Ons lichaam bestaat uit meerdere orgaansystemen, vele organen en ongeveer 80 biljoen cellen. Alles werkt met elkaar samen en is zeer complex. Een cel is de kleinste bouwsteen van leven. Eéncellige organismen zijn de kleinste organismen. En ondanks dat ons lichaam ingewikkeld in elkaar zit, is één cel bijna net zo ingewikkeld, met vele onderdelen. Maar hoe werkt een cel eigenlijk?
Hoe groot zijn deze cellen eigenlijk? Bekijk deze prachtige animatie.
Hoe groot zijn deze cellen eigenlijk? Bekijk deze prachtige animatie.
|
Dierlijke cel
|
Plantencel
|
Cel van een bacterie
|
(klik voor vergroting)
Onderdelen van cellen
|
1. Ruw endoplasmatisch reticulum (ER)
(bevat ribosomen) 2. Celkern 3. Golgi apparaat 4. Celmembraan 5. Glad endoplasmatisch reticulum 6. Mitochondrium 7. Centrosoom |
8. Celwand
9. Chloroplast 10. Vacuole 11. Plasmodesma Niet aangegeven: Lysosoom |
12. Capsule
13. Pilus (meervoud: pili) 14. Plasmide 15. Nucleoïde (circulair DNA) 16. Ribosoom 17. Flagellum (of flagel) |
Functies van de onderdelen
Figuur 1. Een doorsnede van een deel van een dierlijke cel
Onderdelen betrokken bij de eiwitsynthese
In de celkern van een dierlijke cel en een plantencel bevindt zich het DNA (lees hier meer over DNA en de eiwitsynthese). Het DNA bevat alle informatie die we nodig hebben om te kunnen functioneren. Dit DNA wordt gebruikt om alle processen te reguleren. In de celkern wordt een kopie gemaakt van DNA, genaamd RNA. Deze kopie gaat naar de ribosomen.
De ribosomen vind je op het ER, maar ook los in de cel. Deze organellen vertalen het RNA naar aminozuren, de bouwstenen van eiwitten.
Het eiwit moet vervolgens nog verder bewerkt worden. In het endoplasmatisch reticulum (ER) krijgt het eiwit zijn vorm. Er zijn 2 typen ER: ruw en glad. Het ruwe ER bevat ribosomen aan de buitenkant (daarnaast zijn er ook vrije ribosomen in de cel). Hier krijgen de eiwitten hun vorm. In het gladde ER vinden meerdere processen plaats, zoals het maken van membranen en van steroïden (zoals progesteron en testosteron).
Vanuit het ER gaan de eiwitten naar het Golgi apparaat. Hier wordt het eiwit verder bewerkt. Zo wordt er onder andere suikergroepen aan het eiwit geplaatst. Het Golgi zorgt ervoor dat eiwitten op de juist plek komen. In membraanblaasjes (ook wel vesicles genaamd) worden ze daar naartoe getransporteerd. Ook maakt het Golgi de lysosomen aan.
In de celkern van een dierlijke cel en een plantencel bevindt zich het DNA (lees hier meer over DNA en de eiwitsynthese). Het DNA bevat alle informatie die we nodig hebben om te kunnen functioneren. Dit DNA wordt gebruikt om alle processen te reguleren. In de celkern wordt een kopie gemaakt van DNA, genaamd RNA. Deze kopie gaat naar de ribosomen.
De ribosomen vind je op het ER, maar ook los in de cel. Deze organellen vertalen het RNA naar aminozuren, de bouwstenen van eiwitten.
Het eiwit moet vervolgens nog verder bewerkt worden. In het endoplasmatisch reticulum (ER) krijgt het eiwit zijn vorm. Er zijn 2 typen ER: ruw en glad. Het ruwe ER bevat ribosomen aan de buitenkant (daarnaast zijn er ook vrije ribosomen in de cel). Hier krijgen de eiwitten hun vorm. In het gladde ER vinden meerdere processen plaats, zoals het maken van membranen en van steroïden (zoals progesteron en testosteron).
Vanuit het ER gaan de eiwitten naar het Golgi apparaat. Hier wordt het eiwit verder bewerkt. Zo wordt er onder andere suikergroepen aan het eiwit geplaatst. Het Golgi zorgt ervoor dat eiwitten op de juist plek komen. In membraanblaasjes (ook wel vesicles genaamd) worden ze daar naartoe getransporteerd. Ook maakt het Golgi de lysosomen aan.
