Het menselijk lichaam heeft miljarden cellen. Dit zijn kleine bouwstenen die verantwoordelijk zijn voor het onderhouden en opbouwen van weefsels en organen. Om ervoor te zorgen dat cellen zichzelf in stand houden, delen of vernietigen, vindt er een celcyclus plaats. De celcyclus in het organisme bestaat uit celgroei en celdeling. Celgroei betreft de toename in grootte en volume van alle individuele cellen. Het is genetisch gecontroleerd en vindt plaats vóór en tussen de celdeling. De voorwaarde is cellulair metabolisme, ook wel metabolisme genoemd, waarbij cellen voedingsstoffen verwerken moleculen.
Wat is celgroei?
Om ervoor te zorgen dat cellen zichzelf in stand houden, delen of vernietigen, vindt er een celcyclus plaats. De celcyclus in een organisme bestaat uit celgroei en celdeling. In een levend organisme sterven cellen voortdurend. Bij mensen zijn er honderden miljoen cellen waarvan het verlies de vorming van een nieuwe cel noodzakelijk maakt. Als er een nieuwe cel wordt gevormd, vindt celdeling plaats. Signaalcascades, boodschappersubstanties en hormonen zijn hiervoor nodig, die ook celgroei veroorzaken. Wanneer een enkele cel groeit, is het proces buitengewoon complex. Wanneer een bacteriecel groeit, vinden er bijvoorbeeld ongeveer tweeduizend chemische reacties tegelijk plaats. Deze omvatten processen voor het vrijgeven van energie, biosynthese van kleine moleculen om macromoleculen of polymerisatiereacties te binden. Tijdens het proces worden alle cellulaire structuren gevormd tijdens de celgroei, inclusief celwanden, ribosomen of flagella.
Functie en taak
Tijdens celgroei krijgt elke extra cel een compleet chromosoom en als resultaat voldoende informatie over alle monomeren, ionen en macromoleculen om een andere onafhankelijke cel te laten bestaan. Meercellige organismen op hun beurt groeien door deze zelfgevormde cellen te vermenigvuldigen. Voor reproductie hebben cellen prikkels nodig. Dit kunnen groei zijn hormonen, bijvoorbeeld. Totdat de eerste deling van een cel begint, vindt er altijd celgroei plaats. De tijdcyclus van celgroei is afhankelijk van genetische factoren en van de omgeving. De functies van cellen en de activiteit van genen worden gecontroleerd door genetische circuits en beïnvloeden ook de groei-effecten. Verschillende snelheden van celgroei kunnen er bijvoorbeeld voor zorgen dat bepaalde processen langzamer plaatsvinden in micro-organismen. Tegelijkertijd vindt er ook natuurlijke selectie plaats, die de cellen begunstigt groeien sneller dan anderen. Celgroei wordt ook verder gedifferentieerd in de cyclus die plaatsvindt in het organisme en het ontstaan van celculturen. Terwijl bacteriënkan bijvoorbeeld al na twintig minuten weer delen, de periode voor een menselijke cel en zijn deling is iets meer dan tien uur. De groei van een cel wordt berekend in de verhouding van oppervlakte tot volume Door deze verhouding heeft de cel al snel niet genoeg oppervlakte om voldoende vervuilende stoffen te verwijderen en voldoende voedingsstoffen op te nemen. Daarom is de groei ervan beperkt, zowel bij eencellige organismen als bij de ontwikkeling van meercellige organismen. Celgroei vindt voorwaardelijk plaats in het lichaam, maar wordt ook als celcultuur uitgevoerd. In dit opzicht worden cellen vermenigvuldigd en in een bepaald stadium hergebruikt, bijvoorbeeld voor verschillende experimenten om ziekten te bestuderen. Een enkele cel heeft een individuele celleeftijd, die begint na mitose en een maximale waarde bereikt bij de volgende deling, wat overeenkomt met de verdubbelingstijd. De deling van een cel in twee, van twee cellen in vier, enzovoort, wordt exponentiële of onbeperkte groei genoemd. Bepaalde voedingsstoffen en mineralen zijn belangrijk voor celgroei, inclusief kalium Dit reguleert de celgroei, die op zijn beurt de evenwicht of zuren en bases in het lichaam, evenals het vrijkomen van hormonen In feite produceren cellen eiwitten die celgroei reguleren en ook een impact hebben op genen. Celgroei bepaalt dus ook de betere evaluatie van genen. Veranderingen in een cel zijn van invloed op de concentratie of eiwitten geproduceerd. In snelgroeiende cellen zijn meer polymerasen aanwezig die transcriptie van genen mogelijk maken. Niettemin maakt het feit dat de activiteit van genen afhankelijk is van celgroei, het moeilijk om genetische circuits te meten. De maatstaven die een activiteit van genen karakteriseren, zijn afhankelijk van proteïne concentratie en groeisnelheid. De groeisnelheid is de toename van een maat in een bepaalde periode. Het wordt berekend door de groeifactor.
Ziekten en kwalen
Celgroei is van bijzonder belang in de oncologie, wiens onderzoek zich richt op de groei van kanker cellen. Hier speelt naast celgroei ook het celaantal een belangrijke rol. Als het genetisch materiaal van een cel verstoord is, kan het pathologisch veranderen. Als het aantal van dergelijke cellen laag is, reageert het eigen afweersysteem van het lichaam met vernietiging of vernieuwing. Alleen als cellen van dit type groeien oncontroleerbaar en verdeeld worden goedaardige of kwaadaardige gezwellen gevormd, die bekend staan als tumoren. Bij een kwaadaardige tumor wordt de weefselgrens al snel overschreden door groei. In dit proces wordt het omliggende weefsel vernietigd en worden nieuwe gezwellen gevormd. Kanker cellen gedragen zich in dit proces als normale cellen. Ze weten niet wanneer ze moeten stoppen met delen of sterven. Evenzo hechten ze niet stevig aan elkaar, dus kunnen ze zich scheiden van hun celassociatie en migreren. Zo kunnen ze vervolgens elders verder groeien. Dit wordt dan metastase genoemd. Als de tumorcellen op hun beurt blijven groeien, vormen ze al snel hun eigen bloed schepen ontvangen zuurstof, hormonen en glucose Hierdoor kan de tumor het omliggende weefsel binnendringen.
