bezighoudt met ziekten. Anatomie, fysiologie en pathologie zijn zeer nauw met elkaar verbonden. Een functiestoornis van een orgaan leidt tot veranderingen in de werking c.q. fysiologie van dat orgaan, en daarmee in veel gevallen tot tekenen van ziekte. Hetzelfde geldt voor een stoornis is de anatomie (bijvoorbeeld een botbreuk): het betreffende lichaamsdeel kan niet meer functioneren en daarmee is de fysiologie verstoord. In dit boek wordt bij de diverse organen en orgaanstelsels een korte beschrijving gegeven van de meest voorkomende aandoeningen en functiestoornissen. Dit heeft met name ten doel om duidelijk te maken wat het effect is van afwijkingen in de fysiologie, dus van een stoornis in het functioneren, op de gezondheidstoestand van een mens.

1.1 macroscopische en microscopische anatomie

Anatomie Onder anatomie verstaat men de kennis van de bouw van het menselijk lichaam. De kennis van de inwendige bouw kan op verschillende manieren worden verkregen. Allereerst door ontleedkunde (dit is de letterlijke betekenis van het woord ‘anatomie’), ofwel het waarnemen met het blote oog, waarbij ontleed wordt met pincet en mes. Op deze manier leert men de organen kennen, de plaats in het lichaam waar ze zich bevinden, en hoe ze eruitzien. Dit is de macroscopische anatomie. De microscopische anatomie is een aanvulling op de macroscopische anatomie, waarbij met beeldvormende instrumenten als de lichtmicroscoop en de elektronenmicroscoop wordt gewerkt. Hiermee worden de met het blote oog onzichtbare structuren van de weefsels en de cellen zichtbaar gemaakt. De pathologische anatomie is de studie van zieke organen in de breedste zin van het woord. Een orgaan bestaat uit verschillende weefsels, en weefsels bestaan op hun beurt uit een groot aantal cellen met dezelfde bouw en functie. De cel is de kleinste bouwsteen van het menselijk lichaam. De leer van de bouw en functie van de weefsels is de histologie, terwijl de cytologie de bouw en functie van de cellen bestudeert. Bouw en functie van een cel zijn onverbrekelijk met elkaar verbonden; uit de bouw wordt vaak de functie al duidelijk. De embryologie (ontwikkelingsleer) is de studie van de vroege ontwikkeling van organismen, vanaf het moment van de bevruchting van de eicel tot het ontstaan van de foetus. De topografische anatomie bestudeert de ligging van de organen ten opzichte van elkaar. Kennis hiervan is bijvoorbeeld voor chirurgen van essentieel belang. Men vat ‘de anatomie van de mens’ dan ook samen als de wetenschap van de vorm en bouw (en dus ook van de functies) van het menselijk lichaam, ongeacht door welke methoden deze kennis is verkregen. Aanvullende informatie over de bouw en de werking van het – levende – lichaam kan onder andere verkregen worden met behulp van allerlei beeldvormende technieken, zoals röntgenonderzoek en computertomografie (CT), magnetic resonance imaging (MRI), echografie en scintigrafie.

1 inleiding

17

Figuur 1.3 De mens

Figuur 1.4 De anatomische les van Rembrandt (1632): demonstratie van de bouw van het lichaam

Bij de beschrijving van de ligging van organen en structuren in het lichaam wordt gebruikgemaakt van verschillende vlakken. œ

`]l
`gjargflYd]
ndYc
ggc
o]d
`]l
ljYfkn]jkYd]
ndYc
_]fg]e\!3
\]
\ggjkf]\]
kan op elk willekeurig niveau, dat wil zeggen van de kruin tot aan de voetzolen, worden gemaakt. Op een CT-scan worden doorsneden van het lichaam in dit vlak afgebeeld.

18

anatomie en fysiologie van de mens œ
`]l
n]jla[Yd]
ndYc$
gf\]jn]j\]]d\
af2 – het sagittale vlak (van voor naar achter); – het mediane vlak (van voor naar achter door het midden van het lichaam; het mediane vlak is dus een van de vele mogelijke sagittale vlakken); – het frontale vlak (dwars, van links naar rechts). Er is een zestal richtingen van beweging. De aanduidingen voor die richtingen worden ook gebruikt om de ligging van organen en structuren ten opzichte van elkaar aan te geven. œ
kmh]jagj
fYYj
Zgn]f$
af
\]
ja[`laf_
nYf
`]l
`gg^\!3 œ
af^]jagj
fYYj
Z]f]\]f$
af
\]
ja[`laf_
nYf
\]
ng]l]f!3 œ
hgkl]jagj
fYYj
Y[`l]j]f!3 œ
Yfl]jagj
fYYj
ngj]f!3 œ
\]pljY
fYYj
j][`lk!3 œ
kafakljY
fYYj
dafck!& Hiernaast worden nog regelmatig de termen lateraal (zijdelings) en mediaal (naar het midden toe) gebruikt. De termen proximaal en distaal dienen als plaatsbepaling ten opzichte van een bepaalde structuur. Proximaal wil zeggen dat iets dichterbij

superior / boven

dextra / rechts

posterior / achter

4

1

anterior / voor

sinistra / links 2 inferior / onder 3

Figuur 1.5 Vlakken en richtingen 1 transversale of horizontale vlak 2 sagittale vlak 3 mediane vlak 4 frontale vlak

1 inleiding

19

het centrum van het lichaam ligt dan die structuur (bijvoorbeeld: proximaal van de knie betekent in het bovenbeen). Distaal houdt in dat iets verder van het centrum van het lichaam afligt dan de genoemde stuctuur (bijvoorbeeld: distaal van de knie betekent in het onderbeen).

