Het menselijke lichaam is opgebouwd uit eenheden, de zogenaamde cellen. Elke cel is omgeven door een vlies; het celmembraan. Een celmembraan laat bepaalde stoffen wel door en andere juist niet. De cel is gevuld met een substantie die we protoplasma noemen. In het protoplasma komen allerlei structuren voor, waaraan een specifieke functie kan worden toegekend. Deze cel onderdelen worden organellen genoemd.
Het protoplasma wordt onderverdeeld in de celkern (omgeven door een vlies genaamd het kernmembraan) en het cytoplasma, dit is een slijmachtige substantie voornamelijk bestaande uit water en eiwitten. De organellen in het cytoplasma hebben allen hun eigen functie.
Binnen een lichaamscel kunnen we de volgende organellen onderscheiden:
- celkern: regelt alle activiteiten die binnen de cel plaatsvinden. De celkern bevat de chromosomen en kernlichaampjes die betrokken zijn bij de eiwitsynthese
- endoplasmatisch reticulum: een uitgebreid stelsel van holten en buizen die onderling met elkaar verbonden zijn en omgeven door een membraan. Het is betrokken bij de transport van eiwitten in de cel
- ribosomen: gelegen langs het oppervlakte van het endoplasmatisch reticulum in de vorm van kleine bolletjes en spelen een belangrijke rol bij de eiwitsynthesemitochondriën: bol- of ovaalvormige structuren, omgeven door twee membranen. Met behulp van enzymen worden er allerlei omzettingen gedaan die weer energie kunnen vrijmaken ten behoeve van energievragende processen binnen de cel. Mitochondriën hebben een belangrijke functie bij de celademing
Binnen de cellen vinden allerlei processen plaats waardoor het lichaam in staat wordt gesteld om te functioneren. Al deze lichaamsfuncties kosten energie en komen tot stand doordat in de afzonderlijke cellen energie vrijkomt. Deze energie wordt geleverd door een stapsgewijze verbranding van glucose.
Voor de verbranding van glucose heeft de cel voortdurend zuurstof nodig terwijl koolstofdioxide bij dit proces wordt afgegeven en de cel verlaat. De celwand en de celmembraan zijn daarom doorlaatbaar voor zuurstof en koolstofdioxide. Deze continue uitwisseling van gassen (zuurstof en koolstofdioxide) vindt plaats door middel van diffusie.
Diffusie is een proces ten gevolge van willekeurige bewegingen van moleculen. Als gevolg van diffusie zal een verschil in concentratie steeds kleiner worden doordat moleculen van plaatsen met een hoge concentratie zich verplaatsen naar plaatsen met een lagere concentratie. Buiten de cel is de concentratie zuurstof hoger dan binnenin de cel. Daardoor zullen zuurstofmoleculen de cel binnengaan. De concentratie van koolstofdioxide in binnenin de cel groter dan buiten de cel. Doordat de zuurstofmoleculen de cel binnentreden verplaatsen de koolstofdioxidemoleculen zich buiten de cel.
Celcyclus
Lichaamscellen hebben verschillende fases
- G1-fase (Gap fase): wanneer een cel zich heeft gedeeld bevindt de cel zich in in de G1-fase; dit is de langste fase uit de cyclus van de cel en kan soms wel enkele jaren duren. Bij de zenuwcellen duurt de G1-fase levenslang omdat zenuwcellen zich niet verder delen
- S-fase (synthese fase); na de G1-fase komt de cel in de S-fase; de periode waarin DNA-replicatie (synthese) plaatsvindt en daarmee verdubbeling van het genoom optreedt
- G2-fase (Gap2 fase); als de DNA-replicatie voltooid is komt de cel in de G2-fase; de periode tussen DNA-replicatie en mitose. In deze fase vindt snelle controle van het gerepliceerde DNA plaats en voorbereiding op de eigenlijke deling
- M-fase (mitose fase) wanneer de cel gaat delen komt de cel in de M-fase; de delingsfase waar een dochtercel identiek aan de moedercel ontstaat. Het kernmembraan verdwijnt aan het begin van de mitose en het -verdubbeld- erfelijke materiaal wordt precies gelijk verdeeld over de dochterkernen. De mitotische deling omvat slechts één ronde en duurt ongeveer een uur.
Cel differentiatie
Lichaamscellen kunnen zich tot verschillende specialisaties ontwikkelen bv. huidcellen, spiercellen, zenuwcellen, bloedcellen, kraakbeencellen enz. Dergelijke differentiaties komen tot stand doordat verschillende cel groepen elkaar beïnvloeden; een verschijnsel dat men inductie noemt.
Tijdens de cel differentiatie worden grote delen van de chromosomen uitgeschakeld zodat veel eigenschapen onderdrukt worden. Daarentegen worden andere delen van de chromosomen juist ingeschakeld. Deze actieve chromosoomdelen zijn verantwoordelijk voor de synthese van bepaalde enzymen en eiwitten die kenmerkend zijn voor de betreffende cellen.
