Cel

Een cel is de kleinste levende eenheid van een levend wezen op aarde. Alle levende wezens op aarde, 'organismen' genoemd, zijn opgebouwd uit een of meer cellen. Levende wezens die slechts uit één cel bestaan heten ‘eencelligen’.

Een cel bestaat uit een celkern en cytoplasma.

Celkern

Delen van een menselijke of dierlijke cel: 1. Nucleolus; 2. Celkern; 3. Ribosoom (blauwe puntjes); 4. Vesikel; 5 Ruw endoplasmatisch reticulum; 6. Golgicomplex; 7. Cytoskelet; 8. Glad endoplasmatisch reticulum; 9. Mitochondrion; 10. Vacuole; 11. Cytosol; 12. Lysosoom; 13. Centrosoo; 14. Celmembraan

Behalve de rode bloedcellen en de geslachtscellen (zaadcellen, eicellen) bevatten alle cellen in hun kern: DNA.

Een celkern bevat zo'n 2 meter DNA-streng. De streng bestaat eigenlijk uit twee strengen die om elkaar gedraaid zijn, met verbindingsstukjes, gelijk een wenteltrap. Deze structuur wordt 'helix' genoemd.

De streng is opgerold en bij de deling van een cel nog meer opgerold. Het opgerold-zijn is mogelijk dankzij verpakkingseiwitten, de histonen. De DNA-streng zit hierom heen gedraaid. Wanneer de cel niet in deling is, noemen we het DNA samen met de histonen: chromatine.

Het DNA kun je beeldsprakig noemen 'het kookboek voor de vorming van een mens'. In het 'kookboek' staan de recepten voor eiwitten. Deze recepten worden 'genen' genoemd; een enkel 'recept' heet een 'gen'. Elk gen 'codeert' voor een of meer eiwitten. Al de genen van iemand samen heten zijn of haar 'genoom'.

De genen die een cel niet nodig heeft, blijven uitgeschakeld. Een spiercel bijvoorbeeld hoeft geen gal aan te maken. De genen voor de aanmaak van gal blijven uitgeschakeld. Een spiercel moet samentrekken, een hersencel niet. De genen voor samentrekking in een hersencel blijven uitgeschakeld.

DNA is samengesteld uit nucleotiden. Een nucleotide is de bouwsteen van DNA. Een nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, een suiker en een base. De nucleotiden zijn verbonden tot een lange ketting. De ketting bestaat uit twee gedraaide strengen. De basen van de nucleotiden van de ene streng zijn verbonden met de basen van nucleotiden van de andere streng. Elke verbinding tussen de basen is een 'waterstofbrug'. Er zijn vier basen:

1. Adenine (afgekort: A)
2. Thymine (T)
3. Cytosine (C)
4. Guanine (G)

A en T kunnen met elkaar binden door een waterstofbrug, en C en G ook.

Er is een vijfde base, Uracil (U), die alleen in RNA voorkomt. Uracil in RNA is een vervanging van Thymine.

De basen vormen de 'letters' van de 'recepten' voor eiwitten. De opeenvolgende letters vormen de woorden van een bepaald recept. Het lezen van een recept (gen) heet 'transcriptie'. Het maken van het eiwit heet 'translatie'.

Het DNA van een mens vertoont zich als 23 paar chromosomen, totaal 2 x 23 = 46 chromosomen. Een chromosoom bestaat uit een reeks genen. Van elk paar chromosomen is één afkomstig van de vader en één van de moeder. De chromosomen 1 t/m 22 heten autosomen. De chromosomen van het 23e paar zijn de geslachtschromosomen. De geslachtschromosomen van iemand bepalen zijn of haar geslacht (man of vrouw). De geslachtschromosomen van een man worden aangeduid door de letters XY, die van een vrouw door XX.

Chromosomen zijn alleen goed te zien als de cel gaat delen. Daarvóór zijn de chromosomen veel losser, zodat de eiwitrecepten makkelijker te lezen zijn. Wanneer een cel gaat delen, gaan de chromosomen verder oprollen.

Cytoplasma

Het cytoplasme bevat tal van eiwitfabriekjes, die ribosomen worden genoemd.

