Hoofdstuk 2, Cellen in werking

Biologie H2 Cellen in werking 2.1 Bouwstenen van leven Levenskenmerken
Beweging
Gaswisseling
Waarneming
Voeding
Uitscheiding
Voortplanting
Onderhoud van de cel
In een cel vinden schei- en natuurkundige processen plaats. In een cel zit het cytoplasma en de organellen, ze vormen het inwendige celmilieu. Een cel moet dat milieu goed onderhouden, voor dat onderhoud zijn bouwstoffen en energie nodig. Cellen nemen stoffen op, zetten stoffen om en scheiden stoffen uit. De meeste cellen leven enkele dagen tot één jaar. Organellen bestaan soms maar een uur en moeten dus in een hoog tempo vervangen worden. Bacteriën, planten en dieren
Bacteriën Planten Dieren

Celkern X X
Vacuole X
Chloroplasten X
Celwand X X
mitochondriën X X
Organellen die in alle cellen voorkomen zijn de ribosomen. Erfelijke informatie wordt steeds door de stof DNA overgedragen. De cellen in je lichaam werken allemaal samen om te zorgen voor een stabiel intern milieu van het lichaam. Dat interne milieu wordt gevormd door bloed, lymfe en weefselvocht. De cellen zorgen bijvoorbeeld dat je lichaamstemperatuur stabiel blijft, ze houden de zuurgraad constant en ze zorgen voor een geregelde aanvoer van voedingstoffen en afvoer van afvalstoffen. Voor samenwerking tussen de cellen is communicatie nodig. De twee soorten communicatie zijn: celmembraancontact en stoffen afgeven in de weefselvloeistof. Voor grotere afstanden gebruikt je lichaam het zenuwstelsel en het hormoonstelsel. 2.2 Aan de grens De celwand bestaat uit koolhydraten (cellulose) en geeft stevigheid aan de cel. Water met opgeloste stoffen passeert de celwand zonder problemen. Het selecteren en actief opnemen en uitscheiden van stoffen gebeurt aan de grens van een cel door het celmembraan. Het celmembraan vormt een dun laagje aan de buitenkant van de cel. Het bestaat onder andere uit fosfolipiden (vetmoleculen). Het membraan is een actief organel dat bijdraagt aan een stabiel celmilieu. Het vervormt transport, beweging en waarneming. Er zitten ook eiwitmoleculen in het membraan. Het doorlaten van stoffen de cel in of uit gebeurt door diffusie of door actief transport. Door diffusie verplaatst een stof zich in de richting waar de concentratie van die stof het laagst is. Door het celmembraan treedt alleen diffusie op van kleine moleculen zonder elektrische lading (water, zuurstof en koolstofdioxide). In de fosfilipidenlaag bevinden zich eiwitten die werken als transportenzym. Door dit transport is de concentratie ionen in een cel anders dan erbuiten. Endocytose en exocytose
Een membraanoppervlak kan bewegen. Een speciale membraanbeweging is de opname van grote moleculen en voedseldeeltjes: endocytose. Een cel trekt dan een stukje membraan naar binnen. Er ontstaat een deuk die zich ontwikkelt tot een diepe inham, een membraanbolletje. In dit bolletje bevinden zich de stoffen die zijn opgenomen. Ook de omgekeerde beweging gebeurt. Een membraanbolletje in het cytoplasma verplaatst zich naar de buitenkant en versmelt met het celmembraan: exocytose. De inhoud van het bolletje met bijvoorbeeld enzymen of hormonen wordt zo uitgescheiden. Sommige eiwitten op het membraan hebben receptoren. Ze kunnen signalen uit de omgeving ontvangen. Aan deze receptoren kunnen zich stoffen uit de omgeving van de cel hechten. Elke receptor bindt maar één bepaalde stof en de cel reageert daarna op een specifieke manier.
