Cel biologie

De studie van cellen heet cel biologie. Bij de studie van cellen gaat het om levende cellen van organismen.
Je mag stellen dat de wens om het leven te begrijpen - die waarschijnlijk zo oud als is de mensheid zelf -, geleid heeft tot wetenschappen zoals biologie en in het bijzonder tot cel biologie.
Nadat de Nederlanders Janssen en Antonie van Leeuwenhoek de telescoop hadden uitgevonden, ontdekten biologen het bestaan van cellen en waren zij in staat cellen te onderzoeken. Hierdoor weten wij dat de bouwstenen van het leven bestaan uit cellen.
Geholpen door primitieve microscopen, beschreef Robert Hooke in 1665 voor de eerste keer, cellen.
De celtheorie werd in 1839 ontwikkeld door Matthias Jakob Schleiden en Theodor Schwann. Zij stelden dat alle organismen zijn samengesteld uit een of meer cellen, dat cellen de fundamentele eenheid van structuur en functie zijn in alle levende organismen, en dat alle cellen afkomstig zijn van pre- bestaande cellen.


Tegenwoordig is de ontwikkeling van microscopen zo ver dat wij levende cellen en zelfs atomen kunnen onderscheiden.

Onderzoek van biologen leert dat Alle levende organismen op aarde, dus ook mensen netwerken van cellen zijn. Men heeft sterke aanwijzingen dat cellen minstens 3,5 miljard jaar geleden op aarde ontstonden.
Alle organismen zijn opgebouwd uit deze microscopische levende cellen. Zo klein dus dat ze met het blote oog niet waarneembaar zijn. Zij vormen de levende bouwstenen van al het leven.

De structuur van cellen
Cellen bestaan uit cytoplasma omsloten door een membraan. Het cytoplasma van een enkele cel van een mens bevat lysosomen, endosomen, ribosomen, liganden, peroxisomen, eiwitten, mitochondriën, desoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA).
Alleen de eiwitmoleculen in een enkele cel tellen meer dan honderd miljoen biomoleculen zoals meer dan 20000 verschillend eiwitten. 2000 van deze eiwitten hebben meer dan 50000 kopieën.


Een eukaryote cel bevat meer dan duizend mitochondriën. Mitchondriën zetten alle zuurstof en voeding in een mensenlichaam om in adenosinetrifosfaat (ATP). Adenosinetrifosfaat,(ATP), voorziet alle cellen in een organisme van energie en is verantwoordelijk voor de stofwisseling. Elke cel heeft een miljard ATP moleculen die niet meer dan een minuut de energie van alle processen in het mensenlichaam produceren. Daarna heeft elke cel weer een miljard nieuwe cellen geproduceerd. Men schat dat een mens elke dag de helft van zijn lichaamsgewicht omzet in ATP.

Eencelligen en meercelligen
Organismen kunnen worden geclassificeerd als eencellig (bestaande uit een enkele cel zoals bacteriën) of meercellig (inclusief planten en dieren). De meeste eencellige organismen worden geclassificeerd als micro-organismen.
Het aantal cellen in planten en dieren verschilt van soort tot soort; er wordt geschat dat mensen ongeveer 40 biljoen ((4×1013) cellen bevatten. Het menselijk brein is goed voor ongeveer 80 miljard van deze cellen.

Celtype

Er zijn twee soorten cellen: eukaryotisch, die een kern bevatten, en prokaryotisch, die dat niet hebben. Prokaryoten zijn eencellige organismen, terwijl eukaryoten eencellig of meercellig kunnen zijn.
De kleinste organismen en eerste organismen op aarde waren eencellig zonder kern. Deze organismen die ook nu nog overvloedig voorkomen en in staat zijn in extreme omstandigheden te overleven zoals heetwaterbronnen en in kerncentrales worden behalve prokaryoten of bacteriën ook wel archaea genoemd. Dit omdat zij drie-en-een-half miljard geleden al op aarde voortkwamen. Men vermoedt dat op een bepaald moment in de geschiedenis archaea elkaar zijn gaan opeten en dat de geconsumeerde archaea celkernen zijn gaan vormen in de kannibalistische archaea. Op deze manier zouden de eukaryoten gevormd zijn de eencelligen met een celkern.

Prokaryotische cellen

Prokaryoten omvatten bacteriën en archaea: twee van de drie domeinen van het leven. Prokaryotische cellen waren de eerste vorm van leven op aarde. gekenmerkt door vitale biologische processen, waaronder celsignalering. Ze missen een kern en andere membraangebonden organellen. Het DNA van een prokaryotische cel bestaat uit een enkel circulair chromosoom dat in direct contact staat met het cytoplasma. Het nucleaire gebied in het cytoplasma wordt het nucleoïde genoemd.
De meeste prokaryoten zijn de kleinste van alle organismen met een diameter van 0,5 tot 2,0 μm. Een prokaryotische cel heeft drie regio's:

1.Het cel omhulsel bestaande uit een plasmamembraan bedekt met een celwand die voor sommige bacteriën verder kan worden bedekt door een derde laag genaamd een capsule. Hoewel de meeste prokaryoten zowel een celmembraan als een celwand hebben, zijn er uitzonderingen zoals Mycoplasma (bacteriën) en Thermoplasma (archaea) die alleen de celmembraan laag bezitten. Het membraan geeft stijfheid aan de cel en scheidt het binnenste van de cel van zijn omgeving en dient als een beschermend filter.
Bij bacteriën bestaat de celwanduiten uit peptidoglycan en fungeert als een extra barrière tegen externe krachten. Het voorkomt ook dat de cel uitzet en barst(cytolyse) doorosmotische druk als gevolg van een hypotone omgeving. Sommige eukaryotische cellen(plantencellen en schimmelcellen) hebben ook een celwand.

