Cel

Een cel is een membraangebonden structuur die voorkomt als een functionele onafhankelijke levenseenheid (zoals in eencellige organismen, b.v. bacteriën, protozoa, enz.), of als de structurele of fundamentele eenheid in een biologisch weefsel gespecialiseerd om een bepaalde functie uit te voeren in meercellige organismen (bijv. planten en dieren).

Cel Definitie

In de biologie wordt een cel (, “meervoud: cellen”) gedefinieerd als de structurele, functionele, en biologische eenheid van alle organismen. Het is een autonome zichzelf replicerende eenheid die kan bestaan als een functionele onafhankelijke levenseenheid (zoals in het geval van een eencellig organisme), of als een subeenheid in een meercellig organisme (zoals in planten en dieren) dat een bepaalde functie in weefsels en organen vervult.

Etymologie: De term “cel” is afkomstig van het Latijnse “cella”, “cellula”, dat “een kleine kamer” betekent.

LEES: Biologische cel – Inleiding (Tutorial)

Soorten cellen

Cellen kunnen op verschillende manieren worden getypeerd. Zo kan een cel op basis van de aanwezigheid van een goed gedefinieerde kern eukaryotisch of prokaryotisch zijn. Cellen kunnen ook worden ingedeeld op basis van het aantal cellen waaruit een organisme bestaat, d.w.z. “eencellig”, “meercellig”, of “acellulair”.

Prokaryotische cel vs. eukaryotische cel

Cellen kunnen worden ingedeeld in twee hoofdtypen: prokaryote cellen (bijvoorbeeld bacteriële cellen) en eukaryote cellen (bijvoorbeeld plantaardige of dierlijke cellen). Het belangrijkste verschil tussen beide is een duidelijk afgebakende kern, omgeven door een membraanachtig kernomhulsel, dat alleen in eukaryote cellen voorkomt. Naast de kern zijn er nog andere organellen die in eukaryote cellen worden aangetroffen. Deze organellen zijn mitochondriën, plastiden, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat. Deze organellen zijn niet aanwezig in prokaryote cellen. Ondanks deze verschillen hebben prokaryote en eukaryote cellen een aantal gemeenschappelijke kenmerken: de genetische informatie wordt opgeslagen in genen, eiwitten dienen als hun belangrijkste structurele materiaal, ribosomen worden gebruikt om eiwitten te synthetiseren, adenosinetrifosfaat is de belangrijkste bron van metabolische energie om diverse cellulaire processen in stand te houden, en een celmembraan dat de stroom van stoffen in en uit de cel regelt.

Unicellulair vs. multicellulair vs. acellulair

Cellen kunnen worden gebruikt als basis om organismen als unicellulair of multicellulair te beschrijven. Unicellulaire organismen zijn organismen die slechts één cel hebben, d.w.z. eencellig. Voorbeelden zijn prokaryoten en protisten. Meercellige organismen zijn organismen die meer dan één cel bezitten. Voorbeelden zijn planten en dieren. De cellen van een meercellig organisme kunnen gemeenschappelijke kenmerken en functies hebben.

Deze cellen die als een eenheid optreden, vormen een weefsel. De fundamentele soorten weefsels bij dieren zijn epitheelweefsel (of epitheel), zenuwweefsel, bindweefsel, spierweefsel, en vaatweefsel. Bij planten zijn de verschillende soorten weefsels de embryonale of meristematische weefsels (zoals apicaal meristeem en cambium), de permanente weefsels (bijvoorbeeld epidermis, kurk, trichoom), en de voortplantingsweefsels (d.w.z. sporogene weefsels). De permanente weefsels kunnen verder worden ingedeeld in fundamentele (b.v. parenchym, collenchyma, sclerenchyma) en complexe (b.v. floëem- en xyleemweefsels). Weefsels die samenwerken om een specifieke reeks functies uit te voeren, vormen een biologisch orgaan. Omgekeerd heeft de term “acellulair” betrekking op een weefsel dat niet uit cellen bestaat of niet in cellen is opgedeeld. Een voorbeeld van acellulair weefsel zijn de hyphen van bepaalde schimmels.

