Bio Hf 2
2.1 De cel als basiseenheid van het leven
Cellen zijn de kleinste levende bouwstenen van organismen. Het zijn geen vlakke, starre structuren,
maar dynamische, driedimensionale, vloeistof bevattende 'zakjes' waarin celorganellen zijn gelegen en
waarin stofwisseling plaatsvindt.
Elke cel bestaat uit een celbegrenzing en een celinhoud. De celbegrenzing is het celmembraan, de
celinhoud is het cytoplasma van de cel. Elke cel bevat ook alle erfelijke informatie van dat organisme in
de vorm van DNA. Levende organismen bestaan dus uit cellen met gelijkaardige structurele kenmerken
en een gemeenschappelijk basisplan. Je kunt zeggen dat de cel de structurele basiseenheid van het
leven vormt.
Omdat de cel de kleinste levende eenheid is van een organisme en ze in staat is functies te vervullen die
het organisme in leven houden (celademhaling, afgifte afvalstoffen, opname voedingsstoffen, vertering
...), wordt de cel ook de functionele basiseenheid van het leven genoemd.
Organismen verschillen echter sterk in opbouw en complexiteit. Er is een verschil in hoe hun cellen
georganiseerd zijn, welke organellen de cellen bezitten en welke eiwitten de cellen maken.
Prokaryote en eukaryote cellen zijn zo goed
als allemaal onzichtbaar voor het blote oog,
op slechts een paar uitzonderingen na. Wat
zichtbaar is met het blote oog, wordt het
macroscopisch niveau genoemd, maar om de
meeste cellen te kunnen bekijken heb je daar
niet genoeg aan. De grootste menselijke cel is de
eicel, die is 100 tot 200 µm (0,1-0,2 mm) groot
en kun je nog net waarnemen met het blote oog.
Om een cel in detail te bekijken, heb je een
microscoop nodig. Microscopen die werken
met zichtbaar licht noem je lichtmicroscopen.
Details van een cel die zichtbaar worden
gemaakt door een lichtmicroscoop, zijn
details op microscopisch niveau. Onder een
lichtmicroscoop zijn slechts het celmembraan, de
celwand, de celkern, de chloroplast, de vacuole
en het cytoplasma zichtbaar.
Sommige celonderdelen zijn zo klein dat je ze ook
niet met een lichtmicroscoop kunt zien. Voor die
structuren heb je een elektronenmicroscoop
nodig. Details van een cel die zichtbaar worden
gemaakt met een elektronenmicroscoop,
zijn details op submicroscopisch niveau. De
meeste celorganellen en virussen zijn enkel
waarneembaar met een elektronenmicroscoop.
2.2 Cytoplasma
Het cytoplasma van de cel is de inhoud van de cel
tussen het celmembraan en het kernmembraan.
Het bestaat uit het cytosol en de celorganellen.
.
Cytosol is de vloeibare component van het
cytoplasma en bestaat voornamelijk uit water
waarin stoffen opgelost zijn. In het cytosol
kunnen chemische reacties plaatsvinden.
Celorganellen zijn gespecialiseerde
onderdelen van de cel met specifieke functies.
2.3 Celbegrenzing
2.3.1 Celmembraan
Elke cel is begrensd met een celmembraan. Het celmembraan of plasmamembraan scheidt de
intracellulaire vloeistof, het cytosol, van de extracellulaire vloeistof rond de cel.
Structuur
Het celmembraan heeft een unieke structuur die bij alle cellen en bij verschillende celorganellen
voorkomt. Het celmembraan bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden.
cel
1
fosfolipide
hydrofobe hydrofiele
staart
kop
De fosfolipiden zijn zo geschikt dat de hydrofiele koppen naar buiten gericht zijn en dus naar de
waterige omgeving in en uit de cel. De binnenkant van de dubbele fosfolipidenlaag bestaat uit de
hydrofobe staarten van de fosfolipiden. Deze middenlaag is hydrofoob en olieachtig en zal amper water
en in water oplosbare stoffen doorlaten.
Naast fosfolipiden zit er in het celmembraan van dierlijke cellen ook cholesterol . Cholesterol is
hydrofoob en bevindt zich tussen de hydrofobe staarten. Cholesterol heeft effect op de doorlaatbaarheid
van het membraan en de beweeglijkheid van de fosfolipiden. Als er grotere hydrofiele stoffen of ionen door het celmembraan moeten geraken, dan zijn daar aparte
structuren voor voorzien. Die stoffen kunnen namelijk niet door de fosfolipidenlaag zelf passeren. De
structuren die de doorgang voor die moleculen mogelijk maken, zijn membraaneiwitten.
