Cellen ontstaan, werken en gaan dood
Een cel is geen machine die eeuwig blijft draaien. Hij wordt gemaakt, doet zijn werk en houdt op een dag op. Veel cellen in je lichaam gaan elke dag dood en nieuwe cellen nemen hun plaats in.
In deze les staan twee grote ideeën: veroudering (langzame verandering in de tijd) en celdood (het einde). De dood kan gepland zijn (apoptose) of per ongeluk gebeuren (necrose).
Kenmerken van een verouderende cel
Een oude cel ziet er anders uit en werkt anders dan een jonge. Let op deze tekenen:
- Kleiner: de cel verliest water en krimpt een beetje.
- Trager werk: enzymen werken minder goed, dus de cel maakt energie en nieuw materiaal langzamer.
- Afval hoopt op: bruin pigment (zoals lipofuscine) verzamelt zich binnenin, omdat oud afval niet snel genoeg wordt opgeruimd.
- Kern verandert: hij kan groter, donkerder of vreemd van vorm worden.
- Zwakker membraan: de cel laat minder goed de juiste stoffen in en uit.
- Stopt met delen: veel oude cellen kunnen zich niet meer delen.
Waarom gebeurt dit? Na verloop van tijd krijgt het DNA schade, beschadigen schadelijke stoffen die bij het gewone leven ontstaan (vrije radicalen genoemd) de onderdelen van de cel, en worden de beschermende uiteinden van chromosomen (telomeren) bij elke deling korter. Als die uiteinden te kort zijn, stopt de cel met delen.
Veroudering van cellen gaat langzaam en geleidelijk. Veroudering van het hele lichaam komt doordat veel cellen samen ouder worden.
Apoptose: geplande celdood
Apoptose (zeg: a-po-TOO-ze) is een doodsprogramma dat in elke cel zit. De cel krijgt een signaal, zoals 'je bent beschadigd' of 'we hebben je niet meer nodig', en zet enzymen aan die caspases heten. Die knippen de onderdelen van de cel op een gecontroleerde manier door.
- De cel krimpt en laat los van zijn buren.
- De kern en het DNA worden in stukjes geknipt.
- Het celoppervlak gaat bobbelen en de cel valt uiteen in kleine afgesloten pakketjes.
- Buurcellen of speciale opruimcellen (fagocyten) eten de pakketjes op.
Er lekt niets naar buiten, dus er is geen zwelling (geen ontsteking). Apoptose kost energie (ATP), want de cel werkt actief om zichzelf uit elkaar te halen.
Necrose: dood door verwonding
Necrose gebeurt als een cel ernstig beschadigd wordt door iets van buiten: een brandwond, een sterk gif, een tekort aan bloedtoevoer of een infectie. De cel kan niet bepalen wat er gebeurt.
- De cel zwelt op omdat zijn membraan niet meer werkt.
- Het membraan barst.
- De inhoud stroomt in de ruimte eromheen.
- Het lichaam reageert met een ontsteking: roodheid, zwelling en pijn, en ook cellen in de buurt kunnen beschadigd raken.
Apoptose en necrose naast elkaar
| Kenmerk | Apoptose | Necrose |
|---|---|---|
| Oorzaak | Intern signaal; normaal of schade ontdekt | Verwonding van buiten, gif, geen bloed |
| Gepland? | Ja, een programma | Nee, per ongeluk |
| Celgrootte | Krimpt | Zwelt |
| Membraan | Blijft heel; maakt pakketjes | Barst |
| Energie (ATP) | Nodig | Niet nodig |
| Buren | Geen schade; ze eten de pakketjes | Beschadigd door het lekken |
| Ontsteking | Nee | Ja |
Waarom apoptose belangrijk is
- Het lichaam vormen: haalt het vlies tussen vingers en tenen weg, en de staart van een kikkervisje.
- Oude cellen opruimen: oude bloedcellen en cellen van de darmwand worden weggehaald en vervangen.
- Gevaarlijke cellen weghalen: een cel met erg beschadigd DNA krijgt de opdracht om te sterven, zodat hij niet kan uitgroeien tot kanker. Als apoptose faalt, kunnen beschadigde cellen blijven leven en zich steeds weer delen. Lees meer in Kankerbiologie.
- Evenwicht: het aantal cellen in een weefsel blijft gelijk als er evenveel cellen bijkomen als er verdwijnen.
Te weinig apoptose kan kanker veroorzaken. Te veel apoptose kan weefsels schaden, zoals bij sommige ziekten waarbij nuttige zenuwcellen afsterven.
Probeer zelf: zie het verschil
In de 3D: ga naar de laatste stap. Druk op Apoptose, schuif de tijdsregelaar langzaam en schrijf op wat er met de grootte van de cel gebeurt. Doe hetzelfde met Necrose. Controle: apoptose krimpt, necrose zwelt.
Thuis: neem een verse druif en een gedroogde rozijn. De rozijn is kleiner en gerimpeld, zoals een oude, gekrompen cel. Leg de rozijn nu een uur in water en kijk hoe hij opzwelt. Welke van de twee (krimpen of zwellen) lijkt op apoptose en welke op necrose?
Belangrijke formules en begrippen
- Apoptose = gepland, krimpt, afgesloten pakketjes, geen ontsteking, kost ATP
- Necrose = door verwonding, zwelt, barst, ontsteking, schaadt buren
- Belangrijke enzymen van apoptose: caspases
- Cellen in een weefsel blijven gelijk als: cellen erbij = cellen eraf
- Tekenen van veroudering: kleiner, trager, afval (pigment), veranderde kern, kortere telomeren
Uitgewerkte voorbeelden
1. Een weefsel heeft 1000 cellen. Elke dag sterven 10 cellen door apoptose en worden er 10 nieuwe cellen gemaakt. Hoeveel cellen zijn er na 5 dagen?
Er komen evenveel cellen bij als er verdwijnen, dus het aantal verandert niet. Na 5 dagen zijn er nog steeds 1000 cellen. Dit is het vaste evenwicht dat apoptose helpt te bewaren.
2. De hand van een boer wordt verbrand door hete olie. De huid wordt rood en dik. Is de celdood apoptose of necrose? Geef twee redenen.
Het is necrose. Reden 1: de oorzaak is een verwonding van buiten (hitte), geen gepland signaal. Reden 2: er is zwelling en roodheid (ontsteking), en die ontstaan wanneer cellen barsten en hun inhoud lekt.
3. In het leven van een kikker verdwijnt de staart van het kikkervisje. Welk proces zorgt hiervoor en waarom is dat handig?
Apoptose. De staartcellen krijgen een signaal om volgens schema te sterven en worden opgegeten zonder te lekken. Zo verdwijnt een onderdeel dat de kikker niet meer nodig heeft, zonder de rest van het lichaam te schaden.
Veelgemaakte fouten
- Denken dat alle celdood slecht is. Apoptose is gezond en gepland, en je lichaam heeft het nodig.
- De verandering in grootte door elkaar halen: apoptose laat de cel krimpen, necrose laat hem zwellen.
- Zeggen dat apoptose zwelling veroorzaakt. Dat doet het niet, want de inhoud blijft in afgesloten pakketjes.
- Denken dat necrose een programma is. Het is een ongelukkige beschadiging waar de cel geen controle over heeft.