FFundamental · deel F7 · Leven en systemen

Handboek · hoofdstuk 26Cellen en organismen

Waaruit alles bestaat wat leeft, en hoe je het te zien krijgt

Een slaplant, een regenworm, jijzelf: hoe verschillend ook, alles wat leeft is opgebouwd uit cellen. In dit hoofdstuk leer je wat leven eigenlijk is, hoe een plantencel en een dierencel eruitzien, en hoe je met een microscoop dingen bekijkt die duizend keer kleiner zijn dan een millimeter. Je rekent de vergroting uit, schat hoe groot een cel echt is, en plaatst alles van atoom tot vinvis op één schaal. En je bekijkt de bladeren van de planten in de meetkas van heel dichtbij.

7× uitleg2× uitgewerkt voorbeeld2× proef4× ontleed1× naslag1× verhaal1× het geheel16 opdrachten in het werkboek± 7 lestijden

BLeven en systemen OOnderzoeken en meten

Van plantenbak naar objectglaasje: de bladeren van de meetkas van heel dichtbij bekijken.

Na dit hoofdstuk

Je kan de levenskenmerken noemen en ermee beslissen of iets leeft, dood is of nooit geleefd heeft.
Je kan uitleggen dat alle organismen uit cellen bestaan en dat elke cel uit een andere cel ontstaat.
Je kan in een tekening van een plantencel en een dierencel de onderdelen benoemen, hun taak geven en de verschillen uitleggen.
Je kan een lichtmicroscoop correct en veilig gebruiken en een eenvoudig nat preparaat maken.
Je kan de vergroting berekenen (oculair × objectief) en de werkelijke grootte van een cel bepalen in micrometer.
Je kan eencelligen en meercelligen onderscheiden en de opbouw cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme toepassen.
Je kan afmetingen van molecule tot organisme op een logaritmische schaal plaatsen en kiezen waarmee je ze kan zien.

Verhaal · 26.1

Een kurkje, een lensje en een druppel slootwater

1/18

In 1665 verscheen in Londen een boek vol prachtige tekeningen: Micrographia van Robert Hooke. Hooke had met een zelfgebouwde microscoop een flinterdun schijfje kurk bekeken. Hij zag een patroon van kleine, lege kamertjes en noemde ze cells, naar de kleine kamertjes van monniken in een klooster. Wat hij zag, waren de wanden van dode plantencellen: de levende inhoud was er allang uit.

Een paar jaar later begon in Delft een lakenhandelaar zonder universitaire opleiding, Antoni van Leeuwenhoek, zelf piepkleine lensjes te slijpen. Zijn microscopen waren niet groter dan een hand: een koperen plaatje met één bolletje glas, dat je vlak voor je oog hield. De beste vergrootten ongeveer 270 keer, beter dan alles wat er toen bestond. In 1676 schreef hij aan de Royal Society in Londen dat hij in een druppel regenwater duizenden 'diertjes' zag zwemmen, veel te klein om met het blote oog te zien. In 1683 beschreef hij er nog kleinere, uit de aanslag tussen zijn tanden: het waren de eerste bacteriën die een mens ooit zag. Eerst geloofden de Londense geleerden hem niet; ze lieten zijn waarnemingen nakijken door getuigen.

Pas in de negentiende eeuw werd duidelijk hoe belangrijk die kamertjes en diertjes waren. De Duitse plantkundige Matthias Schleiden (1838) en de dierkundige Theodor Schwann (1839) besloten dat álle planten en dieren uit cellen bestaan. De arts Rudolf Virchow vulde in 1855 aan: elke cel ontstaat uit een andere cel. Samen heet dat de celtheorie, een van de pijlers van de biologie.

Waarom dit verhaal ertoe doet

Hooke en Van Leeuwenhoek toonden dat een beter instrument een nieuwe wereld zichtbaar maakt. Dat is nog altijd zo: met een gewone schoolmicroscoop zie je meer dan Van Leeuwenhoek ooit zag. In dit hoofdstuk leer je die microscoop gebruiken, en bekijk je zelf de cellen van een ui, van je wang en van de bladeren in de meetkas.

Eén glazen bolletje in een koperen plaatje: zo zag een microscoop van Van Leeuwenhoek eruit.

Uitleg · 26.2

Wat is leven?

2/18

Een kat leeft, een steen niet. Maar een zaadje in een zakje? Een vuur dat 'groeit' en 'zuurstof verbruikt'? Om te beslissen of iets leeft, kijken biologen naar de levenskenmerken. Een levend wezen, een organisme, heeft ze allemaal, minstens op een moment in zijn leven:

levenskenmerk	wat het betekent	bij een mens	bij een plant
voeding	stoffen opnemen als bouwstof en als bron van energie	eten en drinken	zelf suiker maken met licht (fotosynthese); water en mineralen opnemen
ademhaling	in elke cel energie vrijmaken uit voedingsstoffen, meestal met zuurstof	longen, maar vooral in elke cel	in elke cel, dag en nacht
groei	groter worden en nieuwe cellen maken	tot ongeveer 20 jaar in lengte	levenslang, aan de toppen van stengel en wortel
voortplanting	nieuwe individuen maken	kinderen	zaden, stekken, uitlopers
reageren op prikkels	veranderingen in de omgeving waarnemen en erop reageren	je hand wegtrekken van iets heets	naar het licht toe groeien
beweging	zelf van plaats of van vorm veranderen	stappen, ademen, hartslag	bladeren die zich naar het licht draaien, bloemen die sluiten
uitscheiding	afvalstoffen van de stofwisseling kwijtraken	urine, koolstofdioxide uitademen	zuurstof en waterdamp via de bladeren

Daarbovenop geldt: elk organisme bestaat uit cellen en heeft erfelijk materiaal (DNA) dat het doorgeeft aan zijn nakomelingen. Een vuur groeit en verbruikt zuurstof, maar het bestaat niet uit cellen en heeft geen erfelijk materiaal: het leeft niet. Een zaadje in een zakje leeft wel: het ademt heel traag, en in natte grond kiemt en groeit het.

