Thema 2

Ribosomen zijn bolvormige organellen op het endoplasmatische reticulum of in het cytoplasma. De functie van de ribosomen is de vorming van eiwitten aan de hand van de informatie van boodschappermoleculen uit de kern.

Van het endoplasmatische reticulum snoeren zich blaasjes af. Deze blaasjes versmelten met het golgisysteem. Het golgisysteem is een opeenstapeling van platte blaasjes, elk omgeven door een membraan. In het golgisysteem geeft de eiwitten hun uiteindelijke vorm en de vorming van blaasjes die eiwitten (enzymen)

bevatten. Sommige blaasjes snoeren zich af van het golgisysteem en versmelten met het celmembraan en geven de eiwitten buiten de cel af. Het afgeven van stoffen door cellen wordt secretie genoemd.

Andere blaasjes die van het golgisysteem afsnoeren zijn lysosomen. Dit zijn blaasjes die verteringsenzymen bevatten. Verteringsenzymen breken stoffen af. Lysosomen blijven in de cel.

Mitochondriën zijn bolvormige organellen met een dubbele membraan, waarvan het binnenste membraan sterk is geplooid. In de Mitochondriën vinden met behulp van zuurstof reacties plaats waarbij energie vrijkomt. De vrijgemaakte energie wordt tijdelijk opgeslagen in moleculen van de stof ATP. Als op een later tijdstip ergens in de cel energie nodig is, wordt deze energie weer vrijgemaakt uit de ATP-moleculen.

De enzymen die deze reacties mogelijk maken liggen in het binnenmembraan.

In plantaardige cellen komen chloroplasten (bladgroenkorrels) voor. Chloroplasten hebben net zoals mitochondriën een dubbele membraan. Dat betekent een binnen- en buitenmembraan. Chloroplasten laten fotosynthese plaatsvinden. Endosymbiosetheorie

Veel organellen hebben overeenkomsten met elkaar. Deze theorie geeft een verklaring voor de overeenkomsten van de organellen. Volgens de endosymbiosetheorie begon het ontstaan van eukaryoten met prokaryoten die relatief groot waren. Door ontstulping van het celmembraan om het DNA ontstonden het kernmembraan, de celkern en het endoplasmatisch reticulum. Sommige prokaryoten waren in staat met behulp van zuurstof energierijke stoffen af te breken. Door opname van deze bacteriën zijn mitochondriën ontstaan. Chloroplasten zijn ontstaan uit cyanobacteriën die in de cel zijn opgenomen. In cyanobacteriën (blauwwieren) vindt net als in chloroplasten fotosynthese plaats. Cyanobacteriën horen tot de oudste organismen op aarde.

De bouw van membranen

Celmembranen bestaan uit een dubbele laag van fosfolipiden. Fosfolipiden zijn vetachtige stoffen en zijn te vergelijken met zeepmoleculen. De ene kant van een fosfolipidenmolecuul is in water oplosbaar (hydrofiel). Terwijl de andere kant juist waterafstotend is (hydrofoob).

In een membraan ligt een groot aantal eiwitmoleculen. Aan een aantal eiwitmoleculen en aan sommige fosfolipiden zitten koolhydraatketens. Verder bevat het celmembraan cholesterol, dat een rol speelt in de stevigheid van de membranen.

Membranen zijn ondoordringbaar voor veel stoffen. Alleen sommige vetten en een aantal kleine moleculen zoals zuurstof, stikstof en koolstofdioxide kunnen membranen ongehinderd passeren. Watermoleculen zijn erg klein en kunnen membranen wel passeren, maar dit gaat relatief traag. Het opnemen en afgeven van veel stoffen wordt gereguleerd door de eiwitten in het membraan. Celmembranen zijn selectief permeabel, dat wil zeggen dat ze bepaalde stoffen wel en andere

stoffen niet doorlaten.

2.6 diffusie en osmose

De hoeveelheid opgeloste stof heet concentratie. Een oplossing bestaat uit een oplosmiddel en opgeloste stoffen. Bij organismen is water het oplosmiddel de concentratie kan zijn aangegeven met gram per liter of gram per kubieke decimeter.

Voor een infuus gebruikt men vaak een fysiologische zoutoplossing.

