Cellen – celcyclus

Levensduur van een cel

De verschillende soorten cellen hebben allemaal een andere levensduur. Sommige cellen leven maar een aantal uren of 2 tot 3 dagen. Andere cellen leven 4 maanden of zelfs 8 tot 10 jaar.
Een cel heeft een celcyclus van vier fasen:
• Fase 1: De stamcellen groeien via differentiatie uit tot een gespecialiseerde lichaamscel, zoals bijvoorbeeld een spiercel, een zenuwcel of een epitheelcel.
• Fase 2: Door celdeling van de bestaande cellen ontstaan nieuwe cellen. Bij de celdeling deelt één cel zich tot twee nieuwe cellen. Dit gebeurt door mitose of meiose.
• Fase 3: De cellen verouderen.
• Fase 4: De cellen gaan dood en worden door het lichaam opgeruimd.

Mitose (gewone celdeling)
Celdeling (mitose) is onderdeel van de celcyclus. De cellen, die ontstaan door mitose, bevatten precies dezelfde erfelijke eigenschappen en informatie als de oorspronkelijke cel (de moedercel).
Mitose is bedoeld om beschadigde of dode cellen te vervangen, om beschadigd weefsel te herstellen en om het lichaam te laten groeien. In het lichaam vinden dagelijks mitotische delingen plaats. Hoeveel mitotische delingen er plaatsvinden, hangt af van de fase van ontwikkeling van de cel.
De celdeling is op te delen in:
• Interfase (interphase)
In deze fase, voordat de celdeling in gang gezet wordt, is de kerninhoud van de celkern (nucleus) korrelig onder een microscoop.
• Profase (prophase)
– Tijdens de profase (pro=voor) wordt het chromosoom met DNA in de celkern heel strak opgevouwen. Een chromosoom is een langgerekt complex van moleculen, dat is opgebouwd uit een DNA-molecuul en daaromheen veel andere moleculen. Behalve met de celdeling zijn de chromosomen uitgerekt, dun en niet zichtbaar met een lichtmicroscoop.
Chromosomen zijn nucleoproteïnen. Dat zijn verbindingen van DNA (nucleïnezuren) en eiwitten. Op de chromosomen zitten de genen. Een mens heeft ongeveer 30.000 genen. Een gen bevat DNA met erfelijke eigenschappen en met informatie voor de eiwitsynthese in de cel. Elk gen beschrijft de code van een kenmerk, dat (mee)bepaalt hoe je er uit ziet, hoe je lichaam werkt of hoe je bent.
Om de genen liggen verpakkingseiwitten, de histonen. Op de histonen kunnen op verschillende plaatsen chemische groepen gekoppeld worden. Dit patroon vormt een soort streepjescode dat het lot van de genen bepaalt: de histoncode. De histoncode bepaalt of DNA wel of niet actief is, of het eventueel actief kan worden, of dat het voorbereid wordt om geactiveerd te worden. Deze groepen zijn herkenningsplaatsen voor eiwitten. Ze bepalen of een deel van het DNA (een gen) actief wordt. Als de kralenketting van histonen wordt opgerold, dan ontstaat een nog dichtere DNA structuur: het chromatine.
– Alle chromosomen worden bij celdeling gevormd tot staafvormige structuren (spiralisatie), die onder een lichtmicroscoop zichtbaar zijn. Een chromosoom bestaat nu uit twee chromatiden, die op het centromeer nog aan elkaar vastzitten. Hierbij is het aanwezige DNA in de cel gekopieerd: de DNA replicatie. Dit is nodig, omdat na de celdeling alle nieuwe cellen straks weer 46 chromosomen moeten hebben. Elk chromosoom (streng DNA) heeft na het kopiëren in elke chromatide 46 chromosomen zitten. De twee chromatiden, die aan een centromeer vastzitten, hebben samen 92 chromosomen. De twee chromatiden op een centromeer zijn zo exacte kopieën van elkaar.
– Tijdens de profase zien we aan weerszijden van het vlak de centrosomen (spoellichaampjes) zich ieder langzaam naar één tegenovergestelde kant van de celkern bewegen. In het centrosoom bevinden zich twee centriolen, die betrokken zijn bij de vorming van de eiwittrekdraden. Het centriool is een klein cilindervormig celorganel, waaruit eiwittrekdraden ontstaan om de chromosomen te splitsen bij de celdeling. Geleidelijk ontwikkelt zich uit ieder van de centrosomen een structuur van eiwittrekdraden (microtubuli), dat we de spoelfiguur noemen.
• Prometafase (prometaphase)
De spoelfiguren van eiwittrekdraden (microtubuli), die de chromatiden later uit elkaar gaan trekken, ontwikkelen zich verder. De chromosomen bewegen zich naar het midden van de cel met de twee chromatiden vast aan het centromeer en dwars op de (toekomstige) delingsrichting. Aan weerszijden van het vlak, aan de polen van de cel, zitten de centrosomen (spoellichaampjes). Bij de celdeling hecht het centrosoom (spoellichaampje) aan het centromeer vast via de spoelfiguren van eiwittrekdraden (microtubuli). Aan elk centromeer zitten twee chromatiden vast, die tijdens de celdeling van elkaar losgetrokken gaan worden. Het geheel van de eiwittrekdraden wordt de kernspoel genoemd. Het kernmembraan en het kernlichaampje (nucleus) vallen uiteen in stukjes en verdwijnen. De celorganellen verdubbelen, het kernmembraan verdwijnt en er worden meer eiwitten aangemaakt, die nodig zijn voor de celdeling.
• Metafase (metahase)
In de metafase (meta=na) zijn de gespiraliseerde chromosomen duidelijk zichtbaar onder de microscoop. De chromosomen worden tijdens de celdeling kleiner en dikker, zodat ze goed zichtbaar zijn. De chromosomen, bestaande uit twee chromatiden, verzamelen zich in een vlak in het midden van de cel, dat dwars op de (toekomstige) delingsrichting staat. Aan weerszijden van het vlak zien we de centrosomen (spoellichaampjes) nu op de polen van de cel liggen. De centrosomen (spoellichaampjes) met de eiwittrekdraden (microtubuli), die de chromatiden uit elkaar gaan trekken, zijn verbonden aan de centromeren.
• Anafase (anaphase)
In de volgende delingsfase, de anafase (ana = tegenover) worden de chromatiden van elk chromosoom uit elkaar getrokken door en naar de centrosomen (spoellichaampjes) van de cel. Dit is de start van de eigenlijke celdeling (cytokinese). De spoelfiguren van eiwittrekdraden (microtubuli) trekken de chromatiden uit elkaar. Het centromeer tussen de twee chromatiden deelt ook bij het uit elkaar trekken. Hierna zien we een volledige set chromatiden aan de ene kant van de cel en één aan de andere kant van de cel ontstaan.
• Telofase (telophase)
De laatste fase heet telofase (telos = einde). Nu beginnen de chromatiden hun compacte uiterlijk te verliezen en ze vervagen steeds meer. In deze fase verdwijnen de eiwittrekdraden (microtubuli) en de spoelfiguur. Er ontstaan nieuwe kernmembranen om de twee groepen chromatiden, die vanaf nu weer chromosomen worden genoemd. Er zijn nu twee cellen met een complete set chromosomen binnen een kernmembraan en een eigen celinhoud.

