Hoofdstuk 3, Cellen

Hoofdstuk 3, Biologie, viaDELTA, Deling, Groei en Ontwikkeling van Cellen

- De eerste dertig uur na bevruchting besta je uit 1 cel, daarna 2, en na drie dagen uit een heel klompje. Nog eens drie dagen later nestelt dat zich in de baarmoeder. Twee weken later begint het hartje te kloppen: het embryo is dan 2mm lang

3.1
- Cellen vermeerderen zich door deling
- De eerste eicel (en de klievingen daarvan) zijn erg groot, en hoeven niet aan te groeien. Het stadium waarin ze normale grootte bereiken, en na deling weer gaan groeien, heet het morula-stadium
- De door deling gehalveerde cellen groeien weer aan tot normale, gemiddelde grootte. Ze kunnen zich dan opnieuw gaan delen, of zich gaan specialiseren, naar bijv spiercellen

- Sommige soorten gespecialiseerde cellen verliezen hun delingsvermogen geheel (spier- en zenuwcellen), anderen behouden het (epitheelcellen). Huid groeit gemakkelijk weer dicht
- Cellen met delingsvermogen liggen vaak in deelweefsels bij elkaar: het rode beenmerg, de kiemlaag in de huid, de groeizones in de botten, de kiemlaag in de darmen, de oöcyten en spermatocyten in de geslachtsorganen. Veren, nagels, en geweien groeien ook aan
- Bij planten liggen deelweefsels in de stengeltoppen, en in de blad- bloem- en wortelknoppen. Ze heten daar meristemen. Bomen en struiken hebben houtvormende weefsels die tussen het hout en de bast liggen: het cambium
- Celdelingen dienen voor groei en vervanging op plaatsen met veel slijtage of gebruik: huid, spijsverteringskanaal, en ook bloed- en zaadcellen
- Bij eencelligen dient celdeling voor vermeerdering van de soort, soms wel een verdubbeling in 20 minuten

3.2
- Bij een deling kunnen de celorganellen zich verdelen, of weer delen en aangroeien. Slechts één organel kan dit niet eenvoudig: de kern, omdat deze erfelijke informatie bevat voor de opbouw van een cel. Mitose (kerndeling) zorgt voor ervoor dat DNA zich kan verdubbelen
- Tijdens de interfase zijn er geen chromosomen te zien, omdat ze nog lang en dun zijn
- Tijdens de profase spiraliseren de chromosomen, en worden ze korter en dikker. Ze kopiëren zichzelf, en vormen daarbij elk 2 chromatiden: 2 exact dezelfde stukjes DNA. De kernmembraan verdwijnt langzaam
- Tijdens de metafase verdichten de chromosomen zich, en zijn ze niet meer spiraalvormig. Ze verzamelen zich in het midden van de cel, het equatoriaal vlak. De centromeer (binding tussen de 2 chromatiden, die samen nog steeds 1 chromosoom vormen) ligt precies op dit vlak. Aan de twee polen van de vlak ontstaan spoeldraden, die elk aan een centriole vastzitten.
- In deze fase maakt men ook karyogrammen, afbeeldingen van de chromosomen. Hierop kunnen afwijkingen worden gezien, omdat elk chromosoom een ‘partner’ heeft (23 paar)

- Tijdens de anafase, worden de chromatiden van elk chromosoom uit elkaar getrokken, de centromeer deelt dus ook. Nu ligt aan elke pool een volledige set chromatiden, welke langzaam langer en dunner worden, en er ontstaat een kernmembraan om de twee groepen chromatiden. Deze heten vanaf dan weer chromosomen
- In de telofase zijn de nieuwe chromosomen zo dun geworden, dat ze niet meer te zien zijn. De kerndeling is nu voltooid
- Daarna deelt de cel zich, doordat het cytoplasma maakt tussen beide kernen een ring van actine-filamenten, deze trekt samen en snoert de cel steeds verder in, totdat de membranen aan weerszijden elkaar raken en fuseren. Er zijn nu twee cellen gevormd

