Naar inhoud springen

Cel (biologie)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Rode uicellen onder een microscoop. Levende cellen met gekleurde vacuole, afgestorven met kleurloze vacuole, luchtbel met dikke zwarte rand

In de biologie is de cel het kleinste onderdeel van een organisme dat alle genetische informatie van dat organisme bevat. Stofwisseling, zoals celademhaling en eiwitsynthese, vindt binnen iedere individuele, levende cel plaats. Andere belangrijke cellulaire levensprocessen zijn het passsief en actief transport van stoffen, in en uit de cel. Deze processen vormen het studiegebied van de celfysiologie.

Cellen van eukaryoten bestaan uit een celmembraan dat het cytoplasma omgeeft met daarin de celkern. Het cytoplasma bestaat uit waterig cytosol waarin zich de celorganellen bevinden. In de cellen van bacteriën, schimmels en planten wordt de celmembraan nog omgeven door een extra, relatief dikke, celwand. De fysiologische eenheid die gevormd wordt door de celkern met het eromheen liggende cytoplasma wordt ook wel energide genoemd.

Bacteriën, en protisten, waaronder veel algensoorten, zijn eencellige organismen. In meercellige organismen komen verschillende soorten - gespecialiseerde - cellen 'groepsgewijs' voor als weefsels. Meercellige organismen zijn dieren, planten, veel schimmels en veel groen-, rood- en bruinwieren.

Een tussenvorm tussen eencellige en meercellige organismen wordt gevormd door coenobia, dat zijn celkolonies, met een min of meer vaste vorm, van niet-gespecialiseerde, gelijksoortige cellen.

Geschiedenis van de celtheorie

[bewerken | brontekst bewerken]
Zie Celtheorie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

De eerste waarnemingen van cellen dateren uit de begindagen van de lichtmicroscoop. Robert Hooke publiceerde in 1665 zijn verhandeling Micrographia waarin hij onder meer de microstructuur van kurk beschreef. Hij ontleende het woord cel aan de leefruimten van monniken.[1]

Antoni van Leeuwenhoek wordt beschouwd als de eerste persoon die levende cellen zag. Hij bekeek onder andere druppels water met een microscoop: een bolvormige lens die op een koperen plaatje was gemonteerd. Hiermee ontdekte hij in het water 'kleine diertjes', die met het blote oog niet te zien waren. Deze 'diertjes' bleken protozoa, waaronder klokdiertjes, te zijn. Ook bekeek hij bacteriën uit zijn eigen mond.

Theodor Schwann en Matthias Jacob Schleiden merkten in 1838 op dat dierlijke en plantaardige cellen onder een microscoop opvallende gelijkenissen vertoonden. Daaruit concludeerden ze de beginselen van wat later celtheorie is gaan heten:[1]

  • de cel is de basiseenheid van structuur, fysiologie en organisatie in levende organismen
  • alle levensvormen bestaan uit een of meer cellen
  • cellen komen voort uit deling van oudere cellen middels een sterk gereguleerd proces

Daaraan zijn later nog de volgende elementen toegevoegd:[1]

Celkern en andere organellen

[bewerken | brontekst bewerken]
Zie Celkern en Organel voor de hoofdartikelen over dit onderwerp.

Cellen worden onderverdeeld in twee verschillende types: prokaryotisch en eukaryotisch. In een prokaryotische cel (cellen van Bacteria en van Archaea) is er geen compartimentering (door membranen gescheiden delen van de cel) en komt het genetische materiaal "los" in de cel voor. In eukaryotische cellen (cellen van Eukaryota) zit een groot deel van het genetische materiaal (DNA) in een organel, de celkern of nucleus genoemd, die wordt omgeven door het kernmembraan. Typische eukaryotische cellen hebben, behalve de kern, nog een aantal andere organellen die eveneens door membranen worden gescheiden van de rest van de cel: het endomembraansysteem.[2]

Eukaryotische cellen hebben dus een inwendige structuur, in tegenstelling tot prokaryotische cellen. Een organel is in ruime zin een functioneel gespecialiseerd compartiment van een eukaryotische cel. Het belangrijkste organel is de celkern. De fysiologische eenheid die gevormd wordt door de celkern met het eromheen liggende cytoplasma wordt energide genoemd.

Voorbeelden van organellen die bij alle eukaryoten voorkomen, zijn:

Voorbeelden van organellen die alleen bij sommige soorten eukaryoten voorkomen, zijn:

Ontstaan van organellen

[bewerken | brontekst bewerken]
Zie Endosymbiontentheorie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Er zijn aanwijzingen dat eukaryote cellen geëvolueerd zijn uit prokaryoten, door symbiotische opname van andere soorten, prokaryote eencellige organismen, die gedurende de evolutie geleidelijk zijn omgevormd tot organellen van de gastcel.

Een aanvankelijke endosymbiose (gunstige samenlevingsvorm) tussen twee verschillende, prokaryote organismen, zou uiteindelijk geleid hebben tot versmelting in één nieuw, complexer eencellig organisme, met een groter celvolume en een compartimentering van de cel. Endosymbiose is verantwoordelijk voor het ontstaan van zowel mitochondria als chloroplasten, de chlorofylbevattende plastiden, die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese bij planten. Mitochondria zijn geëvolueerd uit aerobe bacteriën, en chloroplasten komen voort uit blauwalgen (bacteriën die in staat zijn tot fotosynthese, onder vorming van zuurstof). Over de evolutionaire herkomst van de celkern is nog geen wetenschappelijke overeenstemming.

