Celbiologie

Veel meer basis dan celbiologie kun je het niet krijgen. Op deze pagina probeer ik het simpel en kort te houden. Mocht je graag wat meer verdieping willen, dan kun je op de "lees meer"teksten klikken.

Elk levend wezen is samengesteld uit cellen. Cellen zijn de kleinste eenheden in het lichaam en kunnen alleen onder een microscoop bekeken worden. Elke cel heeft een basisstructuur, maar kleine verschillen in de cellen zorgen ervoor dat ze verschillende functies binnen het lichaam uit kunnen oefenen.

De cellen in individuele levende wezens zorgen er ook voor dat er biodiversiteit mogelijk is door slechts kleine verschillen. De Zweedse wetenschapper Carl Linnaeus stelde een classificatiesysteem (taxonomie) samen om levende wezens onder te kunnen verdelen naar aanleiding van die verschillen in cellen.

Katten behoren tot het dierenrijk, omdat ze bestaan uit meer dan éé cel bestaan en voedsel innemen. Dieren in het dierenrijk worden dan weer verder onderverdeeld in gewervelden en ongewervelden, waarbij katten tot gewervelden behoren door hun ruggengraat. Gewervelde dieren vallen onder amfibieën, reptielen, gevogelte, vissen of zoogdieren. Katten vallen onder de categorie van zoogdieren doordat ze melk produceren in hun melkklieren en behaard zijn. Vervolgens zijn er verschillende ordes waarbij katten onder de carnivoren (vleeseters/roofdieren) vallen. Katten horen bij de familie van felidae (katachtigen), in het geslacht felis en de soort cattus, kortom: de huiskat.

Alle zoogdieren hebben een soortgelijke basisstructuur wat betreft anatomie en fysiologie (de werking van het lichaam), maar elke soort heeft aanpassingen die het meest passen bij een bepaalde leefstijl. In andere woorden: zoogdieren hebben cellen om ze te specialiseren in de mogelijkheid om te kunnen rennen, graven, knagen, springen en om specifiek voedsel te eten.

Basisontwerp van het lichaam
Het lichaam bevat een aantal systemen met elk hun eigen werking om het lichaam zo effectief mogelijk te laten functioneren:

structureel systeem voor het basisframe en transportsysteem in het lichaam. Dit bevat het skelet, de spieren, de beharing en het hartvatenstelsel.
Coördinatiesysteem om de mechanismen in het lichaam te regiseren. Dit omvat het zenuwstelsel en het endocriene (hormonen en andere chemische boodschappers) systeem.
visceraal (ingewanden) systeem bevat alle basisfuncties die de algemene taken binnen het lichaam volbrengen en bevindt zich in één van de drie lichaamsholtes: borstholtes, buikholte of bekken. De verschillende stelsels zijn het verteringsstelsel, het ademhalingsstelsel, het urinaire stelsel en het voortplantingsstelsel.

Klik op lees meer als je iets uitgebreider wilt lezen over het basisontwerp van het lichaam.

De zoogdierlijke cel
Cellen kunnen gezamenlijk verschillende functies uitvoeren in het lichaam van de kat, zoals het opnemen van voedingsstoffen, verwijderen van afvalstoffen, ademhalen en voortplanten. Deze functies, en andere, worden uitgevoerd door verschillende structuren die samen een cel vormen (voornamelijk de organellen die zweven in het cytoplasma van de cel).

Celstructuur
In de tekening hieronder zie je in beeld hoe de componenten in een cel samen een cel vormen, daarna staat beschreven wat de verschillende componenten zijn met hun functie.

bron plaatje: Wiki Commons, LadyofHats/Mariana Ruiz

1. nucleus
1a. nucleaire porie
1b. nucleair membraan
1c. chromatine
1d. nucleolus

2. ribosomen
3. plasmamembraan
4. mitochondrieën
5. peroxisoom
6. cytoskelet
7. vrije ribosomen
8. glad endoplasmatisch reticulum
9. ruw endoplasmatisch reticulum

10. flagellum
11. golgi apparatus
12. lysosoom
13. centriool
14. cytoplasma
15. uitscheidend zakje

