Hoofdstuk 4: Cel en leven

1. Levende cellen

 

Organisatieniveaus = de schaal waarop biologisch onderzoek plaatsvindt (molecuul, organel, cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme, populatie, levensgemeenschap, ecosysteem, aarde).

Elk niveau heeft eigen onderzoekstechnieken.

 

Levenskenmerken:

• Opgebouwd uit 1 of meerdere cellen
• Groei
• Voortplanting
• Stofwisseling (omzetten, opnemen en afgeven van stoffen)
• Waarnemen en reageren op veranderingen in de omgeving
• Organisatie van erfelijk materiaal

 

Cellen bevatten o.a.

• Een of meer microscopische structuren (organellen)
• DNA-moleculen

Afmeting: 10 – 100 µm (binas tabel 100)

 

Cellen hebben zuurstof nodig. Volume bepaald behoefte. Bij een groot oppervlak bepaald de snelheid van uitwisseling van stoffen.

 

Eencelligen staan met hun hele oppervlak in direct contact met de omgeving. Bv. een pantoffeldiertje

Hij neemt via het celmembraan zuurstof op en geeft CO2  af aan het omringende water.

 

Meercellige organismen staan niet met alle cellen direct in contact met de omgeving. De verhouding met van volume en oppervlak is veel kleiner (kan dus minder zuurstof opnemen t.o.v. het volume). Om toch genoeg zuurstof te krijgen hebben meercellige organismen ook bijv. kieuwen, darmen & longen ontwikkeld. Hart, bloed en bloedvaten maken snel transport mogelijk.

 

Celdifferentiatie = eerst lijken cellen (in embryo) sterk op elkaar, maar daarna beginnen ze steeds meer te verschillen (grootte, vorm en functie).

 

Weefsel = groep cellen met dezelfde bouw en functie.

 

Organen = bestaan uit verschillende weefsels (bv. huid, hart en lever).

 

Orgaanstelsels = groep samenwerkende organen

 

 

 

Totipotent = kunnen nog in alle soorten cellen veranderen (extra-embryonaal weefsel). De cellen van een embryo zijn totipotent tot het moment dat deze uit 8 cellen bestaat.

 

Pluripotent = alles behalve extra-embryonaal weefsel

 

Unipotent = voplwassen cel, kunnen niet meer tot verschillende cellen uitgroeien

 

Multipotent = kunnen nog in een klein aantal veranderen (wel volwassen)

 

Stamcellen = ongedifferentieerde cellen die kunnen blijven delen

 

Stamcelbronnen:

• Embryonale stamcellen: kunnen veranderen in alle soorten cellen
• Navelstreng: lijken al sterk op volwassen cellen.
• Volwassen orgaan:
  • Bloedcellen (beenmerg)
  • Cellen die wond herstellen (huid)
  • Haarcellen

 

Suikerziekte

De alvleesklier(eilandjes van langerhans) geeft insuline af aan het bloed waardoor cellen glucose (uit bloed) makkelijker kunnen opnemen. Lever en spieren kunnen glucose omzetten in het voorraadsuiker glycogeen. Op het moment dat erlage suikerpeigel is wordt dat weer afgegeven.

 

 

Diabetes type 1: alvleeskliercellen maken geen insuline meer. Kan geenn glucose opnemen en glycogeen oplsaan om de bloedsuikerspiegel goed te houden.

Dus grotere dieren hebben t.o.v de oppervlakte veel inhoud, waardoor ze meer moeite hebben met afkoelen. Hoe groter een organisme is, hoe meer orgaanstelsels er nodig zijn om stoffen op de juiste plaats te krijgen (bv. bloedsomloop, darmstelsel, kieuwen, longen, enz.)

 

Waarom kunnen insecten niet zo groot worden als vogels?

Insecten ademen bvia stigmata (gaatjes) en hebben geen bloedsomloop. Het loopt via een buis naar voren en terug nbaar achter gewoon tussen de cellen door.

 

2. Industrie op miniformaat

 

Aminozuren = bouwstenen voor eiwitten

In je darmen verteer je eiwitten tot losse aminozuren, die je op kan nemen in je bloed. Deze gebruik je dan weer om lichaamseigen eiwitten te maken.