1.2 levensverrichtingen

Fysiologie De wetenschap die het functioneren van levende organismen bestudeert, is de fysiologie. Anders gezegd: de fysiologie is de leer van de levensverrichtingen, dus van de normale werking en eigenschappen van het lichaam. De fysiologie onderzoekt de werking van de organen, de wijze waarop de organen elkaar onderling beïnvloeden en de reacties van het lichaam op de omgeving. Een gangbare definitie van leven is de volgende: ‘Leven is een fysisch-chemisch systeem dat door middel van uitwisseling van materie en energie met de omgeving en door een inwendige stofwisseling in staat is zich in stand te houden, te groeien, zich te vermenigvuldigen en zich aan te passen aan de omgeving, zowel op korte termijn (fysiologische en morfologische adaptatie) als op lange termijn (evolutie).’ Een cel is een levend organisme en heeft daarom een aantal kenmerken, de zogenoemde levensfuncties. œ

Homeostase: het vermogen het inwendige milieu (milieu interne) constant te houden. œ
Organisatie en structuur: er is een relatie tussen de bouw en de functie. œ
Stofwisseling: het opnemen, verwerken en uitscheiden van stoffen. œ
Groei: het proces van toename van de grootte en de complexiteit. œ
Adaptatie: aanpassing aan de omgeving, zowel van structuur als van gedrag. œ
Prikkelbaarheid: het vermogen op prikkels te reageren. œ

Voortplanting: het zorgen voor nakomelingen en het voortbestaan van de soort. In een eencellig levend organisme, bijvoorbeeld een amoebe, zijn deze levensfuncties (die ook wel levenseigenschappen worden genoemd) vrij eenvoudig en in één cel verenigd. Betreft het echter een ‘hoger ontwikkeld’ levend wezen zoals de mens, dan is een uitgebreide organisatie nodig om de miljarden cellen waaruit het menselijk lichaam bestaat, goed te laten functioneren. Alle cellen moeten worden voorzien van zuurstof en voedingsstoffen, koolzuur en afvalstoffen moeten worden verwijderd. Alle cellen moeten bereikbaar zijn voor prikkels en moeten zich kunnen vermenigvuldigen. Er zijn orgaansystemen nodig om aan al deze eisen te voldoen.

Vegetatieve en animale functies instandhouding

Een organisme beschikt over vegetatieve (onwillekeurige) en animale (willekeurige) functies. Deze indeling is enigszins kunstmatig, omdat beide soorten functies niet los van elkaar kunnen bestaan. De vegetatieve functies zorgen voor de instandhouding van het lichaam, dus voor de energievoorziening en voor de bouw en groei: œ
\]
klg^oakk]daf_
ghfYe]
nYf
ng]\af_kklg^^]f
]f
ger]llaf_
`a]jnYf
af
]f]j_a]!3 œ
\]
Y\]e`Ydaf_
ghfYe]
nYf
rmmjklg^
]f
Y^_a^l]
nYf
cggdrmmj!3

20

anatomie en fysiologie van de mens œ
\]
oYjel]`mak`gm\af_
j]_mdYla]
nYf
\]
da[`YYekl]eh]jYlmmj!3 œ

\]
malk[`]a\af_
\ggj
\]
fa]j]f
nYf
Y^nYdklg^^]f
]f
ng[`l$
]f
\ggj
\]
\Yje
nYf
ontlasting); œ

`]l
ljYfkhgjl
nYf
rmmjklg^$
cggdrmmj
]f
ng]\af_kklg^^]f
naY
`]l
Zdg]\nYYlstelsel); œ

\]
[g‘j\afYla]
nYf
Zgn]f_]fg]e\]
hjg[]kk]f
\ggj
`]l
Ymlgfge]
r]fmostelsel en het hormoonstelsel). animale functies

De animale functies zijn de zogenoemde hogere functies, die niet primair ten doel hebben het lichaam in stand te houden: œ
\]
nggjlhdYflaf_3 œ
`]l
Z]o]_]f3 œ
`]l
[gflY[l
e]l
\]
ge_]naf_
\ggj
ea\\]d
nYf
\]
raflma_]f!3 œ
Ydd]
hkq[`ak[`]
hjg[]kk]f
af
\]
`]jk]f]f!&