Productie van een eiwit in een cel

Lezen en overbrengen van een eiwitrecept (transcriptie)

Hoe weet een eiwitfabriek (ribosoom) welk eiwit gemaakt moet worden? Het DNA komt niet uit de celkern. Wie of wat brengt het eiwitrecept over? Dat doet de boodschapper genaamd 'messenger RNA' (mRNA). Er wordt een kopietje gemaakt van de enkele streng van het DNA. Hiervoor splijt het DNA een stukje open: de strengen gaan op een zeker stuk uit elkaar, waarna het mRNA een kopietje maakt. Dit gebeuren heet transcriptie. Bijvoorbeeld het stukje ACATCAGC wordt gekopieerd naar UGUAGUCG; dus niet naar TGTAGTCG, want U vervangt T. Het mRNA verlaat de celkern en gaat naar een eiwitfabriek.

Lezen van een recept en produceren van het eiwit (translatie)

Van het RNA worden codes voor aminozuren afgelezen. Er zijn twintig soorten aminozuren, doch slechts 4 basen. Een enkele base kan geen aminozuur aanduiden. Drie basen samen kunnen dat wel. Drie basen die samen een aminozuur aanduiden heten een codon. Bijvoorbeeld, UGU codeert voor Cysteïne; AGU voor Serine. De aminozuren worden als kralen in een ketting geregen tot een eiwit. Dit gebeuren heeft translatie.

Deling van een cel

Een cel kan zich delen. Daarvoor moet eerst het DNA worden verdubbeld (replicatie). Uit één DNA-molecuul ontstaan er twee. Om te verdubbelen splijt de dubbele DNA-streng en worden de enkele strengen weer aangevuld tot een dubbele. Elk van de twee nieuwe DNA-moleculen bevat daardoor een streng van het oude DNA-molecuul. Na de verdubbeling van het DNA bevat een cel 2 x 46 = 92 chromosomen.

Bij het verdubbelen kunnen mutaties optreden. Mutaties kunnen ontstaan bij het kopiëren als typfoutjes; daarnaast kunnen ze veroorzaakt worden door bijvoorbeeld roken en straling. De cel heeft verschillende mechanismen om foutjes te repareren. Gebeurt dit niet, dan wordt de cel door het afweersysteem herkend als afwijkend en daarom vernietigd. Wordt een afwijkende cel niet vernietigd, dan kan bijvoorbeeld kanker ontstaan.

Na de verdubbeling van het DNA kan de cel gaan delen. Er zijn twee soorten van deling. De meest voorkomende deling is voor de groei of reparatie van kapotte cellen. Deze soort deling wordt mitose genoemd. De identieke dochtercellen krijgen elk 46 chromosomen mee.

De tweede soort deling dient de voortplanting en heet meiose. De dochtercellen zijn echter niet identiek. Want bij dit soort deling worden stukken DNA uitgewisseld (crossing-over, lett. overkruising) met als gevolg niet-identieke cellen. De dochtercellen delen nogmaals, nu in geslachtscellen. Een spermacel en een eicel bevatten maar 23 chromosomen. Bij het samensmelten ontstaat er een cel met een volledige code in de vorm van 46 chromosomen. Een cel met 23 chromosomen heet een haploïde cel; die met 46 chromosomen een diploïde cel. De eerste soort deling levert alleen diploïde cellen op. De tweede soort deling resulteert in haploïde cellen. De spermacellen zijn onderling allemaal anders; dat geldt ook voor de eicellen. De cel die ontstaat uit de samensmelting van een zaadcel met een eicel heet een zygote. Deze zygote gaat zich heel vaak delen en zo ontstaat een mens. Menselijk leven begint dus met een zygote.

Een mens krijgt eigenschappen (bijvoorbeeld haarkleur en wimperlengte) mee van zijn vader en van zijn moeder. De eigenschappen berusten op genen. De genen bepalen hoe je eruit komt te zien en hoe je bent. Wanneer iemand bijvoorbeeld de lange wimperlengte van vader en moeder erft, dan is hij homozygoot voor deze eigenschap. Hij krijgt lange wimper. Zijn de desbetreffende genen verschillend, dan is hij heterozygoot voor de desbetreffende eigenschap en overtreft het dominante gen, in dit geval het gen voor lange wimpers, het recessieve gen, het gen voor korte wimpers.

Bronnen

Genetica 1: DNA, transcriptie en translatie. Youtube.com: JufDanielle, 19 aug. 2016. Duidelijke uiteenzetting over DNA, mRNA, transcriptie en translatie.

Genetica 2: celdeling en erfelijkheid. Youtube.com: JufDanielle, 19 aug. 2016. Duidelijke uiteenzetting over replicatie, mutatie, celdeling en erfelijkheid.