science >> Wetenschap >  >> Biologie

Moderne celtheorie

Moderne celtheorie is niet zo modern
als je begrijpt hoe lang geleden het is ontstaan. Met wortels in het midden van de 17e eeuw, hebben meerdere wetenschappelijke wetenschappers en onderzoekers van de dag bijgedragen aan de principes van de klassieke celtheorie, die veronderstelden dat cellen de basisbouwstenen van het leven vertegenwoordigen; al het leven bestaat uit een of meer cellen, en de creatie van nieuwe cellen vindt plaats wanneer oude cellen in twee delen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De klassieke interpretatie van de moderne celtheorie begint met het uitgangspunt dat al het leven uit een of meer cellen bestaat, cellen de basisbouwstenen van het leven vertegenwoordigen, alle cellen het gevolg zijn van de verdeling van reeds bestaande cellen, de cel vertegenwoordigt de eenheid van structuur en ordening in alle levende organismen en uiteindelijk dat de cel een dubbel bestaan heeft als een unieke, onderscheidende entiteit en als een fundamentele bouwsteen in het kader van alle levende organismen.
De geschiedenis van de klassieke interpretatie van celtheorie

De Robert Hooke (1635-1703), de eerste persoon die de cel observeerde en ontdekte, deed dit met behulp van een ruwe samengestelde microscoop - uitgevonden aan het einde van de 16e eeuw door Zacharias Janssen (1580-1638), een Nederlandse brilmaker, met hulp van zijn vader - en een verlichtingssysteem dat Hooke in hem heeft ontworpen rol als curator van experimenten voor de Royal Society of London.

Hooke publiceerde zijn bevindingen in 1665 in zijn boek "Microphagia", dat handgeschetste tekeningen van zijn observaties bevatte. Hooke ontdekte plantencellen toen hij een dunne plak kurk door de lens van zijn geconverteerde samengestelde microscoop onderzocht. Hij zag een overvloed aan microscopische compartimenten die voor hem leken op dezelfde structuren als in honingraten. Hij noemde ze 'cellen' en de naam bleef hangen.

Nederlandse wetenschapper Antony van Leeuwenhoek (1632-1705), overdag een handelaar en een zelfstandige biologiestudent, wilde de geheimen van de wereld om zich heen ontdekken hem, en hoewel hij niet formeel was opgeleid, droeg hij uiteindelijk belangrijke ontdekkingen bij op het gebied van de biologie. Leeuwenhoek ontdekte bacteriën, protisten, sperma en bloedcellen, rotiferen en microscopische nematoden en andere microscopische organismen.

Leewenhoek's studies brachten wetenschappers van de dag een nieuw niveau van bewustzijn van microscopisch leven, anderen aansporen over wie zou, uiteindelijk een rol spelen bij het bijdragen aan de moderne celtheorie. De Franse fysioloog Henri Dutrochet (1776-1847) beweerde als eerste dat de cel de basiseenheid van het biologische leven was, maar wetenschappers geven de Duitse fysioloog Theodor Schwann (1810-1882), de Duitse botanicus Matthias Jakob, erkenning voor de ontwikkeling van moderne celtheorie. Schleiden (1804-1881) en Duitse patholoog Rudolf Virchow (1821-1902). In 1839 stelden Schwann en Schleiden voor dat de cel de basiseenheid van het leven is, en Virchow leidde in 1858 af dat nieuwe cellen uit reeds bestaande cellen komen en daarmee de belangrijkste principes van de klassieke celtheorie vervolledigen. (Voor Schwann, Schleiden en Virchow zie https://www.britannica.com/biography/Theodor-Schwann, https://www.britannica.com/biography/Matthias-Jakob-Schleiden, en https: //www.britannica .com /biografie /Rudolf-Virchow.)
Huidige interpretatie van moderne celtheorie

Wetenschappers, biologen, onderzoekers en wetenschappers, hoewel ze nog steeds de fundamentele principes van de celtheorie gebruiken, concluderen het volgende over de moderne interpretatie van celtheorie:

  • De cel vertegenwoordigt de elementaire eenheid van constructie en functie in levende organismen.
  • Alle cellen komen uit de verdeling van reeds bestaande cellen.
  • Energiestroom - metabolisme en biochemie - gebeurt in cellen.
  • Cellen bevatten genetische informatie in de vorm van DNA dat tijdens de deling van cel naar cel wordt doorgegeven.
  • In de organismen van vergelijkbare soorten, alle cellen zijn fundamenteel hetzelfde.
  • Alle levende organismen bestaan uit een of meer cellen.
  • Sommige cellen - eencellige organismen - bestaan van slechts één cel.
  • Andere levende entiteiten zijn meercellig en bevatten meerdere cellen.
  • De activiteiten van het levende organisme zijn afhankelijk van de gecombineerde acties van individuele, onafhankelijke cellen.