Structuur van een cel

Een cel is een membraangebonden structuur die cytoplasma en cytoplasmatische structuren bevat. Het celmembraan bestaat uit twee lagen fosfolipiden met ingebedde eiwitten. Het scheidt de inhoud van de cel van de omgeving buiten de cel, en regelt wat de cel binnenkomt en verlaat. Een ander interessant kenmerk van het celmembraan is de aanwezigheid van oppervlaktemoleculen (b.v. glycoproteïnen, glycolipiden, enz.) die fungeren als een “handtekening” voor een cel. Elke cel heeft een andere “handtekening” of “merker”, waarvan wordt aangenomen dat hij fungeert in de celherkenning, of in een soort cellulair identificatiesysteem. Andere cellen hebben extra beschermende cellagen bovenop het celmembraan, bijvoorbeeld de celwand bij planten, algen, schimmels en bepaalde prokaryoten.

Het vloeibare bestanddeel van het cytoplasma dat de organellen en andere onoplosbare cytoplasmatische structuren in een intacte cel omgeeft en waar een grote verscheidenheid van celprocessen plaatsvindt, wordt cytosol genoemd. Het cytosol bestaat uit water, ionen (b.v. kalium, natrium, chloride, bicarbonaat, magnesium en calcium) en diverse biomoleculen, zoals nucleïnezuren, eiwitten, lipiden en koolhydraten. De kaliumionen zijn talrijker in het cytosol dan in de omringende extracellulaire vloeistof. Het is in het cytosol dat veel metabolische reacties plaatsvinden, b.v. osmoregulatie, generatie van actiepotentialen, en celsignalering.

In eukaryote cellen zijn cellulaire organellen de “kleine organen” binnenin de cel. Deze organellen vervullen speciale functies. Eukaryote cellen die fotosynthese uitvoeren (b.v. plantencellen) zouden talrijke plastiden hebben, vooral chloroplasten (een type plastide dat groene pigmenten bevat). De aanwezigheid van chloroplasten is één manier om een plantencel van een dierlijke cel te onderscheiden. Andere organellen die zowel in een plantencel als in een dierlijke cel kunnen worden gevonden, zijn de kern, de mitochondriën, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat. De celkern is het grote organel dat het genetisch materiaal (DNA) bevat, georganiseerd in chromosomen. Mitochondriën worden beschouwd als de krachtcentrale van eukaryote cellen. Het is namelijk het organel dat energie levert door adenosinetrifosfaat (ATP) te genereren via de celademhaling. Het endoplasmatisch reticulum bestaat uit een onderling verbonden netwerk van afgeplatte zakjes of buisjes die betrokken zijn bij de synthese van vetten, het metabolisme van koolhydraten, de ontgifting van geneesmiddelen en de binding van receptoren aan eiwitten van het celmembraan. Het is ook betrokken bij intracellulair transport, zoals het transport van de producten (van het ruw endoplasmatisch reticulum) naar andere celonderdelen zoals het Golgi-apparaat. Het Golgi-apparaat bestaat uit membraangebonden stapels. Het is betrokken bij de glycosylering, de verpakking van moleculen voor secretie, het transport van lipiden binnen de cel, en het ontstaan van lysosomen.

Andere cytoplasmatische structuren worden door andere referenties niet als “organellen” beschouwd, omdat zij slechts door één enkel membraan zijn gebonden, in tegenstelling tot de eerder genoemde organellen die dubbelwandig zijn. Zo worden lysosomen en vacuolen door sommige referenties niet als organellen beschouwd, maar als cytoplasmatische structuren op basis van de bovenstaande uiteenzetting. Lysosomen zijn structuren met één membraan die verschillende verteringsenzymen bevatten en dus betrokken zijn bij de intracellulaire vertering. Vacuolen zijn op hun beurt membraangebonden blaasjes die betrokken zijn bij intracellulaire secretie, excretie, opslag en vertering. Evenzo zijn ribosomen geen organellen, maar cytoplasmatische structuren.

Een prokaryote cel mist de typische membraangebonden organellen die in een eukaryote cel aanwezig zijn. Niettemin kan hij bepaalde organellaire structuren bezitten, zoals carboxysoom (een eiwit-schil compartiment voor koolstoffixatie in sommige bacteriën), chlorosoom (een licht-oogstend complex in groene zwavelbacteriën), en magnetosoom (aangetroffen in magnetotactische bacteriën), en thylakoïde (in sommige cyanobacteriën). Het heeft ook een nucleosoom, dat geen dubbel-membraanstructuur is, maar een gebied in de prokaryotische cel dat kernmateriaal bevat.

De mitochondriën en plastiden hebben hun eigen DNA (aangeduid als extranucleair DNA om het te onderscheiden van het DNA dat in de kern wordt gevonden). Deze organellen zijn semi-autonoom. Daarom wordt aangenomen dat ze afkomstig zijn van endosymbiotische bacteriën (volgens de endosymbiotische theorie).

