Cel (biologie)

klein onderdeel van een organisme
(Doorverwezen vanaf Cellulair)

In de biologie is de cel het kleinste onderdeel van een organisme dat alle genetische informatie van dat organisme bevat. Stofwisseling, de verzamelnaam voor alle biochemische levensprocessen die het organisme doen groeien en in stand houden, vindt binnen iedere individuele cel van een organisme plaats.

Rode uicellen onder een microscoop. Levende cellen met gekleurde vacuole, afgestorven met kleurloze vacuole, luchtbel met dikke zwarte rand

Bacteriën en veel soorten algen zijn eencellige organismen. In meercellige organismen komen verschillende soorten (gespecialiseerde) cellen 'groepsgewijs' voor als weefsel. Meercellige organismen zijn dieren, planten, veel schimmels en veel rood- en bruinwieren. Een tussenvorm tussen eencellige en meercellige organismen wordt gevormd door coenobia (kolonies met een min of meer vaste vorm van niet-gespecialiseerde, gelijksoortige cellen).

Cellen van eukaryoten bestaan uit een celmembraan dat het cytoplasma omgeeft. Het cytoplasma bestaat uit cytosol waarin zich de celorganellen (bijvoorbeeld de celkern) bevinden. In de cellen van bacteriën, schimmels en planten wordt de celmembraan nog omgeven door een extra, relatief dikke, celwand.

Vroege geschiedenisBewerken

  Zie Celtheorie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

De eerste waarnemingen van cellen dateren uit de begindagen van de microscoop. Robert Hooke publiceerde in 1665 zijn verhandeling Micrographia waarin hij onder meer de microstructuur van kurk beschreef. Hij ontleende het woord cel aan de leefruimten van monniken.[1]

Antoni van Leeuwenhoek wordt beschouwd als de eerste persoon die levende cellen zag. Hij bekeek onder andere druppels water met een microscoop: een bolvormige lens die op een koperen plaatje was gemonteerd. Hiermee ontdekte hij in het water 'kleine diertjes', die met het blote oog niet te zien waren. Deze 'diertjes' bleken protozoa, waaronder klokdiertjes, te zijn. Ook bekeek hij bacteriën uit zijn eigen mond.

Theodor Schwann en Matthias Jacob Schleiden merkten in 1838 op dat dierlijke en plantaardige cellen onder een microscoop opvallende gelijkenissen vertoonden. Daaruit concludeerden ze de beginselen van wat later celtheorie is gaan heten:[1]

  • de cel is de basiseenheid van structuur, fysiologie en organisatie in levende organismen
  • alle levensvormen bestaan uit een of meer cellen
  • cellen komen voort uit deling van oudere cellen middels een sterk gereguleerd proces

Daaraan zijn later nog de volgende elementen toegevoegd:[1]

Celkern en andere organellenBewerken

Cellen worden onderverdeeld in twee verschillende types: prokaryotisch en eukaryotisch. In eukaryotische cellen zit een groot deel van het genetische materiaal (DNA) in een organel, de celkern of nucleus genoemd, die wordt omgeven door het kernmembraan. In een prokaryotische cel is er geen dergelijke scheiding en komt het genetische materiaal los in de cel voor. Typische eukaryotische cellen hebben, behalve de kern, nog een aantal andere organellen die eveneens door membranen worden gescheiden van de rest van de cel: het endomembraansysteem.[2]

Een eukaryotische cel heeft dus een inwendige structuur, in tegenstelling tot een prokaryotische cel. Een organel is in ruime zin een functioneel gespecialiseerd onderdeel van een eukaryotische cel. Voorbeelden van organellen die bij alle eukaryoten voorkomen, zijn:

  • celkern: per definitie bevat een eukaryotische cel een kern die binnen een membraan het genetisch materiaal afzondert van de rest van de cel
  • endoplasmatisch reticulum, verder onderverdeeld in ruw en glad endoplasmatisch reticulum
  • golgicomplex: wordt gebruikt bij de aanmaak van proteïnen

Voorbeelden van organellen die alleen bij sommige soorten eukaryoten voorkomen, zijn:

Ontstaan van organellenBewerken

  Zie Endosymbiontentheorie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Er zijn aanwijzingen dat eukaryotische cellen geëvolueerd zijn uit prokaryoten door opname van andere cellen, die omgevormd zijn tot organellen van de gastcel. Een aanvankelijke endosymbiose (gunstige samenlevingsvorm) tussen twee verschillende organismen zou dan geleid hebben tot versmelting in één nieuw organisme. Er bestaat met name wetenschappelijke consensus dat endosymbiose verantwoordelijk is voor het ontstaan van zowel mitochondria als chloroplasten, de plastiden die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese bij planten. Mitochondria zijn ontstaan uit aerobe bacteriën, en chloroplasten komen voort uit blauwalgen.

CeldelingBewerken

  Zie Celdeling voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Als voldoende bouw- en voedingsstoffen aanwezig zijn, kan een cel zichzelf opsplitsen in twee of meer nieuwe cellen.