Eiwitten voor binnen en buiten de cel

1.In de celkern ligt het DNA

2.Er worden kopietjes van gemaakt (RNA)

3.Het RNA gaat via de kernporiën door het kernmembraam naar de ribosomen in het grondplasma (cytoplasma zonder organellen)

4.De ribosomen koppelen aminozuren aan elkaar volgens het RNA tot een bepaald eiwit

a.Liggen los (blijven in de cel)

b.Koppelen zich aan het RER

• Eiwitten komen uit het RER in een blaasje
• Ze gaan naar het golgi-systeem, daar krijgen ze de laatste aanpassingen voor de juiste vorm
• Ze komen weer uit het golgi-systeem in een blaasje en gaan naar het celmembraan. Die neemt het blaasje op en de inhoud komt aan de buitenkant van de cel

 

GER (glad endoplasmatisch riticulum) = maakt fosfolipiden (vatachtige stoffen), hiermee worden de membranen gevormd.

• Spiercellen (opslagplaats calciumionen) > voor samentrekken spiervezels
• Levercellen > ontgiften drugs en alcohol

 

Mitochondriën = afgeven van energie aan ATP-moleculen. De cel kan de energie vrijmaken wanneer dat nodig is.

 

Celskelet = bestaat uit een netwerk van verschillende eiwitdraden. Het geeft d cel zijn vorm. Hij kan groeien en krimpen.

 

Lysosoom = blaasjes uit het golgi-systeem met enzymen breken de versleten organellen af > uitscheiden of hergebruiken.

 

Centriolen =

 

Plantencellen (plastiden):

• Chloroplasten (bladgroenkorrels) > fotosynthese. Glad membraam en erin stapels membranen en ook de stof chlorofyl (bladgroen). Ze vangen hiermee licht (energie) van de zon op (opladen ATP-moleculen). Dan kan fotosynthese plaatsvinden.
• Chromoplasten > geven plantendelen een andere kleur dan groen
• Amyloplasten > zetmeelkorrels (zonder kleur)

 

Vacuole = planten hebben een vacuole, die kan bevatten: opgeloste kleurstoffen (anthocyanen), suikers, zouten, afvalstoffen. Jonge planten hebben meerdere vacuolen, maar door veel water op te nemen verandert dit in 1 grote vacuole > groei door celstrekking

 

3. Transport bij cellen

 

Een membraam (cel, kern, ER, Golgi-syteem, mitchondrien) bestaat uit fosfolipiden (fosfolipide bi-laag).

Het membraam is niet doorlaatbaar voor alle stoffen, maar wel voor sommigen > halfdoorlaatbaar

(selectief-permeabel of semi-permeabel).

 

Aan de buitenkant van de cel steken door het mebraam koolstofketens:

• Receptoren ( = geven signalen door naar binnen van stoffen van buitenuit, die zich aan de recptor koppelen. Bv. insuline > cel gaat glucose opslaan, medicijnen en antistoffen)
• Oorzaak dat afweersysteem lichaamsvreemd en lichaamseigen kan herkennen (cellen herkanbaar maken voor het afweersysteem) Verschil in bloedgroepen ligt aan de verschillende koolhydraatketens in de mebramen van de rode bloedcellen.

 

Celmembranen vormen de scheiding tussen cellen en omgeving. Stoffen moeten van binnen naar buiten en andersom:

 

1. Passief transport

Diffusie:

• stoffen gaan door het membraam (fosfolipiden) heen bij een concentratie verschil. Dit kan alleen bij kleine en niet geladen stoffen:
  • CO2
  • O2
  • N2
• Eiwitpoorten voor grote stoffen en geladen stoffen (glucose, Na+, K+)       gefaciliteerd
• Osmose: waterkanalen                                                                                         transport

 

2. Actief transport

= transport tegen de concentratierichting in (pompeiwit) > met behulp van speciale transportenzymen, kost energie (ATP). Een molecuul bindt aan een enzym. Het enzym brengt het molecuul naar binnen en laat het daar weer los.

 

3. Blaasjes

• Exocytose > naar buiten
• Endocytose > naar binnen
  • Nadat het deeltje of vloeistof binnen is versmelten de lysosomen met het blaasje > verteringsenzymen:
    • Verteringsproducten (nuttig) gaan naar cytoplasma
    • Afval gaat blijft in het blaasje en gaat weer naar buiten
  • Ook wel:
    • Fagocytose (deeltjes)
    • Pinocytose (vloeistof)

 

Selectief-permeabel = halfdoorlaatbaar

 

Osmotische waarde = de concentratie opgeloste stoffen (geen opgeloste stoffen = 0 > alleen water). Verschillen van osmotische waarde in cel en buiten bepalen het watertransport. Het water gaat naar de plek met de hoogste osmotische waarde.