3.4
- Bij planten kunnen geen klievingen voorkomen, omdat er een celwand aanwezig is en omdat ze geen actine maken
- Planten sturen blaasjes uit het ER en het Golgi-apparaat naar het equatoriaal vlak, waar ze versmelten en een dunne plaat van celwandmateriaal vormen. Deze groeit naar alle kanten uit naarmate er meer blaasjes versmelten, en fuseert tenslotte met het plasma (buiten)membraan. De 2 dochtercellen zetten cellulose af tegen deze wand, en zo ontstaat een nieuwe, sterke celwand. Daarmee is de celdeling voltooid

3.5
- Als een cel moet specialiseren, worden na deling genen in het DNA actief die tot specialisatie leiden. Dit zorgt ervoor dat de cel een speciale vorm en functie krijgt
- De regeling van deze processen wordt tezamen celdifferentiatie genoemd. Bij kanker is de rem op celdeling defect, en blijven cellen ongebreideld delen en vormen ze gezwellen

3.6
- Als een cel is voorbestemd om te blijven delen, doorloopt hij in de interfase de rest van de celcyclus, die de cel voorbereidt op een nieuwe deling
- In de G1-fase vindt de synthese van nucleotiden plaats

- In de S-fase (synthesefase) wordt in een cel die moet blijven delen, al het DNA gekopieerd. Voor een gespecialiseerde cel hoeven slechts delen te worden gekopieerd
- In de G2-fase groeit de cel verder tot de bestemde grootte. Dan volgt een nieuwe celdeling
- De specialisatie van deelcellen is delen, en daarmee nieuwe cellen maken. Dit soort cellen lijken erg op embryocellen, en worden ook wel stamcellen genoemd. Hiermee wordt onderzoek gedaan naar klonen, maar ze zijn ook in te brengen in niet-deelweefsels, waar zij zich ontwikkelen tot andere weefselcellen, bijvoorbeeld beenmergcellen

3.7
- In de S-fase wordt het DNA in de chromosomen verdubbeld. De twee dubbele strengen wijken uit elkaar, en met behulp van enzymen worden daaruit twee identieke strengen verkregen, welke opnieuw in chromatiden worden verpakt. Bij zoogdieren gaan dit met een snelheid van 50- , en bij bacteriën met een snelheid van 500 nucleotiden per seconde.
- DNA-moleculen hebben een werkelijkheid van 2nm, de celkern een diameter van 5.000-10.000nm, de kerndubbelmembraan heeft een dikte van 40nm, en de kernporiën een diameter van 100nm

3.8
- Celdeling werd pas in 1875 ontdekt, dankzij Theodor Schwann en de ontwikkeling van kleuringen van microscopische preparaten
- Sommige celtypen bereiken al vrij snel hun voorbestemde grootte (klier- en huidcellen), maar anderen moeten nog echt groeien. Bijvoorbeeld bij de axonen van zenuwcellen, die soms een meter lang moeten worden terwijl hun cellichaam slechts 0,4mm groot is
- Differentiërende cellen doorlopen nog wel de G1-fase, maar niet de S-fase. Die is niet meer nodig, omdat deze cellen niet meer gaan delen. Anderzijds zijn de genen zeer actief, omdat ze de differentiatie moeten sturen, en veel materiaal (organellen, membranen) moeten aanmaken

3.9
- Bij planten liggen onder de stengeltop en boven de worteltop zones waar de zones waar ongedifferentieerde cellen niet meer delen. Zo schuift de deelzone naar boven (stengel) en naar beneden (wortels), en de cellen daar gaan zich strekken, doordat ze water opnemen in de centrale vacuole. Dit is te zien bij tulpen, omdat ze nog wel 10cm groeien als ze in water staan

- Na strekking kan een plant cellulose tegen de primaire celwand afzetten, maar deze is elastisch en kan dus met de strekking meegroeien. Aan het einde van de celstrekking worden ook andere stoffen zoals lignine afgezet, die de celwand stug maken. Dit wordt de secundaire celwand genoemd. Daarmee heeft deze plantencel zijn definitieve vorm bereikt
- Het cambium (3.1) blijft zich delen en de naar binnen gelegen cellen worden hout(vaten), en de naar buiten gelegen cellen bast(vaten). In de winter rust het cambium, om in het voorjaar weer sterk te gaan delen. Hierdoor ontstaan jaarringen. Bij kruidachtige gewassen bevindt het cambium, dat hier veel kleiner blijft, zich in de vaatbundels