Nucleus: de nucleus is het informatiecentrum van de cel. Het wordt omgeven door een nucleair membraan en bevat de chromosomen. Chromosomen zijn de dragers van het erfelijk materiaal DNA dat informatie draagt voor eiwitsynthese. DNA vertelt de cel hoe het moet functioneren en deze instructies worden doorgegeven aan de afstammelingen van de cellen. De nucleus bevat ook een aantal nucleoli waar de ribosomen (zie bij organellen) worden gemaakt.
Celmembraan/plasmamembraan: het celmembraan bedekt de oppervlakte van de cel en is als het ware de uitsmijter die beslist wat er de cellen binnenkomt en wat er uitgaat. Koolhydraten bevinden zich aan de oppervlakte van het celmembraan en er wordt aangenomen dat deze helpen met het herkennen of een cel in contact staat met een andere cel van het zelfde type. Het celmembraan van een zoogdier heeft een dubbele laag van fosfolipide moleculen (een vetzuur is hierbij vervangen door een fosfaatgroep en één van vele stikstofbevattende moleculen) en heeft binnenin eiwitmoleculen. Een substantie kan binnen gelaten, uitgesloten worden of via een gespecialiseerd transportsysteem naar binnen komen.
Organellen, die zweven in het cytoplasma van een cel, bestaan uit:
- mitochondria waardoor cellen kunnen ademhalen en energie kunnen halen uit voedingsstoffen om in de cel opgeslagen te worden in de vorm van de energierijke molecuul adenosinetrifosfaat (ATP),
- ribosomen die vrij zweven in het cytoplasma en zorgen voor eiwitsynthese in de cel,
- endoplasmatisch reticulum is een netwerk van membranen dat als ruw endoplasmatisch reticulum (eiwitten die aangemaakt zijn in de ribosomen transporteren in of buiten de cel) en glad endoplasmatisch reticulum (synthese van lipiden, fosfolipiden en detoxificatie van gifstoffen als alcohol en drugs) voorkomt,
- het Golgi apparatus in het cytoplasma dat onder meer sommige eiwitten verandert en helpt met het vormen van lysosomen,
- lysosomen die materialen verteren of het vernietigen van organellen en cellen,
- een centrosoom die centriolen bevatten om te helpen met bij celdeling,
- tot slot trilharen die vocht over het celoppervlak beweegt en soms een zweepstaart die bij zoogdieren alleen in spermatozoön voorkomt.
Cytoplasma: het vocht dat het binnenste van de cel vult, waardoor het ondersteunt. De nucleus en organellen bevinden zich, net als glucose, eiwitten en ionen, in het cytoplasma.

Als je op lees meer klikt, kun je nog een stuk uitgebreider lezen over de celstructuur.

Vernietiging van ongewenste indringers in de cel
Het celoppervlak vouwt zich open, waarbij het bestanddeel (bijvoorbeeld een bacterie) in een opening terecht komt. Die opening gaat dan dicht en het bestanddeel wordt omgeven door een blaasje met vocht dat omgeven is door een celmembraan. Het bestanddeel komt in aanraking met de lysosoom en de lysoenzymen verteren het blaasje en het bestanddeel dat het blaasje bevat.

bron plaatje: Wiki Commons, LadyofHats/Mariana Ruiz Villarreal

Dit proces wordt iets uitgebreider beschreven onder de lees meer knop.

Celdeling
Lichaamscellen worden onderverdeeld in twee types:

Somatische cellen: alle cellen, behalve die betrokken zijn bij de voortplanting. Somatische cellen maken identieke kopiën van zichzelf in een proces dat mitose heet
Geslachtscellen: dit zijn de eitjes in het ovarium en de spermatozoön in de testis. Geslachtscellen maken kopieën van twee helften van zichzelf in een proces dat meiose genoemd wordt.

Door op lees meer te klikken, kun je uitgebreider lezen over de beide processen van mitose en meiose.

Chemie van het lichaam
Cellen, en daarmee de weefsels en organen die uit cellen bestaan, zijn samengesteld uit chemicaliën. Chemische bestanddelen kunnen verdeeld worden in twee groepen:

Organisch: verbindingen die het element koolstof bevatten.
Anorganisch: verbindingen die niet het element koolstof bevatten.

Water
Van de anorganische verbindingen is water de meest belangrijke anorganische verbinding van het lichaam. Een zoogdierlijke cel bestaat namelijk voor ongeveer 80% uit water. Van het hele lichaamsgewicht bestaat 60-70% uit water. Water of vocht/vloeistof is het medium waarin alle biochemische reacties van het lichaam plaatsvinden, dus het is essentieel dat de interne omgeving van het lichaam in balans behouden blijft, ondanks alle veranderingen van buitenaf. Lichaamswater en de chemische substanties bewegen zich continue door het lichaam in een proces om die balans te behouden. De biologische processen die door deze beweging zorgen zijn diffusie en osmose.

Diffusie

Bron plaatje: Wiki Commons, Produnis

Bij diffusie gaan de moleculen van een vocht of gas van een regio met een hoge concentratie naar een regio met een lage concentratie. Een citroenpartje, bijvoorbeeld, dat in heet water valt, valt uiteen in kleine citroenmoleculen en die kleinere deeltjes verdelen zich over het hele glas water. Als de moleculen te groot zijn, vindt er osmose plaats om deze balans te bereiken.

Osmose

Bron plaatje: Wiki Commons, Pidalka44

Osmose is de beweging van water door een halfdoorlaatbaar membraan van een vloeistof van een lagere concentratie naar een hogere concentratie, tot er een balans bereikt is in de twee concentraties. Een halfdoorlaatbaar membraan laat sommige substanties door, maar niet alle.