 

Isotonisch = gelijke concentratie (osmotische waarde gelijk)

 

Hypertonisch buiten de cel (hogere osmotische waarde)

dieren > cellen zwellen op en kunnen barsten

plant >  meer water in de vacuole, het celmembraan duwt tegen de celwand. Dit zorgt voor stevigheid (turgor)

 

Als de turgor 0 is gaat het celmembraan loslaten van de celwand (grensplasmolyse). Plasmolyse: als er een ruimte is tussen de celwand en het celmembraan.

 

Celwanden van planten zijn permeabel (= ook doorlaatbaar voor opgeloste stoffen).

 

4. DNA: het besturingssysteem van de cel

DNA-moleculen (deoxyribonucleic acid) > informatie voor al je eigenschappen. Structuur van een dubbele helix.

 

 

Nucleotiden = fosfaatgroep, suikermolecuul (deoxyribose), stikstofbase

 

Stikstofbases:

• A: adenine
• C: cytosine
• G: guanine
• T: thymine
• U: uracil

 

DNA:
TACGTTAGGGTCCAATC  > matrijstreng (kopieer je voor RNA)

ATGCAATCCCAGGCTTAG > coderende streng

 

RNA (matrijstreng gekopieerd, maar T’s worden U):

AUGCAAUCCCAGGCUUAG > RNA steng

 

RNA: ribonucleic acid

 

Eiwitten bestaan uit aminozuren (binas 67H). 3 basen vormen samen een aminozuur (zijn er in totaal 20).

Startcodon = TAC (matrijsstreng DNA) > triplet, AUG (RNA streng) > codon

Stopcodon = einde van eiwit

Gen = complete codezin om het eiwit te maken

 

Transcriptie = van DNA naar RNA

Translatie = van RNA eiwitten maken

 

 

 

 

 

Eiwit maken:

 

1.Seintje voor maken eiwit

2.Kopiëren DNA naar RNA

3.RNA verlaat kern via kernporiën

 

RNA heeft i.p.v. een deoxyribose een ribose

 

                            ribose

 

 

Polypeptide = aan elkaar gekoppelde aminozuren (eiwit ), die de cel verlaten

 

G1-fase: groei

S-fase: DNA moleculen verdubbelen. De 2 dezelfde helften blijven n het midden met elkaar verbonden (centromeer).

G2-fase: enzymen controleren de DNA-moleculen op fouten. Ook verdubbelen de andere organellen zich.

 

M-Fase:

• profase: chromosomen specialiseren en centriolen delen zich. Elk chromosoom bestaat uit 2 chromatiden en een centromeer.
• metafase: Chromosomen liggen in het midden. Er vormen zich trekdraden en steundraden.
• anafase: chromosomen (2 chromatiden) splitsen en worden allebei naar een ander centriool getrokken
• telofase: Om elke set chromosomen komt een kernmembraam, er zijn dan  twee kernen > celdeling

5. Ongecontroleerde celdeling

Alle cellen hebben hetzelfde DNA, maar niet alle functie staan aan. De eilandjes van Langerhans maken bijvoorbeeld insuline. Daar zijn niet alle genen voor nodig. Regelgenen (eiwitten) zetten functie aan en uit. Deze blijven zitten ook met de celdeling, daarom wordt een botcel weer een botcel.

Celdeling:

• groei
• vervangen van verouderde cellen

 

In de S-fase kunnen er dingen fout gaan met het kopiëren. P53 regelt dat er geen fouten zijn in dochtercellen. Bepaalt de duur van de G1-fase, zodat de cel de fout kan herstellen. Als het herstellen niet gaat, gaat de cel dood (apoptose).

 

Regelt ook dat we bijvoorbeeld tenen hebben, door de huidcellen daartussen zichzelf te laten doden. Een ander voorbeeld is het laten verdwijnen van baarmoederslijmvlies bij menstruatie.

 

Tumor en kanker

Overmatig delen > tumor (gezwel), bij kanker is de tumor kwaadaardig. Er ontstaat kanker als er meerdere mutaties zijn in één cel. Cellen kunnen dan een weefsel of orgaan binnengaan en het beschadigen.

ankercellen kunnen loslaten en verspreiden via bloedvaten en lymfevaten. Op een andere plek kan dan weer uitgroeien tot een tumor (= metastaseren).

Behandelingen:

• chirurgie > wegsnijden
• radiotherapie > bestraling (maakt cellen kapot)
• chemotherapie > geneesmiddelen die voorkomen dat kankercellen zich delen (werkt vooral bij snel delende cellen. Andere cellen komen ook in aanraking, daardoor is bijv. kaalheid een bijwerking).