    Al het leven begon als een eencellig organisme

    Wetenschappers hebben al het leven teruggevoerd op een enkele, gemeenschappelijke eencellige voorouder die ongeveer 3,5 miljard jaar geleden leefde, voor het eerst voorgesteld door evolutionist Charles Darwin meer dan 150 jaar geleden.

    Eén theorie suggereert dat elk van de organismen gecategoriseerd onder de drie hoofddomeinen van de biologie, Archaea, Bacteria en Eukarya, evolueerde van drie afzonderlijke voorouders, maar biochemicus Douglas Theobald van Brandeis University in Waltham, Massachusetts, betwist dat. In een artikel op de website "National Geographic" zegt hij dat de kans dat dit gebeurt astronomisch is, zoiets als 1 op de 10 tot de 2.680e macht. Hij kwam tot deze conclusie na het berekenen van de kansen met behulp van statistische processen en computermodellen. Als wat hij zegt waar is, dan is het idee van de meeste inheemse mensen op de planeet juist: alles is gerelateerd
    .

    Mensen zijn een allegaartje van 37,2 biljoen cellen. Maar alle mensen, net als elk ander levend wezen op de planeet, begonnen hun leven als eencellig organisme. Na de bevruchting gaat het eencellige embryo, een zygote genoemd, snel overdrive en begint de eerste celdeling binnen 24 tot 30 uur na de bevruchting. De cel blijft exponentieel delen tijdens de dagen dat het embryo van de menselijke eileider reist om zichzelf in de baarmoeder te implanteren, waar het blijft groeien en delen.
    De cel: een basiseenheid voor structuur en functie in alle levende organismen

    Hoewel er zeker kleinere dingen in het lichaam zijn dan levende cellen, blijft de individuele cel, zoals een Legoblok, een basiseenheid van structuur en functie in alle levende organismen. Sommige organismen bevatten slechts één cel, terwijl anderen meercellig zijn. In de biologie zijn er twee soorten cellen: prokaryoten en eukaryoten.

    Prokaryoten vertegenwoordigt cellen zonder een kern en membraangesloten organellen, hoewel ze DNA en ribosomen hebben. Genetisch materiaal in een prokaryoot bestaat binnen de membraanwanden van de cel samen met andere microscopische elementen. Eukaryoten hebben daarentegen een kern in de cel en gebonden in een afzonderlijk membraan, evenals in membranen omsloten organellen. Eukaryotische cellen hebben ook iets prokaryotische cellen niet: georganiseerde chromosomen voor het vasthouden van genetisch materiaal.
    Mitose: alle cellen komen uit de divisie van bestaande cellen

    Cellen baren andere cellen door een reeds bestaande cel celdeling in twee dochtercellen. Geleerden noemen dit proces mitose - celdeling - omdat één cel twee nieuwe genetisch identieke dochtercellen produceert. Hoewel mitose optreedt na seksuele voortplanting naarmate het embryo zich ontwikkelt en groeit, gebeurt het ook tijdens de levensduur van levende organismen om oude cellen te vervangen door nieuwe cellen.

    Klassiek verdeeld in vijf verschillende fasen, omvat de celcyclus in mitose profase, prometafase, metafase, anafase en telofase. In de pauze tussen celdeling vertegenwoordigt interfase een deel van de celcyclusfase waarin een cel pauzeert en een pauze neemt. Hierdoor kan de cel zijn intern genetisch materiaal ontwikkelen en verdubbelen terwijl het zich opmaakt voor mitose.
    De energiestroom binnen cellen

    Meerdere biochemische reacties vinden plaats in de cel. In combinatie vormen deze reacties het metabolisme van de cel. Tijdens dit proces worden sommige chemische bindingen in de reactieve moleculen verbroken en neemt de cel energie op. Wanneer zich nieuwe chemische bindingen ontwikkelen om producten te maken, geeft dit energie in de cel vrij. Exergonische reacties treden op wanneer de cel energie afgeeft aan zijn omgeving, waardoor sterkere bindingen worden gevormd dan die verbroken. Bij endergonische reacties komt energie uit de omgeving in de cel, waardoor zwakkere chemische bindingen ontstaan dan die gebroken zijn.
    Alle cellen bevatten een vorm van DNA

    Om te reproduceren moet een cel een vorm van deoxyribonucleïnezuur hebben , de zelfreplicerende stof die in alle levende organismen aanwezig is als de essentiële elementen van chromosomen. Omdat DNA de drager is van genetische gegevens, dupliceert de informatie die is opgeslagen in het DNA van de oorspronkelijke cel in dochtercellen. Het DNA biedt een blauwdruk voor de uiteindelijke ontwikkeling van de cel, of in het geval van eukaryotische cellen in het planten- en dierenrijk, bijvoorbeeld de blauwdruk voor de meercellige levensvorm.
    Gelijkenis in cellen van soortgelijke soorten