Vochtbalans
Water beweegt continue door het lichaam, zoals je hierboven hebt kunnen lezen, maar gaat ook verloren door het ademhalingsstelsel (uitgeademde lucht bevat waterdamp), in de urine en in de ontlasting. Katten zweten niet, maar verliezen warmte en water door te hijgen. Water gaat ook verloren in tranen (deze worden continue geproduceerd om het oog te bevochtigen) en in vaginale uitscheiding. Door het drinken van vocht en het vochtgehalte in voer kan het watergehalte weer bijgevuld worden.

Bij zieke dieren gaat het vochtverlies nog harder door overgeven, diarree, bloedverlies of vaginale afscheiding. Dit kan leiden tot uitdroging, wat ernstige consequenties kan hebben zoals de afname van het bloedvolume dat circuleert (hypovolemische shock). In een normale volwassen kat bestaat ongeveer 60% van het totale lichaamsgewicht uit water. Dit percentage is een beetje lager als de kat oud of erg dik (vetweefsel bevat weinig water) is en juist een beetje hoger als de kat jong of dun is. In totaal gaat er ongeveer 50-60 ml per kg lichaamsgewicht aan vocht verloren dat weer aangevuld dient te worden. Voor een kat die rond de 5 kilo weegt, betekent dit dus 250-300 ml per dag.

Klik op lees meer als je uitgebreider wilt lezen over vochtgehaltes in het lichaam, diffusie, osmose en vochtbalans.

Onorganische verbindingen
Afgezien van water, zijn er nog andere onorganische verbindingen die essentieel zijn voor het functioneren van het lichaam: mineralen, zuren en basen.

De belangrijkste mineralen in het lichaam zijn natrium, kalium, calcium, magnesium, chloride en waterstofcarbonaat. Deze mineralen zijn essentieel voor het functioneren van het lichaam en het is dan ook zeer belangrijk dat ze in voldoende en evenwichtige hoeveelheden voorkomen. Calcium, fosfor en magnesium zijn belangrijke mineralen die zich bevinden in de opslag van botweefsel. Ijzer en koper zijn ook belangrijk voor een normale lichaamsfunctie, zo is ijzer een essentieel bestanddeel van het hemoglobine in rode bloedcellen.

Een zuur is een verbinding die waterstof ionen loslaat als deze verbinding opgelost wordt. Verbindingen die waterstof ionen accepteren of opnemen, worden bases of alkalisch genoemd. De zuurgraad van de oplossing wordt uitgedrukt in pHwaarde, dit is de waarde van waterstof ionenconcentratie. De pHschaal loopt van 1-14, waarbij een pH van 7 neutraal is. Een oplossing met een pH minder dan 7 is zuur (hoe lager het getal, hoe hoger het zuurgehalte, ofwel hoe groter de concentratie waterstof ionen). Een oplossing met een pH boven 7 is basisch of alkaline, hoe hoger het getal, hoe meer alkalisch de oplossing is.

Lees verder over onorganische verbindingen door op lees meer te klikken.

Organische verbindingen
Organische verbindingen zijn gebaseerd op het element koolstof. Andere elementen in organische verbindingen zijn zuurstof en waterstof, en in sommige stikstof. Koolhydraten, eiwitten en vetten zijn organische verbindingen in het lichaam.

Koolhydraten
Koolhydraten bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof en staan ook bekend als suikers. Suikers zijn een belangrijke bron van energie en de meest voorkomende simpele suiker is glucose. Koolhydraten worden verkregen uit voedsel en worden dan afgebroken gedurende vertering in simpele suikers zodat ze kunnen worden geabsorbeerd door het slijmvlies van het spijsverteringsstelsel in het bloed en worden gebruikt door het lichaam.

Lipiden
Lipiden bevatten de vetten, dit zijn de verbindingen van vetzuren en glycerol. Deze zijn samengesteld uit koolstof, waterstof en zuurstof. Vetzuren zijn de belangrijkste vorm waarin vetten worden getransporteerd in het bloed na de afbraak van lipiden die uit voedsel zijn verkregen. Koolhydraten geven het lichaam de meest directe bron van energie, maar vetten kunnen ook veel energie bevatten. Vetten zijn een belangrijke manier om energie te bewaren voor het lichaam om gebruikt te worden wanneer het nodig is. Andere functies van lipiden zijn vormen van celmembranen, aanmaak van steroïden en isolatie van het lichaam zelf en de zenuwen.

Eiwitten
Eiwitten zijn opgebouwd van subeenheden die aminozuren genoemd worden. Eiwitten verschillen van koolhydraten en lipiden in dat ze altijd stikstof bevatten, naast koolstof, waterstof en zuurstof. Ze kunnen ook andere elementen bevatten, zoals zwavel, fosfor en jodium.

Onder de functionele eiwitten vallen hormomen en enzymen en deze bewerkstelligen chemische reacties in de cellen.

Enzymen zijn organische katalysatoren die chemische reacties in het lichaam versnellen en regisseren. Enzymen zijn betrokken bij het afbreken van voedsel in het spijsverteringsstelsel, maar ook in de vele metabolische processen die uitgevoerd worden in de cellen.

Bij lees meer kun je verder lezen over organische verbindingen.