Wat beweegt, leeft; wat stilstaat, niet

Een robotstofzuiger beweegt, reageert op obstakels en 'eet' zelfs stof, maar hij groeit niet, plant zich niet voort en bestaat niet uit cellen. Een eik beweegt nauwelijks en leeft wel. Beweging alleen zegt niets: je hebt de kenmerken samen nodig. En ook planten bewegen: het kruidje-roer-mij-niet vouwt zijn blaadjes dicht als je ze aanraakt, en een zonnebloem draait haar knop mee met de zon.

Een grensgeval: het virus

Een virus (zoals het griepvirus) is geen cel. Het heeft wel erfelijk materiaal, maar het voedt zich niet, ademt niet en kan zich alleen vermenigvuldigen in de cel van een ander organisme. Daarom rekenen de meeste biologen virussen niet tot de levende wezens. Je mag er in opdracht 26.16 over debatteren.

Ook planten reageren op prikkels: het kruidje-roer-mij-niet vouwt zich dicht bij een aanraking.

Uitleg · 26.3

De cel: de bouwsteen van al wat leeft

3/18

Een cel is het kleinste stukje dat zelf kan leven. Elke cel is een zakje, omgeven door een dun celmembraan en gevuld met cytoplasma, met erfelijk materiaal dat zegt wat de cel moet doen. Sommige organismen bestaan uit één enkele cel, jijzelf uit ongeveer 30 000 miljard cellen ( $3 \cdot 1 0^{13}$ ), van honderden verschillende soorten.

Cellen zijn klein. De meeste zijn 10 tot 100 micrometer groot. Een micrometer (µm) is een duizendste millimeter. Voor nog kleinere dingen, zoals moleculen en virussen, gebruik je de nanometer (nm): een duizendste micrometer.

eenheid	symbool	in meter	omzetten	voorbeeld
millimeter	mm	0,001 m	1 mm = 1000 µm	een zandkorrel, een mier (5 mm)
micrometer	µm	0,000 001 m	1 µm = 1000 nm	een cel (10-100 µm), een bacterie (2 µm)
nanometer	nm	0,000 000 001 m		een virus (100 nm), een eiwit (5 nm)

Omzetten gaat zoals op de eenhedentrap van hoofdstuk 3, maar met sprongen van 1000: van mm naar µm vermenigvuldig je met 1000, van µm naar mm deel je door 1000. Een wangcel van 0,05 mm is dus $0, 05 \times 1000 = 50 μ m$ .

Waarom µ?

De µ is de Griekse letter mu, de m van micro, wat 'klein' betekent. Je spreekt µm uit als 'micrometer'. Kan je geen µ typen, schrijf dan 'um'.

Op schaal: één millimeter biedt plaats aan 20 wangcellen, 125 rode bloedcellen of 500 bacteriën.

Ontleed · 26.4

De plantencel

4/18

Zo ziet een typische cel uit het groene deel van een blad eruit, bijvoorbeeld van de sla in de meetkas. De cel is ongeveer 50 µm lang: twintig van zulke cellen naast elkaar zijn een millimeter. De onderdelen zijn niet helemaal op schaal getekend, zodat je ze goed ziet.

Schematische plantencel: een stevige doos met een grote vacuole, groene bladgroenkorrels en een kern tegen de rand.

Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.

1
Celwand
Stevige wand van cellulose rond de cel. Hij geeft de cel haar vaste, hoekige vorm en houdt de plant overeind. Water en opgeloste stoffen kunnen er vrij door.
2
Celmembraan
Dun vlies tegen de binnenkant van de wand. Het bepaalt welke stoffen de cel in en uit gaan. Elke cel heeft er een, ook een dierencel.
3
Cytoplasma
Geleiachtige vulling tussen het membraan en de vacuole. Daarin liggen de celonderdelen en gebeuren veel reacties.
4
Vacuole
Grote blaas met celvocht (water met opgeloste stoffen). Een volle vacuole duwt het cytoplasma tegen de wand, zoals een opgepompte binnenband: zo blijft de plant stevig. Een plant die water tekortkomt, verwelkt omdat haar vacuoles leeglopen.
5
Kern
Bevat het erfelijk materiaal (DNA) en stuurt de cel. Het donkere bolletje erin is het kernlichaampje.
6
Bladgroenkorrel
Groene korrel met bladgroen (chlorofyl). Hier maakt de plant met licht suiker uit water en koolstofdioxide: de fotosynthese van hoofdstuk 27. Een cel uit een blad heeft er tientallen.
7
Mitochondrie
Maakt energie vrij uit suiker met zuurstof: de celademhaling. Die energie heeft de cel nodig om te leven en te groeien. Ook plantencellen ademen, dag en nacht.

