De cel is de basis van alle leven. De cel is het kleinste deel van een organisme dat als levend wordt beschouwd. Een cel is opgebouwd uit organellen, die elk hun functie hebben om de cel in leven te houden.
Het lichaam van een levend wezen is opgebouwd uit een verzameling orgaanstelsels. Zo heeft de mens een spijsverteringsstelsel, een ademhalingsstelsel, een bloedvatenstelsel, een spierstelsel enz...
Elk van deze stelsels is opgebouwd uit organen. Zo bevat het spijsverteringsstelsel o.a. de mondholte, de slokdarm, de maag, dunne darm, dikke darm ...
Bekijkt men dan een orgaan, dan merkt men dat dit dikwijls nog opgebouwd is uit meerdere weefsels. Elk heeft zijn eigen functie. De dunne darm moet nutriënten absorberen en daartoe is het darmepitheelweefsel zeer geschikt. Daarnaast bevat de dunne darm ook spierweefsel, dat het verteerde voedsel voortstuwt. Elk weefsel is tenslotte nog opgebouwd uit een groot aantal gelijkaardige cellen. Het darmepitheel bestaat uit allemaal haast identieke darmepitheelcellen, die gekenmerkt worden door een borstelzoom bestaande uit microvilli.
Ook voor planten kan men een op een gelijkaardige manier afdalen tot op het niveau van de cel. Een blad van een plant is een orgaan dat bestaat uit meerdere weefsels, zoals de epidermis (opperhuid),palissadeparenchym, sponsparenchym en geleidingsweefsel (xyleem en floëem). Elk van deze weefsels is opgebouwd uit op elkaar lijkende cellen. Zo is het palissade-parenchym opgebouwd uit balkvormige cellen die veel bladgroenkorrels bevatten.
Een cel heeft een aantal organellen zoals hierboven beschreven. Deze organellen werken samen om de cel in stand te houden.
De afzonderlijke organellen kunnen in principe ook functioneren, maar er is dan geen coördinatie met andere processen.
Daarom zeggen we dat de cel leeft, en zijn organellen niet.
Alle activiteiten in het lichaam vinden op celniveau plaats, of zijn het gevolg van samenwerking tussen cellen:
Cellen van mens dier en plant kunnen geïsoleerd en verder in leven gehouden worden. Het is zelfs perfect mogelijk levercellen, witte bloedcellen, huidcellen, e.d. in een laboratorium verder te kweken.
Dat houdt in dat deze cellen:
nutriënten opnemen,
deze omzetten of metaboliseren,
de afvalstoffen die hierbij ontstaan terug vrijzetten,
daarbij groeien tot een bepaalde grootte,
en zich dan door deling vermenigvuldigen.
Dat dit zo is, mag ons niet verbazen. Alle grote, meercellige planten, schimmels en dieren zijn immers geëvolueerd uit eencellige organismen. De bodem en het water krioelen ook vandaag nog van de talloze eencelligen, die zich helemaal uit zichzelf in stand houden en vermenigvuldigen.
Stofwisseling, groei en voortplanting zijn belangrijke kenmerken van levende wezens en daarom mogen wij de cel beschouwen als de kleinste functionerende eenheid van het leven.
Cellen hebben energie van buiten de cel nodig om hun talrijke processen te onderhouden.
De zon brengt energie in het ecosysteem. Zonlicht en warmte wordt door de bladeren van planten omgezet in zuurstof en organische moleculen zoals koolhydraten, eiwitten en vetten.
Organismen eten die koolhydraten, eiwitten en vetten op en verteren deze stoffen tot kleinere organische moleculen
Die moleculen worden verbrand voor energie. Deze energie wordt weer vastgelegd in ATP, het "energiekarretje" van het lichaam; overal waar energie nodig is wordt ATP gebruikt.
De energie wordt uit het organische molecuul gehaald door het afbreken van een organisch molecuul. Daarbij komt ook energie vrij uit het overhevelen van lading. Het uiteindelijke doel van het afbreken is het maken van zo veel mogelijk ATP. Dit proces wordt in zijn geheel behandeld in het komende hoofdstuk. Belangrijk om te weten voor de rest van het verhaal is dat de eerste stap, glycolyse, niet plaatsvindt in het mitochondrium.
