begeleidend schrijven voor docenten

verantwoording van deze tekst

De aanleiding om deze lessen te maken is tamelijk recent onderzoek naar de vervormbaarheid van rode bloedcellen en naar hun aggregatie-eigenschappen. In de onderzoeksgroep waar ik werk doe ik samen met een postdoc met zogenaamde ‘optische pincetten’ (laserbundels die cellen kunnen vasthouden in een microscopisch preparaat) hier proeven aan. Dit onderzoek is nog lang niet in een eindfase, dus er worden nogal wat onzekerheden genoemd in de tekst. We hopen in een aantal jaren meer te weten te komen over welke ziekten/omstandigheden de vervormbaarheid van rode bloedcellen beïnvloeden, om deze eigenschap te kunnen gaan gebruiken als diagnostisch hulpmiddel.

Een voorbeeld van het vervormbaarheidsonderzoek. Dit plaatje toont een tijdserie (20 ms tussen de beelden) van een relaxatie van een door drie laserbundels vervormde rode bloedcel in zij-aanzicht (de bundels zijn in het eerste beeld nog aan). De beelden zijn gemaakt met een fasecontrastmicroscoop met een 100x NA1.3 olie-objectief.

Deze onderwerpen zijn aangevuld met feiten die uit biologieboeken komen (zie literatuurverwijzing), uit de middelbare schoolstof voor VWO (Kreuzer) en er is ook iets van internet geplukt (over herkenning van oude rode bloedcellen door macrofagen). Ik hoop dat hierdoor een samenhangend geheel is ontstaan dat niet al te veel overlap heeft met bestaande VWO-stof.

De afbeeldingen zijn grotendeels uit biologieboeken gehaald, de plaatjes van bloedcelaggregaten en het plaatje hierboven heb ik zelf gemaakt en het filmpje is een fragment uit een BBC-programma over sickle cell anemia die ik op video heb en waar ik volstrekt geen verdere informatie over heb, ik vermoed aan de vorm van de cellen dat het geen menselijk weefsel is.

Ik had nog een aardig proefje bedacht waarbij leerlingen aggregatie van hun eigen bloedcellen (een druppeltje uit de vinger) konden volgen, maar ik begreep dat proefjes met bloed niet meer gedaan mogen worden op school.

Wellicht zijn er nog vragen waar ik een antwoord op weet, daarom hieronder mijn naam,adres etc:

Jos Grimbergen, Javaplein 9-III, 1095 CH Amsterdam, tel 020-6632835

Alberts et al, Molecular Biology of The Cell, third edition, Garland pubishing, New York

Keeton & Gould, Biological Science, fifth edition, W.W. Norton&Company, New York

Solomon et al, Biology, third edition, Saunders College Publishers, Orlando, Florida

Kreuzer, biologie 4hv, Wolters Noordhoff

Bronkhorst, Red Cell Deformability, proefschrift 1996, fac. Geneeskunde, Univ. Utrecht

1.Als een groot beest een vergelijkbaar uitgebreid trachheeënstelsel zou hebben als insecten zou de zuurstof in de weefsels een veel grotere afstand moeten afleggen. Het zou alleen werken als het tracheeënstelsel veel fijmaziger zou zijn, maar dat zou een heel nieuw bouwplan vergen met nieuwe problemen (zie overweging).

overweging (hier heb ik geen literatuuronderzoek naar gedaan, ben ik nog van plan): Zo'n tracheeënstelsel zou wel steeds uitgebereider kunnen worden en fijnmazig door de organen kunnen lopen , maar het luchttransport is afhankelijk van bewegingen van het insect en ik kan me voorstellen dat bij zulke uitgebreide stelsels dat niet meer werkt. Een ander mogelijk probleem is dat tracheeën dichtgedrukt worden als ze door spieren heen moeten lopen in plaats van alleen er omheen. Door bewegingen in gang gehouden luchtstromingen kunnen in elk geval niet zo efficiënt worden als bloedstroming dat door een hart wordt rondgepompt.

2. hoeveel zuurstof kan worden opgelost in bloed met en zonder hemoglobine ?.

De op losbaarheid van O2 in water bij 37°C is 10,6·10-4 mol/liter (BINAS). In bloedplasma kan 4 keer zo weinig worden opgelost. Vermenigvuldigd met het getal van Avogadro geeft dit 6·10 23 x 10.6·10-4/4 = 16·10 19 moleculen O2 per liter.

Aan één molecuul hemoglobine kunnen 4 moleculen O2 gebonden worden. Er zitten 2,8·10 8 moleculen Hb per bloedcel, en 5.4·10 12 rode bloedcellen in een liter bloed, er kunnen dus 4 x 2,8·10 8 x 5,4·10 12 = 60·10 20 moleculen O2 gebonden worden per liter bloed.

Er kunnen dus veertig keer zoveel moleculen O2 gebonden worden aan het hemoglobine dan kunnen worden opgelost in alleen plasma.

3. De pH van het bloed wordt voornamelijk bepaald door de hoeveelheid opgelost CO2 (als koolzuur: H2CO3) Dit komt in het bloed in de haarvaten en is ook nog aanwezig in de aders. Bij fysieke inspanning wordt meer CO2 geproduceerd en zal de patient meer sikkelcellen krijgen.

4. De 'slapheid' van een cel speelt ook een rol: hele slappe cellen kunnen er heel lang over doen om na vervorming terug te veren naar platte toestand, maar zullen wel heel gemakkelijk een haarvat passeren. Hele stijve cellen kunnen snel terugveren, of langzaam, maar door de grotere kracht die nodig is om ze dubbel te vouwen, zullen ze zowiezo moeilijker haarvaten passeren. Je zult voor deze parameter de kracht moeten meten die nodig is om ze dubbel te vouwen. (de begrippen 'slap' en 'stijf' , 'vervormbaarheid' en 'elasticiteit' zijn om de mechanische eigenschappen van bloedcellen te omschrijven eigenlijk te slecht gedefinieerd in de nederlandse taal. Er zijn technische termen die veel nauwkeuriger de bedoelde eigenschappen weergeven, maar dit verheldert een middelbare schooltekst niet echt)

6: Er kan 40 keer zoveel zuustof worden vervoerd in gebonden vorm dan in opgeloste vorm.

7: Aggregatie treedt op bij rustige bloedstroming zoals die in de aders plaats kan vinden. Dit is niet ernstig, dit treedt onder volstrekt normale omstandigheden op in ieders lichaam, bij snellere stroming verdwijnen de aggregaten weer.