Anatomie en Fysiologie I

Cellen zijn de basis van het leven – de fundamentele structurele eenheid van levende wezens. Moleculen zoals water en aminozuren leven niet, maar cellen wel! Alle leven bestaat uit cellen van een of ander type.

Een van de kenmerken van levende systemen is het vermogen om homeostase, of een relatief constante interne toestand, te handhaven. De cel is het eerste niveau van complexiteit dat in staat is om homeostase te handhaven, en het is de unieke structuur van de cel die deze kritische functie mogelijk maakt.

In dit deel van de cursus leert u over de cel en alle onderdelen die het functioneel maken. U zult ook aandacht besteden aan het celmembraan, dat is de structuur die de cel omringt en zijn interne omgeving scheidt van de externe omgeving. Het is een cruciaal onderdeel omdat het bepaalt wat de cel in en uit kan gaan. Dit gedeelte zal ook beschrijven hoe cellen zich voortplanten om homeostase te handhaven.

De huidige celtheorie stelt dat:

1. Alle bekende levende wezens zijn samengesteld uit een of meer cellen.
2. Alle nieuwe cellen ontstaan door reeds bestaande cellen die zich in tweeën delen.
3. De cel is de meest basale eenheid van structuur en functie in alle levende organismen.

Moderne celtheoretici beweren dat alle functies die essentieel zijn voor het leven, binnen de cel plaatsvinden; en dat de cel tijdens de celdeling de informatie bevat die nodig is om de celfunctie te leiden en te regelen, en deze informatie aan de volgende generatie overdraagt.

Laten we onze studie van de cel beginnen met het onderzoeken van de basisanatomie van een dierlijke cel. Elke cel bestaat uit drie onderdelen, die in de bovenstaande afbeelding zijn weergegeven.

1. Een celmembraan dat de cel omgeeft en beschermt
2. Het cytoplasma, de waterige binnenkant van de cel die ionen, eiwitten en organellen bevat
3. Organellen die alle activiteiten uitvoeren die nodig zijn voor de cel om te leven, te groeien en zich voort te planten

In het lichaam vormen cellen een organisatieniveau tussen organellen en weefsels in. Organellen bestaan op hun beurt uit gespecialiseerde macromoleculen en weefsels zijn verzamelingen van gespecialiseerde cellen. Hersenweefsel, nierweefsel, leverweefsel, spierweefsel en longweefsel verschillen van elkaar door de structuur en functie van de samenstellende cellen. De cellen waaruit elk weefseltype bestaat, verschillen dus in vorm, grootte en inwendige structuur om hun specifieke fysiologische functie binnen het weefsel mogelijk te maken.Een belangrijk concept om in gedachten te houden wanneer je anatomie en fysiologie bestudeert, is dat structuur de functie bepaalt. Als je naar de vorm van een cel kijkt, krijg je een aanwijzing over de functie ervan.

Bekijk de cellen hieronder en bedenk hoe de vorm nodig is voor zijn rol. Kijk of je de cel kunt koppelen aan zijn functie.

Organellen

Elk celproces wordt uitgevoerd op een specifieke plaats in de cel, vaak gelegen in of rond een organel. Beschouw een organel als een organisatieniveau tussen macromoleculen en de cel. Organellen voeren gespecialiseerde taken uit binnen de cel en lokaliseren functies zoals replicatie, energieproductie, eiwitsynthese, en verwerking van voedsel en afval. De verschillende cellen verschillen in de rangschikking en het aantal organellen, evenals structureel, waardoor de honderden celtypen ontstaan die in het lichaam worden gevonden.

De focus van dit gedeelte is om de organellen van de cel te begrijpen, hoe ze met elkaar interageren, en hoe ze functioneren tijdens transport, groei en deling in de cel. U leert over de gecontroleerde chemische omgeving die een cel onderhoudt en welke beperkingen dit oplegt aan de soorten chemische reacties die de cel kan uitvoeren. Deze achtergrond is van vitaal belang om belangrijke processen te begrijpen, zoals hoe een cel energie uit glucose vrijmaakt, eiwitten maakt en vouwt, en groei en celdeling doormaakt.