Vaak zijn het eiwitten die door de hele dubbele lipidenlaag steken en die de extracellulaire en
intracellulaire delen met elkaar kunnen verbinden. In dat geval spreek je over transmembraan-
eiwitten (integrale eiwitten). Deze eiwitten kunnen zich ook verplaatsen in de breedte over het
celmembraan. Transmembraaneiwitten maken transport van stoffen in en uit de cel mogelijk.
Andere membraaneiwitten steken slechts gedeeltelijk door het membraan, dit zijn perifere
eiwitten. Ze bevinden zich aan de oppervlakte van het membraan en deze eiwitten doen dienst
als receptor.
Naast lipiden en eiwitten kun je ook een klein aantal sachariden terugvinden op het extracellulaire
oppervlak van het celmembraan. Er kunnen glycolipiden en glycoproteinen aanwezig zijn.
Het celmembraan is een dynamische grenslaag die je terugvindt in alle cellen van levende organismen.
Membranen met gelijkaardige structuur komen ook voor rond celorganellen zoals de mitochondriën,
chloroplasten. Je spreekt van een eenheidsmembraan omdat alle biologische membranen opgebouwd
zijn volgens dit bouwplan.
Functie
De cel is een actief geheel dat continu
reageert op signalen van bijvoorbeeld
hormonen of neurotransmitters. Het
celmembraan is in die communicatie
een belangrijke eerste schakel en
communicatie is dan ook een
van de voornaamste functies van
het celmembraan. Eiwitten op het
celmembraan en de sachariden od
glycolipiden en glycoproteinen doen
dienst als receptoren voor hormonen en
neurotransmitters. Verder is het celmembraan een selectieve
barrière voor stoffen en indringers. Door de
structuur is het in staat om bepaalde stoffen door
te laten en andere niet. Het houdt zo de verschillen
tussen de intra- en extracellulaire vloeistof in
stand. Het celmembraan maakt selectief transport
van stoffen tussen de cel en de extracellulaire
vloeistof mogelijk.
Het celmembraan speelt ook een rol bij de
vasthechting aan naburige cellen en ook het
cytoskelet wordt eraan verankerd. 2.3.3 Celwand
Plantaardige cellen, schimmels, bacteriën en archaea hebben rond het celmembraan nog een celwand.
Dierlijke cellen hebben geen celwand. Hierdoor hebben plantencellen een vastere vorm dan dierlijke
cellen.
Structuur
Bij planten bestaat de celwand voornamelijk uit het polysacharide cellulose. Celwanden zijn niet overal
even dik, dat is afhankelijk van het celtype.
Bij parenchymcellen (vulweefsel) van jonge bladeren is de celwand redelijk dun en bestaat hij uit één
laag, de primaire celwand. In andere weefsels wordt er een extra secundaire celwandgevormd
tussen het celmembraan en de primaire celwand. Die bestaat vaak uit meerdere lagen. In elke laag
zijn de cellulosevezels anders georiënteerd, wat de sterkte vergroot en zeker bij de grotere planten
meer steun geeft. In de secundaire celwand zit er ook lignine, waardoor hij minder flexibel en
waterdoorlatend is dan de primaire celwand. Gedroogd hout bijvoorbeeld bestaat uit ongeveer 30%
lignine. Lignine is een complexe molecule die ook houtstof wordt genoemd.
Celwanden van naburige cellen staan in contact
met elkaar door plasmodesmata, kleine gaatjes ir
de celwand die ervoor zorgen dat het cytoplasma
en het celmembraan van verschillende cellen in
contact staat met elkaar. Op die manier kunnen
cellen communiceren met elkaar en kunnen
stoffen uitgewisseld worden. Functie
De functie van de celwand is vooral beschermend en ondersteunend.
Hij beschermt tegen indringers en bepaalt mee de vorm van de cel.
De celwand laat opgeloste stoffen door zoals H₂O, O, en CO₂. De
stevige celwand van een plant zorgt er bijvoorbeeld voor dat een
plant kan groeien, tot wel meters hoog tegen de zwaartekracht in. De
cellulosevezels en de houtstof (lignine) in hout zijn dan ook zeer sterk en
zorgen ervoor dat bomen erg groot kunnen worden.