DNA in een bacteriecel
Het DNA van een bacteriecel is niet omsloten door een kernmembraan (van de celkern), zoals bij een dierlijke cel of plantencel. Daarnaast is het DNA circulair en bestaat het niet uit chromosomen. Naast deze nucleoïde bevat een bacteriecel ook plasmiden. Dit zijn korte stukken, circulair DNA die makkelijk uitgewisseld kunnen worden tussen cellen en genen bevatten voor bijvoorbeeld resistentie tegen antibiotica.
Het DNA van een bacteriecel is niet omsloten door een kernmembraan (van de celkern), zoals bij een dierlijke cel of plantencel. Daarnaast is het DNA circulair en bestaat het niet uit chromosomen. Naast deze nucleoïde bevat een bacteriecel ook plasmiden. Dit zijn korte stukken, circulair DNA die makkelijk uitgewisseld kunnen worden tussen cellen en genen bevatten voor bijvoorbeeld resistentie tegen antibiotica.
Celmembraan en celwand
Alle cellen hebben een celmembraan. Een celmembraan maakt scheiding tussen het interne milieu van de cel en de omgeving en bepaalt wat er naar binnen of naar buiten getransporteerd wordt. Ook vrijwel alle organellen (behalve de ribosomen en de centriolen) bevatten een membraan. Organellen zijn alle onderdelen van de cel met een speciale functie (het DNA valt hier niet onder). Hierdoor kunnen alle organellen hun eigen functie uitvoeren, doordat ze hun eigen milieu kunnen creëren.
Alle cellen hebben een celmembraan. Een celmembraan maakt scheiding tussen het interne milieu van de cel en de omgeving en bepaalt wat er naar binnen of naar buiten getransporteerd wordt. Ook vrijwel alle organellen (behalve de ribosomen en de centriolen) bevatten een membraan. Organellen zijn alle onderdelen van de cel met een speciale functie (het DNA valt hier niet onder). Hierdoor kunnen alle organellen hun eigen functie uitvoeren, doordat ze hun eigen milieu kunnen creëren.
Figuur 2. Schematische weergave van een membraan
Een membraan bestaat uit verschillen onderdelen:
- Fosfolipiden: door hun bouw bestaande uit een hydrofiele (waterminnende) kop en hydrofobe (watervrezende) staarten zorgen ze voor de dubbele laag van het membraan.
- Eiwitten: vele verschillende eiwitten hebben hun functie in het membraan, zoals voor transport en het doorgeven van signalen.
- Cholesterol: zorgt voor de stevigheid en de vloeibaarheid van het membraan (een membraan is geen rigide structuur).
- Koolhydraten (suikerstaarten): deze spelen een rol bij de herkenning en het doorgeven van signalen.
Niet elke cel heeft een celwand. De functie van de celwand is stevigheid. Een celwand is opgebouwd uit cellulose (planten) of andere polysachariden en bevat openingen: de plasmodesma. De celwand is dus geen barrière zoals het celmembraan. Zonder celwand zou een plant niet overeind blijven staan. Cellen van een mens veranderen van vorm en kunnen dus nooit op elkaar gestapeld worden en overeind blijven staan. We hebben een skelet nodig. Een plant daarentegen heeft cellen met een celwand en deze hebben een vaste vorm. Wanneer ze zich vol gezogen hebben met water kun je ze vergelijkingen met een vierkante ballon en staat een plant recht omhoog. Maar bij een tekort aan water zijn de cellen ook niet volledig gevuld en kun je de cel vergelijken met een half gevulde ballon en dan gaat de plant hangen.
De vacuole is hier ook bij betrokken. De vacuole is een groot organel in een plantencel met als functie het opslaan van verschillende stoffen en water. Door meer water op te nemen (wanneer water aanwezig is) zorgt de vacuole samen met de celwand voor de stevigheid van de plantencel. Ook kleurstoffen kunnen worden opgeslagen in de vacuole, zoals bij de rode uit (zie microscopie).
- Fosfolipiden: door hun bouw bestaande uit een hydrofiele (waterminnende) kop en hydrofobe (watervrezende) staarten zorgen ze voor de dubbele laag van het membraan.
- Eiwitten: vele verschillende eiwitten hebben hun functie in het membraan, zoals voor transport en het doorgeven van signalen.
- Cholesterol: zorgt voor de stevigheid en de vloeibaarheid van het membraan (een membraan is geen rigide structuur).