Zo bestaan rode bloedcellen voornamelijk uit het eiwit hemoglobine (voor het transport van zuurstof), terwijl spiercellen voor een belangrijk deel zijn opgebouwd uit de eiwitten actine en myosine (voor de samentrekking en ontspanning). De meeste celtypen specialiseren zich tijdens de embryonale fase, dus voor de geboorte.
Cellen en hun stofwisseling
Om het lichaam in stand te houden dienen de verschillende stoffen die zich in de cellen bevinden, voortdurend te worden veranderd in andere stoffen. Het geheel van omzetten (veranderingen) die stoffen binnen de cellen ondergaan noemt men stofwisseling. Stofwisseling betekent dan ook letterlijk; verandering of omzetting van stoffen.
Voor het proces van deze stofwisseling dienen cellen zich voortdurend te voorzien van allerlei grondstoffen. Deze grondstoffen worden vanuit omringende en omliggend weefsel en vloeistoffen opgenomen, terwijl de afvalstoffen die ontstaan bij de stofwisseling, weer worden afgegeven aan weefsel en vloeistoffen.
De stofwisseling bestaat uit twee delen:
- assimilatie; een proces waarbij alle omzettingen stoffen worden opgebouwd zoals aminozuren die worden samengevoegd tot eiwitten, glycerol en vetzuren tot vet en glucosemoleculen tot meervoudige koolhydraten zoals zetmeel en cellulosedissimilatie; proces waarbij stoffen juist worden afgebroken zoals eiwitten weer worden afgebroken tot aminozuren, vetten tot glycerol, vetzuren en meervoudige koolhydraten tot glucosemoleculen en glucose tot koolstofdioxide en water
Dankzij de energie die bij dissimilatie wordt vrijgemaakt, kunnen allerlei processen plaatsvinden die essentieel zijn voor het functioneren en het voortbestaan van het lichaam.
Dissimilatie kan zowel met als zonder zuurstof verlopen
- aërobe dissimilatie; een proces van afbraak van stoffen waarbij zuurstof wordt verbruikt
- anaërobe dissimilatie; proces van afbraak van stoffen waarbij geen zuurstof wordt verbruikt zodat de overgebleven organische stof kan oxideren
Slot onderscheiden we ook nog het basaalmetabolisme; deze stofwisseling vindt altijd plaats dus ook wanneer het lichaam zich in rusttoestand bevind.
Weefsels
Ons menselijk lichaam is dus opgebouwd uit cellen. Een groep cellen met dezelfde bouw en functie noemen we weefsel.
Er zijn vier verschillende soorten weefsel:
- dekweefsel; ook wel epitheel genoemd, dient als bedekking van zowel de buitenkant (huid) als de binnenkant (spijsverteringsstelsel, nieren, urinewegen, hart, bloedvaten en luchtwegen) van het lichaam
- steunweefsel; opgebouwd uit een tussencelstof die zich tussen de cellen bevindt en geeft steun en stevigheid aan het lichaam. Er zijn drie soorten steunweefsel namelijk: bindweefsel, kraakbeen en beenweefsel
- spierweefsel; verzameling van gelijksoortige cellen die in staat zijn tot samentrekking en ontspanning. We onderscheiden drie soorten spierweefsel namelijk: glad spierweefsel, dwarsgestreept spierweefsel en hartspierweefsel
- zenuwweefsel; bestaande uit cellen die zijn opgebouwd uit een cellichaam, een aantal korte uitlopers (dendrieten) en een lange uitloper (neuriet of axon). Ze komen met name voor in hersenen en ruggenmerg en zijn ontvangers van signalen van andere zenuwcellen waarna ze deze signalen vervolgens door naar het cellichaam geleiden. We onderscheiden drie verschillende soorten zenuwen namelijk: sensorische, motorische en gemengde zenuwen
Organen en orgaanstelsels
De verschillende weefsels vormen in uiteenlopende combinaties de verschillende organen. Zo is de bijvoorbeeld dikke darm, van binnen naar buiten, opgebouwd uit dekweefsel met slijmcellen (slijmvlies), vervolgens een laag bindweefsel (dat bloedvaten en zenuwen bevat) en tenslotte een laag spierweefsel (bestaande uit gladde spieren). Dit geldt ook voor overige organen zoals hart, nieren, longen die zijn samengesteld uit verschillende weefsels die samen één functioneel geheel vormen.
En zoals verschillende weefsels een orgaan vormen, zo vormen verschillende organen een orgaanstelsel. Een orgaanstelsel bestaat dus uit een aantal samenwerkende organen, die wat hun functie betreft elkaar aanvullen. Zo vormen mond, speekselklieren, slokdarm, maag, twaalfvingerige darm, lever, galblaas, alvleesklier, dunne darm, dikke darm en endeldarm het spijsverteringsstelsel.
Naast het spijsverteringsstelsel onderscheiden we nog: het ademhalingsstelsel, het bloedvatenstelsel, de uitscheidingsorganen (nieren, zweetklieren, longen en lever), het voortplantingsstelsel, zenuwstelsel en het hormoonstelsel.