Ontleed · 26.5

De dierencel

5/18

Een cel van je wangslijmvlies, een spiercel of een levercel: dierencellen verschillen sterk van vorm, maar ze hebben dezelfde basisonderdelen. Een wangcel is plat en ongeveer 50 à 60 µm breed. Wat een dierencel niet heeft, is even belangrijk als wat ze wel heeft.

Schematische dierencel: geen wand, geen grote vacuole, geen bladgroenkorrels, wel een kern en mitochondriën.

Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.

1
Celmembraan
Het enige 'vel' rond de cel. Zonder stevige wand is een dierencel soepel en vaak rond of plat van vorm.
2
Cytoplasma
Vult de hele cel: er is geen grote vacuole die het opzij duwt.
3
Kern
Met het erfelijk materiaal, in het midden van de cel. Met methyleenblauw kleurt ze donkerblauw, zodat je ze onder de microscoop goed ziet.
4
Mitochondrie
Dezelfde energiecentrale als in de plantencel. Spiercellen, die veel energie nodig hebben, zitten er vol mee.
5
Blaasje
Kleine blaasjes vervoeren en bewaren stoffen. Ze zijn veel kleiner dan de grote vacuole van een plantencel.

Uitleg · 26.6

Plantencel en dierencel vergeleken

6/18

Planten- en dierencellen hebben veel gemeen: een membraan, cytoplasma, een kern en mitochondriën. Drie onderdelen heeft alleen de plantencel: de celwand, de grote vacuole en de bladgroenkorrels. Ze passen bij het leven van een plant: een plant loopt niet weg en moet toch rechtop staan (wand en vacuole), en ze maakt haar eigen voedsel met licht (bladgroenkorrels).

onderdeel	taak	plantencel	dierencel
celmembraan	dun vlies rond de cel; bepaalt wat erin en eruit gaat	ja	ja
cytoplasma	geleiachtige vulling waarin de onderdelen liggen en veel reacties gebeuren	ja	ja
kern	bevat het erfelijk materiaal (DNA); stuurt de cel	ja	ja
mitochondriën	maken energie vrij uit suiker (celademhaling)	ja	ja
celwand	stevige wand van cellulose buiten het membraan; geeft vorm en steun	ja	nee
grote vacuole	blaas met celvocht; houdt de cel stevig (als een opgepompte band)	ja, groot en centraal	nee (hoogstens kleine blaasjes)
bladgroenkorrels	maken suiker met licht (fotosynthese)	in de groene delen	nee

Elke plantencel is groen

Bladgroenkorrels zitten alleen in delen die licht krijgen. Een wortelcel of een cel uit de rok van een ui heeft er geen: onder de microscoop zie je in uivlies dan ook geen groene korrels. Ook het wit van een witloofkrop is plantenweefsel zonder bladgroen.

Planten hebben bladgroenkorrels in plaats van mitochondriën

Een plantencel heeft beide. De bladgroenkorrels maken suiker met licht, de mitochondriën halen er weer energie uit. 's Nachts, zonder licht, leeft de plant van de suiker die ze overdag maakte.

Dezelfde kern en mitochondriën, maar alleen de plantencel heeft een wand, een grote vacuole en bladgroenkorrels.

Ontleed · 26.7

De lichtmicroscoop

7/18

Een schoolmicroscoop vergroot met twee lenzen na elkaar: het objectief vlak boven het preparaat en het oculair waar je in kijkt. Het licht komt van onderen, gaat door het preparaat en dan door beide lenzen naar je oog. Daarom moet wat je bekijkt dun en doorzichtig zijn.

Een lichtmicroscoop met drie objectieven op een draaibare revolver.

Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.

1
Oculair
De lens waar je in kijkt. Op de rand staat de vergroting, meestal 10×.
2
Tubus
De buis tussen oculair en objectief. Het licht loopt erdoor van de ene lens naar de andere.
3
Revolver
Draaibare schijf met de objectieven. Draai tot hij hoorbaar klikt: dan staat het objectief recht boven het preparaat.
4
Objectief
De lens vlak boven het preparaat, meestal 4×, 10× en 40×. Hoe sterker, hoe langer het objectief en hoe dichter het bij het glaasje komt.
5
Voorwerptafel en klemmen
Hierop leg je het objectglaasje, boven het gat in de tafel. De klemmen houden het vast.
6
Diafragma
Regelt hoeveel licht er door het preparaat gaat. Minder licht geeft vaak meer contrast: doorzichtige cellen worden beter zichtbaar.
7
Lamp
De lichtbron in de voet. Het licht moet door het preparaat heen.
8
Grote instelschroef
Beweegt de tafel (of de tubus) snel op en neer om grof scherp te stellen. Gebruik ze alleen bij de kleinste vergroting.
9
Kleine instelschroef
Voor het fijne scherpstellen, vooral bij 100× en 400×.
10
Statief en voet
Het stevige geraamte. Draag een microscoop altijd met twee handen: één aan het statief, één onder de voet.

Uitleg · 26.8

Werken met de microscoop

8/18

Een preparaat maken. Wat je bekijkt, moet dun zijn en in een druppel water liggen: een nat preparaat.

Leg een druppel water in het midden van een schoon objectglaasje.
Leg er een flinterdun stukje in, bijvoorbeeld het vliesje tussen twee rokken van een ui, of één blaadje waterpest. Zorg dat het niet plooit.
Zet het dekglaasje schuin met één rand in de druppel en laat het met een prepareernaald langzaam zakken (figuur). Zo duw je de lucht weg en krijg je geen luchtbellen.
Zuig overtollig water weg met een stukje filtreerpapier aan de rand.
Wil je meer contrast, kleur dan: een druppel jodiumoplossing (kleurt uivlies en zetmeel) of methyleenblauw (kleurt kernen blauw) aan de ene rand, en zuig het met filtreerpapier aan de andere rand onder het dekglaasje door.