    De reden dat biologen alle levensvormen classificeren en categoriseren, is om hun posities in de hiërarchie van al het leven op de planeet te begrijpen. Ze gebruiken het Linnaean-taxonomiesysteem om alle levende wezens te rangschikken op domein, koninkrijk, fylum, klasse, orde, familie, geslacht en soort. Door dit te doen, ontdekten biologen dat in organismen van vergelijkbare soorten, individuele cellen in principe dezelfde chemische samenstelling bevatten.
    Sommige organismen zijn eencellig.

    Alle prokaryotische cellen zijn in principe eencellig, maar er zijn aanwijzingen dat veel van deze eencellige cellen vormen samen een kolonie om de arbeid te verdelen. Sommige wetenschappers beschouwen deze kolonie als meercellig, maar de afzonderlijke cellen vereisen niet dat de kolonie leeft en functioneert. Levende organismen gecategoriseerd onder de Bacteriën- en Archaea-domeinen zijn allemaal eencellige organismen. Protozoa en sommige vormen van algen en schimmels, cellen met een afzonderlijke en afzonderlijke kern, zijn ook eencellige organismen georganiseerd onder het Eukarya-domein.
    Alle levende dingen bestaan uit één of meer cellen

    Alle levende cellen in de Bacteriën- en Archaea-domeinen bestaan uit eencellige organismen. Onder het Eukarya-domein zijn levende organismen in het Protista-koninkrijk eencellige organismen met een afzonderlijk geïdentificeerde kern. Protisten zijn protozoa, slijmschimmels en eencellige algen. Andere koninkrijken onder het domein Eukarya zijn Fungi, Plantae en Animalia. Gist, in het Fungi-koninkrijk, is eencellige entiteiten, maar andere schimmels, planten en dieren zijn meercellige complexe organismen.
    Onafhankelijke cellen 'acties stimuleren de activiteit van het levende organisme

    De activiteiten binnen een enkele cel veroorzaken dat het beweegt, inneemt of energie afgeeft, zich voortplant en gedijt. In meercellige organismen, zoals de mens, ontwikkelen cellen zich anders, elk met hun individuele en onafhankelijke taken. Sommige cellen groeperen zich om de hersenen, het centrale zenuwstelsel, de botten, spieren, ligamenten en pezen, belangrijke lichaamsorganen en meer te worden. Elk van de individuele celacties werkt samen voor het welzijn van het hele lichaam om het te laten functioneren en leven. Bloedcellen werken bijvoorbeeld op vele niveaus en voeren zuurstof naar de benodigde delen van het lichaam; bestrijding van ziekteverwekkers, bacteriële infecties en virussen; en het vrijgeven van koolstofdioxide door de longen. Ziekte treedt op wanneer een of meer van deze functies afbreken.
    Virussen: Zombies van de biologische wereld - Het zijn geen cellen

    Wetenschappers, biologen en virologen zijn het niet allemaal eens over de aard van virussen omdat sommige experts beschouwen ze als levende organismen, maar ze bevatten helemaal geen cellen. Hoewel ze veel kenmerken van levende organismen nabootsen, zijn ze volgens de moderne celtheorie geen levende organismen.

    Virussen zijn de zombies van de biologische wereld. Leven in een niemandsland in een grijs gebied tussen leven en dood, wanneer buiten de cellen, virussen bestaan als een capside ingekapseld in een eiwitschaal of als een eenvoudige eiwitlaag soms ingesloten in een membraan. De capside omsluit of slaat RNA- of DNA-materiaal op, dat codes van het virus bevat.

    Zodra een virus een levend organisme binnenkomt, vindt het een cellulaire gastheer waarin het zijn genetisch materiaal kan injecteren. Wanneer het dit doet, hercodeert het het DNA van de gastheercel en neemt de functie van de cel over. Geïnfecteerde cellen beginnen dan meer viraal eiwit te produceren en reproduceren het genetische materiaal van de virussen terwijl het de ziekte verspreidt door het levende organisme. Sommige virussen kunnen lang in de gastheercellen blijven slapen, waardoor er geen duidelijke verandering in de gastheercel wordt veroorzaakt die de lysogene fase wordt genoemd. Maar eenmaal gestimuleerd, komt het virus in de lytische fase waar nieuwe virussen repliceren en zichzelf assembleren voordat de gastheercel wordt gedood terwijl het virus barst om andere cellen te infecteren.