Orgaansystemen indeling naar functie

Het lichaam bestaat uit een aantal orgaansystemen of orgaanstelsels. Zo’n systeem wordt gevormd door enkele of meerdere organen, of door weefsels, die gezamenlijk een levensfunctie of een onderdeel van een levensfunctie verzorgen. œ

@]l
musculoskeletale systeem (spieren en beenderen). Dit systeem zorgt voor de voortbeweging, voor het handhaven van rechtopstaande houding en de ademhaling. Verder steunt en beschermt het de inwendige organen. œ

@]l
gastro-intestinale systeem (maag-darmstelsel). De voedingsstoffen die het lichaam nodig heeft, komen met het voedsel binnen en worden in de darmen onder invloed van enzymen afgebroken. Deze stoffen worden door de wand van de darm heen in het bloed geabsorbeerd en komen, na passage door de lever, bij de weefsels terecht. œ

@]l
respiratoire systeem (longen). De energie die het lichaam nodig heeft, komt vrij door de oxidatie van voedingsstoffen, zoals suikers en vetten, en de zuurstof die voor dit proces nodig is, wordt in de longen uit de ingeademde lucht opgenomen. Het koolzuur dat hierbij in de weefsels ontstaat, wordt via de longen afgevoerd naar de buitenlucht. œ

@]l
uitscheidingssysteem (nieren). Bij de stofwisseling komen niet-vluchtige afvalproducten vrij die door de nieren met de urine worden uitgescheiden. Verder zorgen de nieren voor het constant houden van de samenstelling van de het bloed en het extracellulaire vocht. œ

@]l
zenuwstelsel en het endocriene systeem. De activiteiten van de verschillende orgaansystemen moeten gecoördineerd en gereguleerd worden. Het lichaam beschikt hiervoor over twee systemen. Het zenuwstelsel brengt zeer snel elektrische signalen over naar bepaalde cellen en stuurt daarmee bijvoorbeeld de skeletspieren aan zodat het lichaam kan bewegen. Het endocriene systeem reguleert via chemische stoffen in het bloed (hormonen) de werking van allerlei orgaansystemen, waaronder het voortplantingssysteem. œ

@]l
cardiovasculaire systeem (hart, bloedvaten en bloedsomloop). De cellen die het lichaam vormen, kunnen de zuurstof en de voedingsstoffen die ze nodig hebben, niet rechtstreeks aan de omgeving onttrekken. Het is de functie van de bloedsomloop om daarin te voorzien. De bloedsomloop, die wordt aangedreven

1 inleiding

21

door het hart als pomp, brengt zuurstof en voedingstoffen naar de cellen en voert koolzuur en afvalstoffen af. œ

@]l
immuunsysteem (afweersysteem). Dit zorgt voor de bescherming van het lichaam tegen infecties, zowel door het uitschakelen van binnengedrongen micro-organismen als door het opruimen van zieke en beschadigde cellen. œ

@]l
voortplantingssysteem. Versmelten van een vrouwelijke eicel en een mannelijke zaadcel leidt tot het ontstaan van een nieuw organisme, waarvan de groei en de ontwikkeling tot aan de geboorte plaatsvindt in de baarmoeder.

Pathologie Pathologie (ziektekunde) is de wetenschap die de anatomische, cellulaire en functionele veranderingen onderzoekt die in een lichaam ontstaan door ziekten, kortweg de wetenschap die zich bezighoudt met ziekten. In dit boek wordt aan het eind van ieder hoofdstuk een korte beschrijving gegeven van de meest voorkomende aandoeningen in het betreffende orgaanstelsel. Anatomie, fysiologie en pathologie hangen zo sterk samen dat enige kennis van de pathologie het inzicht in de anatomie en de fysiologie kan vergroten. Bovendien vormt de pathologie de brug naar de dagelijkse praktijk in het ziekenhuis.

Kijk voor verdere verdieping op www.studiecloud.nl.

2 Cellen, weefsels en stofwisseling

kleinste bouwstenen

2.1

De bouw van het menselijk lichaam is, evenals het functioneren ervan, uiterst gecompliceerd. De bouw van de verschillende delen van het lichaam is afhankelijk van de functie. Zo is het skelet, dat tot taak heeft stevigheid aan het lichaam te geven, anders gebouwd dan het maag-darmkanaal, dat tot taak heeft de opgenomen voedingsstoffen te verteren. Cellen van eenzelfde soort en met eenzelfde functie noemt men een weefsel: spierweefsel, zenuwweefsel, dekweefsel, beenweefsel enzovoort. Elk weefsel is opgebouwd uit gespecialiseerde cellen. Maar aan de basis staat altijd de cel, de bouwsteen van alle weefsels van het lichaam. Eerst volgt een uitleg over de cellen, de kleinste bouwstenen waaruit het menselijk lichaam bestaat. Daarna komen de weefsels aan bod en tot slot de energiehuishouding van de cellen, oftewel de stofwisseling.