2.4.1 Сelkern
Een celkern komt enkel voor in eukaryote cellen, zoals dierlijke, plantaardige en schimmelcellen.
Een uitzondering hierop zijn rode bloedcellen, die geen celkern bevatten. De celkern kan meestal
waargenomen worden met de lichtmicroscoop, de details in de celkern worden pas zichtbaar onder de
elektronenmicroscooр. Structuur
De celkern of nucleus is het grootste
celorganel, dat al het erfelijk materiaal
van een organisme bevat in de vorm van
DNA. Het kernmembraan is een dubbel
membraan dat de kerninhoud scheidt van
het cytoplasma. Het bestaat uit twee dubbele
fosfolipidenlagen met een smalle ruimte
tussen beide. Het dubbele kernmembraan
bevat kleine kernporiën die instaan voor een
selectieve uitwisseling van stoffen tussen het
cytoplasma en de celkern. Het nucleoplasma
is de inhoud van de celkern en het vloeibare
gedeelte ervan wordt nucleosol genoemd.
De totale hoeveelheid DNA in een cel is wel
ruw endoplasmatisch
reticulum
nuclealus
chromatine
nucleoplasma
kernporie
kernmembraan
Onderdelen van de celkern
twee meter lang. De DNA-molecule wordt op een bijzonder efficiënte geordende manier ineengedraaid
rond eiwitten, zodat ze in de celkern past. DNA gewikkeld rond eiwitten is chromatine.
De nucleolus of het kernlichaampje is de plaats waar de bouwstenen van de ribosomen worden
gemaakt. Normaal heeft elke celkern één nucleolus, maar er kunnen er meer voorkomen. De nucleolus
wordt niet door een membraan omgeven. Functie
De nucleus draagt de genetische informatie die opgeslagen is in de DNA-molecule. Elke celkern in een
organisme bevat hetzelfde DNA, maar afhankelijk van de taak die de cel uitvoert, zullen andere delen
van het DNA actief zijn.
Op basis van signalen die de cel krijgt van het externe milieu, zal de cel bepaalde functies uitvoeren. Als
een signaal ontvangen wordt via het celmembraan, dan beantwoordt de cel dat door de bij die functies
horende stukken van het DNA in de celkern te activeren. Een actief stuk DNA is dus direct gelinkt aan
een taak die een cel vervult. Deze taken zijn niet voor elk celtype hetzelfde. Op die manier ontstaan er in
meercellige organismen verschillende celtypes waarin telkens andere DNA-stukken actief zijn. 2.4.2 Ribosoom
Zowel eukaryote als prokaryote cellen bevatten ribosomen. In één zoogdiercel kunnen tot wel tien
miljoen ribosomen zitten, maar ook in een bacteriecel kunnen duizenden ribosomen voorkomen.
Structuur
In actieve toestand bestaan ribosomen uit twee
subeenheden, een grote en een kleine, die afzonderlijk in
de celkern worden gemaakt. Als het ribosoom zijn functie
heeft uitgevoerd, vallen de subeenheden weer uit elkaar.
De twee subeenheden bestaan uit speciale eiwitten
(ribosomale eiwitten) en uit nucleinezuren (ribosomaal
RNA). Ribosomen hebben geen membraan, Ze komen vrij
in het cytoplasma voor (vrije ribosomen) of gebonden aan
een ander organel, aan het endoplasmatisch reticulum
(reticulaire ribosomen).
Functie
Ribosoom
grote
subeenheid
kleine
subeenheld
Ribosomen zijn minimachientjes die zorgen voor de aanmaak van proteïnen. Ze lezen en vertalen
de erfelijke code en zetten de aminozuren die bij de code horen aan elkaar, zodat polypeptideketens
gevormd worden.
2.4.3 Endoplasmatisch reticulum (ER)
Het endoplasmatisch reticulum (ER) komt zowel voor in dierlijke als in plantaardige cellen, met
uitzondering van rode bloedcellen en zaadcellen. Prokaryote cellen bevatten geen ER.
Structuur
Het endoplasmatisch reticulum is een heel uitgebreid netwerk van membranen. Die membranen
hebben dezelfde structuur als het celmembraan en bestaan uit een dubbele laag van fosfolipiden.
Een deel van de membranen is eerder buisvormig en bevat geen ribosomen: dit is het glad (of
smooth) endoplasmatisch reticulum (SER). Een ander deel bestaat uit een netwerk van schijfvormige,
afgeplatte membraanzakjes die aan de kant van het cytoplasma bedekt zijn met ribosomen. Dit is het
ruw endoplasmatisch reticulum (RER).