Bij meercellige organismen is celdeling essentieel voor de groei en voor het vervangen van afgestorven of beschadigde cellen. Bij sommige soorten is het ook een mechanisme van ongeslachtelijke voortplanting, bijvoorbeeld bij het stekken van planten (vegetatieve vermeerdering). Voor eencelligen is dit zelfs het enige voortplantingsmechanisme.

Bij prokaryotische cellen komt door de eenvoudige structuur slechts één type celdeling voor: binaire deling. Bij eukaryotische cellen is het proces gefaseerd zijn er verschillende mogelijkheden naargelang van de rol die de kern speelt:

  • bij mitose gaan de chromosomenparen paarsgewijs uit elkaar en worden vervolgens gedupliceerd, zodat de dochtercellen in principe genetisch identiek zijn aan de moedercel;
  • bij meiose hebben de dochtercellen slechts één chromosoom van elk paar van de moedercel; dit is het geval bij geslachtscellen.

Sommige organellen van eukaryotische cellen hebben hun eigen genetisch materiaal, met name de mitochondriën en de chloroplasten. Die delen zich gelijktijdig met de mitose, maar het gaat daarbij op kleine schaal om een eenvoudige binaire deling. Bij veel organismen met geslachtelijke voortplanting, ook bij de mens, wordt het mitochondriaal DNA uitsluitend van de moeder geërfd.

ProkaryotenBewerken

 
Schematische weergave van een plantaardige cel en een bacterie.

Prokaryoot: (pro = voor of voorafgaand aan; karyon = celkern, karyoot = met karyon)

Er zijn twee domeinen met prokaryote cellen: de Archaea en de Bacteria. De Bacteria vormen de zustergroep van de Archaea en de Eukaryota samen. De Archaea vormen de zustergroep van de Eukaryota.

BacteriënBewerken

Bacteriën

ArchaeaBewerken

Archaea

EukaryotenBewerken

Eukaryoten (eu = goed, echt; karyoot = met karyon (kern))

De microscoop en later de donkerveldmicroscoop en de fasecontrastmicroscoop maakten het mogelijk de structuur van cellen waar te nemen en de samenstelling en opbouw ervan te bestuderen; de elektronenmicroscoop en de rasterelektronenmicroscoop hebben het aanvankelijk eenvoudige model van de bouw van de cel steeds verder verfijnd.

DierenBewerken

Celbiologie
De dierlijke cel
 
Componenten van een dierlijke cel:
  1. Nucleolus
  2. Celkern
  3. Ribosoom (blauwe puntjes)
  4. Vesikel
  5. Ruw endoplasmatisch reticulum
  6. Golgicomplex
  7. Cytoskelet
  8. Glad endoplasmatisch reticulum
  9. Mitochondrion
  10. Vacuole
  11. Cytosol
  12. Lysosoom
  13. Centrosoom
  14. Celmembraan
Portaal     Biologie
  Zie Dierlijke cel voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Kenmerkend voor cellen van dieren zijn:

Organellen in de dierencel:

  1. nucleolus of kernlichaampje
  2. celkern of nucleus
  3. ribosomen
  4. vesikel
  5. ruw endoplasmatisch reticulum (RER, R van rough)
  6. golgiapparaat
  7. cytoskelet
  8. glad endoplasmatisch reticulum (SER, S van smooth)
  9. mitochondriën
  10. peroxisoom
  11. cytoplasma
  12. lysosoom
  13. centriolen

SchimmelsBewerken

Schimmels zijn meer verwant met dieren dan met planten. Schimmelcellen hebben, net als plantencellen, wel vaak een celwand, maar van een andere chemische samenstelling: cellulose voor planten versus chitine voor schimmels.

PlantenBewerken

Celbiologie
De plantaardige cel
 
Componenten van een plantencel:
a. Plasmodesma
b. Plasmamembraan
c. Celwand
1. Chloroplast
d. Thylakoïde
e. Zetmeelkorrel
2. Vacuole
f. Vacuole
g. Tonoplast
h. Mitochondrion
i. Peroxisoom
j. Cytoplasma
k. Kleine vesikels
l. ruw ER
3. Celkern
m. Kernporie
n. Kernmembraan
o. Nucleolus
p. Ribosoom
q. glad ER
r. Golgivesikels
s. Golgiapparaat
t. Cytoskelet
Portaal   Biologie
  Zie Plantaardige cel voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Kenmerkend voor plantencellen :

Organellen en andere belangrijke structuren in de plantencel:

  • plasmodesmata
  • celmembraan
  • celwand
  • chloroplasten
  • vacuole
  • mitochondrion
  • peroxisoom
  • cytoplasma
  • vesikels
  • endoplasmatisch reticulum (ER) (bevat ribosomen)
  • celkern of nucleus
    • nucleolus of kernlichaampje
  • ribosomen (in RER)
  • golgicomplex
  • cytoskelet
  1. leukoplast

Zie ookBewerken

Externe linksBewerken

  Zie de categorie Cell biology van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.