Biologie basisschool en onderbouw · Grades 1–9
45De cel, eenheid van het leven
Hoofdstuk 29 eindigde met een belofte: de kamertjes zijn niet leeg. Dit jaar komt de schoolmicroscoop weer tevoorschijn — met betere preparaten en scherpere vragen. Wat zit er precies in een cel? Verschillen planten- en dierencellen? En is een cel een deel van het leven, of kan één cel een heel levend wezen zijn? De kleinste eenheid van de biologie verdient één grondig hoofdstuk.
45.1 In de cel
Definitie 45.1 (De delen van de cel)
Goed bekeken laat elke cel dezelfde basisuitrusting zien:
- het celmembraan, het dunne buitenvlies van de cel, dat haar bijeenhoudt en regelt wat er in en uit gaat;
- het cytoplasma, de geleiachtige vulling waarin het werk van de cel gebeurt;
- de celkern (de donkere stip uit Opmerking 29.6), het commandocentrum dat het leven van de cel en haar deling stuurt.
Membraan, cytoplasma, celkern: de driedelige uitrusting van vrijwel elke cel in elke plant, elk dier en elke schimmel.
Propositie 45.2 (Plantencellen dragen extra’s)
Plantencellen voegen eigen uitrusting toe:
- een stevige celwand buiten het membraan — de wanden die van uienvlies een metselwerk maken (Voorbeeld 29.5) en die planten hun stevigheid geven zonder botten;
- groene korrels van de lichtvangende stof in het cytoplasma — de werkplaatsen van de producenten (Propositie 40.3), afwezig in elke dierencel;
- vaak een grote met water gevulde blaas waarvan de druk de cel stevig gespannen houdt — verwelken (Voorbeeld 3.9) is het slap worden van die blazen.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Voorbeeld 45.3 (De preparaten uit elkaar houden)
Terug bij de microscoop met de twee preparaten uit Voorbeeld 29.5 hebben de verschillen nu namen. Uienvlies: rechte wanden die in hoeken samenkomen — celwanden; een celkern die opzij gedrukt is — het werk van de waterblaas. Wangcellen: geen wanden, zachte ronde omtrekken — alleen membraan — met de kern in het midden. Eén blik leest nu plant of dier.
45.2 Hele levens in één cel
Definitie 45.4 (Eencellige levende wezens)
Een eencellig levend wezen is een compleet organisme van precies één cel (Opmerking 29.9). Binnen één membraan eet het, beweegt het, neemt het waar en plant het zich voort — door zich in tweeën te delen (de deling uit Propositie 29.7, als een heel levensverhaal). De gist uit Voorbeeld 43.5 is er een; net als de zwemmers in elke druppel vijverwater en de meeste microben van bodem, yoghurt en handen.
Voorbeeld 45.5 (Een druppel vijverwater, rondgeleid)
Eén druppel van de groene wand van het aquarium, onder de lens: een pantoffelvormige cel die met kloppende haartjes voorbijroeit, sneller dan al het andere in beeld; groene losse cellen — zwemmende producenten die licht opvangen zoals elk blad; een klodder die om zijn voedsel heen stroomt en het in zijn geheel opslokt. Elk ervan eet, beweegt en wijkt uit — een compleet leven van dier of plant, ingepast in één cel.
Opmerking 45.6 (Eén cel of veel: twee manieren om te leven)
Een eencellig organisme doet alles met één cel; jouw lichaam doet alles met tienduizenden miljarden, en die zijn gespecialiseerd — wangcellen als bekleding, spiercellen die samentrekken (Definitie 17.6), zenuwcellen die de boodschappen van Propositie 33.2 dragen. Veel cellen maken arbeidsverdeling mogelijk; één cel betekent alle vakken in één kamer. Allebei de plannen werken: de eencelligen zijn de talrijkste levende wezens op aarde.
45.3 De celtheorie
Propositie 45.7 (De celtheorie)
Twee zinnen, waar eeuwen aan gewerkt is, vatten dit hoofdstuk en Hoofdstuk 29 samen:
- elk levend wezen bestaat uit één of meer cellen, de kleinste eenheden van het leven;
- elke cel komt voort uit de deling van een bestaande cel.
Er is nooit een uitzondering gevonden — niet in de diepste zee, niet in de oudste rotspoel. De tweede zin heeft een verstrekkend gevolg: elke cel die vandaag leeft zet een ononderbroken ketting delingen voort die teruggaat tot het vroegste leven — verwantschap (Propositie 44.4) geschreven op de schaal van de cel.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Methode 45.8 (Elk organisme op celschaal lezen)
Tegenover elk levend wezen:
- vraag eerst: één cel, of veel?
- bij veel: verwacht gespecialiseerde soorten — bekledende, transporterende, samentrekkende, commanderende;
- plant of dier? kijk bij de microscoop naar wanden en groene korrels;
- vertaal elke groei, elk herstel en elke voortplanting die je waarneemt in celdelingen — zin 2 garandeert dat die vertaling bestaat.