- Koolhydraten (suikerstaarten): deze spelen een rol bij de herkenning en het doorgeven van signalen.
Niet elke cel heeft een celwand. De functie van de celwand is stevigheid. Een celwand is opgebouwd uit cellulose (planten) of andere polysachariden en bevat openingen: de plasmodesma. De celwand is dus geen barrière zoals het celmembraan. Zonder celwand zou een plant niet overeind blijven staan. Cellen van een mens veranderen van vorm en kunnen dus nooit op elkaar gestapeld worden en overeind blijven staan. We hebben een skelet nodig. Een plant daarentegen heeft cellen met een celwand en deze hebben een vaste vorm. Wanneer ze zich vol gezogen hebben met water kun je ze vergelijkingen met een vierkante ballon en staat een plant recht omhoog. Maar bij een tekort aan water zijn de cellen ook niet volledig gevuld en kun je de cel vergelijken met een half gevulde ballon en dan gaat de plant hangen.
De vacuole is hier ook bij betrokken. De vacuole is een groot organel in een plantencel met als functie het opslaan van verschillende stoffen en water. Door meer water op te nemen (wanneer water aanwezig is) zorgt de vacuole samen met de celwand voor de stevigheid van de plantencel. Ook kleurstoffen kunnen worden opgeslagen in de vacuole, zoals bij de rode uit (zie microscopie).
Verbranding en fotosynthese
Voor vrijwel alle processen die moeten plaatsvinden in de cel is energie nodig. Het mitochondrium zorgt hiervoor. Door het proces van verbranding maakt het mitochondrium energie in de vorm van warmte en ATP.
Glucose + zuurstof > water + koolstofdioxide + energie (ATP + warmte)
ATP is een energierijke stof. Deze stof wordt gebruikt tijdens alle processen die energie kosten en staat dan zijn energie af. Naast glucose worden er ook wel andere brandstoffen gebruikt, zoals vet.
Elke cel heeft verbranding nodig om aan energie te komen en zo te blijven functioneren.
Om aan glucose te komen, de energierijke stof die verbrand wordt, hebben we planten nodig. Planten leggen de energie van de zon vast in energierijke stoffen als glucose tijdens het proces van fotosynthese.
Water + koolstofdioxide + energie (zonlicht) > glucose + zuurstof
Een plant heeft naast zonlicht ook water en koolstofdioxide nodig en maakt naast glucose ook zuurstof. Dit proces is eigenlijk het omgekeerde van verbranding. In een (groene) plantencel vinden beide processen plaats. In de chloroplasten (bladgroenkorrels) vindt de fotosynthese plaats. Deze organellen zorgen voor de groene kleur van de plant door de groene stof chlorophyl.
In dezelfde (groene) plantencel bevinden zich ook de mitochondriën die zorgen voor de verbranden, want elke plantencel heeft ook energie nodig.
Voor vrijwel alle processen die moeten plaatsvinden in de cel is energie nodig. Het mitochondrium zorgt hiervoor. Door het proces van verbranding maakt het mitochondrium energie in de vorm van warmte en ATP.
Glucose + zuurstof > water + koolstofdioxide + energie (ATP + warmte)
ATP is een energierijke stof. Deze stof wordt gebruikt tijdens alle processen die energie kosten en staat dan zijn energie af. Naast glucose worden er ook wel andere brandstoffen gebruikt, zoals vet.
Elke cel heeft verbranding nodig om aan energie te komen en zo te blijven functioneren.
Om aan glucose te komen, de energierijke stof die verbrand wordt, hebben we planten nodig. Planten leggen de energie van de zon vast in energierijke stoffen als glucose tijdens het proces van fotosynthese.
Water + koolstofdioxide + energie (zonlicht) > glucose + zuurstof
Een plant heeft naast zonlicht ook water en koolstofdioxide nodig en maakt naast glucose ook zuurstof. Dit proces is eigenlijk het omgekeerde van verbranding. In een (groene) plantencel vinden beide processen plaats. In de chloroplasten (bladgroenkorrels) vindt de fotosynthese plaats. Deze organellen zorgen voor de groene kleur van de plant door de groene stof chlorophyl.
In dezelfde (groene) plantencel bevinden zich ook de mitochondriën die zorgen voor de verbranden, want elke plantencel heeft ook energie nodig.
