Informatie

4.2A: Kenmerken van prokaryotische cellen - Biologie


Een prokaryoot is een eenvoudig, eencellig organisme dat geen georganiseerde kern of ander membraangebonden organel heeft.

leerdoelen

  • Beschrijf de structuur van prokaryotische cellen

Belangrijkste punten

  • Prokaryoten missen een georganiseerde kern en andere membraangebonden organellen.
  • Prokaryotisch DNA wordt gevonden in een centraal deel van de cel dat de nucleoïde wordt genoemd.
  • De celwand van een prokaryoot fungeert als een extra beschermingslaag, helpt de celvorm te behouden en voorkomt uitdroging.
  • Prokaryote celgrootte varieert van 0,1 tot 5,0 m in diameter.
  • De kleine omvang van prokaryoten maakt snelle toegang en diffusie van ionen en moleculen naar andere delen van de cel mogelijk, terwijl ook een snelle verwijdering van afvalproducten uit de cel mogelijk is.

Sleutelbegrippen

  • eukaryoot: Met complexe cellen waarin het genetische materiaal is georganiseerd in membraangebonden kernen.
  • prokaryotisch: Van cellen, zonder kern.
  • nucleoïde: het onregelmatig gevormde gebied in een prokaryote cel waar het genetische materiaal is gelokaliseerd

Componenten van prokaryotische cellen

Alle cellen delen vier gemeenschappelijke componenten:

  1. een plasmamembraan: een buitenste laag die het binnenste van de cel scheidt van de omgeving.
  2. cytoplasma: een gelei-achtig cytosol in de cel waarin andere cellulaire componenten worden gevonden
  3. DNA: het genetische materiaal van de cel
  4. ribosomen: waar eiwitsynthese plaatsvindt

Prokaryoten verschillen echter op verschillende manieren van eukaryote cellen.

Een prokaryoot is een eenvoudig, eencellig (eencellig) organisme dat geen georganiseerde kern of een ander membraangebonden organel heeft. We zullen binnenkort zien dat dit bij eukaryoten significant anders is. Prokaryotisch DNA bevindt zich in een centraal deel van de cel: de nucleoïde.

De meeste prokaryoten hebben een peptidoglycaancelwand en vele hebben een polysacharidecapsule. De celwand fungeert als een extra beschermingslaag, helpt de cel zijn vorm te behouden en voorkomt uitdroging. Door de capsule kan de cel zich hechten aan oppervlakken in zijn omgeving. Sommige prokaryoten hebben flagella, pili of fimbriae. Flagella worden gebruikt voor voortbeweging. Pili wordt gebruikt om genetisch materiaal uit te wisselen tijdens een soort reproductie die conjugatie wordt genoemd. Fimbriae worden door bacteriën gebruikt om zich aan een gastheercel te hechten.

Celgrootte

Met een diameter van 0,1 tot 5,0 m zijn prokaryotische cellen aanzienlijk kleiner dan eukaryote cellen, die een diameter hebben van 10 tot 100 m. Door de kleine omvang van prokaryoten kunnen ionen en organische moleculen die ze binnenkomen snel diffunderen naar andere delen van de cel. Evenzo kunnen alle afvalstoffen die in een prokaryotische cel worden geproduceerd, snel naar buiten diffunderen. Dit is niet het geval in eukaryote cellen, die verschillende structurele aanpassingen hebben ontwikkeld om het intracellulaire transport te verbeteren.

Kleine afmetingen zijn in het algemeen nodig voor alle cellen, of ze nu prokaryotisch of eukaryotisch zijn. Laten we eens kijken waarom dat zo is. Eerst bekijken we de oppervlakte en het volume van een typische cel. Niet alle cellen zijn bolvormig, maar de meeste hebben de neiging om een ​​bol te benaderen. Misschien herinner je je van je middelbare school meetkunde cursus dat de formule voor de oppervlakte van een bol 4πr . is2, terwijl de formule voor het volume 4/3πr . is3. Dus als de straal van een cel toeneemt, neemt het oppervlak toe met het kwadraat van de straal, maar het volume neemt toe met de derde macht van de straal (veel sneller). Daarom, als een cel groter wordt, neemt de oppervlakte-tot-volumeverhouding af. Hetzelfde principe zou van toepassing zijn als de cel de vorm van een kubus had. Als de cel te groot wordt, zal het plasmamembraan niet voldoende oppervlak hebben om de diffusiesnelheid te ondersteunen die nodig is voor het grotere volume. Met andere woorden, naarmate een cel groeit, wordt deze minder efficiënt. Een manier om efficiënter te worden is door te verdelen; een andere manier is om organellen te ontwikkelen die specifieke taken uitvoeren. Deze aanpassingen leidden tot de ontwikkeling van meer geavanceerde cellen die eukaryote cellen worden genoemd.