We behandelen eerst glucose, de basis van koolhydraten.
Het vrijmaken van energie uit moleculen gebeurt in drie grote processen:
1. Glycolyse
2. De Citroenzuur Cyclus en
3. Oxidatieve Fosfolysering
Dit samen noemt men verbranding.
Sommige stappen in glycolyse en de citroenzuurcyclus zijn de zogenaamde redoxreacties. Dit zijn chemische reacties waarbij door het uitwisselen van elektronen elektrische lading wordt overgedragen. Deze lading wordt door speciale moleculen opgenomen met de namen: NADH en FADH2. Deze moleculen brengen de lading naar de laatste stap: oxidatieve fosforylering.
“Glycolyse” betekent “suiker splijten”. En dat is ook precies wat er gebeurt. Bij glycolyse wordt glucose in tien stappen omgezet in 2 moleculen pyrodruivenzuur. Deze reactie gebeurt zonder zuurstof, en kost in eerste instantie energie, twee ATP-moleculen. In de tweede fase van de glycolyse worden vier ATP-moleculen gevormd, wat het netto resultaat tot 2 ATP-moleculen maakt.
Het restproduct van glycolyse, pyrodruivenzuur, wordt gebruikt bij de citroenzuurcyclus.
Voordat de cyclus kan beginnen, wordt pyrodruivenzuur aangepast. Het molecuul bevat namelijk een gedeelte waar de cel geen energie meer uit kan halen. Dat gedeelte wordt van het molecuul afgehaald en verdwijnt als koolstofdioxide. Ook bevat het molecuul vrije energie in de vorm van elektronen, die worden opgenomen door een speciaal transportmolecuul. De derde aanpassing is het aanhaken van een speciaal enzym, co-enzym A (CoA). Omdat het molecuul is aangepast, geven we het ook een andere naam acetyl-CoA.
De cyclus bestaat uit 8 stappen, waarbij acetyl-CoA wordt omgezet in 3 koolstofdioxidemoleculen. Per keer wordt in de cyclus 1 molecule ATP gemaakt, maar de meeste chemische energie gaat via elektronenoverdracht naar speciale moleculen en wordt bewaard voor fosforylering. De citroenzuurcyclus kan alleen plaats vinden als er zuurstof aanwezig is.
In de vorige twee processen is veel energie vrijgemaakt en opgevangen in de speciale moleculen NADH en FADH2.
Deze moleculen komen van pas in het fosforyleringsproces. De moleculen gebruiken hun energie om indirect een “ATP-generator” aan te drijven. Deze generator gebruikt de energie om vele ATP-moleculen te maken. Oxidatieve fosforylering produceert tot wel 30 moleculen ATP. De combinatie van glycolyse, citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering zorgen er voor dat ongeveer 40% van de energie uit de glucose wordt benut. Dat is een veel rendement dan van hedendaagse motoren. De citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering kunnen alleen plaatsvinden als er zuurstof is.
Soms is er geen zuurstof aanwezig, maar heeft een cel wel energie nodig (in de vorm van ATP). In dat geval schakelt de cel over op anaërobe (zonder zuurstof) energiewinning. Een voorbeeld daarvan is gisting. Het gistingsproces begint na de glycolyse.
Er zijn verschillende soorten gisting, bijvoorbeeld melkzuurgisting en alcoholische gisting.
Bij alcoholische gisting wordt het pyrodruivezuur omgezet in ethanol, waarbij koolstofdioxide en energie vrijkomen. Dit proces wordt door bakkers en wijnmakers gebruikt. Door de koolstofdioxide rijst brood en de alcohol is voor de wijn en biermakers interessant. Bij melkzuurgisting wordt pyrodruivezuur omgezet in lactose waarbij energie vrijkomt. Deze energie wordt gebruikt om ATP-moleculen te maken.
Gisting maakt in vergelijking met verbranding 19 keer minder ATP uit glucose. Verbranding heeft dus een veel hoger rendement.