Bij het RER vormen de membranen zakvormige structuren: cisternen. De inhoud ervan wordt lumen
genoemd. Het RER staat in verbinding met het buitenste membraan van de celkern en is dan ook vooral
rond de kern alsook in de buurt van het Golgi-apparaat te vinden. Ruw endoplasmatisch reticulum heeft
verschillende functies die allemaal
verbonden zijn aan de eiwitsynthese.
De ribosomen op het RER produceren
een aminozuurketen
die terechtkomt in het lumen van de
cisternen van het RER. In het lumen
ontstaat de driedimensionale structuur
van het eiwit. In het RER kunnen cok
sachariden aan de eiwitten toegevoegd
worden, waardoor glycoproteinen
ontstaan. Daarna zullen ze verpakt
worden3 en als vesikels of blaasjes
afgesnoerd worden. Celtypes
zoals pancreascellen en levercellen, die
veel eiwitten produceren, hebben een
uitgebreid RER. Glad endoplasmatisch reticulum is vooral betrokken bij verschillende stofwisselingsprocessen. Die
kunnen per celtype verschillen. Het speelt een rol bij de synthese van lipiden of bij het onschadelijk
maken van giftige stoffen. Dat gebeurt voornamelijk in de levercellen. In spiercellen doet het dienst
als opslagplaats voor calciumionen. Die ionen komen vrij bij contractie van spieren.
2.4.4 Golgi-apparaat
Het Golgi-apparaat komt in de meeste eukaryote cellen voor, maar nooit in prokaryote cellen.
Plantencellen hebben soms tot wel honderd van deze organellen. In dierlijke cellen zijn het er minder,
soms zelfs maar één per cel.
Structuur
Het Golgi-apparaat is een stapel van platte, schijfachtige membraanzakjes, cisternen, die aan de
uiteinden iets verbreed zijn. Het membraan van het Golgi-apparaat is een dubbele fosfolipidenlaag.
Het geheel lijkt een beetje op een stapel pannenkoeken. Aan beide zijden van die stapel zijn vesikels
zichtbaar.
Het Golgi-apparaat ligt tussen het ruw endoplasmatisch reticulum en het celmembraan. De kant die
het dichtst gelegen is bij het endoplasmatisch reticulum heet de ciszijde, de kant het verst daarvanaf
gelegen is de transzijde.
Functie
Het Golgi-apparaat maakt van simpele moleculen meer complexe moleculen.
Transportvesikels, afkomstig van het endoplasmatisch reticulum, zullen aan de ciszijde, ook de
importkant van het Golgi-apparaat genoemd, versmelten met het membraan van het Golgi-apparaat.
De inhoud van de transportvesikels komt terecht in het lumen van de cisternen van het Golgi-apparaat.
Daar worden de eiwitten afgewerkt tot volledig functionele moleculen.
Die eindproducten worden dan verpakt in vesikels, die aan de transzijde of exportkant weer worden
afgesnoerd. Daarbij worden de vesikels voorzien van proteïnen en sachariden, die dienen als label.
Zo zullen ze op de juiste bestemming geraken. Het Golgi-apparaat wordt het postkantoor van de cel
genoemd: het verpakt producten en verzendt ze naar de juiste bestemming door ze te voorzien van een
label.
Op basis van de inhoud van de afgesnoerde vesikels en de labels op de vesikels zijn er verschillende
paden die de vesikels kunnen volgen.
Als de vesikels verteringseiwitten bevatten, dan worden ze lysosomen
als aparte celorganellen van de cel.
genoemd en beschouwd
Als de vesikels naar het celmembraan gaan, dan zullen ze daarmee versmelten en stoffen uit
de cel brengen of onderdelen naar het celmembraan zelf vervoeren. Dit soort vesikels heten
secretievesikels. Soms worden de secretievesikels eerst nog opgestapeld in de buurt van het
celmembraan, tot ze het juiste signaal krijgen om ermee te versmelten
Bij dierlijke cellen bevatten celtypes met een secretiefunctie, zoals speekselkliercellen, veel Golgi-
apparaten. Bij plantaardige cellen bevatten de meeste cellen veel Golgi-apparaten.
2.4.5 Lysosoom
Lysosomen komen enkel voor in dierlijke cellen. Ze werden ontdekt door de Belg Christian de Duve. Hij
kreeg in 1974 de Nobelprijs voor die ontdekking. Het aantal lysosomen verschilt van slechts enkele tot
honderden per cel.