Cellen Cellen zijn microscopisch klein. Hun afmeting varieert van 5 tot 100 micrometer (μm), dat is 0,005 tot 0,1 mm. Het menselijk lichaam bestaat dan ook uit een enorm groot aantal cellen: 1013 tot 1014. Daarbij komt dat wetenschappelijk onderzoek heeft uitgewezen dat dit aantal niet meer dan 10% vormt van alle cellen in ons lichaam. De rest komt voor rekening van de maar liefst honderd biljoen (honderdduizend miljard, 1014) bacteriën die onze darmflora vormen. Meer hierover in het hoofdstuk over de spijsvertering.

verschillende functies

De bouw van een cel is afhankelijk van de functie die hij moet vervullen. Zo heeft een spiercel een andere bouw dan een kliercel. De eerste heeft tot taak delen van het lichaam te laten bewegen door samentrekking, terwijl de laatste een stof produceert (bijvoorbeeld speeksel in de speekselklieren). Een zintuigcel heeft weer een andere functie: hij vangt een prikkel op van de buitenwereld of van een weefsel of orgaan in het lichaam zelf, en geleidt deze naar de hersenen. Cellen zijn daarom allemaal gespecialiseerd. Als een spiercel een prikkel ontvangt, trekt hij zich samen; als een zenuwcel een prikkel uit de buitenwereld opvangt, geeft hij deze door naar de hersenen of naar een volgende zenuwcel. Is deze prikkel een lichtstraal die door cellen van het netvlies is opgevangen, dan nemen we dit waar als licht. Dit wordt mogelijk gemaakt door de gespecialiseerde eigenschappen van de betrokken cellen. Toch hebben vrijwel alle cellen dezelfde basisstructuur, met een celwand, een celkern en cytoplasma.

Bouw van de cellen Elke cel bestaat uit een celwand of celmembraan, waarbinnen zich het cytoplasma en de celkern bevinden. Een en ander is te zien onder een microscoop. Na de uitvinding van de elektronenmicroscoop, die ruim duizendmaal zo sterk vergroot

L. - L. Kirchmann, Anatomie en fysiologie van de mens, DOI 10.1007/978-90-368-1123-1_2, © 2015 Bohn Stafleu van Loghum, onderdeel van Springer Media

24

anatomie en fysiologie van de mens

7

1

6

5

2

3

4

Figuur 2.1 De cel, ruimtelijke weergave 1 lysosomen 2 endoplasmatisch reticulum 3 celkern 4 ribosomen

5 golgiapparaat 6 centriolen 7 mitochondrion

2 cellen, weefsels en stofwisseling

25

als een lichtmicroscoop, zijn aanzienlijk meer details in het binnenste van een cel ontdekt. Ook over de functies van al deze onderdelen is men inmiddels zeer veel te weten gekomen (zie figuur 2,1, 2.2, 2.3 en 2.4). Figuur 2.1 toont een eenvoudige cilindrische epitheelcel uit de dunne darm. Deze schematische constructie van een gedeeltelijk opengesneden cel laat de kernmembraan zien (groen), de inhoud van de kern, de nucleus (rood) en de chromosomen (zwart). Buiten de kern, in het cytoplasma, ligt het endoplasmatisch reticulum (geel), met ribosomen (rood) in groepjes bijeen. Het golgiapparaat (roze) is hier afgebeeld in een ligging juist boven de kern. Eveneens afgebeeld zijn verschillende cytoplasmatische blaasjes waarin lysosomen gelegen zijn, microtubuli (blauw), microfilamenten en één paar centriolen (grijs). Het vrije oppervlak van de cel is bedekt met microvilli, zeer kleine uitstulpingen. De microvilli worden inwendig verstevigd door microfilamenten die met elkaar een netwerk van fijne vezeltjes vormen. Aan de boven-zijranden van de cel zijn plaatsen aangegeven waar de epitheelcellen zeer innig contact maken. De basale membraan (paars) vormt de begrenzing tussen het epitheel en het onderliggende oppervlak. Deze membraan ligt vlak tegen het losmazige bindweefsel en het collageen van de onderliggende weefsels.

Celwand of celmembraan intra- en extracellulaire ruimte

De celwand, ook wel de celmembraan genoemd, vormt de scheiding tussen de celinhoud, het cytoplasma (ook wel de intracellulaire ruimte genoemd) en de ruimte buiten de cel, de extracellulaire ruimte. De celmembraan is zo dun dat ze voedingsstoffen en water kan doorlaten, van binnen (van het cytoplasma) naar buiten (naar de extracellulaire ruimte) én van buiten naar binnen. De celmembraan is heel selectief in het doorlaten van stoffen. Dat heeft te maken met haar bijzondere samenstelling. De celmembraan bestaat uit twee lagen langwerpige moleculen, fosfolipiden. Deze liggen met hun waterafstotende koppen tegen elkaar aan. Ze zorgen ervoor dat water, lading en ionen (geladen deeltjes, bijvoorbeeld atomen zoals Na+ of K+) niet zonder meer de celmembraan kunnen passeren. De membraan zorgt er dan ook voor dat de cel