2.In de cel bevindt zich het cytoplasmatische gebied dat het genoom (DNA), ribosomen en verschillende soorten insluitsels bevat. Het genetische materiaal wordt vrij gevonden in cytoplasma. Prokaryoten kunnen extra chromosomale DNA-elementen dragen die plasmiden worden genoemd, die meestal circulair zijn. Lineaire bacteriële plasmiden zijn geïdentificeerd in verschillende soorten spirochete bacteriën, waaronder leden van het geslacht Borrelia met name Borrelia burgdorferi, die de ziekte van Lyme veroorzaakt. Hoewel het geen kern vormt, wordt het DNA gecondenseerd in een nucleoïde. Plasmiden coderen extra genen, zoals antibiotica resistentiegenen.

3. Aan de buitenkant van de cel steken projecteren flagella en pili uit. Dit zijn eiwit structuren (niet aanwezig in alle prokaryoten) die beweging en communicatie tussen cellen vergemakkelijken.

Eukaryotische cellen

Planten, dieren, schimmels, slijmzwammen, protozoa en algen zijn allemaal eukaryoot. Deze cellen zijn ongeveer vijftien keer breder dan een typische prokaryoot en kunnen wel duizend keer groter zijn in volume. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van eukaryoten in vergelijking met prokaryoten is compartimentering: de aanwezigheid van membraangebonden organellen (compartimenten) waarin specifieke activiteiten plaatsvinden. De belangrijkste hiervan is een celkern, een organel dat het DNA van de cel herbergt. Deze kern geeft de eukaryoot zijn naam, wat "echte kern (kern)" betekent.
Andere verschillen zijn onder meer:

Het plasmamembraan lijkt qua functie op dat van prokaryoten, met kleine verschillen in de opzet. Celwanden kunnen al dan niet aanwezig zijn. Het eukaryote DNA is georganiseerd in een of meer lineaire moleculen, chromosomen genaamd, die geassocieerd zijn met histon-eiwitten. Al het chromosomale DNA wordt opgeslagen in de celkern, gescheiden van het cytoplasma door een membraan. Sommige eukaryote organellen zoals mitochondriën bevatten ook wat DNA.
Veel eukaryote cellen zijn uitgerust met trilhaartjes Primaire trilhaartjes spelen een belangrijke rol bij chemotaxis: beweging van cellen, bacteriën etc. in een bepaalde richting onder invloed van een chemische prikkel.Trilhaartjes reageren door mechanotaxis dat is bijvoorbeeld wanneer cellen migreren in de richting van de vloeistofstroom. Wnneer trilhaartjes reageren op een temperatuursverandering wordt dit thermotaxis genoemd.
De beweeglijkheid van elk cilium of trilhaartje kan dus worden "beschouwd als een sensorische cellulaire antenne die een groot aantal cellulaire signaalroutes coördineert
Beweeglijke eukaryoten kunnen bewegen met behulp van beweeglijke trilharen of flagella. Beweeglijke cellen zijn afwezig in coniferen en bloeiende planten. Eukaryotische flagella zijn complexer dan die van prokaryoten.
Cellen vermeerderen zich door te delen. In elke cel ligt genetische informatie opgeslagen. Een nauwkeurig bouwplan voor de volgende cel die bij celdeling ontstaat.

Vergelijking kenmerken prokaryoten en eukaryoten

Kenmerken Prokaryoten Eukaryoten
Typen organismen bacteriën, archea protisten, schimmels, planten, dieren
veel voorkomende grootte ~1-5µ ~10-100µ
type kern kerngebied, geen kern kern met dubbel membraan
DNA meestal cirkelvormig Lineaire moleculen(chromosomen) met histone proteïnen
RNA proteIne synthese gekoppeld aan het cytoplasma RNA synthese in de kern
proteïne synthes in het cytoplasma
Ribosomen 50S en 30S 40S en 40S
Cytoplasma structuur zeer weinig structuren zeer gestructureerd door
endomembranen en een cytoskelet
Celbeweging flagella gemaakt van flagellin flagella en trilharen die microtubuli
bevatten ;
lamellipodia en filopodia die actine bevatten
Mitochondria geen één tot enkele duizenden
Chloroplasten geen in algen en planten
organisatie meestal enkele cellen enkelvoudige cellen, kolonies,

met gespecialiseerde cellen
celdeling binaire splijting mitose (splijting of
ontluikende) meiose
Chromosomen enkel Chromoso0m meer dan één chromosoom
Membranen celmembraan Celmembraan en membraangebonden organellen

Video over 2 protisten: Stentor en Vampyrella


Litratuur
Bill Bryson, (2015) Een kleine geschiedenis van bijna alles, Olympus.

A. S. Stodolna,1,* A. Rouze ́e,1,2 F. Le ́pine,3 S. Cohen,4 F. Robicheaux,5 A. Gijsbertsen,1 J. H. Jungmann,1 C. Bordas,3 and M. J. J. Vrakking1,2,* 1FOM Institute AMOLF, Science Park 104, 1098 XG Amsterdam, Netherlands 2Max-Born-Institut, Max Born Straße 2A, D-12489 Berlin, Germany 3Institut Lumie`re Matie`re, Universite ́ Lyon 1, CNRS, UMR 5306, 10 Rue Ada Byron, 69622 Vill, Hydrogen Atoms under Magnification: Direct Observation of the Nodal Structure of Stark States, physical review letters, 20 mei 2013.

HREF=“http://lensonleeuwenhoek.net/content/testicle-and-sperm-ram”> Lens on Antonie van Leeuwenhoek