Structuur
Lysosomen zijn kleine, ronde celorganellen met een membraan. Het membraan bestaat uit een
dubbele fosfolipidenlaag. De inhoud van het lysosoom bevat verschillende speciale afbraakstoffen
(verteringseiwitten) die gelegen zijn in een vloeistof. Lysosomen zijn vesikels die zijn afgesnoerd van het
Golgi-apparaat en die vrij in het cytoplasma voorkomen. De verschillende afbraakstoffen die ze bevatten,
werden gemaakt in de ribosomen en het endoplasmatisch reticulum.
Functie
Een lysosoom is verantwoordelijk voor de afbraak van moleculen. Het lysosoom is het
verteringsorgaan van de cel.
Om hun functie te kunnen uitoefenen, versmelten de lysosomen eerst met andere vesikels die de af
te breken stoffen bevatten. De verteringseiwitten in het lysosoom versnellen een hydrolysereactie
waarbij de stoffen afgebroken worden. De afgebroken stoffen die daarbij ontstaan, kunnen door de
cel nog opnieuw gebruikt worden om lichaamseigen stoffen aan te maken. De af te breken stoffen kunnen proteinen, polysachariden, nucleïnezuren ... zijn, maar ook slecht
functionerende of oude celonderdelen. Als de af te breken stoffen uit het lichaam zelf komen, spreek
je van autofagie. Autofagie speelt een belangrijke rol bij het in stand houden van de homeostase bij
meercellige organismen.
Het lysosoom breekt niet alleen macromoleculen af, maar ook micro-organismen die mogelijk
ziekteverwekkend zijn. Om die reden zijn de lysosomen veelvuldig aanwezig in bepaalde witte
bloedcellen die betrokken zijn bij de afweer tegen ziekteverwekkers. Als de af te breken stoffen van
buiten het lichaam komen, spreek je van heterofagie.
2.4.6 Mitochondrion
Het mitochondrion (meervoud mitochondria of mitochondriën) komt voor in eukaryote cellen. Het is niet
aanwezig in prokaryote cellen.
Structuur
Mitochondriën zijn te herkennen als redelijk grote, ovale celorganellen, Ze hebben een dubbel
membraan. Elk membraan bestaat uit een dubbele laag van fosfolipiden.
Het buitenste membraan is van het binnenste membraan gescheiden door de intermembraneuze
ruimte, Het binnenste membraan is geplooid. Zo'n plooi is naar binnen toe gericht en wordt crista
(meervoud cristae) genoemd. De plooien zorgen voor oppervlaktevergroting, zodat de mitochondriën
nog beter hun functie kunnen uitoefenen. De ruimte binnen het binnenste membraan heet de matrix.
Hierin bevinden zich mitochondriaal DNA, ribosomen en opgeloste stoffen.
Functie
Mitochondriën maken energie vrij uit moleculen zoals glucose met behulp van O₂. Dat doen ze door
celademhaling, waardoor energie vrijkomt in de vorm van ATP (adenosinetrifosfaat). De eiwitten die
voor die omzetting nodig zijn, zijn gelegen op het binnenste membraan en in de matrix. Vanwege hun
functie zijn mitochondriën ook de energiefabriekjes van de cel. ATP is de belangrijkste energieleverancier
van de cel. De energie in ATP kan door een cel direct gebruikt worden om processen uit te voeren zoals
spierbeweging, celgroei en metabole reacties.
Celtypes die veel energie (ATP) nodig hebben om hun functie te kunnen uitoefenen, bevatten veel
mitochondriën. Spiercellen zijn hiervan een voorbeeld en ook een zaadcel bevat veel mitochondriën, om
de zweepstaart te laten bewegen, die zorgt voor de voortbeweging van de zaadcel.
2.4.7 Plastide
Plastiden zijn enkel aanwezig in eukaryote cellen, meer bepaald bij planten en groene algen. Plastiden
bij planten hebben een dubbel membraan. Bij algen kan een plastide zelfs een vierdubbel membraan
hebben. Net als de mitochondriën bevatten de plastiden hun eigen DNA en ribosomen. Je kunt de
plastiden onderverdelen in drie soorten: chloroplasten, chromoplasten en leukoplasten. Chloroplast
Een chloroplast of bladgroenkorrel
is een celorganel dat bestaat
uit twee membranen. Het
is verantwoordelijk voor de
fotosynthesereactie.
