Waar komen cellen vandaan?

3D afbeelding van de cel van een muis. De cel is in de laatste fase van de celdeling (telofase). (Afbeelding door Lothar Schermelleh)

Soms bijt je per ongeluk op je lip of schaaf je je knie, maar binnen een paar dagen is de wond genezen. Is het toverkracht? Of is er een andere verklaring?

Elke dag, elk uur, elke seconde, vindt in je lichaam een van de belangrijkste gebeurtenissen in het leven plaats – cellen zijn aan het delen. Als cellen delen maken ze nieuwe cellen. Een enkele cel deelt en maakt zo twee cellen, en als deze cellen delen zijn er vier cellen, enzovoorts. We noemen dit proces ‘celdeling’ en ‘celvermeerdering’, omdat er nieuwe cellen gevormd worden als oude cellen delen. Het vermogen van cellen om te delen is uniek voor levende organismen.

Waarom delen cellen?

Cellen delen om vele redenen. Als je je knie schaaft bijvoorbeeld, dan delen cellen om de oude, dode of kapotte cellen te vervangen. Cellen delen ook zodat levende dingen kunnen groeien. Als organismen groeien, dan is dit niet omdat cellen groter worden. Organismen groeien omdat cellen delen en zo meer en meer cellen maken. In het menselijk lichaam deelt er dagelijks bijna twee biljoen keer een cel.

Hoeveel cellen heeft je lichaam?

Jij en ik zijn begonnen als een enkele cel, die je eerder een eitje zou noemen. Tegen de tijd dat je volwassen bent heb je biljoenen cellen. Dat aantal hangt af van hoe groot iemand is, maar biologen denken dat het rond de 37 biljoen cellen zijn. Ja, dat is biljoen met een “B”.

Hoe weten cellen wanneer ze moeten delen?

Bij de celdeling heet de cel die deelt de ‘moedercel’. De moedercel deelt in twee ‘dochtercellen’. Dit proces herhaalt zich vervolgens in wat we de celcyclus noemen. 

Celdeling van een longkankercel (Afbeelding van NIH)

Cellen regelen hun celdeling door met elkaar te communiceren. Dit doen ze door middel van chemische signalen van speciale eiwitten genaamd cyclinen. De signalen werken als aan-/uitknoppen die de cellen vertellen wanneer ze moeten beginnen en stoppen met delen. Het is belangrijk dat cellen delen, want zo kan je groeien en kunnen je wondjes genezen. Het is ook belangrijk dat cellen op bepaalde momenten weer stoppen met delen. Als een cel niet meer kan stoppen met delen terwijl dit wel moet, dan kan dat leiden tot de ziekte kanker.   

Sommige cellen, zoals huidcellen, zijn constant aan het delen. We moeten constant nieuwe huidcellen maken om de cellen die we kwijtraken te vervangen. Wist je dat we elke minuut 30.000 tot 40.000 dode huidcellen verliezen? Dat betekent dat we elke dag zo’n 50 miljoen cellen kwijtraken. Dat zijn heel wat huidcellen die we moeten vervangen, dus daarom is celdeling van huidcellen zo belangrijk. Andere cellen, zoals zenuwcellen en hersencellen, delen veel minder vaak. 

Afhankelijk van het type cel zijn er twee manieren waarop cellen kunnen delen – mitose en meiose.

Mitose, gewone celdeling

Mitose is de manier waarop somatische cellen - ofwel niet-geslachtscellen – delen. Somatische cellen vormen het grootste deel van de weefsels en organen in je lichaam, waaronder de huid, spieren, longen, maag en haarcellen. Geslachtscellen (zoals eicellen) zijn geen somatische cellen.

Bij mitose is het belangrijk om te onthouden, dat de dochtercellen allemaal dezelfde chromosomen en hetzelfde DNA hebben als de moedercel. De dochtercellen die ontstaan door mitose zijn diploïde cellen. Diploïde cellen hebben twee volledige sets chromosomen. Doordat de dochtercellen een precieze kopie van het DNA van de moedercel hebben, ontstaat er geen genetische variatie door mitose bij normale gezonde cellen.