1 2 3 4 5 6

Figuur 2.2 Schema van een cel; algemene bouw 1 celmembraan (celwand) 2 vacuolen 3 centrosoom (vormt de beide centriolen) 4 kernlichaampje en kern 5 chromosomen 6 kernmembraan (wand, met poriën) 7 cytoplasma

7

6

7

5

26

anatomie en fysiologie van de mens

Figuur 2.3 Elektronenmicroscopische opname van een cel

3

1

Figuur 2.4 Gespecialiseerde cellen met externe secretie (pancreas) 1 celkern 2 cel 3 kliersecreet

2

27

2 cellen, weefsels en stofwisseling 2

2

3

5

4 1 3 3

Figuur 2.5 Schematische weergave van de moleculaire opbouw van de celmembraan 4 intracellulaire ruimte 1 celmembraan met twee lagen fosfolipiden 5 extracellulaire ruimte 2 glycoproteïnen 3 eiwitten in de celmembraan

in staat is om een heel eigen samenstelling van stoffen te handhaven, die volkomen anders is dan die van de vloeistof om de cellen heen, de extracellulaire ruimte. Er zijn hormonen die de doorlaatbaarheid van de celmembraan voor bepaalde stoffen kunnen beïnvloeden. Zo zorgt het pancreashormoon insuline voor een verhoogde doorlaatbaarheid van de celwand voor glucose.

Cytoplasma

celorganellen als chemisch fabriekje

Het cytoplasma, dat fijnkorrelig van structuur is, bestaat voor gemiddeld driekwart (65% tot 95%, afhankelijk van het type cel) uit water en voor de rest uit voedingsstoffen als eiwitten, lipoïden (vetachtige stoffen), koolhydraten en mineralen. Deze bevinden zich in een colloïdale (geleiachtige) oplossing. In het cytoplasma kan men met de elektronenmicroscoop (vergroting ongeveer tienduizend maal) allerlei structuren onderscheiden die men samenvat onder de naam celorganellen. Deze celorganellen bestaan uit membranen met allerlei vormen, zoals kleine lichaampjes, maar ook buisjes of platte blaasjes. Elk van deze organellen heeft een eigen functie in de stofwisseling van de cel, zoals het omzetten van voedingsstoffen in energie, het verteren van afvalstoffen, de opbouw van eiwitten benodigd voor het in stand houden van de structuur van de cel of het zorgen voor de mogelijkheid van de cel om zich te kunnen delen. Behalve celorganellen bevat

28

anatomie en fysiologie van de mens het cytoplasma nog vetdruppels en holten gevuld met vocht (vacuolen). Tot de celorganellen behoren de volgende structuren (zie ook figuur 2.6). œ
Mitochondriën. Deze lichaampjes zorgen voor de energievorming uit de voedingsstoffen. Bij verbranding van voedingsstoffen komt energie vrij. œ
Centrosomen spelen een rol bij de celdeling. Ze spelen mogelijk ook een rol bij de vorming van trilharen. œ
@]l
golgiapparaat bestaat uit stapeltjes platte blaasjes, die onderling via buisjes met elkaar in verbinding staan, zodat ze één systeem vormen. Dit systeem verwerkt eiwitten en polysachariden (koolhydraten, complexe suikers). Het trekt eiwitten aan uit het endoplasmatisch reticulum (zie onder) en voegt deze samen met de polysachariden zodat er nieuwe eiwitproducten ontstaan, waartoe onder meer voorstadia van hormonen behoren. Deze gaan als korreltjes naar de celwand, passeren deze en komen vervolgens in de extracellulaire ruimte en daarmee in de circulatie terecht. œ
Lysosomen zijn actief in de vertering van grote moleculen. Je zou ze kunnen zien als een piepkleine versie van het maagdarmkanaal, op cellulair niveau. Met behulp van enzymen worden grote moleculen afgebroken, zoals alle soorten biologische macromoleculen (suikers, eiwitten, vetten, nucleïnezuren). Al deze macromoleculen – afkomstig van binnen of buiten de cel – kunnen in principe worden afgebroken tot hun bouwstenen, bijvoorbeeld aminozuren, suikers en vetzuren. Deze verteringsproducten worden dan weer gebruikt in de stofwisseling van de cel. Ze kunnen dienen als bouwstenen voor de synthese van eiwitten en vetten of als brandstof om energie te leveren, in de mitochondriën. Dat deze lysomale verteringsenzymen ‘verpakt’ zitten in

9

Figuur 2.6 De cel (doorsnede van een darmcel) 1 mitochondrion 2 membraan 3 close junction, de verbinding tussen twee cellen 4 ribosomenketens in het endoplasmatisch reticulum 5 endoplasmatisch reticulum 6 nucleus (kern) 7 nucleolus (kernlichaampje) 8 golgiapparaat 9 microvilli (borstelzoom)

1

2

8

3 4 7 6 5

2 cellen, weefsels en stofwisseling

29

de lysosomen, is noodzakelijk, omdat ze anders de eiwitten in het cytoplasma zouden afbreken. œ
@]l
endoplasmatisch reticulum is een netwerk van sterk vertakte holten dat de structuur heeft van een soort buisjes- of kanaaltjessysteem. De kanaaltjes zorgen voor een snel transport van de opgeloste stoffen van het ene deel van het cytoplasma naar het andere deel. œ
Af
`]l
[qlghdYkeY$
]f
kgek
gh
\]
oYf\
nYf
\]
cYfYYdlb]k
nYf
`]l
]f\ghdYkeYtisch reticulum, bevinden zich zeer kleine korreltjes, de ribosomen. Hier worden eiwitten opgebouwd uit aminozuren, op basis van informatie uit het DNA.