Kijken.

Zet de lamp aan en draai het kleinste objectief (4×) boven het gat.
Leg het preparaat op de tafel, met het stukje boven het gat, en zet de klemmen vast.
Kijk van opzij en draai met de grote instelschroef het objectief zo dicht mogelijk bij het glaasje, zonder het te raken.
Kijk nu door het oculair en draai de tafel langzaam weg van het objectief tot het beeld scherp is. Zo kan het objectief nooit in het glaasje duwen.
Schuif het interessantste stukje naar het midden, draai naar 10× en stel bij met de kleine instelschroef. Pas dan naar 40×, en daar alleen nog de kleine schroef gebruiken.
Klaar? Terug naar 4×, glaasje eraf, lamp uit, en schoonmaken.

Glas, kleurstoffen en je eigen cellen

Objectglaasjes en vooral dekglaasjes breken makkelijk: gebroken glas in de glasbak, niet in de vuilnisbak. Jodiumoplossing en methyleenblauw vlekken en irriteren: werk met handschoenen en een bril. Wangcellen schraap je alleen bij jezelf, met een nieuw wattenstaafje, dat je daarna in het desinfectiemiddel legt.

Beeld op zijn kop

Een lichtmicroscoop keert het beeld om: links wordt rechts en boven wordt onder. Schuif je het glaasje naar links, dan beweegt wat je ziet naar rechts. Even oefenen met een krantenletter 'e' op een glaasje, en je bent eraan gewend.

Het dekglaasje schuin laten zakken duwt de lucht opzij: zo vermijd je luchtbellen.

Uitgewerkt voorbeeld · 26.9

Hoe sterk vergroot de microscoop, en hoeveel zie je?

9/18

Op het oculair van een schoolmicroscoop staat 10×/18: het vergroot 10 keer, en 18 mm is het gezichtsveldgetal. De objectieven zijn 4×, 10× en 40×. (a) Bereken de drie vergrotingen. (b) Hoe groot is het stukje preparaat dat je ziet (de diameter van het gezichtsveld)? Je vindt het door het gezichtsveldgetal te delen door de vergroting van het objectief. (c) Bij 100× zie je zeven uivliescellen achter elkaar over de volle breedte van het gezichtsveld. Hoe lang is één cel?

Links het hele vliesje, in het midden zeven cellen over 1,8 mm, rechts nog geen twee cellen, maar wel met hun kernen.

Gegeven

oculair $10 \times$ , gezichtsveldgetal $18 mm$
objectieven $4 \times$ , $10 \times$ , $40 \times$
bij 100×: 7 cellen over de diameter

Gevraagd

(a) de vergrotingen
(b) de diameter van het gezichtsveld
(c) de lengte van één cel in µm

Oplossing

1
(a) De twee lenzen vergroten na elkaar, dus je vermenigvuldigt: $10 \times 4 = 40 \times$ , $10 \times 10 = 100 \times$ en $10 \times 40 = 400 \times$ .
2
(b) Diameter van het gezichtsveld $= 18 mm :$ objectief. Bij 4×: $18 : 4 = 4, 5 mm$ ; bij 10×: $18 : 10 = 1, 8 mm$ ; bij 40×: $18 : 40 = 0, 45 mm$ .
3
Merk op: vier keer sterker vergroten (100× naar 400×) maakt het gezichtsveld vier keer smaller. Je ziet meer detail, maar van een veel kleiner stukje.
4
(c) Zeven cellen samen zijn 1,8 mm lang: één cel is $1, 8 : 7 = 0, 257 mm$ .
5
Omzetten naar micrometer: $0, 257 \times 1000 \approx 260 μ m$ .

Antwoord

(a) 40×, 100× en 400×. (b) 4,5 mm, 1,8 mm en 0,45 mm. (c) Een uivliescel is ongeveer

260 μ m

lang (een kwart millimeter).

Klopt dit? Uivliescellen zijn grote, langwerpige cellen: je kan ze bijna met het blote oog zien als je het vliesje tegen het licht houdt. Een kwart millimeter klopt. Bij 400× (0,45 mm) moet je er dan nog net iets minder dan twee over de breedte zien: dat zie je in de figuur.

Uitgewerkt voorbeeld · 26.10

Hoe groot is die cel echt?

10/18

Onder een foto van wangcellen staat: vergroting 400×. Op de afgedrukte foto meet je met een lat dat één cel 24 mm breed is. Hoe breed is de cel in werkelijkheid? En hoeveel van zulke cellen passen er naast elkaar op een millimeter?

Gegeven

vergroting $400 \times$
breedte op de foto: $24 mm$

Gevraagd

werkelijke breedte in mm en in µm
aantal cellen op 1 mm

Oplossing

1
Vergroten betekent: de foto is 400 keer groter dan de werkelijkheid. Terugrekenen doe je dus met delen:
2
werkelijke grootte
$werkelijke grootte = \frac{grootte op de foto}{vergroting}$
3
Invullen: $24 mm : 400 = 0, 06 mm$ .
4
Omzetten: $0, 06 mm \times 1000 = 60 μ m$ .
5
Op 1 mm $= 1000 μ m$ passen $1000 : 60 \approx 17$ cellen.