Het buitenste membraan 1 is van
het binnenste membraan geschei-
den door de intermembraneuze
ruimte. Wat door het binnenste
membraan2 omsloten wordt,
wordt stroma genoemd.
6
3
5
Onderdelen van een chloroplast
4
In het stroma liggen grana (enkelvoud granum). Een granum bestaat uit een stapel van schijfachtige
op elkaar gestapelde structuren. Zo'n schijf in die stapel wordt een thylakoide genoemd en is een
holte omgeven door een membraan. Het binnenste van de thylakoïde is het lumen. De grana in de
chloroplast zijn verbonden door intergranale lamellen.
In de membranen van de thylakoiden bevindt zich het groene pigment chlorofyl. Cellen met veel
bladgroenkorrels hebben een donkergroene kleur. De fotosynthesereacties vinden plaats in de
thylakoïden en in het stroma. Chromoplast
Chromoplasten zijn plastiden met
pigmenten, maar andere dan de groene
pigmenten in de chloroplasten. Het zijn de
kleurstofkorrels in de plantaardige cellen.
Ze maken de pigmenten en slaan ze op. Die
pigmenten bepalen de vaak felle kleur van
bloemen, vruchten, bladeren, wortels... Hun
functie is aantrekking van dieren voor de
verspreiding van zaden of stuifmeel.
Onderdelen van een chromoplast
Een bekende groep pigmenten zijn de carotenoiden. Hiertoe
behoren onder andere de carotenen, die oranje zijn, en de
xanthofylen, die geel tot rood zijn. Die laatste veroorzaken
bijvoorbeeld de herfstkleuren bij bladeren.
Chloroplasten of bladgroenkorrels kunnen differentiëren
tot chromoplasten bij bijvoorbeeld het rijpen van fruit.
De overheersende kleur verandert dan van groen naar
bijvoorbeeld geel of oranje, afhankelijk van de gevormde
pigmentkorrels. Een onrijpe tomaat ziet bijvoorbeeld eerst
groen en daarna rood. Eerst overheersen de chloroplasten,
daarna zijn er meer chromoplasten met rood pigment
(lycopeen).
Leukoplast
chromoplast
celtwand
membraan
stroma
ribosoom
DNA
kleurstof bv. carotenoide
rode peperceien 40Ox
Chromoplasten in cellen van rode peper
Leukoplasten zijn plastiden zonder pigment en zijn dus kleurloos. Ze hebben een opslagfunctie.
Als ze zetmeel opslaan, dan spreek je van amyloplasten of zetmeelkorrels.
- Als ze vet opslaan, zijn het elaioplasten.
Als ze proteïnen opslaan, worden ze proteinoplasten genoemd.
Je vindt ze bijvoorbeeld in zaden, stengels of wortels. Dat zijn de plaatsen waar reservestoffen
opgeslagen worden. In de cellen van aardappelen zijn veel amyloplasten te vinden.
2.4.8 Vacuole
Een vacuole komt in prokaryote cellen en in
eukaryote cellen voor. Vacuolen in bacteriën en
dierlijke cellen komen minder voor en zijn veel
kleiner dan de vacuolen in plantencellen.
Structuur
Een vacuole is een met vocht gevuld blaasje
omgeven door een membraan. Het vocht in de
vacuole wordt ook celsap genoemd. Het membraar
van de vacuole bestaat uit een dubbele laag van
fosfolipiden en wordt tonoplast genoemd. Functie
De belangrijkste functie van een vacuole is opslag van water,
afvalstoffen en bruikbare stoffen zoals kleurstoffen, opgeloste
suikers... De functie is sterk afhankelijk van het type cel waarin
ze te vinden is. In plantencellen hebben vacuolen naast opslag
nog andere functies.
De inhoud van de vacuole is vrij zuur, zodat afbraakstoffen
daar goed hun werk kunnen doen. Een plantencel bevat geen
lysosomen, dus dienen plantaardige vacuolen vaker voor
afbraak van materiaal dan dierlijke vacuolen.
Vacuolen zorgen voor het behoud van de turgordruk. De
turgordruk is de druk uitgeoefend op de celwand. Door
de grote, met vocht gevulde vacuole wordt er een druk
uitgeoefend op de celwand die de plant stevig maakt. De
tonoplast controleert de turgordruk. Samen met de celwand
geeft de vacuole de stevige structuur aan de plant.