Voorbeeld 45.9 (De theorie aan het werk in dit boek)
Zin 1 onderbouwde de eenheid van het leven (Propositie 29.2); zin 2 onderbouwde de groei door deling (Voorbeeld 29.8), de gist die in het deeg verdubbelt, de afbrekers die zich in de warme hoop vermeerderen, en de microbenbevolkingen uit Hoofdstuk 43. Eén kleine theorie, die een groot deel van de biologie van dit jaar draagt.
45.4 Oefeningen
Oefening 45.1 ★
Noem de driedelige uitrusting van elke cel, met de taak van elk deel.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.1.
Het membraan — het dunne vlies dat de cel bijeenhoudt en regelt wat er in en uit gaat; het cytoplasma — de geleiachtige vulling waarin het werk gebeurt; de celkern — het commandocentrum dat het leven van de cel en haar deling stuurt.
Oefening 45.2 ★
Noem de drie extra’s van de plantencel en wat elk ervan doet.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.2.
De stevige celwand — stevigheid voor de plant zonder botten; de groene korrels — de lichtvangende werkplaatsen van het vak van de producenten; de grote waterblaas — haar druk houdt de cel stevig gespannen.
Oefening 45.3 ★
Hoe zie je bij de microscoop het verschil tussen een uienvliescel en een wangcel? Twee zichtbare verschillen.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.3.
Ui: rechte wanden die in hoeken samenkomen, de celkern opzij gedrukt. Wang: een zachte ronde omtrek met alleen een membraan, de kern in het midden.
Oefening 45.4 ★
Wat is een eencellig levend wezen? Noem er twee uit dit hoofdstuk.
Oefening 45.5 ★
Formuleer de twee zinnen van de celtheorie.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.5.
Elk levend wezen bestaat uit één of meer cellen, de kleinste eenheden van het leven; en elke cel komt voort uit de deling van een bestaande cel.
Oefening 45.6 ★
Hoe plant een eencellig organisme zich voort?
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.6.
Door zich in tweeën te delen: één cel wordt twee complete organismen.
Oefening 45.7 ★★
Waarom staan planten rechtop zonder botten? Welke twee stukken uitrusting van de plantencel delen die taak — en wat is verwelken op celschaal?
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.7.
De stevige celwanden en de gespannen waterblazen: miljoenen ommuurde cellen onder druk schoren elkaar als opgeblazen metselwerk. Verwelken is het slap worden van die blazen — druk verloren bij gebrek aan water, en het hele bouwwerk zakt in.
Oefening 45.8 ★★
Welk celdeel is de werkplaats van de producenten uit Propositie 40.3? Waarom moet elke dierencel het missen, volgens Propositie 41.1?
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.8.
De groene korrels. Dieren zijn consumenten — omzetters van gegeten organische materie, nooit makers-uit-mineralen — dus dragen hun cellen geen fabricagekorrels: de uitrusting past bij het vak, cel voor cel.
Oefening 45.9 ★★
Geef drie gespecialiseerde celsoorten van je lichaam en het vak van elk, uit Opmerking 45.6.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.9.
Bijvoorbeeld: bekledingscellen (die van de wang), die oppervlakken bedekken; spiercellen, die samentrekken om aan botten te trekken; zenuwcellen, die de meldingen en bevelen van de lus van de hersenen dragen.
Oefening 45.10 ★★
Vertaal in celdelingen, volgens Methode 45.8: een genezende schaafwond; deeg dat ’s nachts verdubbelt; een groeiende donderpad.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.10.
Genezende schaafwond: huidcellen die zich delen om het plekje weer op te bouwen. Verdubbelend deeg: gistcellen die zich keer op keer delen in het warme, met suiker gevoede deeg. Groeiende donderpad: zijn cellen die zich delen en specialiseren terwijl het lichaam gebouwd wordt.
Oefening 45.11 ★★
De groene zwemmers in de vijverdruppel zijn losse cellen die licht opvangen. Welk vak uit Definitie 34.3 draaien ze, en wat maakt dat van hen in het voedselweb van de vijver?
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.11.
Het vak van de producenten: eencellige fabricage van organische materie uit minerale grondstoffen en licht. In het vijverweb zijn ze eerste schakels — de groene verdieping waar de donderpadden en watervlooien op grazen.
Oefening 45.12 ★★★
Neem de tweede zin van de celtheorie net zo serieus als Opmerking 44.8 de stamboom nam: welke ononderbroken ketting verbindt een van jouw wangcellen met het verre verleden? Formuleer het gevolg in één zin.
Oplossing
Oplossing van Oefening 45.12.
Elk van jouw cellen kwam voort uit een deling, waarvan de moedercel weer uit een deling kwam, zonder één enkele onderbreking — terug via de bevruchte eicel, via de cellen van je ouders, en verder het diepe verleden van het leven in. Het gevolg in één zin: elke levende cel, ook die van jou, is de jongste schakel van één ononderbroken ketting delingen die zo oud is als het leven zelf.
45.5 Probleem: De microscopiemiddag
Probleem 45.1
Weekendprobleem — vier preparaten, één theorie
De microscopiemiddag van de klas: vier stations, vier preparaten — uienvlies (A), wangschraapsel (B), een druppel vijverwater (C) en een uitstrijkje yoghurt (D). Elk groepje gaat alle vier langs en maakt tekeningen.