Celkern De celkern (nucleus) is net als de cel omgeven door een wand, de kernwand of kernmembraan. Deze membraan is dubbelwandig. De ruimte tussen de beide wanden is niet meer dan een smal spleetje dat in verbinding staat met het endoplasmatisch reticulum. Op verschillende plaatsen heeft de kernwand kleine openingen, waardoor uitwisseling kan plaatsvinden tussen de kerninhoud en het cytoplasma. De celkern heeft een reticulaire structuur (reticulum = netwerk).

Kernvocht, RNA en DNA genetisch materiaal

In de celkern bevinden zich het kernvocht en het genetische materiaal van de cel, dat voor elke cel identiek is. In het kernvocht bevinden zich nucleoli (kernlichaampjes). Het genetisch materiaal dat zich in de celkern bevindt, wordt gevormd door nucleïnezuren (kernzuren). In het kernvocht bevinden zich chromatinekorrels. Deze bestaan uit het nucleïnezuur desoxyribonucleïnezuur (DNA, naar de Engelse benaming desoxyribonucleic acid). Het DNA is het eigenlijke genetische materiaal van de cel. Uit de chromatinekorrels worden spiraalvormige, grote moleculen gevormd, de chromosomen. De chromosomen zijn geheel opgebouwd uit DNA. De nucleïnezuren zijn gebonden aan eiwitten en heten dan nucleoproteïnen. Hun functie is het opbouwen van eiwitten uit kleinere bouwstenen, de aminozuren (zie figuur 2.7). Dit proces vindt plaats door tussenkomst van het ribonucleïnezuur (RNA, van de Engelse benaming ribonucleic acid). Tussen de kernlichaampjes, de chromatinekorrels en de ribosomen bestaat een ingewikkeld samenspel. De kernlichaampjes fungeren min of meer als bode tussen de chromatinekorrels en de ribosomen.

Menselijke chromosomen 23 paar chromosomen

De menselijke cel bevat 46 chromosomen, ‘de dragers van de erfelijke eigenschappen’, die paarsgewijs aanwezig zijn. Er zijn dus 23 paar chromosomen (zie figuur 2.7), waarvan er 22 bestaan uit autosomen. Elk van deze 22 paren bestaat uit twee dezelfde chromosomen, die eender zijn van grootte en vorm. Elk paar vertegenwoordigt een reeks bepaalde erfelijke eigenschappen, die inmiddels voor een deel in kaart zijn gebracht. De erfelijke eigenschappen worden ook wel genen genoemd. Deze 22 paar zijn genummerd van 1 tot en met 22. Het DNA in de chromosomen heeft de vorm van een dubbele spiraal, die sterk ineengestrengeld in het chromosoom ligt. De feitelijke afmeting van een chromosoom bedraagt in de regel minder dan 1 mm. Als het tot zijn volle lengte zou zijn uitgetrokken, zou het DNA-molecuul bij de mens 7 cm lang zijn.

30

anatomie en fysiologie van de mens boodschapper-RNA

eiwitten

Figuur 2.7 Schematisch overzicht van de verschillende processen die plaatsvinden gedurende verdubbeling van DNA en gedurende eiwitopbouw Geheel links in het beeld de verdubbeling van DNA, de zogenoemde replicatie, waar weergegeven wordt hoe een dubbele spiraal van DNA zichzelf ontvouwt en zich vervolgens weer in een dubbele spiraal verandert, waardoor in wezen twee dubbele spiralen uit een enkele voortkomen.