Antwoord

De wangcel is

0, 06 mm = 60 μ m

breed; ongeveer 17 cellen naast elkaar zijn één millimeter.

Klopt dit? Wangcellen zijn 50 à 60 µm: het klopt. Een vaak gemaakte fout is vermenigvuldigen in plaats van delen (24 × 400 = 9600 mm, bijna tien meter!). Vraag je altijd af: moet de werkelijke cel kleiner zijn dan op de foto? Ja, dus delen.

Proef · 26.11

Cellen van een ui, van waterpest en van je wang

11/18

Onderzoeksvraag

Hoe zien echte plantencellen en dierencellen eruit, en welke celonderdelen kan je met een schoolmicroscoop zien?

Materiaal

microscoop, objectglaasjes, dekglaasjes, pincet, prepareernaald, filtreerpapier
een ui, een takje waterpest (Elodea) uit een aquarium of vijver
jodiumoplossing (lugol) en methyleenblauw in druppelflesjes
een nieuw wattenstaafje, een bekertje met desinfectiemiddel

VeiligheidHandschoenen en bril bij het kleuren. Wangcellen alleen van jezelf; het wattenstaafje na gebruik meteen in het desinfectiemiddel.

Uivlies gekleurd met jodium, bij 400 keer: celwanden als een metselverband en in elke cel een kern.

Werkwijze

1Uivlies. Snij een ui in vieren en haal één rok los. Trek met een pincet het dunne vliesje van de binnenkant (de holle kant). Maak er een nat preparaat van en kleur met een druppel jodiumoplossing.
2Bekijk bij 40×, 100× en 400×. Teken bij 400× twee cellen die tegen elkaar liggen, en noteer de vergroting.
3Waterpest. Leg één heel blaadje in een druppel water, zonder kleuren. Bekijk bij 100× en 400×. Kijk een minuut naar dezelfde cel.
4Wangcellen. Wrijf met het wattenstaafje een paar keer zacht over de binnenkant van je wang. Rol het staafje door een druppel water op een glaasje, leg een dekglaasje en kleur met methyleenblauw. Zoek bij 100× losse cellen en bekijk ze bij 400×.
5Vergelijk de drie preparaten: welke onderdelen zie je telkens wel en niet?

Waarneming

Uivlies: een tapijt van langwerpige, 'gemetselde' cellen met duidelijke wanden. In elke cel een geelbruin gekleurde kern, vaak tegen de wand. Geen groene korrels.

Waterpest: rechthoekige cellen vol groene bolletjes (bladgroenkorrels) langs de randen. Kijk je lang genoeg, dan zie je ze langzaam rondschuiven, meegenomen door het stromende cytoplasma. De kern is moeilijk te zien.

Wangcellen: platte, onregelmatige cellen, vaak alleen of in kleine groepjes, soms geplooid. Een donkerblauwe kern in het midden. Geen wand, geen groene korrels.

Verklaring

Uivlies en waterpest zijn plantencellen: ze hebben een celwand, die hun vaste, hoekige vorm geeft. Waterpest groeit in het licht en zit vol bladgroenkorrels; de rokken van een ui groeien onder de grond en hebben er geen. De grote vacuole zie je niet, omdat ze doorzichtig is: je merkt ze alleen doordat het cytoplasma en de korrels tegen de wand geduwd zijn. Wangcellen zijn dierencellen: zonder wand zijn ze soepel en onregelmatig van vorm. Mitochondriën zijn met een schoolmicroscoop te klein om goed te zien (ongeveer 1 µm).

Uitleg · 26.12

Eencelligen: een heel organisme in één cel

12/18

Van Leeuwenhoeks 'diertjes' waren eencelligen: organismen die uit één enkele cel bestaan. Die ene cel doet alles tegelijk: voedsel opnemen, ademen, bewegen, reageren en zich voortplanten door zich in tweeën te delen. Er zijn er veel meer van dan van alle andere organismen samen.

eencellige	groep	grootte (orde)	kern?	waar je hem vindt
bacterie (bv. E. coli)	bacteriën	2 µm	nee	overal: grond, water, je darmen
gistcel	schimmels	5 à 10 µm	ja	deeg, druiven, bier
groenwier Chlamydomonas	algen	10 µm	ja	plassen, groen water in een vat
pantoffeldiertje	protisten	0,2 mm	ja	slootwater
amoebe	protisten	0,5 mm	ja	slootwater, modder

Bacteriën zijn de kleinste en eenvoudigste: ze hebben zelfs geen kern, hun erfelijk materiaal ligt los in het cytoplasma. Sommige maken ons ziek, maar de meeste zijn nuttig of onmisbaar: ze breken dode resten af (hoofdstuk 28), maken yoghurt, en je darmen zitten er vol mee. Gisten zijn eencellige schimmels die brood doen rijzen. Eencellige algen hebben bladgroenkorrels en maken, net als planten, suiker met licht.

Meercelligen bestaan uit veel cellen die het werk verdelen: een spiercel trekt samen, een zenuwcel geeft signalen door, een bladcel doet aan fotosynthese. Zo'n cel kan niet meer alleen overleven: ze is afhankelijk van de rest van het lichaam.

Groen water in het reservoir

Laat je water met voedingszouten in het licht staan, dan wordt het na een tijd groen. Onder de microscoop zie je waarom: miljoenen eencellige algen. Ze verbruiken voeding, verstoppen druppelaars en maken het water troebel. Daarom is het reservoir van de meetkas donker afgedekt (hoofdstuk 9). In opdracht 26.14 tel je zelf algen.

