Door Kevin Beck • Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven en bezitten de essentiële kenmerken die levende systemen definiëren:metabolisme, groei en voortplanting. Net zoals atomen de basis vormen voor de chemie, liggen cellen ten grondslag aan de biologie. Het menselijk lichaam herbergt meer dan 30 biljoen cellen, elk een complex, op zichzelf staand systeem.

Ontdekking van de cel

Het idee dat materie uit afzonderlijke eenheden bestaat, dateert van Democritus (5e – 4e v.Chr.). Het was echter pas in de 17e eeuw, met de komst van de microscoop, dat wetenschappers deze eenheden daadwerkelijk konden waarnemen. Robert Hooke bedacht de term ‘cel’ in 1665 toen hij kurk bestudeerde; twintig jaar later ontdekte Anton van Leeuwenhoek bacteriën. In 1855 beweerde Rudolph Virchow terecht dat levende cellen alleen voortkomen uit andere levende cellen, een principe dat later de celtheorie zou ondersteunen.

Prokaryote versus eukaryote cellen

Prokaryoten – Bacteriën en Archaea – bestaan al ongeveer 3,5 miljard jaar, wat neerkomt op ongeveer driekwart van de leeftijd van de aarde. Ze zijn meestal eencellig. Eukaryoten, die dieren, planten en schimmels omvatten, ontstonden bijna drie miljard jaar geleden door een endosymbiotische gebeurtenis, toen een primitieve cel een aërobe bacterie overspoelde die zich ontwikkelde tot het mitochondrion. Dit partnerschap maakte de evolutie van complex meercellig leven mogelijk.

Lees meer over de overeenkomsten en verschillen tussen prokaryote en eukaryote cellen.

Celsamenstelling en functie

Ondanks de enorme diversiteit delen alle cellen kerncomponenten:een plasmamembraan, cytoplasma, DNA en ribosomen. Prokaryoten hebben ook een stijve celwand, net als plantencellen. Bij eukaryoten is DNA ingesloten in een kern omgeven door een nucleaire envelop.

Het plasmamembraan

Het plasmamembraan is een dubbellaag van fosfolipiden die bestaat uit hydrofiele koppen en hydrofobe staarten. Deze opstelling zorgt voor semi-permeabiliteit, waardoor kleine moleculen zoals glucose en CO₂ vrij kunnen diffunderen, terwijl grotere of geladen moleculen actief transport vereisen via ATP-aangedreven pompen.

Lees meer over de structuur en functie van het plasmamembraan.

De kern

De kern, omgeven door de nucleaire envelop, herbergt chromosomen:DNA-segmenten die in aantal verschillen per soort (mensen hebben 23 chromosoomtypen, 46 in totaal). Tijdens de celdeling gaat de DNA-replicatie vooraf aan de mitose, waardoor een nauwkeurige genetische overerving wordt gegarandeerd.

Ribosomen en eiwitsynthese

Ribosomen, gelegen in het cytoplasma of gebonden aan het endoplasmatisch reticulum, vertalen boodschapper-RNA (mRNA) in eiwitten. Het proces begint met transcriptie van DNA naar mRNA in de kern, gevolgd door vertaling van de aminozuursequentie op ribosomen.

Mitochondriën

Mitochondria zijn essentieel voor de eukaryotische ademhaling. Nadat de glycolyse ATP heeft gegenereerd, komt het pyruvaat de mitochondriën binnen, waar het de Krebs-cyclus in de matrix en de elektronentransportketen op het binnenmembraan ondergaat, waarbij het grootste deel van het cellulaire ATP wordt geproduceerd.

Andere membraangebonden organellen

• Endoplasmatisch reticulum (ER) :Een buisvormig netwerk dat eiwitten modificeert (ruw ER) en lipiden en koolhydraten synthetiseert (gladde ER).
• Golgi-apparaat :Een stapel cisternae die eiwitten en lipiden verpakt en verzendt via blaasjes.
• Lysosomen :Bevat hydrolytische enzymen die afval en beschadigde organellen afbreken.
• Vacuolen en blaasjes :Vervoer vracht binnen de cel; vacuolen in planten slaan voedingsstoffen en enzymen op.
• Cytoskelet :Microtubuli en bijbehorende eiwitten bieden structurele ondersteuning en vergemakkelijken intracellulair transport.

DNA en celdeling

Bij bacteriën kopieert binaire splitsing het DNA en verdeelt de cel in tweeën. Eukaryotische deling omvat mitose (profase, metafase, anafase, telofase - plus prometafase in veel verslagen), gevolgd door cytokinese. Fouten in de DNA-replicatie of -reparatie kunnen leiden tot ongecontroleerde celproliferatie, het kenmerk van kanker.