4 basenparen

RNA

X- en Y-chromosoom

polypeptideketen transport-RNA ribosoom aminozuren

glycine glutamine histidine alanine kernmembraan

De dubbele spiralen van de chromosomen zijn opgebouwd als een zeer lange trap. De treden in de trap worden gevormd door basenparen, die aan elkaar gekoppeld zijn. Deze basenparen bestaan uit steeds twee nucleotiden, aan elkaar gekoppeld door waterstofbruggen – de traptreden. De gedeelten van de nucleotiden die de basenparen vormen, worden de basen genoemd. In totaal zijn er vier verschillende nucleotiden in het DNA, adenine, cytosine, guanine en thymine, die worden aangeduid met de hun beginletters A, C, G en T. Adenine (A) vormt altijd een paar met thymine (T) en omgekeerd, guanine (G) vormt altijd een paar met cytosine (C) en omgekeerd. Tussen G en C zitten drie waterstofbruggen, tussen A en T twee. De nucleotiden zijn dus horizontaal in paren gekoppeld en zitten verticaal in lange strengen vast, als een soort ladder. Een groot chromosoom, zoals chromosoom 2, bestaat uit maar liefst 243 miljoen basenparen en is goed voor zo’n 8% van het genetische materiaal van de mens. De informatie op dit chromosoom wordt bepaald door de volgorde van de vier verschillende basenparen: A/C, C/A, G/C en C/G. Deze basenparen liggen gekronkeld in een zeer lange dubbele spiraal, ook wel dubbele helix genoemd. Het RNA, dat de boodschappen van het DNA overbrengt, bevat eveneens vier basen, alleen bevat het naast adenine, cytosine en guanine niet thymine maar in plaats daarvan een andere base, uracil. In tegenstelling tot het DNA is het RNA in het menselijk lichaam geen dubbele, maar een enkele spiraal. Het 23e paar chromosomen bestaat uit de geslachtschromosomen of heterochromosomen en is bij vrouw en man verschillend. Er zijn twee geslachtschromosomen, aangeduid met de letters X en Y. Bij de vrouw bevat het paar geslachtschromosomen tweemaal het X-chromosoom, bij de man bevat het één X- en één Y-chromosoom.

2 cellen, weefsels en stofwisseling

31

fosfaatgroep desoxyribose nucleotiden

T

A

C

G

C

G

T

Figuur 2.8 Opbouw van de basenparen van het chromosoom

A

waterstofbruggen ruggengraat

Ribosomen en RNA eiwitsynthese

Ribosomen en RNA maken samen de eiwitten. Het DNA in de celkern dient als de bouwtekening voor de aanmaak van alle lichaamseiwitten. Boodschapper-RNA brengt de bouwtekening vanuit het DNA over naar de ribosomen, waar de aanmaak plaatsvindt. De ribosomen zijn essentieel in dit proces. Met DNA als bouwtekening en de aminozuren als bouwstenen maken ze de eiwitten die het leven mogelijk maken. Het gaat om tienduizenden verschillende eiwitten, essentieel voor het goed functioneren van het lichaam. Voorbeelden zijn het bloedeiwit hemoglobine, nodig voor het transport van zuurstof, en het eiwit insuline, verantwoordelijk voor het bloedsuikergehalte. Het kopiëren van de bouwtekening voor een eiwit noemen we transcriptie. Dit proces is afgebeeld in figuur 2.9. De dubbele spiraal van het DNA ontvouwt zich over korte afstanden. Het uitgevouwen deel fungeert als een soort mal, waarvan een afdruk gemaakt wordt in de vorm van boodschapper-RNA (mRNA). Dit mRNA brengt de informatie uit het DNA over, het verlaat de kern door poriën in de kernwand en gaat naar een ribosoom. Hier vindt de translatie plaats: aminozuren worden in volgorde aan elkaar gekoppeld tot polypeptideketens en uiteindelijk tot eiwitten, die in wezen zeer lange polypeptideketens zijn. Het ribosomaal RNA (rRNA) volgt het opengevouwen mRNA-molecuul en koppelt vrijliggende aminozuren in de aangegeven volgorde aan elkaar tot een polypeptideketen. De vrije aminozuren worden geproduceerd door lysosomen en naar het ribosoom vervoerd door transportRNA (tRNA). Dat transport van aminozuren, en de translatie tot eiwitten, gebeurt in drietallen: drie aminozuren vormen samen steeds één codon. Om de eiwitsynthese mogelijk te maken moet het cytoplasma vrije aminozuren bevatten, en de lysosomen staan dus aan de basis van eiwitsynthese en de celstofwisseling.

32

anatomie en fysiologie van de mens

tRNA met aminozuur

DNA

polypeptideketen

mRNA

Figuur 2.9 Schematisch overzicht van de verschillende processen die plaatsvinden tijdens de eiwitopbouw. Ribosomen en RNA maken samen de eiwitten.

Figuur 2.10 Diagram van de structuur van een chromosoom Het diagram moet van onder naar boven gelezen worden. Het DNA bestaat uit een dubbele spiraal, opgebouwd uit een aaneenschakeling van suikermoleculen (S) en fosfaatgroepen (P), tezamen het desoxyribosefosfaat vormend, waaraan per suikermolecuul een kenmerkend bestanddeel (een base) is gehecht. In het natuurlijke DNA komen vier basen constant voor: adenine (A), guanine (G), thymine (T) en cytosine (C). Deze dubbele spiraal van uiterst geringe afmetingen is vele malen ineengewonden en bevat naast de primaire ook secundaire windingen. Dit wordt verderop in de afbeelding verduidelijkt. Ten slotte worden kluwens gevormd die dan onderdelen zijn van een chromatide; twee van deze chromatiden vormen tezamen één chromosoom.