Prokaryoten zijn cellen zonder een echte kern. Het genetische materiaal is niet omgeven door een membraan en ligt vrij in het cytoplasma. Bovendien zijn bijna alle andere organellen ook niet omgeven door een membraan. Dat betekent ook dat er geen compartimentering is wat de stofwisselingsprocessen betreft, zoals ademhaling en fotosynthese in aparte organellen. Tot de groep van de prokaryoten behoren zowel bacteriën als blauwwieren (cyanofyten).
Het erfelijk materiaal bestaat uit één cirkelvormige DNA-streng. Recombinatie gebeurt door de overdracht van plasmiden (korte cirkelvormige stukjes DNA). Prokaryoten hebben geen centrosoom en vormen geen spoelfiguren. De celwand bestaat uit peptidoglycaan.
Eukaryote cellen zijn cellen die een duidelijk afgescheiden kern hebben. (εὖ = echt, geheel; κάρυον = kern; volledige kern). De kern is door een dubbele membraan afgescheiden van de rest van het cytoplasma.
De eukaryote cel bevat ook een aantal organellen, die eveneens door 1 of 2 membranen omgeven zijn.
Er bestaan eencellige eukaryote organismen die men de protisten (Protista) noemt.
Meercellige organismen zoals planten (Plantae), dieren (Animalia) en schimmels (Fungi) bestaan uit eukaryote cellen.
De eerste eukaryoten moeten uit prokaryotische voorouders ontstaan zijn, dankzij een proces dat endosymbiose genoemd wordt. De mitochondriën in eukaryotische cellen stammen volgens deze hypothese af van aerobe bacteriën die een andere, grotere cel binnendrongen en binnenin een beschermde omgeving vonden. De gastcel profiteerde op zijn beurt van de extra energiebron. De bacteriën verloren vervolgens overbodige delen van hun DNA en werden volledig afhankelijk van de gastheer, die op deze wijze een eukaryoot was geworden. Op vergelijkbare manier wordt verondersteld dat de eerste plastiden fotosynthetiserende blauwalgen waren, die een eukaryotische cel binnendrongen.
In een volgend deel van de cursus worden de vetten uitgebreid besproken. Voorlopig zeggen wij dat vetten verbindingen zijn van drie vetzuren met één glycerolmolecuul.
de R's stellen de vetzuren voor, de groene structuur de glycerolmolecule
Een belangrijke eigenschap van vet is dat het waterafstotend (hydrofoob) is. Deze eigenschap heeft te maken met het feit dat de vetzuren lange ketens van sterk covalente, apolaire verbindingen zijn. Apolair wil zeggen dat de verdeling van de elektronen zodanig is dat het centrum van de negatieve ladingen samenvalt met dat van de positieve, waardoor positieve deeltjes van buitenaf niet worden aangetrokken.
Zeep wordt gemaakt van vet. Toch is zeep niet waterafstotend. Integendeel, we gebruiken zeep juist om vet te verwijderen van handen of kleding. Bij zeep worden de vetzuren gescheiden van de glycerolmoleculen. Daarna ondergaat het vetzuur een zoutvormingsreactie met een base, zoals NaOH.
Door deze zoutvorming wordt de zeepmolecule "tweeslachtig":
de vetzuurketen vormt een hydrofobe staart
de zoutkant vormt een hydrofiele kop.
Door de aanwezigheid van een hydrofiele kop en een hydrofobe staart gaan zeepmoleculen zich eigenaardig gedragen in water.
micel
Zeepmoleculen kunnen aan het oppervlak van het water drijven. Daarbij wordt de hydrofobe staart uit het water in de lucht gestoken. Deze eigenschap van zeep doet de oppervlaktespanning van water dalen. Daarom doen zepen het water dieper doordringen in de textielweefsels. Zeep wordt om deze reden tot de "oppervlakte-actieve stoffen" gerekend.
In het water klitten de zeepmoleculen onderling samen tot micellen. Dit zijn bolvormige groepjes moleculen waarbij de hydrofobe staarten naar binnen gericht zijn en de hydrofiele kopjes naar buiten gekeerd zijn, naar het water (dat polair is). Hierop berust de ontvettende werking van zeep. De hydrofobe staarten dringen in het vet door, terwijl de hydrofiele koppen na een poosje de vetdruppel afdekken. Daardoor kan die loskomen en zelf als een micel in het water gaan zweven.