Zie Celdeling voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Als voldoende bouw- en voedingsstoffen aanwezig zijn, kan een cel zichzelf splitsen in twee of meer nieuwe cellen.

Prokaryote cellen hebben een eenvoudige structuur, en kennen alleen de binaire deling.

Bij eukaryote, meercellige organismen is celdeling essentieel voor de groei en ontwikkeling, en voor het vervangen van afgestorven of beschadigde cellen. Sommige soorten gebruiken celdeling bovendien voor de ongeslachtelijke voortplanting, bijvoorbeeld knopvorming door poliepen of stekken van planten, ook bekend als vegetatieve vermeerdering.

Bij eukaryote cellen is het celdelingsproces gefaseerd, en zijn er verschillende mogelijkheden, naargelang de rol die de celkern speelt:

  • bij mitose worden de chromosomen van de moedercel verdubbeld (gekopieerd) en daarna over beide dochtercellen verdeeld, waardoor de dochtercellen genetisch gelijk zijn aan de moedercel.
  • bij meiose geeft de diploïde moedercel slechts één chromosoom van elk paar aan de dochtercellen; dit is het geval bij de vorming van geslachtscellen en van (meio-)sporen.

Sommige organellen in de eukaryote cel, met name de mitochondriën en de plastiden, hebben hun eigen genetische materiaal. Deze organellen delen zich gelijktijdig met de celdeling, via een eenvoudige binaire deling, en worden verdeeld over de dochtercellen.

Bij veel organismen met geslachtelijke voortplanting, ook bij de mens, wordt het mitochondriaal DNA uitsluitend van de moeder geërfd.

Schematische weergave van een plantaardige cel en een bacterie

Prokaryoot: (pro = voor, voorafgaand aan; karyon = celkern, karyoot = met karyon)

Er zijn twee domeinen met prokaryote cellen: de Archaea en de Bacteria. De Bacteria vormen de zustergroep van de Archaea en de Eukaryota samen. De Archaea vormen de zustergroep van de Eukaryota.

Bacteriën

Archaea

Eukaryoten (eu = goed, echt; karyoot = met karyon (kern))

De microscoop en later de donkerveldmicroscoop en de fasecontrastmicroscoop maakten het mogelijk de structuur van cellen waar te nemen en de samenstelling en opbouw ervan te bestuderen; de elektronenmicroscoop en de rasterelektronenmicroscoop hebben het aanvankelijk eenvoudige model van de bouw van de cel steeds verder verfijnd.

Celbiologie
De dierlijke cel
Animal Cell
Componenten van een dierlijke cel:
  1. Nucleolus
  2. Celkern
  3. Ribosoom (blauwe puntjes)
  4. Vesikel
  5. Ruw endoplasmatisch reticulum
  6. Golgicomplex
  7. Cytoskelet
  8. Glad endoplasmatisch reticulum
  9. Mitochondrion
  10. Vacuole
  11. Cytosol
  12. Lysosoom
  13. Centrosoom
  14. Celmembraan
Portaal  Portaalicoon  Biologie
Zie Dierlijke cel voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Kenmerkend voor cellen van dieren zijn:

Organellen in de dierencel:

  1. nucleolus of kernlichaampje
  2. celkern of nucleus
  3. ribosomen
  4. vesikel
  5. ruw endoplasmatisch reticulum (RER, R van rough)
  6. golgiapparaat
  7. cytoskelet
  8. glad endoplasmatisch reticulum (SER, S van smooth)
  9. mitochondriën
  10. peroxisoom
  11. cytoplasma
  12. lysosoom
  13. centriolen

Voorbeelden van verschillende dierlijke celtypen zijn de zenuwcellen, die jarenlang meegaan; de drie verschillende hoofdsoorten bloedcellen, die per dag in grote hoeveelheden vanuit het beenmerg vervangen worden en waarvan de rode bloedcellen geen celkern hebben; en de spiercellen met een hoger aantal mitochondriën, waarbinnen de celademhaling de energie levert die de spiercontractie mogelijk maakt.

Schimmels zijn meer verwant met dieren dan met planten. Schimmelcellen hebben, net als plantencellen, wel vaak een celwand, maar van een andere chemische samenstelling: chitine voor schimmels versus cellulose voor planten.

Plantaardige cel

Onderdeel van celbiologie

Plant cell structure svg labels.svg
Componenten van een plantencel
a. Plasmodesma
b. Celmembraan
c. Celwand
1. Chloroplast
d. Thylakoïde
e. Leukoplast
2. Vacuole
f. Vacuole
g. Vacuolemembraan
h. Mitochondrion
i. Peroxisoom
j. Cytoplasma
k. Kleine vesikels
l. ruw ER
3. Celkern
m. Kernporie
n. Kernmembraan
o. Nucleolus
p. Ribosoom
q. glad ER
r. Golgivesikels
s. Golgiapparaat
t. Cytoskelet
Portaal  Portaalicoon   Biologie
Zie Plantaardige cel voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Kenmerkend voor plantencellen :

Polyploïdie komt vaker voor dan bij dieren.

Bij algen is er grotere variatie in levenscyclus.

Organellen en andere belangrijke structuren in de plantencel:

  • plasmodesmata
  • celmembraan
  • celwand
  • chloroplasten
  • vacuole
  • mitochondriën
  • peroxisoom
  • cytoplasma
  • vesikels
  • endoplasmatisch reticulum (ER) (bevat ribosomen)
  • celkern of nucleus met een nucleolus of kernlichaampje
  • ribosomen (in RER)
  • golgicomplex
  • cytoskelet
  • leukoplast
[bewerken | brontekst bewerken]
Zie de categorie Cells van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.