Een druppel slootwater: een pantoffeldiertje, groene algen en kiezelwieren, allemaal eencellig.

Uitleg · 26.13

Van cel tot organisme

13/18

In een meercellig organisme werken cellen samen op vier niveaus:

Een weefsel is een groep gelijke cellen met dezelfde taak: hartspierweefsel, of het bladmoes van een blad.
Een orgaan bestaat uit verschillende weefsels die samen één taak doen. Het hart heeft spierweefsel om te pompen, zenuwweefsel om het ritme te sturen en bindweefsel voor de kleppen. Een blad is een orgaan van een plant.
Een orgaanstelsel is een groep organen die samenwerken: het hart en de bloedvaten vormen de bloedsomloop (hoofdstuk 29).
Alle orgaanstelsels samen vormen het organisme.

	weefsel	taak	voorbeeld
mens en dier	dekweefsel	bekleden en beschermen	huid, wangslijmvlies, darmwand
	spierweefsel	samentrekken, bewegen	armspier, hartspier
	zenuwweefsel	signalen doorgeven	hersenen, zenuwen
	steun- en bindweefsel	steunen, verbinden, vervoeren	bot, kraakbeen, pees, bloed
plant	opperhuid	beschermen, gaswisseling via huidmondjes	boven- en onderkant van een blad
	bladmoes (palissade- en sponsweefsel)	fotosynthese	binnenkant van een blad
	vaatweefsel (hout- en bastvaten)	water en suiker vervoeren	nerven, stengel, wortel

Een ezelsbruggetje voor de volgorde

Van klein naar groot: cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme. Elk niveau bestaat uit het vorige: een orgaan bestaat uit weefsels, niet rechtstreeks uit cellen.

Dezelfde vijf niveaus bij een mens en bij een plant; elke pijl betekent 'samen vormen ze'.

Ontleed · 26.14

Een blad als orgaan

14/18

Snij je een blad dwars door en bekijk je de snede bij 100×, dan zie je dat een blad uit verschillende weefsels bestaat, elk met een eigen taak. Het blad is zo'n 0,2 à 0,3 mm dik.

Doorsnede van een blad: bovenaan het licht, onderaan de huidmondjes waar de gassen in en uit gaan.

Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.

1
Waslaag
Een dun, doorzichtig waslaagje op de opperhuid. Het remt het verdampen van water en laat licht door.
2
Bovenste opperhuid
Eén laag doorzichtige cellen zonder bladgroenkorrels: ze beschermen het blad en laten het licht door naar binnen.
3
Palissadeweefsel
Lange cellen dicht tegen elkaar, vol bladgroenkorrels, waar het meeste licht valt: hier gebeurt de meeste fotosynthese.
4
Sponsweefsel
Losse, ronde cellen met veel lucht ertussen. Via die luchtholtes bereikt koolstofdioxide alle cellen.
5
Nerf (vaatbundel)
Houtvaten (blauw) brengen water en mineralen aan, bastvaten (oranje) voeren de gemaakte suiker af naar de rest van de plant.
6
Onderste opperhuid
Net als bovenaan één laag beschermende cellen, maar hier met veel openingen.
7
Huidmondje
Een spleetje tussen twee boonvormige sluitcellen, die het open en dicht kunnen doen. Koolstofdioxide gaat erin, zuurstof en waterdamp gaan eruit (hoofdstuk 27).
8
Luchtholte
Een ruimte vlak boven het huidmondje, die aansluit op de lucht tussen de sponscellen.

Proef · 26.15

Habitat: huidmondjes van een kasplant bekijken

15/18

Onderzoeksvraag

Waar zitten de huidmondjes van de planten in de meetkas: aan de bovenkant of aan de onderkant van het blad? En hoeveel zijn het?

Materiaal

een blad van een plant uit de meetkas (bijvoorbeeld een boon, sla of basilicum)
doorzichtige nagellak, doorzichtig plakband, objectglaasjes
microscoop (oculair 10×/18)

VeiligheidNagellak is licht ontvlambaar en de damp is ongezond: werk aan een open raam, sluit het flesje meteen, geen vlammen in de buurt.

Zo ziet een nagellakafdruk eruit bij 400×: puzzelvormige opperhuidcellen met daartussen huidmondjes (twee groene sluitcellen rond een spleet).

Werkwijze

1Pluk een volgroeid blad. Strijk een klein vlak (± 1 cm²) aan de onderkant in met nagellak, tussen twee nerven. Doe hetzelfde aan de bovenkant van een ander, gelijkaardig blad.
2Laat de lak 5 à 10 minuten drogen tot ze niet meer plakt.
3Druk een stukje plakband stevig op de lak en trek het in één beweging los: de lak komt mee, met een afdruk van het bladoppervlak.
4Plak het band op een objectglaasje (het beschrijf je: 'onder' of 'boven') en bekijk bij 100× en 400×.
5Tel bij 400× de huidmondjes in het hele gezichtsveld, op vijf verschillende plaatsen. Neem het gemiddelde.
6Het gezichtsveld bij 400× heeft een diameter van 0,45 mm, dus een oppervlakte van 0,16 mm². Deel het gemiddelde door 0,16 om het aantal per mm² te vinden.