2.3 Industrie op miniformaat Organel Functie
Chloroplast Vorming glucose door fotosynthese
Amyloplast Vorming en opslag van zetmeelmoleculenals reservestof
Chromoplast Kleurstoffen maken voor bloemen en Vruchten
Mitochondrium Productie van de energierijke stof ATPdoor verbranding
Lysosoom Afbraak van stoffen en andere organellendoor speciale enzymen
Een deel van elke cel houdt zich bezig met vetstofwisseling. Hier worden vetten en vetzuren gemaakt of afgebroken. Stoffen uit de vetstofwisseling zijn nodig voor de bouw van membranen, maar ze kunnen ook dienen als brandstof voor de energievoorziening van de cel. Er is ook een deel van de cel die zich bezig houdt met de eiwitstofwisseling. Eiwitten worden afgebroken tot aminozuren, die worden weer omgebouwd en vervolgens gebruikt voor voor de productie van nieuwe eiwitten. Een derde groep chemische processen betreft de koolhydraatstofwisseling. Een cel maakt van sachariden (glucose, fructose) disachariden en polysachariden (zetmeel, glycogeen). Soms krijgen deze stoffen een functie als bouwstof en een groot deel dient als brandstof. Verschillende organellen
Plastiden zijn organellen die alleen in plantencellen voorkomen. Mitochondriën en lysosomen in dierlijke en plantencellen. Glycogeenkorrels zijn structuren voor energiereserves in dierlijke cellen; zetmeelkorrels zijn dat voor plantencellen. Binnenmembranen vormen met elkaar een doolhof van gangen waarlangs stoffen getransporteerd worden: het endoplasmatisch reticulum. De dragende delen van een cel bestaan uit een wirwar van stevige eiwitmoleculen: het celskelet. Bijna alle celactiviteiten kosten energie. De meeste bacteriënsoorten halen energie uit organische stoffen, bijvoorbeeld koolhydraten, eiwitten en vetten. Dieren halen hun energie uit voedsel. Planten vangen lichtenergie op, daarmee maken ze glucose die als energiebron dient. Bij de verbranding van organische stoffen ontstaat de stof ATP. De mitochondriën van planten- en dierlijke cellen zorgen voor de productie van ATP.
2.4 Enzymen: celwerknemers Enzymen maken het mogelijk dat chemische processen in een cel een lagere activeringsenergie nodig hebben. Enzymen zijn eiwitten die tijdelijke energie ‘uitlenen’. Om alle chemische processen
te laten verlopen zijn er duizenden enzymsoorten in een cel aanwezig. De activiteit van de enzymen is afhankelijk van de temperatuur en de zuurgraad. Veel enzymen hebben een plek in het membraan van een celorganel of in net endoplsmatisch reticulum. Eiwitsynthese
In chromosomen zit de stof DNA, het DNA bevat de instructies voor het bouwen van eiwitten. Deze bouwinstructies worden naar de ribosomen gebracht. Dan worden bij de ribosomen de aminozuren aan elkaar gekoppeld tot eiwitmoleculen. Een deel van deze eiwitten zorgt daarna als enzym weer voor productie of afbraak van andere stoffen. Of ze krijgen de functie als bouwstof. Het DNA veroorzaakt dus alle processen in je lichaam. De eiwitten die van de ribosomen komen hebben een grondvorm. Terwijl het eiwit langs het ER schuift, worden er door enzymen stukken afgeknipt en koppelen er andere moleculen aan. Op die manier ontstaat de definitieve vorm van de eiwitten. Een deel van de eiwitten komt terecht in het Golgi-systeem. De eiwitten worden in membraanbolletjes verpakt. Sommige blijven in het cytoplasma en bevatten splitsende enzymen, zulke membraanbolletjes heten lysosomen. Celcyclus
De ontwikkeling van pasgevormde cel tot delende cel heet de celcyclus. De vier stappen: · De G1-fase: de cel groeit, het organellen vermeerdert. · De S-fase: de chromosomen verdubbelen. · De G2-fase: enzymen worden gevormd, nodig voor de celdeling. · De M-fase (mitose): celdeling. 2.5 Cellen in soorten en maten Plantencellen zijn meestal groter dan dierlijke cellen. De vacuole kan veel water opnemen, waardoor deze cellen vooral in de lengte opzwellen: celstrekking. Het cytoplasma stroomt dan in een dun laagje om de vacuole heen, het cytoplasma krijgt dan tegendruk van de celwand. De vacuole zorgt ook voor de stevigheid (turgor) van de plantencel. Elk weefsel bestaat uit een apart celtype met een eigen functie. Bacteriën missen een celkern en hebben geen organellen. Toch kunnen ze erg nuttig zijn, ze breken bijvoorbeeld stoffen af en ze helpen mee bij de productie van yoghurt en kaas. Bacteriën kunnen ook helpen ziektes te bestrijden, maar er zijn ook bacteriën die ziektes veroorzaken. Het optimaliseren van eigenschappen van organismen voor productieve doeleinden noemen we biotechnologie. Met behulp daarvan zijn onderzoekers in staat het DNA van bacteriën te veranderen, dat heet genetische modificatie. Symbiose
De endosymbiosetheorie verklaart voor een deel hoe plantencellen en dierlijke cellen zijn ontstaan uit bacteriën. Bacteriën zijn andere cellen binnengedrongen en hebben zich ontwikkeld tot onmisbare gasten. Blijkbaar produceerden ze nuttige stoffen voor de cel. En de bacterie kreeg alles van de cle wat hij nodig had. De huidige opvatting van biologen is dat op deze wijze mitochondriën en plastiden zijn ontstaan.