Figuur 3. Schematische weergave van een mitochondrium
|
Figuur 4. Schematische weergave van een chloroplast
|
Het celskelet
Het centrosoom, bestaande uit 2 centriolen zorgt voor het celskelet van de cel. Ook in figuur 2 is het celskelet te zien. Het celskelet bepaald de vorm van de cel. Daarnaast is het centrosoom zeer belangrijk bij de celdeling (zowel mitose als meiose). Het zorgt ervoor dat de chromosomen juist worden verdeeld over de nieuwe cellen, zoals te zien is in figuur 5.
Het centrosoom, bestaande uit 2 centriolen zorgt voor het celskelet van de cel. Ook in figuur 2 is het celskelet te zien. Het celskelet bepaald de vorm van de cel. Daarnaast is het centrosoom zeer belangrijk bij de celdeling (zowel mitose als meiose). Het zorgt ervoor dat de chromosomen juist worden verdeeld over de nieuwe cellen, zoals te zien is in figuur 5.
|
Hiernaast zie je een momentopname tijdens de celdeling (de metafase). In het midden van de cel liggen de chromsomen (DNA+eiwitten). Vanuit de centrosomen komen de draden van het celskelet (microtubuli) die gebonden zitten aan de chromosomen. De kopiën worden vervolgs uit elkaar getrokken en zo krijgt elke cel even veel chromosomen, namelijk zesenveertig. Daarna wordt het kernmembraan weer aangemaakt (uiteraard zijn in deze afbeelding alle andere organelle niet getekend).
De recycling
Naast het maken van vele fosfolipiden voor het membraan en eiwitten (waaronder vele enzymen), moeten deze onderdelen ook allemaal afgebroken worden. De onderdelen worden dan weer gerecycled. Voor dit proces zorgt het lysosoom. De pH binnen dit organel is laag, namelijk ongeveer 3. Door middel van verschillende enzymen worden de vele eiwitten en membranen afgebroken. De bouwstenen kunnen weer gebruikt worden om nieuwe eiwitten en membranen te vormen. Zowel in de afbeelding van de dierlijke cel en de plantecel, als afbeelding 1 zijn lysosomen zichtbaar. Naast de lysosomen zijn er ook altijd vele membraanblaasjes zichtbaar in de cel die zorgen voor het transport. Daarom is het niet altijd met zekerheid te zeggen wat voor membraanblaasje het is. |
Figuur 5. Een schematische weergave van de metafase tijdens de celdeling.
|
Onderdelen van een bacterie
Naast een celmembraan en een celwand bezitten veel bacteriën ook nog een capsule. Dit is een zeer sterke laag, gemaakt van polysachariden en beschermt de cel tegen uitdroging en afbraak door andere cellen (zoals van ons immuunsysteem). Daarnaast is het ook een virulentiefactor voor de mens en zorgt er dus voor dat deze bacteriën ziekteverwekkend zijn.
De pili hebben als hoofdtaak om de cel in binding te brengen met een andere cel. Op deze manier kunnen plasmiden utigewisseld worden.
Een flagellum zorgt voor de voortbeweging van de bacteriecel. Ondanks dat het anders opgebouwd is, is deze vergelijkbaar met de staart van een zaadcel.
Naast een celmembraan en een celwand bezitten veel bacteriën ook nog een capsule. Dit is een zeer sterke laag, gemaakt van polysachariden en beschermt de cel tegen uitdroging en afbraak door andere cellen (zoals van ons immuunsysteem). Daarnaast is het ook een virulentiefactor voor de mens en zorgt er dus voor dat deze bacteriën ziekteverwekkend zijn.
De pili hebben als hoofdtaak om de cel in binding te brengen met een andere cel. Op deze manier kunnen plasmiden utigewisseld worden.
Een flagellum zorgt voor de voortbeweging van de bacteriecel. Ondanks dat het anders opgebouwd is, is deze vergelijkbaar met de staart van een zaadcel.
Een kijkje in een cel
Hieronder is een prachtige video te zien van hoe een cel functioneert. Vrijwel alle organellen komen langs (in het Engels). Wat meteen opvalt is dat alles beweegt: organellen hebben geen vaste plek en er is constant transport van het ene organel naar het andere. Ook worden vele eiwitten getoond, zoals de motoreiwitten die over het celskelet 'lopen'.
Ga terug naar de onderwerpen.
Wil je je kennis eens testen? Speel dan CellCraft en houd je cel in leven.
Hoe zijn deze structuren ontdekt? Lees meer over tomografie.
Wil je je kennis eens testen? Speel dan CellCraft en houd je cel in leven.
Hoe zijn deze structuren ontdekt? Lees meer over tomografie.