Denk aan een stad en de verschillende functies binnen een stad. Een cel is vergelijkbaar met elk organel dat een specifiek doel dient. Er zijn organellen die de cel vorm en structuur moeten geven, net als de straten en bruggen in de stad. Deze eiwitrijke organellen omvatten intermediaire filamenten, microtubuli en microfilamenten. Sommige van deze organellen bewegen andere organellen in de cel of veranderen de vorm van de cel. Wanneer een spiercel samentrekt of verkort, gebeurt dit door de microfilamenten die bestaan uit de eiwitten actine en myosine. Een speciaal uit microtubuli bestaand organel bevindt zich in een gebied bij de kern, het centrosoom. Het centrosoom bevat een paar bundels microtubuli die centriolen worden genoemd. Centriolen zijn belangrijk omdat zij de chromosomen naar de uiteinden van de cel verplaatsen tijdens de replicatie van de cel, mitose genoemd. Neuronen hebben geen centriolen en kunnen zich niet repliceren.

Andere organellen helpen bij de synthese van de eiwitten die de cel nodig heeft. Deze eiwitfabrieken worden ribosomen genoemd. Zij kunnen verspreid liggen in de cel of vastzitten aan een membraankanaalsysteem dat het endoplasmatisch reticulum of ER wordt genoemd. Wanneer er ribosomen aan het ER vastzitten, wordt dit het ruwe ER genoemd (de ribosomen geven het een ruw of korrelig uiterlijk). Wanneer het ER geen ribosomen heeft, wordt het het gladde ER genoemd en functioneert het voor de synthese van vetten en de opslag van toxines. Wanneer een eiwit wordt vervaardigd, moet het in een specifieke vorm worden gevouwen om te kunnen werken. Vaak moeten er extra zijketens van koolhydraten aan worden gehecht. Het eiwit wordt verwerkt in de ruwe ER. Zodra het gevormd is, gaat het het golgi-apparaat binnen, dat het verdeelstation van de cel is. Het voltooit alle eiwitbewerkingen en verpakt het dan in een blaasje voor transport naar zijn bestemming. Sommige eiwitten zijn nodig in het celmembraan en de blaasjes zorgen ervoor dat ze het membraan bereiken. Het golgi-apparaat maakt ook een speciaal soort blaasje, een lysosoom. Het lysosoom is de vuilnisman van de cel. Het neemt celresten en afval op en vernietigt het. Het lysosoom bevat zeer krachtige hydrolytische enzymen om dit te bereiken. Het is zeer belangrijk dat de enzymen in het lysosoom blijven, anders zouden zij de cel vernietigen.

De krachtcentrale van de cel is de mitochondriën. Dit organel genereert de ATP of energie voor de cel. Mitochondriën hebben zelfs hun eigen DNA, mitochondriaal DNA (mDNA) genoemd, en kunnen zich vermenigvuldigen.

Ten slotte is er de besturing van de cel. Dit is de celkern. Niet alle cellen hebben een kern en worden anucleate genoemd. Als u naar de afbeelding van de rode bloedcellen kijkt, ziet u een witte stip in het midden van de cel – dat is waar vroeger de kern was. De kern wordt uitgestoten wanneer ze rijpen. Sommige cellen hebben meer dan één kern en worden multinucleate genoemd. Skeletspiercellen zijn zeer grote cellen en zijn multinucleair. De kern bevat het DNA van de cel en de nucleolus. De nucleolus is een organel dat ribosomen maakt. Het DNA is je genetische code. Het bevat de genen die de instructies bevatten voor het maken van elk eiwit in je lichaam. De kern is omgeven door een eigen membraan met kleine gaatjes, de zogenaamde kernporiën. Het membraan wordt het kernmembraan of de nucleaire envelop genoemd.

Het interactieve diagram hieronder toont een tekening van een eukaryote cel. De celcomponenten in de lijst verwijzen naar afbeeldingen die dezelfde structuren in een levende cel laten zien.