Vacuolen in eencellige eukaryoten hebben eveneens
verschillende functies.
Er zijn vacuolen die kunnen samentrekken. Dit zijn
kloppende vacuolen. Bij het samentrekken worden het
vocht en eventuele afvalstoffen in de vacuole uitgestoten.
Op die manier kunnen deze organismen het water dat ze
voortdurend opnemen uit de omgeving weer lozen.
Er zijn ook voedselvacuolen aanwezig. Deze vacuolen
bevatten stoffen die door de cel werden opgenomen en
afgebroken moeten worden.
Vacuolen in dierlijke cellen hebben vooral een opslagfunctie.
Ze zijn klein en niet altijd veelvuldig aanwezig. In vetcellen
bijvoorbeeld vind je vacuolen terug die een grote hoeveelheid
lipiden opslaan. 2.4.9 Cytoskelet
Het cytoskelet komt voor in eukaryote cellen. In prokaryote cellen komen gelijkaardige structuren voor
die ongeveer dezelfde rol spelen.
Structuur
Het cytoskelet is een netwerk van vezelige eiwitten in het cytoplasma van de cel die samenwerken en zo
de basis vormen voor heel wat celfuncties. De eiwitten van het cytoskelet kunnen ingedeeld worden in drie groepen op basis van hun vorm en
samenstelling: microtubuli, intermediaire filamenten en actinefilamenten.
actinefilamenten
(microfilamenten)
intermediaire filamenten
microtubuli
(enkelvoud microtubulus)
Functie
De elementen van het cytoskelet hebben verschillende functies. Ze geven de cel haar vorm en helpen de
celonderdelen zich te organiseren. Ze vormen ook de basis voor celbeweging en celdeling.
2.4.10 Centriool
Centriolen komen voor in dierlijke cellen.
Structuur
Centriolen zijn buisvormige organellen zonder membraanstructuur die bestaan uit microtubuli. Een
centriool is opgebouwd uit negen groepjes van telkens drie (triplet) microtubuli. Een dierlijke cel heeft
een centriolenpaar. Dat zijn twee centriolen die loodrecht tegenover elkaar staan en in de buurt van de
celkern zijn gelegen.
Functie
Centriolen spelen een belangrijke rol bij de celdeling.
2.7 Celdifferentiatie
Eencellige organismen zijn beperkt in grootte. In deze cel moeten alle processen plaatsvinden die
belangrijk zijn om de cel en het organisme in leven te houden: celademhaling, vertering, uitscheiding...
Eén cel voert alle levensnoodzakelijke functies uit en om dat te kunnen doen mag de cel niet te groot
worden.
Meercellige organismen kunnen bestaan omdat hun cellen een gespecialiseerde functie kregen. De
verschillende levensnoodzakelijke processen en functies worden door verschillende celtypes uitgevoerd.
Bij die gespecialiseerde functie hoort vaak een specifieke vorm.
Wanneer cellen een specifieke vorm en functie hebben en daardoor verschillen van elkaar, spreek je van
celdifferentiatie. Door het proces van celdifferentiatie wordt het mogelijk dat een organisme zich kan
organiseren. De cel is het laagste organisatieniveau van een levend organisme. De celorganellen zijn
moleculen die zich in de cel bevinden en van de cel een efficiënt functionerend geheel maken.
2.7.1 Stamcellen in dierlijke cellen
Een stamcel is een cel die in staat is om
in een ander celtype te veranderen of te
differentiëren. In een organisme zijn er
verschillende soorten stamcellen, die in
meer of mindere mate de mogelijkheid
hebben te differentiëren naar andere
celtypes.
Alle organismen zijn ooit begonnen als
één cel. Die cel wordt een totipotente
stamcel genoemd. De totipotente stamcel
is in staat uit te groeien tot een compleet
organisme. De zygote, een bevruchte
eicel, is een voorbeeld van een totipotente
stamcel. De zygote zal zich door celdeling
vermeerderen. Hierdoor ontstaan cellen
die de placenta vormen maar ook cellen
die het embryo zullen vormen. Die laatste
cellen zijn embryonale stamcellen.
Embryonale stamcellen zijn pluripotente stamcellen.
Ze kunnen zich nog ontwikkelen tot alle soorten
lichaamscellen, maar niet tot cellen van de placenta, wat
een totipotente stamcel wel nog kan.