3.10
- Bij sommige celdelingen en verdubbelingen van DNA gaat wel eens iets gaat. Als dit gebeurt terwijl het lichaam al volgroeid is, is dat niet zo erg. Het immuunsysteem maakt die cellen dan onschadelijk, maar soms zorgen de lysosomen in die cellen daar al voor. Dit immuunsysteem kan wel doorslaan, en een ziekte veroorzaken
- Als de fouten vroeg in het embryo worden gemaakt, heeft dit slechte gevolgen. Organen kunnen verkeert aangelegd worden. Oorzaken kunnen van binnenuit komen, maar ook van de moeder. Na de 16e week is de kans op afwijkingen gedaald tot 5%
- Fouten kunnen ook al vóór de bevruchting ontstaan, door mutatie in de geslachtscellen
- Als het kind dan toch levensvatbaar is, kunnen stapelingsziekten ontstaan. Er ontbreekt een enzym voor de afbraak van een bepaalde stof, en de die kunnen zich dan in de cel opstapelen, dit belemmert organen. De oorzaak ligt in het DNA en is dus moeilijk te bestrijden. Bijv de ziekten van Faby, Gaucher, Niemann-Pick, Tay-Sachs, en de taai-slijmziekte
- Bij de taai-slijmziekte is de zoutpomp, in de membraan van cellen, kapot. Deze pompt ionen in / uit de cel. Hierdoor wordt de slijmlaag aan de buitenkant van een orgaan taai, en bestaat er kans op infectie. Deze ziekte is niet te bestrijden, en is erfelijk (kans van 25%)

3.11
- Er kunnen ook defecten na differentiatie optreden. Een cel kan dan delen, terwijl dat niet de bedoeling is
- Er ontstaat wildgroei, een gezwel (tumor), die tot het weefsel waar de cel deel van is beperkt kan blijven: dat is een goedaardige gezwel, wrat, of benigne. Toch kan deze last veroorzaken in bijv de hersenen, doordat ze bloedvaten dichtdrukken
- Een kwaadaardig gezwel (kanker) breidt zich uit over andere weefsels, en vernietigt deze. Ze laten los uit hun verband, en verplaatsen zich via bloed en lymfe, om ergens anders nieuwe gezwellen te veroorzaken (uitzaaiing). Als dit in vitale organen terecht komt, zal de ziekte een dodelijk verloop hebben. Als de ziekte voor uitzaaiing wordt ontdekt, kan die worden genezen

- Kanker was in Nederland in 1995 doodsoorzaak nr. 2, met 25.252 sterfgevallen
- Kanker kan het gevolg zijn doordat genen of enzymen die kern- en celdeling bevorderen, vermeerderen. Deze genen heten ongocenen, en bevorderen dus tumoren
- Genen die de celdeling beëindigen, heten tumor-suppressor-genen genoemd. Ze zetten de celcyclus als het ware uit. Als deze worden uitgeschakeld, kan ook kanker ontstaan.
- Kanker kan worden veroorzaakt door psychosomatische invloeden (depressie, stress) en externe factoren (virussen, straling)
- Naarmate men ouder wordt is de kans op een DNA-beschadiging groter
- Sommige gezwellen worden pas kwaadaardig door verschillende genmutaties op bepaalde chromosomen
- Delende cellen van een tumor blijven niet netjes op hun plaats, maar metaseren. Er zijn aanwijzingen dat de cel dit actief en doelbewust doet: prostaatkankercellen belanden altijd in het beenmerg, via de bloed- en lymfevaten (waar alsnog duizenden cellen onschadelijk worden gemaakt). De kankercel herkent waarschijnlijk de omgeving t.g.v. eiwitten
- Kankercellen zijn door ontregeling van de genen in de war geraakt, en kerel als het ware in embryonale staat terug (deelvermogen, de weg zoeken in het lichaam). In de embryonale periode trekken hele groepen cellen naar bepaalde organen om daar vorm te geven aan de ontwikkeling van het organisme
- Twee totaal verschillende gebieden, oncologie (ontwikkeling van de dood) en embryologie (ontwikkeling van het leven) lijken daarmee aan elkaar verbonden te worden