De concentratie in procenten wordt altijd berekent ten opzichte van de totale oplossing.

Erg lage concentraties van een stof wordt vaak uitgedrukt in ppm ( parts per million). 1 ppm komt overeen met een concentratie van 0,0001%.

Diffusie is verplaatsing van een stof van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een lage concentratie van die stof (zowel in vloeistoffen als in gassen). Diffusie wordt veroorzaakt door beweging van moleculen. De snelheid van

de diffusie is onder andere afhankelijk van de temperatuur. Transport van zuurstof, koolstofdioxide en in vet oplosbare stoffen vindt plaats door diffusie. Het transport van deze stoffen is afhankelijk van het concentratieverschil.

Osmose is diffusie van water door een selectief permeabel membraam. Een selectief permeabel membraan laat wel water door, maar niet opgeloste stoffen. Bij osmose gaat water van een plaats met een lage osmotische waarde naar een plaats met hoge osmotische waarde. de osmotische waarde van een oplossing is afhankelijk van het aantal opgeloste deeltjes. Bij osmose vindt alleen verplaatsing van watermoleculen plaats, niet van de opgeloste stof.

2.7 membranen en het transport van stoffen

Extern en intern milieu

Het externe milieu is de omgeving van een organisme. Het interne milieu is het inwendige van een organisme. De meeste diersoorten houden hun interne milieu constant. Tussen het externe en het interne milieu bevindt zich minimaal één membraan. Bij meercellige organismen bevindt zich tussen de cellen weefselvloeistof. De weefselvloeistof hoort bij het interne milieu van een organisme. Ook het bloedplasma hoor bij het interne milieu.

Passief transport

Bij het opnemen en afgeven van stoffen passen moleculen van deze stoffen een celmembraan. Het verplaatsen van moleculen van de ene plaats naar een andere plaats heet transport.

Transport kan je indelen in passief en actief transport. Voor passief transport is geen energie nodig. Passief transport verloopt altijd van een hoge naar een lage concentratie. Het loopt dus met de concentratiegradiënt mee. Diffusie en osmose zijn een voorbeeld van passief transport. Een membraan van fosfolipiden is vrijwel ondoordringbaar voor water. Een speciaal membraaneiwit, dat waterkanaaltje of aquaporine heet, regelt de doorlaatbaarheid van membranen door water. Ook voor andere stoffen zoals veel verschillende ionen bestaan speciale eiwitten in het membraan. Dit soort membraaneiwitten wordt porie – eiwitten genoemd. Het transport van porie – eiwitten gaat altijd van een hoge naar een lage concentratie. Een cel kan een kanaaltje sluiten of openen.

Transport kan je indelen in passief en actief transport. Voor passief transport is geen energie nodig. Passief transport verloopt altijd van een hoge naar een lage concentratie. Het loopt dus met de concentratiegradiënt mee. Diffusie en osmose zijn een voorbeeld van passief transport. Een membraan van fosfolipiden is vrijwel ondoordringbaar voor water. Een speciaal membraaneiwit, dat waterkanaaltje of aquaporine heet, regelt de doorlaatbaarheid van membranen door water. Ook voor andere stoffen zoals veel verschillende ionen bestaan speciale eiwitten in het membraan. Dit soort membraaneiwitten wordt porie – eiwitten genoemd. Het transport van porie – eiwitten gaat altijd van een hoge naar een lage concentratie. Een cel kan een kanaaltje sluiten of openen.

Actief transport

Voor transport tegen het concentratieverschil is energie nodig. De energie wordt geleverd door ATP – moleculen.

Wanneer transport plaatsvindt tegen de concentratiegradiënt in, is er energie nodig en spreken we van actief transport.  

Transport via blaasjes

Wanneer via zo’n blaasje voedsel wordt opgenomen, spreken we van fagocytose. Fagocytose is een actief proces. De voedselopname bij eencelligen zoals pantoffeldiertjes en amoeben vindt op deze manier plaats.