Multipotente stamcellen zijn cellen die tot een beperkt
aantal celtypes kunnen differentiëren. Het is een
stamcel die voorkomt in gespecialiseerd weefsel van het
organisme. Zo zijn er stamcellen die differentiëren tot de
drie soorten bloedlichaampjes: de rode bloedcellen, de
witte bloedcellen en de bloedplaatjes. Deze stamcellen
zitten in rood beenmerg of in navelstrengbloed.
Stamcellen die nog slechts in staat zijn tot één celtype
te differentiëren, zijn unipotente stamcellen. Een
voorbeeld hiervan zijn de volwassen stamcellen in de teelbal voorbeeld hiervan zijn de volwassen stamcellen in de teelbal van de man die zaadcellen vormen.
Alle cellen van een meercellig organisme zijn dus ontstaan uit een stamcel. Bij dat differentiatieproces
ondergaat de cel een vormverandering die afhankelijk is van de functie die de cel zal uitvoeren. In
elk celtype zullen specifieke delen van het DNA actief zijn en ervoor zorgen dat de cel haar specifieke
functies kan uitoefenen.
Dat de vorm aangepast is aan de functie, is zichtbaar in verschillende celtypes. Zaadcellen bijvoorbeeld
hebben een zweepstaart om zich te kunnen voortbewegen. Zenuwcellen bezitten uitlopers om impulsen
efficiënt te kunnen doorgeven. Dunnedarmcellen hebben microvilli voor een efficiëntere opname van
voedingsstoffen.
De functie wordt ook zichtbaar in het aantal en type celorganellen dat aanwezig is in een cel.
Zaadcellen bevatten veel mitochondriën en microtubuli om te kunnen voortbewegen met de
zweepstaart. Zenuwcellen bevatten veel ER en Golgi-apparaat voor de aanmaak en verpakking
van de neurotransmitters in vesikels. Dunnedarmcellen bevatten in het celmembraan veel
transmebraaneiwitten voor het transport van voedingsstoffen vanuit de dunne darm naar het bloed.
De gedifferentieerde cellen organiseren zich in weefsels. Een weefsel is een groep van cellen met
dezelfde vorm en functie. Door de groepering van cellen met eenzelfde functie, kan deze functie meer
gecoördineerd en efficiënter uitgevoerd worden. Veel botcellen samen vormen een sterk bot, veel
spiercellen samen zorgen voor een krachtige spierwerking, veel zenuwcellen zorgen voor een snelle
impulsgeleiding in zenuwweefsel ... Bij de dieren kun je de weefsels indelen in vier groepen. Verschillende weefsels komen samen voor in organen. Je hersenen bestaan bijvoorbeeld voornamelijk
uit zenuwweefsel, maar ze worden van bloed voorzien door hersenbloedvaten en worden omgeven door
bindweefselvliezen. De maag bevat spierweefsel om het voedsel te kneden en ze heeft een epitheellaag
van speciale slijmproducerende cellen die een slijmlaag op de maagwand leggen. Uiteraard bevat de
maag ook bloedvaten en zenuwen.
Organen groeperen zich tot stelsels. Een stelsel is een groep van samenwerkende organen die samen
een bepaalde taak uitoefenen. Cellen, weefsels, organen en stelsels zorgen voor een efficiënte en
gecoördineerde uitvoering van alle levensnoodzakelijke functies bij een meercellig dierlijk organisme.
Door deze organisatieniveaus is een meercellig organisme in staat om elke cel in leven te houden en
efficiënt te laten functioneren. 2.7.2 Meristeem bij plantaardige cellen
Bij vaatplanten vind je meristeem. Meristeem of deelweefsel bestaat uit groepjes van delende cellen die
nog niet gedifferentieerd zijn. Uit deze cellen ontstaan door celdeling, celstrekking en celdifferentiatie de
verschillende plantencellen en -weefsels.
Deze cellen zijn net als de stamcellen bij dierlijke cellen in staat de gewenste celvorm aan te nemen,
de plant te laten groeien en de verschillende celtypes te laten ontwikkelen tot plantaardige weefsels,
organen en tenslotte plantenstelsels om een efficiënt functionerend levensvatbaar meercellig
organisme te bekomen. Bij de planten kunnen volgende weefsels onderscheiden worden:
- vulweefsel (parenchym)
- dekweefsel
- steunweefsel
transportweefsel of vaatweefsel (xyleem, floëem)
Soorten plantenweefsels in de stengel (dwarsdoorsnede)
Verschillende weefsels vormen samen de organen van de plant: de stengel, de wortels en de bladeren.