Mitose, ofwel gewone celdeling, vormt twee genetisch identieke diploïde dochtercellen. De belangrijkste stappen van mitose zie je hier. (Afbeelding door Mysid from Science Primer and National Center for Biotechnology Information)

De celcyclus bij mitose

Voordat een cel begint met delen, is de cel in de ‘interfase’. Je hebt misschien het idee gekregen dat cellen constant delen (weet je nog dat er elke dag 2 biljoen celdelingen zijn in je lichaam), maar elke cel zit het grootste deel van de tijd in de interfase. De interfase is de periode waarin een cel zichzelf klaarmaakt om te gaan delen en te beginnen met de celcyclus. Tijdens deze fase verzamelen cellen voedingsstoffen en energie. De moedercel maakt ook een kopie van haar DNA, zodat het eerlijk verdeeld kan worden tussen de twee dochtercellen.

De mitose heeft meerdere stappen of fases – interfase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en cytokinese – om succesvol de nieuwe diploïde cellen te maken.

De celcyclus bij mitose heeft meerdere fases en zorgt voor twee nieuwe diploïde dochtercellen. Elke fase wordt hieronder uitgelicht en zichtbaar gemaakt met fluorescentiemicroscopie. Klik op het plaatje om meer te leren over elke fase. (Afbeelding van OpenStax College en aangepast door Mariana Ruiz Villareal, Roy van Heesheen, en the Wadsworth Center.)

Als een cel deelt tijdens de mitose, worden sommige organellen verdeeld over de twee dochtercellen. Mitochondriën bijvoorbeeld, zijn in staat om te groeien en delen tijdens de interfase, dus de dochtercellen hebben genoeg mitochondriën. Het golgi apparaat daarentegen, breekt af voor de mitose en wordt weer gevormd in elke dochtercel. Er wordt op dit moment veel onderzoek gedaan naar wat er precies gebeurt met organellen voor, tijdens en na de celdeling. (Voor meer informatie over celonderdelen en organellen, klik hier)

Meiose, geslachtelijke celdeling

Meiose is de andere manier waarop cellen delen. Bij meiose worden er geslachtscellen gevormd, zoals vrouwelijke eicellen en mannelijke spermacellen. Wat is belangrijk om te onthouden over meiose? Bij meiose, krijgt elke nieuwe cel een unieke set van genetische informatie. Na de meiose, kunnen een spermacel en een eicel samengaan en een nieuw organisme maken.   

Dankzij meiose is er genetische variatie bij alle organismen die zich geslachtelijk voortplanten. Tijdens de meiose, breekt een klein stukje van elk chromosoom af en bindt zich weer aan een ander chromosoom. Dit proces heet ‘crossing-over’ of ‘recombinatie.’ Door recombinatie kunnen broers en zussen van een eicel en spermacel van dezelfde ouders er toch heel verschillend uitzien. 

Bij meiose heeft de celcyclus twee delingsstadia– meiose I en meiose II. Het eindresultaat van meiose is vier haploïde dochtercellen die wat betreft genetische informatie verschillen van elkaar en van de moedercel. Klik voor meer detail. (Afbeelding van Science Primer van the National Center for Biotechnology Information).

De celcyclus bij meiose

Meiose heeft twee celdelingscycli, genaamd meiose I en meiose II. Meiose I halveert het aantal chromosomen en tijdens meiose I vindt ook crossing-over plaats. Meiose II halveert de hoeveelheid genetische informatie in elk chromosoom in elke cel. Het eindresultaat: vier dochtercellen die we haploïde cellen noemen. Haploïde cellen hebben maar één set chromosomen – de helft van het aantal chromosomen van de moedercel.

Voor meiose I begint, doorloopt de cel de interfase. Net als bij mitose, gebruikt de moedercel deze tijd om zich voor te bereiden op de celdeling. Voedingsstoffen en energie worden verzameld en het DNA wordt gekopieerd. Tijdens de volgende fasen van de meiose, wordt dit DNA gewisseld tijdens recombinatie en dan verdeeld over vier haploïde cellen.

Dus onthoud, dankzij mitose kunnen we groeien en dankzij meiose zijn we allemaal uniek!

Reference: Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, Strippoli P, Canaider S. Ann. An estimation of the number of cells in the human body.  Retrieved March 14, 2014 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23829164.