Centriolen
Het centriool is een klein cilindervormig celorganel, waaruit eiwittrekdraden ontstaan om de chromosomen te splitsen bij de celdeling. Een centriool is opgebouwd uit 27 microtubuli (kleine eiwitbuisjes), die de wand vormen van het centriool, een cilindervormige structuur. Centriolen zijn betrokken bij de celdeling en delen zich tijdens de mitose en meiose. De centriolen zijn ook betrokken bij het ontstaan van trilharen en zweepharen, waarmee cellen kunnen voortbewegen.

Meiose (deling geslachtscellen)

De celdeling waarbij geslachtscellen (eicel en zaadcel) ontstaan, heet meiose (reductiedeling). Meiose vindt alleen plaats in de geslachtsorganen. Bij een man is dit in de teelballen en bij een vrouw in de eierstokken. Een cel heeft 46 chromosomen. Bij meiose wordt een chromosoom verdeeld over twee chromatiden en dus gehalveerd. Elk chromosoom bestaat dan uit twee chromatiden, die ieder uit 23 chromosomen bestaan. De twee chromatiden van het chromosoom zijn exacte kopieën van elkaar. Tijdens de meiose worden de chromosomen uit elkaar getrokken door eiwittrekdraden (microtubuli) en ontstaan de ei- en zaadcellen. Als de eicel bevrucht wordt door een zaadcel, dan heeft de nieuwe geslachtscel, die ontstaat bij de bevruchting, weer het normale aantal van 46 chromosomen.