Celcyclus
Laatste bijwerking : 2023-04-02
De continuïteit van het leven is gebaseerd op het vermogen van cellen om zich te delen in genetisch equivalente dochtercellen. Het proces dat zich afspeelt vanaf haar ontstaan uit een ouderlijke cel tot haar eigen splitsing noemt men de "celcyclus". Of anders geformuleerd : de celcyclus komt overeen met het interval tussen elke celdeling.
Ongeveer 300 miljard cellen (op de meer dan 75.000 miljard cellen waaruit het organisme is opgebouwd) worden dagelijks vervangen. Al deze cellen worden niet even snel vernieuwd : volgens hun functie worden ze na enkele dagen al of pas na jaren vervangen. Zij hebben dus niet allen dezelfde leeftijd. Skeletcellen leven een tiental jaren, spiercellen uit het ademhalingsstelsel leven 15 jaren, en alle neuronen (zenuwcellen) zijn zo oud als hun bezitter. Van alle hartcellen wordt jaarlijks ongeveer 1% vervangen bij een persoon van 20...
Daar de meeste cellen zich gemiddeld alle 3 tot 4 maanden delen is het aangewezen te kiezen voor een supplementenkuur van minstens 3 maanden om een bestaand onevenwicht maximaal te corrigeren.
Eigenlijk ontsnappen cellen niet aan een soort verouderingsproces, zelfs al worden zij vervangen : gebreken stapelen zich op en gaan van de ene generatie over op de andere. Het zijn dus niet de cellen zelf die verouderen, maar wel de cellijnen.
Noot : enkel cellen met chromosomen in hun kern (eucaryoten) kunnen zich delen.
Overzicht inhoud :
Meercelligen
Inhoud :
Eéncelligen :
Bij ééncelligen komt de celdeling neer op de vorming van een gans nieuw organisme : wij krijgen 2 identieke cellen.
Bij meercellige entiteiten, zoals ons organisme, zorgen miljoenen celdelingen, vertrekkende van één enkele cel (de bevruchte eicel), voor de ontwikkeling van een individu. Zelfs eenmaal volgroeid, gaat de celdeling door om gedeelten van het organisme te vernieuwen (herstellen, vervangen, ...).
Er bestaat één uitzondering : onze rode bloedcellen hebben een levensduur van gemiddeld 120 dagen. Zij bevatten geen celkern (procatyoten), en kunnen zich dus ook niet delen. Verouderde rode bloedcellen worden verwijderd en in de milt door macrofagen vernietigd. Anderzijds worden in het beendermerg constant nieuwe rode bloedcellen aangemaakt, door deling van stamcellen (erythroblasten).
Meercelligen :
Mitose :
Essentieel bij de celdeling is dat beide dochtercellen de genetische informatie (genoom vervat in DNA) uit de oudercel moeten meekrijgen. Het ganse genoom moet dus nauwkeurig gedupliceerd worden en een kopie moet dus terecht komen in elke dochtercel. Deze replicatie verloopt relatief eenvoudig daar het DNA georganiseerd is in een aantal chromosomen.
DNA is een zout met een negatief geladen oppervlak dat het positief geladen magnesium aantrekt. DNA is dus omgeven door een laag van eiwitten en zouten die het opgerold houden en de lezing en transcriptie ervan verhinderen.
De activiteit van de mitochondria controleert het genoom : de synthese van ATP door de mitochondria tijdens de verbranding gaat gepaard met de vorming van koolstofdioxide (CO2) en dat met water wordt omgezet tot diwaterstofcarbonaat (H2CO3), de zure oplossing van koolstofdioxide in water.
Dat heeft als gevolg dat een cel in haar verbrandingsfase een zuurder cytoplasma heeft (pH 6.8) dan een cel in de synthese-fase (pH 7.2). Dit verschil in pH heeft een invloed op de genexpressie :
In zuur midden blijft het DNA opgerold en moeilijk leesbaar of exprimeerbaar, terwijl het DNA in een alkalisch milieu zich openrolt.
Eenmaal ontrolt (verlost van de eiwit- en zoutlaag) kan het DNA gelezen en overgeschreven worden naar RNA, een molecule die de synthese van eiwitten ordonneert.
Na een deling, kan de cel beginnen aan een eerste groeifase : de cel verdubbelt in volume. Water stroomt de cel binnen, het DNA onrolt zich klaar om zich te ontdubbelen in 2 exemplaren van 46 chromosomen (bij de mens), dus in totaal 92 chromosomen.
Evenwel, de opname van water verhoogt ook het energie-rendement van de mitochondria. Dankzij deze energie-aanvoer kan de cel ionen pompen : door de stijging van het gehalte ionen in het cytoplasma, rolt het DNA zich terug op (condenseert). De deling van de moedercel kan beginnen.