ribosoom mRNA

mRNA

2 cellen, weefsels en stofwisseling

2.2 groei en vervanging

replicatie

Celdeling De mitose of celdeling (figuur 2.11) is nodig voor de vervanging van afgestorven cellen en voor de groei. Nieuwe cellen ontstaan uit volgroeide bestaande cellen. De celdeling begint met een deling van het centrosoom, gevolgd door een deling van de kern. Uit het centrosoom ontstaan door deling twee diplosomen. Het ene gaat naar het ene uiteinde van de cel, het andere naar het tegenovergestelde uiteinde. Ieder diplosoom wordt nu een centriool genoemd. De kern verliest zijn kernwand. Uit de chromatinekorrels vormen zich de draadvormige chromosomen, die zich rangschikken langs draadjes (spoeldraden) die van de centriolen naar het midden van de cel lopen. De chromosomen gaan zich nu overlangs delen, een proces dat replicatie wordt genoemd. Net als bij de transcriptie ontrolt en opent de spiraal van het DNA zich, en dankzij de complementaire basen wordt nu een tweetal nieuwe ketens aangemaakt die als het ware het negatief zijn van de oorspronkelijke dubbele helix. Zo ontstaat er een dubbel aantal chromosomen, die paarsgewijs bij elkaar horen. De verdubbeling van het DNA is een feit en de cel is klaar om te delen. Van elk paar chromosomen verplaatst zich de ene helft naar het ene centriool en de andere helft naar het tegenoverliggende centriool. Na dit proces begint de celwand zich in het midden in te snoeren tot er een scheiding tussen de twee delen optreedt. De spoeldraadjes verdwijnen en uit de chromosomen worden weer chromatinekorrels gevormd. Om elke cel ontstaat een nieuwe kernwand en in elke cel vormt zich weer een kern waarin de chromosomen zich bevinden.

1

6 11

Figuur 2.11 Mitose (celdeling) In dit schema een celdeling in vijftien stappen. Stap 1-5 beeldt de splitsing uit van het centrosoom (boven in de cel) in twee diplosomen. Vanaf stap 5 verdwijnt de kernwand en vormen de diplosomen zich om tot centriolen. Vanaf stap 6 verdubbelen de chromosomen zich tot identieke paren. Deze paren splitsen zich op en verdelen zich, zoals in stap 6-10 is afgebeeld, aangetrokken door ‘spoeldraadjes’ van de centriolen. De cel is klaar om zich te splitsen (stap 11-15).

33

2

7 12

3

8 13

4

9

14

5

10

15

34

anatomie en fysiologie van de mens Uit één cel hebben zich aldus twee cellen gevormd, beide met hetzelfde aantal chromosomen als vóór de celdeling. Bovendien hebben beide nieuwe cellen dezelfde samenstelling wat de soorten chromosomen betreft, met dezelfde erfelijke eigenschappen als de oorspronkelijke cel. Elke cel kan zich op haar beurt gaan delen zodra ze volgroeid is. Een volledige celdeling duurt dertig minuten tot twee uur. Deze celdeling wordt mitose genoemd. Kenmerkend voor de mitose is dat de nieuwe cellen hetzelfde aantal chromosomen hebben als de moedercel, dus 23 paren. Bij de meiose, de geslachtsdeling of reductiedeling, ontstaan gameten, cellen die slechts een enkele serie chromosomen hebben (zie paragraaf 13.4 Voortplanting).

2.3

voeding

anabolisme en katabolisme

Stofwisseling en groei Hoe verschillend de bouw van de cellen ook is, alle cellen van het lichaam hebben een aantal gemeenschappelijke eigenschappen: elke cel moet voedingsstoffen opnemen en afbraakproducten uitscheiden om in leven te blijven, energie te produceren, te groeien en zich te kunnen delen. Om energie te produceren moet de cel naast voeding ook zuurstof opnemen. Een deel van de opgenomen voedingsstoffen wordt namelijk met behulp van zuurstof verbrand, waarbij warmte en energie vrijkomen. De cel neemt de benodigde voedingsstoffen op uit het weefselvocht dat haar omringt. Het weefselvocht krijgt die stoffen uit het bloed, en het bloed krijgt ze op zijn beurt uit de darmwand. De darm, tot slot, neemt de voedingsstoffen op uit het voedsel dat door de spijsverteringssappen is bewerkt. De stofwisseling komt er dus op neer dat het menselijk organisme uit de omringende wereld (het uitwendige milieu) stoffen in allerlei vorm moet opnemen, geschikt moet maken voor opname in het weefselvocht en moet transporteren naar de weefsels waar deze stoffen nodig zijn, zodat de cellen ten slotte vanuit het omringende weefselvocht (het inwendige milieu) de benodigde stoffen kunnen opnemen. Zodra de cellen deze stoffen hebben opgenomen, volgt een proces van verwerking. Vervolgens moeten de cellen hun afbraakproducten kwijt kunnen raken aan het weefselvocht en van daaruit moeten deze afvalstoffen uit het inwendige milieu naar het uitwendige milieu worden afgevoerd. Dit gehele, uitgebreide en zeer ingewikkelde proces noemt men metabolisme of stofwisseling. Men kan bij de cel twee vormen van stofwisseling onderscheiden. œ