De belangrijkste molecule in de eenheidsmembraan is de fosfolipidenmolecule.
FosfolipidemoleculeEen fosfolipidemolecule kan je je voorstellen als een hydrofiele kop met twee hydrofiele staarten.
Deze molecule heeft een structuur vergelijkbaar met de zeepmolecule.
Bij een fosfolipide werd één van de drie vetzuren vervangen door een hydrofiele fosfaatgroep (en eventueel een andere eveneens hydrofiele groep.) De twee nog aanwezige vetzuren zijn hydrofoob.
Ook hier ontstaat er een tweeslachtige molecule met een hydrofiele kop en twee hydrofobe staarten.
In een waterig milieu keren de hydrofobe vetzuurstaarten van de fosfolipidemoleculen zich af van de watermoleculen.
Onderling trekken de hydrofobe staarten elkaar aan en zo vormt zich een dubbele laag fosfolipiden. Dit lijkt sterk op het vormen van micellen bij zeep. Een biologische membraan bestaat dus in hoofdzaak uit een dubbele laag fosfolipiden.
Naast fosfolipiden komen er in deze dubbele laag nog andere vetachtige stoffen voor. De belangrijkste is cholesterol. Het gehalte aan deze stof bepaalt de membraanvloeibaarheid, d.w.z. het gemak waarmee de fosfolipiden t.o.v. elkaar kunnen bewegen.
De fosfolipiden in het membraan zijn namelijk voortdurend in beweging. Een membraan is dus niet echt een vaste of harde structuur. Het is veeleer een dun vloeibaar vliesje.
Dit heeft voordelen:
fosfolipidenmembranen zijn zeer flexibel en kunnen allerlei vormen aannemen
zij zijn zelfsluitend, d.w.z. als zij doorboord worden dan vloeit het gat als het ware terug dicht.
Verschillende types van grote eiwitmoleculen (of proteïnen) drijven, zoals ijsbergen in de zee, rond in het membraan.
Bij diercellen komen er glycoproteïnen voor. Deze eiwitten bevatten, aan de buitenzijde van het membraan, zijketens, opgebouwd uit suikermoleculen. Deze eiwitten vormen een soort "vingerafdruk" van de cel. Ieder celtype en elk organisme heeft zijn eigen glycoproteïnen. Deze herkenningslaag aan de buitenkant van de celmembraan noemt men ook de glycocalix. De glycoproteïnen van lichaamsvreemde cellen zijn antigenen waartegen het afweersysteem (vb. witte bloedcellen) antistoffen maakt.
Andere proteïnen fungeren als receptoreiwit. Zij kunnen welbepaalde zeer specifieke stoffen zoals hormonen en neurotransmitters binden. Na binding van deze stof op het receptoreiwit wordt er in de cel zelf een actie op gang gebracht
Verder bestaan er twee soorten transporteiwitten. Een eerste type vormt een kanaal of buisje in het celmembraan waar vrij grote moleculen doorkunnen.Een ander type werkt als een “klapdeurtje” of sluis.
Een proces, waarbij stoffen zich kunnen verplaatsen zonder dat het energie kost, heet passief transport.
Voor kleine moleculen zoals water, zuurstof en koolstofdioxide vormt het celmembraan geen barrière. In dat geval spreken wij van diffusie. Deze moleculen kunnen zich vrij in beide richtingen doorheen het membraan verplaatsen. Daarom zal de concentratie van dergelijke stoffen aan beide zijden van het membraan altijd in evenwicht zijn.
Diffusie is passief transport van moleculen die klein genoeg zijn om doorheen een membraan te geraken van de kant met de hoogste concentratie naar de kant met de laagste concentratie.
Sommige stoffen zijn wel te groot om door de dubbele fosfolipidenlaag heen te kunnen, maar zijn vinden ongehinderd hun weg doorheen een buisvormig transporteiwit. Ook dan is er sprake van diffusie.
Osmose is een passief transport van watermoleculen door een semi-permeabel membraan heen, van de kant met de laagste concentratie aan opgeloste stoffen naar de kant met de hoogste concentratie.
Osmose doorheen een semi-permeabel membraan
De openingen in het celmembraan zijn groot genoeg om watermoleculen te laten passeren maar te klein voor sommige opgeloste stoffen. Het membraan gedraagt zich als een "moleculaire zeef".
Een gelijke concentratie van opgeloste stoffen aan beide zijden van het membraan kan dus niet bereikt door verplaatsing van opgeloste deeltjes, gewoonweg omdat deze deeltjes te groot zijn. Enkel water kan door het membraan en gelijke concentratie aan beide zijden moet bijgevolg bereikt worden door verplaatsing van water. Er stroomt dus water van de oplossing met lage concentratie aan opgeloste stoffen naar die met hoge. Dit proces heet osmose.
hoi
Omdat osmose spontaan verloopt en geen energie kost is het een vorm van passief transport.
Ook plasmolyse en turgor bij plantencellen zijn het gevolg van osmose.
Wanneer de omgeving van de cel en de celvloeistof zelf een even hoge osmotische waarde hebben, spreekt men van een isotonisch milieu. De cel is dan zodanig gevuld dat ze met het celmembraan net de celwand raakt. Deze normale toestand van de cel heet grensplasmolyse. Zie middenste situatie op de tekening hieronder.
Heeft de omgeving van de cel een hogere osmotische waarde dan de cel zelf, dan bevindt de cel zich in een hypertonisch milieu. Dan zal er meer water uit de cel diffunderen dan erin. De cel verschrompelt dan en duwt niet langer tegen de celwand. Dit noemt men plasmolyse. Als de cel lange tijd in deze toestand blijft, dan sterft ze. Zie eerste situatie op de tekening hieronder.
De omgeving kan ook een lagere osmotische waarde hebben dan de cel. Dan noemt men het milieu hypotonisch. In dat geval zal door diffusie meer water de cel in diffunderen dan eruit. De cel zwelt op en drukt tegen de celwand, dit verleent de cel zijn stevigheid. De druk die zo ontstaat op de celwand noemt men turgordruk, in deze toestand zal er evenveel water uit de cel diffunderen als erin. Zie laatste situatie op de tekening hieronder. In sommige gevallen kunnen cellen daardoor barsten (rijpe kersen na een regenbui b.v.) Omdat diercellen geen celwand hebben kunnen ze door dit fenomeen zelfs gewoon openspatten. Bij bloedcellen noemt men dat hemolyse. Om dit te voorkomen worden stoffen via infuus altijd toegediend in 'fysiologische zoutoplossing': dat is een zoutoplossing van 0,9% natriumchloride, die isotoon is met het lichaamsvocht van de mens.
Ionen en grote moleculen geraken niet zomaar in de cel door diffusie. Zij moeten letterlijk versluisd worden. Daartoe dienen bepaalde transporteiwitten die geactiveerd moeten worden, met andere woorden hun werking kost de cel energie. Deze energie wordt aan het transporteiwit geleverd door de energierijke stof ATP (AdenosineTriPhosphate), die daarbij een fosfaatgroep verliest en zich zo omzet in ADP (AdenosineDiPhosphate).
De natrium-kaliumpomp als voorbeeld van actief transport via transporteiwittenDe werking van een natrium-kaliumpomp.
Schets van een plantencel, de celwand is hier groen gekleurd
De celwand is een stevig laagje om het celmembraan dat typisch is voor plantencellen en cellen van schimmels en bacteriën. Dierencellen hebben geen celwand.
Al bij lichtmicroscopische vergroting is de celwand zeer duidelijk waarneembaar.
Celwanden op zich bestaan uit dode materie.
• Bij een nog groeiende, jonge cel ontstaat een primaire celwand aan de buitenzijde van de celmembraan door het afzetten van bepaalde chemische stoffen zoals pectine en cellulose, in een grondlaag van eiwitten.
• Eenmaal volgroeid ontstaat een stevige secundaire celwand omdat er door de cel dan ook andere stoffen afgezet worden zoals houtstof (= lignine) en kurkstof (=cutine).
Toch is zelfs de secundaire celwand geen volledig gesloten doosje rond de cel. Hier en daar zitten er kleine openingen in de celwanden van twee naburige cellen. Dit zijn de stigmata. Doorheen deze openingen lopen er cytoplasmabruggetjes of plasmodesmata. Zo is er transport mogelijk tussen naburige cellen.
De celwand vormt een stevig omhulsel voor de cel en beschermt tegen indringers van buitenaf. Verschillende cellen zijn door hun celwanden aan elkaar gehecht. De celwand laat wel water en opgeloste stoffen door. Het geheel aan celwanden zorgt voor de stevigheid van de plant, zeker als de plantencel turgordruk vertoont, d.w.z. wanneer de cel door osmose volledig opzwelt en tegen de celwand drukt.
De celkern of nucleus komt voor bij eukaryote, maar niet bij prokaryote organismen zoals bacteriën. Dit organel bevat het erfelijk materiaal (DNA) dat bij prokaryoten in het cytoplasma besloten ligt. De eukaryote cel heeft zich geleidelijk aan ontwikkeld uit de prokaryote.
De celkern is duidelijk zichtbaar met een lichtmicroscoop. Sommige cellen van eykaryote organismen hebben echter toch geen kern, bijv. de rode bloedlichaampjes bij zoogdieren.
De nucleus is omgeven door een dubbele kernmembraan (1). Deze heeft vele kernporiën (3), die het inwendige van de kern verbinden met het endoplasmatisch reticulum (2). Opvallend aanwezig in de kern is het kernlichaampje of nucleolus (4). Voor de rest lijkt de kern opgevuld met een draderig geheel, het chromatine netwerk (5), dat zich in het kernplasma (8) bevindt.
Het chromatine netwerk bestaat uit DNA en eiwitten (histonen). Met andere woorden, dit is de drager van de erfelijke eigenschappen. Tijdens de celdeling condenseert en spiraliseert het netwerk tot chromosomen.
De nucleolus of het kernlichaampje staat in voor de productie van ribosomaal RNA, één van de bouwstoffen voor de ribosomen .
De kernporiën maken transport mogelijk tussen kern en cytoplasma.
Microtubuli zijn enkel zichtbaar met een elektronenmicroscoop. Het zijn buisjes die opgebouwd zijn uit tubuline-eiwitten die spiraalvormig gerangschikt zijn.
Ook het centrosoom of spoellichaampje wordt enkel zichtbaar met een elektronenmicroscoop.
Dit organel komt voor in de dierencel en bevindt zich dicht bij de kern.
Het centrosoom bestaat zelf uit twee centriolen, die op hun beurt opgebouwd zijn uit negen tripletten van microtubuli. Beide centriolen situeren zich in een hoek van 90° ten opzichte van elkaar.
Tijdens de celdeling verdubbelt het centrosoom zich. Beide centrosomen samen staan in voor de vorming van de spoelfiguur tijdens de celdeling. Een spoelfiguur bestaat uit spoeldraden (ook weer microtubuli) die de chromosomen begeleiden tijdens de celdeling.
Microtubuli via speciale kleuring zichtbaar gemaakt in een cel
Alles wat binnen het plasmamembraan zit noemt men protoplasma. Bij de eukaryoten wordt dit nog verder opgedeeld in de kern en het cytoplasma.
In het cytoplasma bevinden zich een groot aantal dikke, holle buisjes (microtubuli: zie verder) en dunne eiwitdraden (actinefilamenten) die met het plasmamembraan verbonden zijn. Deze vormen samen het cytoskelet.
Het cytoskelet staat in voor de vorm en stevigheid van de cel.
Verder houdt het ook de overige celorganellen op hun plaats.
De cytoplasmamatrix is de waterige, glasheldere vulstof in de ruimten tussen het cytoskelet en de celorganellen. Deze waterige oplossing bevat naast allerhande organische stoffen zoals sachariden en eiwitten ook anorganische stoffen of ionen.
Het endoplasmatisch reticulum komt voor in dierencellen en in plantencellen.
Het is een kanalensysteem, doorheen heel het cytoplasma van de cel,en is begrensd is door een membraan. De zwarte puntjes die te zien zijn aan de buitenkant van de kanaaltjes zijn ribosomen. .
Men maakt een onderscheid tussen RER en SER.
RER betekent ruw endoplasmatisch reticulum .
SER betekent is glad (smooth) endoplasmatisch reticulum. .
Het gladde uitzicht bij SER is te wijten aan het ontbreken van ribosomen. .
Het ER staat in verbinding met de kernporiën en dient voor het vervoer van genetische informatie in de vorm van RNA vanuit de kern naar de ribosomen. Anderzijds staat het ook in voor het transport van de eiwitten die door de ribosomen gemaakt worden.
Het ribosoom is een structuur bestaande uit 2 subeenheden
Ribosomen zijn zeer klein en zelfs met een elektronenmicroscoop nauwelijks zichtbaar. Zij zitten vast op het ruw endoplasmatisch reticulum en bestaan uit twee subeenheden, die los van elkaar voorkomen als er geen eiwitsynthese plaatsvindt. De twee subeenheden zijn eiwitstructuren. De eiwitten van deze subeenheden worden zelf aangemaakt in het kernlichaampje (nucleolus) in de celkern.
Ribosomen staan in voor de synthese van proteïnen of eiwitten. Bij dit proces, de translatie , wordt een proteïne gebouwd op basis van de codonen in een mRNA-streng.
Zie Biochemie/DNA_en_RNA
Golgi-apparaat. De cisternen splitsen blaasjes af.
Het Golgi-apparaat of Golgi-complex is een onderdeel van het ER. Het komt voor bij dieren- en plantencellen. Het kan enkel met een elektronenmicroscoop zichtbaar gemaakt worden.
Dit speciaal complex binnen het ER wordt gevormd door een reeks afgeplatte zakjes die boven elkaar opgestapeld lijken. Deze zakjes worden cisternen genoemd. Zij snoeren aan de rand voortdurend blaasjes af.
Dit complex is vooral goed ontwikkeld in kliercellen.
Het Golgi-apparaat heeft in de eerste plaats een uitscheidingsfunctie. Eiwitten en vooral enzymen worden op die manier verpakt in een membraanblaasje. Bij kliercellen versmelten de afgesnoerde blaasjes met het celmembraan, zodat hun inhoud naar buiten uit afgegeven wordt. Dit proces wordt exocytose genoemd.
Bij diercellen worden op gelijkaardige manier lysosomen, met krachtige afbraakenzymen gevormd. Ook zorgt het voor de verwerking en opslag van eiwitten.
In de meeste plantencellen is er een grote, centrale vacuole. Deze is dus al zichtbaar met een lichtmicroscoop.
In de jonge plantencel ontstaan ze als kleine bolvormige organellen met een waterige oplossing. Bij oudere cellen versmelten zij onderling door opname van water tot één centrale vacuole. Soms neemt de centrale vacuole 80% tot 90% in van de totale inhoud van de volgroeide plantaardige cel. Het cytoplasma wordt hierdoor tegen de celwand gedrukt en daardoor krijgen de groene plantendelen hun stevigheid (turgordruk). De centrale vacuole bij planten bevatten o.a. zouten en suikers. Het membraan dat de grens vormt tussen vacuole en cytoplasma noemt men de tonoplast.
Bij dierencellen zijn ze kleiner en minder opvallend. Bij ééncellige zoetwaterorganismen komen kloppende vacuolen voor. Zij pompen het teveel aan water, dat door osmose binnenstroomde, terug naar buiten. Bij dierencellen ontstaan door fagocytose ook voedselvacuolen.
Schema van een eencellig diertje met kloppende vacuole(1), voedselvacuolen(2) en afvalvacuole (5)
Lysosomen zijn zeer kleine blaasjes, die eveneens afgesnoerd worden door het Golgi-apparaat bij dierlijke cellen. Zij zijn alleen door hun inhoud te onderscheiden van gewone vacuolen. Lysosomen bevatten namelijk krachtige afbraakenzymen.