Deel I — Station A en B.
- Bij station A tekent het groepje “bakstenen” met rechte wanden, elk met een donkere stip die opzij gedrukt is. Noem de wand, de stip en de boosdoener die verdringt.
- Bij station B: ronde cellen, geen wanden, de stippen in het midden. Noem de uitrusting die de cellen van A hebben en die van B missen — en de uitrusting die ze allebei delen.
- Een groepsgenoot vraagt waarom de uiencellen, uit een bol die ondergronds gegroeid is, geen groene korrels laten zien. Antwoord met de taak van de korrels en het adres van de bol.
- Van wie zijn de cellen op preparaat B? Zeg wat dat volgens zin 2 van de celtheorie impliceert: waar kwam elk van die cellen vandaan?
Deel II — Station C en D.
- Station C: de pantoffelvormige roeier, de groene zwemmers, de stromende klodder. Noem bij elk de levensactiviteiten die in een minuut kijken zichtbaar zijn — en concludeer wat elk ervan is.
- De groene zwemmers zijn losse cellen en toch producenten. Welk stuk uitrusting moet de tekening laten zien om dat te bewijzen?
- Het yoghurtuitstrijkje van station D laat piepkleine cellen in paren en kettinkjes zien, in enorme aantallen. Verbind ze met Voorbeeld 43.6: wat hebben deze cellen met de melk gedaan, en wat zijn ze, in de woordenschat van dit hoofdstuk?
- Eén groepje beweert dat preparaat D “geen levende wezens laat zien, alleen spikkels”. Welke enkele waarneming — met wat geduld of een warm preparaat — zou beslissen of de spikkels leven, volgens zin 2 van de celtheorie?
Deel III — Het verslag.
- Het verslag moet alle vier de preparaten indelen naar: één cel of veel? plant, dier of geen van beide? Doe dat.
- Elke tekening van die middag laat dezelfde driedelige uitrusting zien. Noem de uitrusting, en zeg waarvan haar algemeenheid het bewijs is (Propositie 29.2).
- De leraar sluit af: “alles wat jullie vandaag getekend hebben was ooit één cel”. Verdedig die zin voor de ui, voor de eigenaar van de wangcellen en voor de yoghurtkettinkjes.
- Formuleer de bevinding van de middag als de celtheorie — twee zinnen — en zet bij elk preparaat welke zin het het best illustreerde.
Oplossing
Oplossing van Probleem 45.1.
1. De wand: de celwand van de plant. De stip: de celkern. De verdringende boosdoener: de grote waterblaas, die de kern opzij drukt.
2. A heeft de wand, de waterblaas (en, in groene delen, groene korrels) die B mist. Allebei delen ze de uitrusting: membraan, cytoplasma, celkern.
3. De korrels zijn de lichtvangende werkplaatsen — en een ondergrondse bol leeft in het donker, waar werkplaatsen stil zouden staan: de plant bouwt ze in haar verlichte bladeren, niet in haar begraven voorraadkamer.
4. De eigen cellen van de leerlingen. Volgens zin 2 kwam elk ervan voort uit de deling van een bestaande cel — een ketting delingen die teruggaat tot de eigen bevruchte eicel van elke leerling.
5. De roeier: bewegen, sturen, eten — een compleet eencellig organisme (een dierachtig). De groene zwemmers: bewegen en licht opvangen — eencellige producenten. De klodder: stromen, voedsel omsluiten — een eencellige jager. Elk laat de activiteiten van een heel leven in één cel zien.
6. De groene korrels — de lichtvangende uitrusting die de fabricage van de producenten draait.
7. Ze voedden zich met de suiker van de melk en gaven het zuur af dat haar tot yoghurt liet stollen: het zijn eencellige levende wezens — de microbenbevolking, eindelijk in levenden lijve gezien.
8. Kijk naar een spikkel die zich deelt: één die er twee wordt, twee die er vier worden — de deling is de handtekening die zin 2 van het levende eist. (Op een warm preparaat doen yoghurtmicroben dat binnen enkele uren.)
9. A: veel cellen, plant. B: veel cellen (een monster van een veelcellig dier), dier. C: losse cellen — dierachtige (roeier, klodder) en plantachtige (groene zwemmers) naast elkaar. D: losse cellen, plant noch dier — microben.
10. Membraan, cytoplasma, celkern. Dat die overal opduiken, in ui, wang, vijver en yoghurt, is het bewijs van de eenheid van het leven: één bouwplan onder dat alles.
11. De ui groeide uit één cel die haar moederplant gemaakt had, door delingen; de leerling begon als één bevruchte eicel; elk yoghurtkettinkje begon als één microbe die zich deelde en deelde. Alles wat getekend is, gaat op één begincel terug.
12. Zin 1 — elk levend wezen bestaat uit cellen: het best te zien bij A en B (en bij de rondgang als geheel). Zin 2 — elke cel uit een delende cel: het best te zien bij C en D, waar de deling een zichtbare manier van leven is.