Het is dus de instroming van water, en vervolgens van ionen in het cytoplasma dat het ritme van de mitose en van de genexpressie gaat bepalen, gelijktijdig met de energieproductie in de cel.
De cel is een motor, die draait op water. De energie geproduceerd door de mitochondria laat immers toe de zuurgraad (pH) en het zoutgehalte te moduleren. Door energie te produceren en de invloed ervan op de pH van het cytoplasma oefenen mitochondria controle uit op de cel.
Uiteindelijk bevatten de twee dochtercellen hetzelfde aantal chromosomen als de moedercel. De deling van een moedercel in twee dochtercellen met hetzelfde chromosomenaantal wordt mitose genoemd.
(in tegenstelling tot een meïose, waar de replicatie wordt gevolgd door twee opeenvolgende celdelingen met vier dochtercellen als resultaat, elk met half zoveel chromosomen als de ouderlijke cel : deze deling treedt op bij de vorming van spermatozoïden en eicellen, opdat het moederlijk en vaderlijk genoom zouden worden gemengd waardoor een maximale genetische variatie wordt bereikt).
Vanaf een bepaald moment in de reeks van celdelingen, gaan de cellen zich onderling onderscheiden door hun capaciteit andere functies uit te oefenen (differentiatie) : type cel, groep cellen, organen, weefsels, stelsel of systeem.
De timing en de frequentie van deling in de verschillende delen van meercellige organismen zijn van het grootste belang voor een normale groei. De delingsfrequentie is sterk afhankelijk van de uit te oefenen functie (huidcellen delen regelmatig, levercellen enkel als het echt nodig is, zenuw- en spiercellen delen zich helemaal niet meer bij de mens, ...). De opeenvolgende stappen in de celcyclus worden gestuurd door een moleculair controlesysteem gestuurd door eiwitten. Kankercellen ontsnappen hieraan.
Externe factoren spelen ook een rol : het voldoende aanbod van voedingsstoffen, de aanwezigheid van specifieke groeifactoren die de celdeling dienen te initiëren (Fe).
Uiteindelijk kan een cel zich 20 tot 50 x delen vooraleer te verouderen en te sterven. Kankercellen ontsnappen hieraan.
Apoptose :
Een normale cel heeft dus een precieze levensduur, afhankelijk van de plaats en de functie die ze uitoefent. De apoptose is de "geprogrammeerde" dood van de cel, eerder een "geprogrammeerde zelfmoord". In stilte.
Afhankelijk van het orgaan is deze cellevensduur korter of langer. Bijvoorbeeld 120 dagen voor rode bloedcellen, 45 dagen voor huidcellen en 10 jaar voor botcellen.
Dit mechanisme treedt in werking indien de vernietiging van de cel een voordeel vormt voor het organisme (tegenover de celnecrose, die ook leidt tot de dood van de cel, maar door een passieve en accidentele oorzaak). De apoptose is dus een fysiologische daad die de normale ontwikkeling van de organen ten goede komt, en die met precisie het aantal cellen controleert. De celdood maakt dus deel uit van een eindeloos vernieuwingsproces. Er is dus leven dankzij de dood! Stervende cellen zenden in het algemeen signalen uit om opruimings- en regeneratieprocessen (herkennen, opeten en recycleren) in gang te zetten : zie "Fagocytose" (het verwijderen van dode cellen).
In bepaalde omstandigheden (mutatie) neemt de apoptose een eerder pathologisch karakter aan, bv. controleverlies tijdens de ontwikkeling van een kankertumor (onvoldoende apoptose) of ongepaste vernietiging van CD4 T-lymfocyten bij AIDS (overdreven apoptose). Kankercellen ontsnappen hier dus ook aan. Jood speelt hierbij de rol als trigger (aanzet).
Zwakke concentraties aan _span style=_color: #000000;">IGF</span> zouden het DNA beschermen en de apoptose bevorderen. Het risico op kanker is zo rechtstreeks gecorreleerd met de aanwezigheid van het hormoon IGF-I dat wordt vrijgesteld bij suikerinname 
.
Andere stervensprocessen zijn autofagie (opeten van celorganellen en hergebruik van hun componenten) en necroptosis (een soort apoptose ten gevolge van ontstekingsreacties of infecties door bacteriën en virussen).
Goedwerkende stervensmechanismen zijn heel belangrijk voor een gezond leven. Met de ouderdom gaat het systeem haperen en minder efficiënt gaan herkennen/liquideren/recycleren. De aftakeling is dan een feit.