Waarneming

Je ziet de afdruk van de opperhuidcellen, die als puzzelstukjes in elkaar passen. Daartussen liggen de huidmondjes: twee boonvormige sluitcellen rond een spleetje. Een leerlinggroep telde bij een bonenblad (400×, vijf plaatsen):

kant	tellingen	gemiddelde	per mm²
onderkant	44, 39, 45, 40, 42	42	$42 : 0, 16 \approx 260$
bovenkant	7, 5, 6, 4, 8	6	$6 : 0, 16 \approx 40$

Verklaring

Bij de meeste planten zitten de meeste huidmondjes aan de onderkant van het blad. Daar schijnt de zon niet rechtstreeks op en is het koeler: er verdampt minder water door de open spleetjes. Het aantal per mm² verschilt van soort tot soort en zelfs van blad tot blad: in de schaduw gegroeide bladeren hebben er vaak minder. Een waterlelie, waarvan de onderkant op het water ligt, heeft ze juist alleen bovenaan.

Een vierkante centimeter bonenblad heeft er dus zo'n 26 000 aan de onderkant (100 mm² × 260). Wat die huidmondjes doen, en waarom de plant ze kan sluiten, zie je in hoofdstuk 27. In opdracht 26.13 vergelijk je de planten in de meetkas.

Uitleg · 26.16

Van molecule tot organisme: de schaal

16/18

Een vinvis is ongeveer 300 miljard keer zo lang als een atoom. Op een gewone lat krijg je dat nooit samen: teken je het atoom als een stipje van 1 mm, dan wordt de vinvis 300 000 km lang, bijna de afstand tot de maan. Daarom gebruik je een logaritmische schaal: elke streep op de schaal is tien keer groter dan de vorige. Van 1 µm naar 10 µm is even ver als van 1 m naar 10 m.

De schaal toont ook waarmee je iets kan zien. Het blote oog onderscheidt twee puntjes tot ongeveer 0,1 mm van elkaar. Een lichtmicroscoop gaat tot ongeveer 0,2 µm: kleiner kan niet, hoe sterk je ook vergroot, omdat licht zelf niet fijner 'tekent'. Voor virussen en eiwitten heb je een elektronenmicroscoop nodig, die met elektronen in plaats van licht werkt en details kleiner dan een nanometer toont.

van ... naar ...	hoeveel keer groter?
bacterie (2 µm) naar wangcel (60 µm)	30 keer
wangcel (60 µm) naar mier (5 mm = 5000 µm)	ongeveer 80 keer
virus (100 nm) naar bacterie (2 µm = 2000 nm)	20 keer
mier (5 mm) naar mens (1,7 m = 1700 mm)	340 keer

Met een sterkere microscoop zie je alles

Een lichtmicroscoop die 2000 keer vergroot, toont niet meer detail dan een die 1000 keer vergroot: het beeld wordt alleen groter en vager. Wat kleiner is dan ongeveer 0,2 µm, zoals een virus, blijft onzichtbaar. Een beter instrument moet dus een ander soort 'licht' gebruiken.

Elke streep is tien keer groter dan de vorige. Onderaan: tot waar het oog, de lichtmicroscoop en de elektronenmicroscoop reiken.

Naslag · 26.17

Overzicht: cellen, microscoop en maten

17/18

De rekenregels, de celonderdelen en de volgorde van werken op één blad.

vergroting van een microscoop (bv. 10 × 40 = 400 keer)

vergroting = vergroting oculair \times vergroting objectief

werkelijke grootte (beide groottes in dezelfde eenheid)

werkelijke grootte = \frac{grootte op tekening of foto}{vergroting}

diameter van het gezichtsveld (gezichtsveldgetal op het oculair, bv. 10×/18)

gezichtsveld = \frac{gezichtsveldgetal}{vergroting objectief}

omzetten
1 mm = 1000 µm	mm naar µm: × 1000
1 µm = 1000 nm	µm naar mm: : 1000
1 m = 1 000 000 µm	µm naar nm: × 1000

onderdeel	taak	plantencel	dierencel
celmembraan	dun vlies rond de cel; bepaalt wat erin en eruit gaat	ja	ja
cytoplasma	geleiachtige vulling waarin de onderdelen liggen en veel reacties gebeuren	ja	ja
kern	bevat het erfelijk materiaal (DNA); stuurt de cel	ja	ja
mitochondriën	maken energie vrij uit suiker (celademhaling)	ja	ja
celwand	stevige wand van cellulose buiten het membraan; geeft vorm en steun	ja	nee
grote vacuole	blaas met celvocht; houdt de cel stevig (als een opgepompte band)	ja, groot en centraal	nee (hoogstens kleine blaasjes)
bladgroenkorrels	maken suiker met licht (fotosynthese)	in de groene delen	nee

checklist microscoop
Dragen met twee handen; lamp aan; kleinste objectief (4×).
Van opzij kijken en het objectief dicht bij het glaasje brengen.
Door het oculair kijken en wegdraaien tot het beeld scherp is.
Detail in het midden, dan pas 10× en 40×; bij 40× alleen de kleine instelschroef.
Tekenen met potlood, grote duidelijke lijnen, onderdelen benoemen, vergroting noteren.
Achteraf: terug naar 4×, glaasje eraf, lamp uit.

Cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme.

Het geheel · 26.18

Waar cellen terugkomen

18/18

De cel is het vertrekpunt van de leerlijn Leven en systemen. Wat je hier leerde, gebruik je in de volgende hoofdstukken meteen: de bladgroenkorrel is waar de fotosynthese gebeurt, de mitochondrie is waar je lichaam energie vrijmaakt, en bacteriën en schimmels zijn de opruimers van elk ecosysteem. In Intermediate kijk je naar wat er in de cel gebeurt (enzymen) en naar micro-organismen, in Expert naar het DNA in de kern. Het rekenwerk (vergroting, eenheden, de logaritmische schaal) is ook leerlijn Onderzoeken en meten en Wiskundig modelleren.