Celcyclus

De celcyclus heeft betrekking op de opeenvolging van groei en deling van een cel. In essentie omvat de celcyclus de verdubbeling van DNA via DNA-replicatie en dit leidt tot de deling van de moedercel, waardoor twee dochtercellen ontstaan. Deze processen zijn essentieel voor celgroei, replicatie en deling. Bij eukaryoten bestaat de celcyclus uit een reeks biologische gebeurtenissen, namelijk de rustfase, de interfase en de celdeling. Tijdens de rustfase bevindt de cel zich in een inactieve, niet-cyclische toestand. De interfase is die fase van de celcyclus waarin de cel vervolgens in omvang toeneemt, zijn DNA repliceert en een kopie maakt van het DNA van de cel ter voorbereiding van de volgende celdeling. De interfase bestaat uit drie fasen: G1, S-fase, en G2. De laatste fase is de celdeling.

Celdeling

Celdeling is het proces waarbij een oudercel zich deelt, waaruit twee of meer dochtercellen ontstaan. Het is een vitaal celproces omdat het groei, herstel en voortplanting mogelijk maakt. Bij eukaryoten kan celdeling plaatsvinden in de vorm van mitose of meiose. Bij mitose ontstaan twee genetisch identieke cellen. Bij meiose zijn het vier genetisch niet-identieke cellen.

Celgroei en stofwisseling

Cellen zullen na deling groei ondergaan. De groei van de cel wordt mogelijk gemaakt door het metabolisme. Het metabolisme kan in twee categorieën worden ingedeeld: katabolisme en anabolisme. Katabolisme omvat een reeks afbrekende chemische reacties waarbij complexe moleculen worden afgebroken tot kleinere eenheden, waarbij gewoonlijk energie vrijkomt. Anabolisme omvat een opeenvolging van chemische reacties waarbij moleculen worden opgebouwd of gesynthetiseerd uit kleinere eenheden, waarbij gewoonlijk energie (ATP) nodig is. Zo worden biomoleculen, zoals nucleïnezuren, eiwitten, koolhydraten en lipiden, in de cel geproduceerd, opgeslagen en afgebroken. De plaats van de biosynthese van DNA en mRNA is bijvoorbeeld de celkern. Eiwitten worden op hun beurt gesynthetiseerd door de ribosomen. De synthese van lipiden vindt plaats in het endoplasmatisch reticulum.

Motiliteit

Sommige cellen hebben gespecialiseerde structuren die betrokken zijn bij de voortbeweging. Flagellen, bijvoorbeeld, zijn lange, slanke, draadachtige, zweepachtige verlengstukken die beweging door voortstuwing mogelijk maken. Sommige flagellen worden echter niet voor beweging gebruikt, maar voor gewaarwording en signaaltransductie, b.v. staaffotoreceptorcellen van het oog, olfactorische receptorneurcellen van de neus, kinocilium in de cochlea van het oor. Cilia zijn haarachtige uitsteeksels op de oppervlakken van sommige cellen. Over het algemeen zijn er twee soorten trilharen: beweeglijke trilhaartjes (voor de voortbeweging) en niet-motiele trilhaartjes (voor het zintuig). Voorbeelden van weefselcellen met trilharen zijn de epitheelcellen van de longen die vloeistoffen of deeltjes wegvegen. Voorbeelden van organismen die trilharen hebben zijn protozoën die ze gebruiken voor beweging.

Onderzoek

Celbiologie (of cytologie) is de wetenschappelijke studie van cellen. Robert Hooke werd genoemd als de eerste die cellen ontdekte, in 1665. Matthias Jakob Schleiden en Theodor Schwann waren degenen die als eersten de celtheorie formuleerden, in 1839.

Verwante termen

• Celbiologie
• Stamcel

Zie ook

• Cytologie
• Weefsel
• Organel
• Cytoplasma
• Prokaryoot
• Eukaryoot

Referenties en verder lezen

1. kazilek. (2009, 27 september). Cell Parts | Ask A Biologist. Afkomstig van Asu.edu website: https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Genetics Home Reference. (2019). Wat is een cel? Opgehaald van de website Genetics Home Reference: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. CELLS II: CELLULAR ORGANIZATION. (2019). Opgehaald van Estrellamountain.edu website: https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. CELL AND ORGANELLE NOTES. (2019). Opgehaald van Edu.pe.ca website: http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. Celstructuur en functie. (2019). Opgehaald van Msu.edu website: https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm