De menselijke cel

De cel en celcyclus

Fluistertoets

Fluistertoets

Fluistertoets uitleg 

De klas word/is ingericht in groepjes​ door de docent

De vragen volgen na de uitleg en worden geprojecteerd​ op het digibord

Elk team heeft 10 minuten om de vragen te beantwoorden​

Er mag overlegd worden maar alleen op fluistertoon​

Hardop praten is diskwalificatie!​

Na 10 minuten geef je de antwoorden aan een ander team ​

We bespreken gezamenlijk de antwoorden​

Het team met de meeste juiste antwoorden wint

1. Hoeveel cellen heeft het menselijk lichaam?

2. Welke soorten cellen bevat het menselijk lichaam?

3. Wat kan een cel/wat is de functie?

4. Wat is een celmembraan?

5. Wat is het cytoplasma?

6. Wat is de celkern?

7. Wat zijn (cel)organellen?

8. Wat is het Golgi-systeem?

9. Wat is het endoplasmatisch reticulum (ER)?

10. Wat zijn ribosomen, lysosomen en mitochondriën? 

11. Een cel heeft een celcyclus van drie fasen, welke fasen zijn dit en wat gebeurd er? 

12. De delingsfase wordt in drie fasen ingedeeld, welke fasen zijn dit en wat gebeurd er?

13. De interfase delen we ook weer in drie fasen in, welke zijn dat en wat gebeurd er?

14. De fasen van mitose zijn?

15. Welke vormen van leukemie zijn er? 

Inhoud presentatie

Anatomie en functies van cellen en onderdelen daarvan

Celcyclus

Leukemie 

Leerdoelen

Na deze presentatie heb je kennis opgedaan van de bouw en functies van de cellen in ons lichaam, de celcyclus.

Je weet wat het ziektebeeld leukemie inhoudt en wat de verschillen zijn tussen de vormen van leukemie.

Anatomie van een cel

Celmembraan

Cytoplasma

Organellen: de celkern, mitochondriën, het endoplasmatisch reticulum, ribosomen, het Golgi-systeem en lysosomen

In ons lichaam zitten verschillende cellen. Deze hebben allemaal een eigen functie. Toch lijken onze cellen veel op elkaar. Ze hebben voor het grootste deel dezelfde onderdelen. 

Om de buitenkant van elke cel zit een dun vliesje, het celmembraan. Het cytoplasma is een vloeistof die in de cellen zit. In deze vloeistof liggen de onderdelen van de cel, de organellen. Elk organel heeft zijn eigen speciale functie, een soort fabriekje. Enkele voorbeelden zijn ... komen we later op terug. 

Functies van een cel

Energieproductie

Structuur en stevigheid

Transport van stoffen

Communicatie

Reproductie 

Bescherming 

Menselijke cellen hebben verschillende functies, die samen bijdragen aan het functioneren van het menselijk lichaam als geheel. Enkele van de belangrijkste functies van menselijke cellen zijn:

Energieproductie: Cellen, zoals de mitochondriën, produceren ATP (adenosinetrifosfaat), dat de belangrijkste energiebron is voor de cellen en het lichaam.

Structuur en stevigheid: Cytoskeletale structuren, zoals microtubuli en microfilamenten, helpen de cel zijn vorm te behouden en zijn in staat om bewegingen te maken en stoffen te transporteren.

Transport van stoffen: Membranen van de cel reguleren het transport van moleculen en ionen naar binnen en buiten de cel.

Communicatie: Cellen communiceren met elkaar via signaleringssystemen die zorgen voor coördinatie en samenwerking van verschillende weefsels en organen in het lichaam.

Reproductie: cellen zijn betrokken bij de voortplanting van het lichaam door het produceren van geslachtscellen (zoals zaadcellen en eicellen).

Bescherming: sommige celtypen beschermen het lichaam tegen ziekteverwekkers of andere schadelijke stoffen, zoals witte bloedcellen die infecties bestrijden.

Anatomie cel - celmembraan

7,5 tot 10 micrometer dun en bestaat uit:

- Een dubbele laag van fosfolipiden

- Cholesteroldeeltjes

- Membraaneiwitten: transporteiwitten, enzymeiwitten, adhesie-eiwitten en kanaaleiwitten

één micrometer is een duizenste van een millimeter. één millimeter bestaat dus uit duizend micrometers.

Een dubbele laag van fosfolipiden: de fosfolipidenlaag in een cel is een dunne, flexibele membraanstructuur die de cel omringt en scheidt van zijn omgeving. Het bestaat uit een dubbellaag van fosfolipidenmoleculen, die elk bestaan uit een hydrofobe (waterafstotende) staart en een hydrofiele (waterminnende) kop. De fosfolipiden in de celmembraan vormen een barrière die de binnenkant van de cel afschermt van de buitenwereld en het transport van moleculen tussen de cel en zijn omgeving regelt. Ze spelen ook een rol bij de communicatie tussen cellen en het reguleren van de celfunctie. Het fosfolipidenmembraan is dus essentieel voor het behoud van de structuur en functie van een cel. 

Cholesteroldeeltjes: zijn lipide (vetachtige) moleculen die in alle cellen van het lichaam voorkomen, inclusief celmembranen. Cholesterol is een belangrijke component van de celmembraan, waar het samen met fosfolipiden een dubbellaag vormt. In de celmembraan is cholesterol een belangrijke structurele component die de stabiliteit, doorlaatbaarheid en vloeibaarheid van de membraan reguleert. Het speelt ook een belangrijke rol in signaaltransductie, celcommunicatie en transport van moleculen over de celmembraan.

Membraaneiwitten: eiwitten die zich in de celmembraan van een cel bevinden en die een belangrijke rol spelen bij het reguleren van de celactiviteit. Ze kunnen verschillende functies hebben, zoals het transporteren van moleculen over de celmembraan, het signaleren van andere cellen en het reguleren van de celgroei en differentiatie. Membraaneiwitten zijn cruciaal voor de celactiviteit en hun verstoring kan leiden tot verschillende ziekten. 

Transporteiwitten: Deze eiwitten helpen bij het transporteren van moleculen, zoals ionen en suikers, over de celmembraan. Dit proces is van cruciaal belang voor de regulering van de celstofwisseling.

Receptoreiwitten: Deze eiwitten bevinden zich op het celoppervlak en binden specifieke signaalmoleculen, zoals hormonen of neurotransmitters, die de celactiviteit reguleren.

Enzymeiwitten: Deze eiwitten katalyseren chemische reacties die plaatsvinden op het celmembraan.

Adhesie-eiwitten: Deze eiwitten spelen een rol bij de hechting van cellen aan elkaar en aan andere structuren, zoals extracellulaire matrix (ECM) componenten.

Kanaaleiwitten: Deze eiwitten vormen poriën in de celmembraan, die het transport van specifieke ionen of moleculen mogelijk maken.

Functies van het celmembraan

Barrière

Selectieve permeabiliteit

Signaaltransductie

Celherkenning 

Barrière: Het celmembraan is een fysieke barrière die de cel scheidt van de buitenwereld. Het beschermt de cel tegen schadelijke stoffen en bacteriën.

Selectieve permeabiliteit: Het celmembraan reguleert de passage van stoffen in en uit de cel. Het kan bepaalde moleculen selectief doorlaten en andere tegenhouden. Hierdoor kan de cel zijn interne omgeving behouden en optimaal functioneren.

Signaaltransductie: Het celmembraan bevat receptoren die signalen van buiten de cel kunnen detecteren. Deze signalen kunnen bijvoorbeeld hormonen of neurotransmitters zijn, die vervolgens worden omgezet in een reactie binnen de cel.

Celherkenning: Het celmembraan bevat eiwitten die helpen bij celherkenning. Hierdoor kunnen cellen bijvoorbeeld samenwerken om een weefsel te vormen of elkaar afstoten om afstoting van transplantaat te voorkomen.

Anatomie cel - celkern

De celkern is ongeveer 10% van de totale inhoud van een cel en de onderdelen zijn:

- Het nucleoplasma

- Het DNA

- Chromosomen

- Een of meerdere kernlichamen

- De kernevelop

 

Nucleoplasma: een stroperige vloeistof.

DNA: desoxyribonucleïnezuur, erfelijk materiaal en ligt in het nucleoplasma 

Chromosomen: liggen ook in het nucleoplasma. Dit zijn de eiwitten waar ons DNA op ligt. 

Kernlichamen: organellen die eiwitten maken die nodig zijn voor de opbouw van verschillende onderdelen van de cel.

Kernenvelop: ligt om de celkern heen,  het is de grens tussen de celkern en het cytoplasma en bevat kernporiën. 

Functies van de celkern

Opslag van genetisch materiaal

Regulering van genexpressie

Productie van RNA

Bescherming van DNA

Celdeling

Opslag van genetisch materiaal: De belangrijkste functie van de celkern is het opslaan van het genetische materiaal van de cel in de vorm van DNA. Dit DNA bevat de instructies die de cel nodig heeft om te functioneren en om nieuwe cellen te produceren.

Regulering van genexpressie: De celkern reguleert welke genen in de cel worden uitgedrukt, wanneer ze worden uitgedrukt en in welke hoeveelheden. Dit is van cruciaal belang voor de normale werking van de cel en de ontwikkeling van het organisme.

Productie van RNA: De celkern is betrokken bij de productie van verschillende soorten RNA-moleculen, waaronder messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA). Deze RNA-moleculen zijn betrokken bij het vertalen van de genetische code in eiwitten.

Bescherming van DNA: De celkern beschermt het DNA tegen beschadiging door schadelijke stoffen in de cel en reguleert de reparatie van beschadigd DNA.

Celdeling: Tijdens de celdeling wordt het DNA van de cel gekopieerd en verdeeld over twee nieuwe cellen. De celkern speelt een cruciale rol in dit proces door de juiste verdeling van het DNA te garanderen.

Anatomie cel - mitochondriën

Mitochondriën zijn de energiefabrieken van de cel en de belangrijkste onderdelen zijn:

- Buitenste membraan

- Mitochondriale matrix: hierin zitten enzymen, mitochondriaal DNA en ribosomen

- Binnenste membraan

Een van de soorten organellen in je cellen zijn de mitochondriën. Ze zijn ongeveer één micrometer groot.

Buitenste membraan: De buitenste membraan is de buitenste laag van de mitochondriën en bevat poriën die groter zijn dan die van het binnenste membraan. Het beschermt de mitochondriën en houdt de inhoud binnenin.

Mitochondriale matrix: gevuld met een gelachtige stof die het matrix wordt genoemd. De matrix bevat enzymen die betrokken zijn bij de productie van ATP, het energiemolecuul van de cel.

Mitochondriaal DNA: Mitochondriën hebben hun eigen circulaire DNA-molecule, die onafhankelijk is van het nucleaire DNA. Dit mitochondriaal DNA codeert voor enkele van de eiwitten die nodig zijn voor de ATP-productie.

Ribosomen: organellen die eiwitten maken. 

Binnenste membraan: Het binnenste membraan van de mitochondriën is gevouwen in talrijke richels, die bekend staan als cristae. Deze rijke structuur vergroot het oppervlak van het membraan en vergroot de capaciteit van de mitochondriën om ATP te produceren.

Functies mitochondriën

Energie maken uit voedingsstoffen die ze verbranden, zoals suikers. Door het afbreken hiervan ontstaat ATP (adenosinetrifosfaat). ATP bevat energie voor de cellen omdat ATP de energie uit suikers tijdelijk opslaat. Wanneer nodig kan het lichaam energie halen uit ATP. 

Andere functies van mitochondriën:

- helpen bij het maken van onderdelen van ons bloed

- helpen bij het maken van hormonen, zoals testosteron en oestrogeen

- het stofje ammoniak afbreken

- een geprogrammeerde celdood regelen, apoptose genaamd 

Anatomie cel - endoplasmatisch reticulum

Ligt in het cytoplasma en bestaat alleen in eukaryoten (cellen met een kern) en bestaat uit een netwerk van tubuli en cisternae. Het is het membraan rondom de celkern en bestaat uit:

- Ruwe endoplasmatisch reticulum

- Gladde endoplasmatisch reticulum

RER: ruw door ribosomen, die eiwitten synthetiseren die vervolgens worden afgeleverd aan verschillende delen van de cel of naar het celoppervlak worden getransporteerd voor secretie. Het RER is betrokken bij de productie en modificatie van deze eiwitten.

GER: Het gladde endoplasmatisch reticulum (SER) is betrokken bij verschillende andere functies, zoals de synthese van lipiden en steroïde hormonen, de ontgifting van gifstoffen en de opslag van calciumionen.

Functies endoplasmatisch reticulum

Bepaalde suikers naar andere organellen in de cel brengen

Zorgen dat de totale hoeveelheid membranen in je cellen groter wordt waardoor verschillende processen makkelijker en sneller gaan

Het maken van de kernmembraan tijdens celdeling

Bepaalde stoffen maken zoals eiwitten, vetten, suikers en steroïden

Het endoplasmatisch reticulum speelt een belangrijke rol in de cel en is betrokken bij veel verschillende processen. Het is bijvoorbeeld betrokken bij de synthese en transport van eiwitten, de synthese van lipiden en steroïde hormonen, de ontgifting van gifstoffen en de opslag van calciumionen.

Anatomie cel - ribosomen

Bestaan uit twee delen, één groot en één klein deel. Elk deel bestaat uit:

- Ribosomaal RNA (60%)

- Eiwit (40%)

De kleine subeenheid van een ribosoom bevat drie verschillende RNA-moleculen, genaamd ribosomaal RNA (rRNA), die samenwerken met eiwitten om een stabiele structuur te vormen. Deze structuur helpt bij het binden van het mRNA (messenger RNA), dat als sjabloon dient voor de eiwitsynthese.

De grote subeenheid van een ribosoom bevat ook eiwitten en drie verschillende rRNA-moleculen. Deze subeenheid is verantwoordelijk voor de vorming van peptidebindingen tussen aminozuren, waardoor de eiwitketen wordt gevormd.

Functies ribosomen

Er zijn twee soorten ribosomen met elk een eigen functie:

- Ribosomen op het ruwe endoplasmatisch reticulum: maken eiwitten aan die uiteindelijk uit de cel gaan

- Vrije ribosomen: zweven vrij rond in de cel en maken vooral eiwitten die cel zelf gebruikt

Anatomie cel - lysosomen

Een klein, bol blaasje in het cytoplasma en bevat verschillende soorten enzymen. Het lysosoommembraan zorgt ervoor dat de enzymen in het lysosoom het cytoplasma niet aanraken. 

De enzymen in het lysosoom zijn eiwitten die processen in ons lichaam mogelijk maken of versnellen. Ze breken bepaalde stoffen in je cellen af. Ze werken het beste in een zure omgeving. Het cytoplasma is alleen niet zuur. Hierin werken de enzymen niet goed. Daarom heef het lysosoom een membraan. 

Functies lysosomen

De cel helpen bij het afbreken van stoffen die via endocytose de cel in zijn gekomen. 

De opslag en het vervoer van schadelijke stoffen.

Het opnieuw gebruiken van afvalstoffen.

Afvalstoffen veilig buiten de cel afgeven. 

Endocytose is het opnemen van stoffen van buiten de cel door ze in te sluiten in de celmembraan. Dit zijn vaak schadelijke stoffen of ziekteverwekkers, zoals bacteriën. 

Anatomie cel - spoellichaampjes

Organellen die in het cytoplasma liggen vlak bij de celkern. Ze bestaan uit twee onderdelen, centriolen genaamd. Deze staan loodrecht op elkaar en bestaat uit eiwitstaven. 

Functies spoellichaampjes

Spelen een belangrijke rol bij de celdeling

Zorgen dat het cytoplasma ook deelt tijdens de celdeling            (= cytokinese)

Geven signalen aan de twee nieuwe cellen om 'aan hun leven te beginnen' (= celcyclus)

Regelen dat de cel microtubuli (eiwitten in de vorm van een buis) maakt

Wanneer een cel gaat delen, gaan de spoellichaampjes naar twee verschillende kanten van een cel en liggen tegenover elkaar. Ze zorgen voor draden die de spoelfiguur maken, dit is een combinatie van spoellichaampjes en eiwitdraden die daartussen lopen. De spoellichaampjes trekken aan deze draden, hierdoor trekken ze de eiwitdraden de cel uit, zodat twee nieuwe cellen ontstaan. 

De microtubuli liggen in een netwerk dat lijkt op een spinnenweb, het cytoskelet. Dit zorgt dat cellen hun vorm vasthouden. 

Anatomie cel - Golgi-systeem

Ligt vlak bij de celkern en het endoplasmatisch reticulum. Ze bestaan uit verschillende lagen met zakken vol vloeistof (= cisternae). Hierin zitten Golgi-enzymen. 

Cis-kant

Trans-kant

Het Golgi-systeem bestaat uit een reeks platte membranen die opgestapeld zijn in een stapel die vaak wordt aangeduid als het Golgi-apparaat of Golgi-complex. 

De membranen van het Golgi-systeem zijn gescheiden in afzonderlijke compartimenten, die elk een eigen set enzymen bevatten. De enzymen van het Golgi-systeem zijn betrokken bij het aanpassen, sorteren en verdelen van eiwitten en lipiden die vanuit het endoplasmatisch reticulum (ER) naar het Golgi-systeem worden getransporteerd.

Het deel van het Golgi-systeem dat eiwitten van het ER krijgt heet de cis-kant. De eiwitten verlaten het Golgi-systeem aan de trans-kant. 

Functies Golgi-systeem 

Post-translationele modificatie van eiwitten

Sortering en verpakking van eiwitten

Vorming van lysosomen

Post-translationele modificatie van eiwitten: Het Golgi-systeem voegt verschillende chemische groepen toe aan eiwitten die vanuit het ER worden getransporteerd, zoals suikergroepen (glycosylering) en fosfaatgroepen. Dit proces kan de structuur, functie en stabiliteit van het eiwit veranderen.

Sortering en verpakking van eiwitten: Het Golgi-systeem sorteert en verpakt eiwitten in speciale membranen genaamd transportvesikels, die de eiwitten naar hun uiteindelijke bestemming in de cel brengen.

Vorming van lysosomen: Het Golgi-systeem speelt een rol bij de vorming van lysosomen, organellen die betrokken zijn bij de afbraak van afvalstoffen in de cel.

Celcyclus

Levensloop van een cel

Drie fasen van de levensloop:

- Delingsfase

- Groeifase

- Functionele fase

Delingsfase

Interfase - mitose - cytokinese

Celdeling heet ook wel mitose

De cel deelt zich in twee identieke dochtercellen

Sommige cellen hebben alleen celdeling als taak --> stamcellen

Kenmerken celdeling

Profase - prometafase - metafase - anafase - telofase

Verdubbeling chromatinedraden --> van alle chromosomen (46) wordt een kopie gemaakt en heten nu chromatiden

Zowel kopie als origineel liggen nu naast elkaar, aan elkaar vast --> centromeer

Centrosoom verdubbelt --> nu 4 stuks

Chromatide rollen op, vastgehouden door centromeer --> chromosoom

Centrosoom liggen op polen en vormen spoeldraden

Kenmerken celdeling (vervolg)

Kernmembraan en kernlichaampjes verdwijnen

Spoeldraden hechten aan centrosomen

Spoeldraden trekken centromeren uit elkaar

Elke chromosoom wordt in 2 identieke chromatiden gesplitst 

Moedercel snoert in

Kernmembraan wordt gevormd en kernlichaampjes verdwijnen

Chromatiden ontrollen zich en zijn niet meer te zien

Groeifase

Groei door toename celplasma en organellen

Groeifase gaat snel

Functionele fase

Differentiatie in cellen naar functie --> bloedcel, spiercel of zenuwcel

De cel wordt anders dan de cel waaruit hij is ontstaan

Cel gaat specialiseren --> vermogen om specifieke taken uit te voeren

Speciale functie bepaald levensduur van de cel --> hersencel wordt oud, huidcel niet

Stamcellen zijn onmisbaar voor differentiatie en specialisatie cellen