De lysosomen werden voor het eerst beschreven door de Belgische nobelprijswinnaar Christian De Duve.
De functie van de lysosomen is afvalverwerking. In het lysosoom heerst een zuur milieu met een laag pH van rond de drie. Dit is nodig omdat lysosomale enzymen alleen werken bij zo'n laag pH. De enzymen werken alleen onder deze omstandigheden omdat ze anders de hele cel zouden afbreken wanneer ze al dan niet bedoeld vrijkomen.
Door versmelting van afvalvacuolen en voedselvacuolen met lysosomen ontstaan de fagosomen. Binnen een fagosoom verteren de afbraakenzymen van de lysosomen de aanwezige stoffen terug tot herbruikbare nutriënten.
Indien het om de eigen afvalstoffen gaat (verzameld in een afvalvacuole) noemt men dit afbraakproces autofagie. Gaat het om afbraak van stoffen door fagocytose opgenomen in een voedselvacuole dan noemt men het heterofagie. .
Chloroplasten of bladgroenkorrels komen alleen voor bij planten. Ze zijn al zichtbaar met een lichtmicroscoop, maar om de details te zien is er een elektronenmicroscoop nodig.
Een chloroplast is opgebouwd uit twee membranen.
Het binnenste membraan bevat de chlorophylmoleculen (bladgroen), die nodig zijn voor de fotosynthese. Dit membraan vormt lange lamellen die thylakoïden genoemd worden. Deze thylakoïden komen in stapels voor, de zgn. grana. De vulstof tussen de membraanplooien noemt men stroma.
Bladgroenkorrels zijn belangrijk voor de fotosynthese in een plant. In de bladgroenkorrels wordt het zonlicht opgevangen en verwerkt. In de thylakoïden in het chloroplast vindt de fotosynthese plaats.
Een chloroplast is een plastide. Plastiden hebben een gemeenschappelijke oorsprong. Zij zijn allemaal ontstaan uit proplastiden.
Al naar gelang van de functie van de uitgroeiende cel ontwikkelen de proplastiden zich in een bepaald plastide.
Een andere bekende plastide is de zetmeelkorrel (ook leukoplast of amyloplast geheten). Ook zetmeelkorrels komen enkel voor bij plantaardige cellen.
Een type plastide kan afhankelijk van de omstandigheden in een ander type overgaan. Chloroplasten kunnen zich makkelijk omzetten tot leukoplasten. Ook het omgekeerde kan. In een aardappel die aan licht bloot gesteld wordt veranderen de zetmeelkorrels in bladgroenkorrels.
Een derde soort plastide is de chromoplast, die kleur geeft aan vele vruchten en bloemen. Bij een rijpende tomaat worden chloroplasten in de schil omgezet in rode chromoplasten.
Het surplus aan sachariden gevormd tijdens de fotosynthese wordt als zetmeel gestockeerd in de leukoplasten. Zetmeelkorrels vormen de voedselreserve van de plantencel.
Een mitochondrion of mitochondrium (meervoud mitochondriën of mitochondria) is een celorganel dat een dubbel membraan bevat en in het cytoplasma van de cel ligt. Met een lichtmicroscoop zijn mitochondriën amper zichtbaar. Met een elektronenmicroscoop zijn ze zeer herkenbaar en doorgaans ovaalvormig, maar de vorm kan ook staaf- of bolvormig zijn.
Een mitochondrium bezit een dubbele fosfolipidenmembraan.
een uitwendig membraan (2)
een inwendig membraan (1), met instulpingen, de cristae (3).
tussen de cristae zit de matrix (vloeistof) of stroma (4).
Het aantal cristae staat ook in relatie met de intensiteit van de ademhaling.
De mitochondriën zijn de energiecentrales van de cel. Het aantal mitochondriën per cel staat dan ook in relatie tot de energiebehoefte van die cel.
De cristae in de mitochondriën bevatten de ademhalingsenzymen. Zij staan in voor het produceren van energie via de ademhalingsreactie. Deze energie komt beschikbaar in de vorm van de stof ATP,NADH en FADH2 geproduceert. Met name is ATP een belangerijke energiebron voor zeer veel reacties in een cel.