In de cel versmelt het blaasje met een lysosoom, waarna enzymen uit het lysosoom de stoffen in het blaasje verteren, via transportenzymen komen de verteringsproducten in het cytoplasma.  Op een soortgelijke manier kan een cel afvalstoffen en celproducten afgeven. In dat geval snoert zich bijvoorbeeld een blaasje af van het golgisysteem. De cel transporteert het blaasje naar het celmembraan, waarna het blaasje met het celmembraan versmelt en de stoffen buiten de cel terechtkomen.

Het cytoskelet

Binnen in cellen bevindt zich een netwerk van vezelige eiwitten. Deze vezels geven vorm aan een cel en maken beweging in de cel mogelijk. Dit netwerk van vezels wordt het cytoskelet genoemd. Het cytoskelet vormt een soort paden tussen celorganellen. Speciale eiwitten, motoreiwitten, verplaatsen zich langs het cytoskelet en transporteren daarbij blaasjes en eiwitten.

2.8 stevigheid door osmose

Celwanden zijn permeabel. De concentratie van stoffen in een celwand is gelijk aan de concentratie van deze stoffen in de vloeistof buiten de cel.

Onder normale omstandigheden is de osmotische waarde van het cytoplasma hoger dan die van het vocht in de celwanden.

Turgor: de druk van de cel op de celwand. Door het verschil in osmotische waarde is de druk in de cel groter dan de druk buiten te cel waardoor de cel stevig is.

Door turgor zijn weefsel van planten stevig.

Als het vocht in de celwanden een hogere osmotische waarde heeft dan het cytoplasma treedt plasmolyse op. Door osmose stroomt water de cel uit. De turgor daalt en de osmotische waarde stijgt.

Plasmolyse: de cel krimpt zover dat het celmembraan loslaat van de celwand. 

Als de omgeving een lagere osmotische waarde heeft, heet dat hypotoon.

Dierlijke cel:   water gaat de cel in, waardoor de cel knapt.

Plantaardige cel:   er gaat water de cel in, waardor de cel stevig is ( normale situatie).

Als de osmotische waardes gelijk zijn heet dit isotoon.

Dierlijke cel:   er gaat evenveel water de cel in als eruit gaan (normale situatie).

Plantaardige cel:    er gaat evenveel water de cel in als uit, waardoor de cel slap is.

Als de omgeving een hogere osmotische waarde heeft, heet dat hypertoon.

Dierlijke cel:    er gaat water de cel uit, waardoor de cel verschrompelt.

Plantaardige cel:   er gaat water de cel uit, waardoor het celmembraan loslaat van de celwand, plasmolyse.

2.9 celdeling

Bij celdeling (reproductie) ontstaan uit één moedercel, twee dochtercellen. De dochtercellen groeien door plasmagroei.

Voorafgaande aan een celdeling vindt DNA – synthese plaats. Van ieder DNA – molecuul wordt een kopie gemaakt. Een chromosoom bestaat uit één of twee DNA – moleculen met eiwitten. Vlak voor een celdeling spiraliseert het DNA zich. De plaats waar de moleculen nog aan elkaar zitten, heet het centromeer.

De celcyclus bestaat uit de interfase en de mitose. De interfase bestaat uit de        G1 – fase, S – fase en G2 – fase. Tijdens de interfase zijn geen chromosomen zichtbaar.

G1 – fase: periode tussen mitose en DNA – synthese. In deze fase vindt plasmagroei plaats.

S – fase: periode waarin DNA – synthese (DNA – replicatie) plaatsvindt.

G2 – fase: periode tussen de S – fase en mitose.

M – fase: periode van mitose en celdeling.

Zo verloopt de M – fase:

De M – fase begint met het zichtbaar worden van chromosomen. Elk chromosoom bestaat op dat moment uit twee chromatiden.

De centrosomen vormen een spoelfiguur en het kernmembraan verdwijnt.

De chromosomen komen in een vlak tussen de centrosomen te liggen.

De draden van de spoelfiguur trekken de chromatiden van elk chromosoom uit elkaar. Van elk chromosoom gaat één chromatide naar een pool.

Er ontstaan twee celkernen.

Tussen de nieuwe celkernen snoert de cel in, waardoor twee dochtercellen ontstaan.

Er ontstaan celmembranen, waarbij het cytoplasma wordt verdeeld over de dochtercellen.

Door mitose bevatten de dochtercellen dezelfde erfelijke informatie als de moedercel.