F3 Meten: grootheden en eenheden

Voorvoegsels en de eenhedentrap: nu met micro en nano erbij.

F6 Het deeltjesmodel

Robert Brown zag met zijn microscoop stuifmeelkorrels trillen: bewijs voor bewegende deeltjes. Diffusie brengt stoffen de cel in en uit.

F27 Planten: fotosynthese en groei

Wat er in de bladgroenkorrels gebeurt, en wat de huidmondjes doen.

F28 Ecosystemen en kringlopen

Bacteriën en schimmels als reducenten: zonder eencelligen geen kringloop.

F29 Het lichaam als systeem

Organen en orgaanstelsels van je eigen lichaam: longen, hart en bloed.

I5 Groei en verval: exponentiële modellen

Algen in het reservoir delen zich en groeien exponentieel.

I34 Enzymen en stofwisseling

De chemie in de cel: enzymen, celademhaling en fotosynthese als reactievergelijking.

I35 Micro-organismen en biotechnologie

Bacteriën, gisten en schimmels kweken en gebruiken.

E29 DNA, genen en eiwitten

Het erfelijk materiaal in de kern: hoe een cel weet wat ze moet maken.

E31 Bioprocestechniek

Eencellige algen op grote schaal kweken voor zuurstof en voedsel.

HabitatIn de meetkas kijk je voortaan ook met een microscoop naar je planten. Een nagellakafdruk toont de huidmondjes, waarlangs de planten koolstofdioxide opnemen en water verdampen: de vochtige kaslucht van hoofdstuk 6 komt grotendeels daarvandaan. En een druppel uit het reservoir toont of er algen groeien. In opdracht 26.13 maak je een huidmondjeskaart van de kasplanten voor je portfolio.

Samenvatting

In het kort

Een organisme heeft de levenskenmerken: voeding, ademhaling, groei, voortplanting, reageren op prikkels, beweging en uitscheiding; het bestaat uit cellen en heeft erfelijk materiaal.
Celtheorie: alle organismen bestaan uit cellen, en elke cel ontstaat uit een andere cel.
Plantencellen en dierencellen hebben een celmembraan, cytoplasma, een kern en mitochondriën. Alleen plantencellen hebben een celwand, een grote vacuole en (in de groene delen) bladgroenkorrels.
Vergroting van een microscoop = oculair × objectief; werkelijke grootte = grootte op de foto : vergroting.
Cellen meet je in micrometer: 1 mm = 1000 µm; 1 µm = 1000 nm. De meeste cellen zijn 10 tot 100 µm.
Eencelligen doen alles in één cel; bij meercelligen vormen cellen weefsels, organen, orgaanstelsels en het organisme.
Op een logaritmische schaal is elke stap tien keer groter; het oog ziet tot 0,1 mm, de lichtmicroscoop tot 0,2 µm.

Begrippen

Wat je nu kent

levenskenmerken: De eigenschappen die alle levende wezens samen hebben: voeding, ademhaling, groei, voortplanting, reageren op prikkels, beweging en uitscheiding; ze bestaan uit cellen.
cel: De kleinste eenheid die zelf leeft: een zakje met een membraan, gevuld met cytoplasma, met erfelijk materiaal.
celtheorie: Alle organismen bestaan uit een of meer cellen, de cel is de bouwsteen van het leven, en elke cel ontstaat uit een andere cel.
celmembraan: Het dunne vlies rond elke cel dat bepaalt welke stoffen erin en eruit gaan.
celwand: Stevige wand van cellulose buiten het celmembraan van een plantencel; geeft vorm en steun.
cytoplasma: De geleiachtige vulling van een cel waarin de celonderdelen liggen.
kern: Het deel van de cel met het erfelijk materiaal (DNA) dat de cel stuurt.
vacuole: Grote blaas met celvocht in een plantencel; houdt de cel stevig.
bladgroenkorrel: Groen celonderdeel waarin de plant met licht suiker maakt (fotosynthese); ook chloroplast genoemd.
mitochondrie: Celonderdeel dat energie vrijmaakt uit suiker met zuurstof (celademhaling); in planten- én dierencellen.
vergroting: Hoeveel keer groter je iets ziet dan het is; bij een microscoop: vergroting oculair × vergroting objectief.
gezichtsveld: Het ronde stuk van het preparaat dat je door de microscoop ziet; hoe sterker de vergroting, hoe kleiner.
micrometer: Een duizendste millimeter: 1 µm = 0,001 mm. Cellen meet je in micrometer.
weefsel: Een groep gelijke cellen die samen dezelfde taak doen, zoals spierweefsel of bladmoes.
orgaan: Een deel van een organisme uit verschillende weefsels met een eigen taak, zoals het hart of een blad.
orgaanstelsel: Organen die samenwerken voor één grote taak, zoals de bloedsomloop.
eencellige: Een organisme dat uit één cel bestaat, zoals een bacterie, een gistcel of een pantoffeldiertje.
huidmondje: Opening tussen twee sluitcellen in de opperhuid van een blad, waardoor gassen in en uit gaan.

Aan de slag in het werkboek16 opdrachten, van oefenen tot uitdagen