Cellen zijn de bouwstenen van het leven – alle levende organismen zijn er uit opgebouwd. In leerboeken wordt vaak één “typisch” voorbeeld van een plantencel of een dierlijke cel getoond, maar in werkelijkheid kunnen de vormen van cellen sterk uiteenlopen. Vooral dierlijke cellen zijn er in allerlei vormen en maten. Plantencellen lijken vaak op elkaar door hun stijve celwand
We kunnen veel te weten komen over wat een cel doet door naar zijn vorm en grootte te kijken, en microscopen zijn daarvoor het ideale gereedschap.
Gevormd voor de taak
Cellen hebben verschillende vormen omdat ze verschillende dingen doen. Elk celtype speelt zijn eigen rol in de goede werking van ons lichaam, en hun vorm helpt hen deze rol doeltreffend uit te voeren. De volgende celtypen hebben allemaal ongewone vormen die belangrijk zijn voor hun functie.
Neuronen zijn cellen in de hersenen en het zenuwstelsel. Hun taak is elektrische boodschappen te vervoeren van de hersenen naar de rest van het lichaam en terug (bijna als een elektriciteitsdraad), dus het zijn zeer lange, dunne cellen. Ze moeten ook verbinding maken met andere neuronen om communicatienetwerken te vormen, dus hebben ze veel lange vertakkingen. Elders op onze site kunt u meer over neuronen te weten komen.
Photoreceptorcellen (staafjes en kegeltjes) zijn cellen in het oog die licht waarnemen. Ze zijn eigenlijk een zeer gespecialiseerde vorm van neuronen. Fotoreceptoren moeten licht zo efficiënt mogelijk opvangen, en hebben daarom een speciaal uitsteeksel uit de cel (het buitenste segment genoemd) dat vol zit met de moleculen die licht absorberen. Staafjes, die bijzonder goed zijn in het waarnemen van licht, hebben een groter uitsteeksel. Van het buitenste segment is nu bekend dat het een sterk gemodificeerd soort primair cilium is, een onlangs ontdekt organel. Over het primaire cilium is elders in dit verband meer te lezen.
Immuuncellen zijn cellen die reageren als het lichaam wordt geïnfecteerd (door een bacterie, bijvoorbeeld). Om hun werk te kunnen doen, moeten ze van vorm kunnen veranderen. Lymfocyten moeten bijvoorbeeld door lichaamsweefsel bewegen om op de plaats van de infectie te komen, dus veranderen ze van vorm om langs dicht opeengepakte weefselcellen te dringen. Sommige immuuncellen (zoals neutrofielen) slokken bacteriën en virussen op, dus moeten ze van vorm veranderen om ze te kunnen ‘inslikken’. U kunt meer te weten komen over de verschillende soorten afweercellen in de context Bestrijding van infectie.
Microscopen op cellen
Virtueel al ons begrip van celvorm is afkomstig van jaren van opeengestapelde microscoopexperimenten. Er is geen ander instrument waarmee we de celvorm rechtstreeks kunnen bekijken. Met behulp van lichtmicroscopie hebben wetenschappers levende cellen kunnen bekijken om te zien hoe hun vorm in de loop van de tijd verandert. Zij hebben ook cellulaire processen kunnen bekijken die vormveranderingen met zich meebrengen, zoals mitose
Omwille van het ontwerp van elektronenmicroscopen kunnen levende cellen niet overleven in de barre omstandigheden binnen de microscoop en kunnen zij dus niet rechtstreeks worden bekeken. Elektronenmicroscopen kunnen echter hoge-resolutie-informatie geven over de vorm van individuele cellen die zijn geprepareerd om te worden bekeken, met inbegrip van kleine gebieden van de cel die specifieke vormen hebben, zoals het primaire cilium en microvilli.
Cellen in 3D
Cellen zijn driedimensionale objecten met complexe vormen, maar de beelden die door de meeste microscopen worden gegenereerd zijn tweedimensionaal. Dit heeft het moeilijk gemaakt om de algemene vorm van cellen te begrijpen en hoe ze met elkaar interageren. Nu maken verschillende microscopische technieken het echter mogelijk om driedimensionale modellen van cellen of delen van cellen te maken. Dit wordt gedaan door meerdere tweedimensionale beelden digitaal te verzamelen en ze vervolgens te combineren met behulp van computerprogramma’s.
Dr Rebecca Campbell en universitair hoofddocent Tony Poole zijn twee wetenschappers aan de Universiteit van Otago die microscoopbeelden gebruiken om driedimensionale modellen te maken van de cellen die ze bestuderen. Rebecca gebruikt meerdere beelden van de confocale laserscanmicroscoop om 3D-beelden van hele neuronen op te bouwen, en Tony heeft een 3D-model gebouwd van het primaire cilium. U kunt elders in deze context meer te weten komen over het werk van Rebecca en Tony.
Natuur van de wetenschap
Wetenschappelijke experimenten brengen vaak onverwachte informatie aan het licht die kan leiden tot nieuwe hypothesen en theorieën. Wetenschappers in de jaren 1600 waren verbaasd dat ze kleine ‘bouwstenen’ zagen toen ze weefsel onder optische microscopen bekeken. Hun waarnemingen leidden uiteindelijk tot de ontwikkeling van de celtheorie – het idee dat de cel de basiseenheid van het leven is.
Nuttige links
Bekijk deze korte video om te zien hoe een immuuncel (een neutrofiel) van vorm verandert terwijl hij een bacterie door het bloed volgt en deze uiteindelijk opslokt.
Dit fantastische boekje Inside the Cell is ontwikkeld door het National Institute of General Medical Sciences (VS) en bevat prachtige afbeeldingen van cellen, beschrijvingen en details over hoe cellen worden bestudeerd. Het is zeer gedetailleerd, maar zeker de moeite waard!