Hoofdstuk 4 – Kenmerken van prokaryote en eukaryote cellen

A. Prokaryote ("voor kern") - een cel zonder een membraangebonden kern en membraangebonden organellen (bijv. bacteriën) deze cellen hebben wel enkele organellen, maar ze zijn niet membraangebonden alle prokaryotische cellen hebben een celwand, de primaire component zijnde peptidoglycaan prokaryotische cellen zijn veel kleiner dan eukaryote cellen (ongeveer 10 keer kleiner) hun kleine formaat stelt hen in staat sneller te groeien en zich sneller te vermenigvuldigen dan eukaryote cellen (ze hebben een hogere oppervlakte/volume verhouding dan grotere cellen dus, omdat ze klein zijn, kunnen ze gemakkelijk aan hun bescheiden voedingsbehoeften voldoen en groeien ze snel). Deze groep omvat alle bacteriën.

B. Eukaryotische ("echte kern") - een cel met een membraangebonden kern en membraangebonden organellen ('kleine organen' 148 'gespecialiseerde structuren die specifieke functies in de cel uitvoeren) evolueerden ongeveer 2 miljoen jaar na de prokaryotencel muren zijn soms aanwezig, maar ze zijn samengesteld uit cellulose- of chitine-organismen met eukaryote cellen zoals schimmels, algen, protozoa, planten en dieren.

Het is belangrijk om de verschillen tussen prokaryote en eukaryote cellen te kennen, zodat we ziekteverwekkende bacteriën kunnen bestrijden zonder onze eigen cellen te beschadigen.


Prokaryotische cellen

Prokaryote cellen zijn vrij eenvoudige cellen die slechts uit enkele organellen bestaan ​​en geen echte kern hebben. In vergelijking met eukaryote cellen hebben prokaryotische cellen geen kern die hun genetisch materiaal bevat. In plaats daarvan bevatten prokaryotische cellen een nucleoïde die een DNA/eiwitcomplex is. Bovendien hebben prokaryotische cellen één dubbelstrengs stuk DNA dat cirkelvormig is.

Figuur 1 hieronder geeft een afbeelding van een prokaryotische cel. Als je deze afbeelding vergelijkt met een eukaryote cel, dan zie je dat prokaryoten veel minder organellen hebben. Het is duidelijk dat prokaryotische cellen veel eenvoudiger van aard zijn.

Figuur 1. Dit is een gelabeld diagram van een prokaryotische cel. Deze cel is veel minder ingewikkeld dan een eukaryote cel. Het bevat enkele vergelijkbare organellen zoals een cytoplasma en ribosomen. 1

Traditioneel werden prokaryoten gezien als één groep die archaea en bacteriën bevat. In de twintigste eeuw realiseerde men zich echter dat archaea en bacteriën een verscheidenheid aan verschillen hebben en daarom zijn deze organismen in verschillende groepen verdeeld. Er is dus een systeem met drie domeinen dat de levensvormen vertegenwoordigt. Deze drie domeinen zijn archaea, bacteriën en eukaryoten.

Bovendien, hoewel bekend is dat prokaryoten eenvoudige cellen bevatten, zijn ze in de loop van de tijd gediversifieerd. Zo is onlangs ontdekt dat prokaryoten een cytoskelet in stand houden en dat sommige prokaryoten membraangebonden organellen bevatten. Daarom valt er nog veel te ontdekken op het gebied van prokaryoten.


4.2A: Kenmerken van prokaryotische cellen - Biologie

Prokaryote cellen zijn de eenvoudigste systemen die alle tekenen van leven vertonen. Het zijn de kleinste celtypes, met een gemiddelde lengte van 2-5 m, waardoor ze net zichtbaar zijn onder de lichtmicroscoop.

Ondanks hun kleine formaat bevindt zich in elke cel de volledige chemische en biochemische machinerie die nodig is voor groei, reproductie en het verwerven en gebruiken van energie.

Prokaryoten hebben een groot scala aan vaardigheden. Sommigen van hen leven in afwezigheid van zuurstof, sommigen leven in extreme omstandigheden van hitte of kou, anderen op de bodem van oceanen waar de enige energiebron hete waterstofsulfide is dat uit de kern van de aarde opborrelt. Veelvoorkomende eigenschappen

Energie komt in vele vormen en verschillende soorten prokaryotische cellen zijn bedreven in het gebruik van bijna alle. In grote mate weerspiegelt de feitelijke structuur van een van deze cellen de manier waarop het energie verwerft, maar ondanks hun diversiteit hebben alle prokaryotische cellen de volgende kenmerken gemeen. Een celwand.

Prokaryote celwanden geven structurele integriteit en vorm aan de cel en dienen om de zweepachtige flagellen te verankeren (zie hieronder).

Net binnen de celwand is het plasmamembraan een selectieve barrière die de doorgang van materialen naar de cel regelt. Via dit membraan moet een cel voedselmoleculen, gassen en andere vitale ingrediënten uitwisselen. Samengesteld uit fosfolipide en eiwitmembranen vormen dunne, flexibele, zelfsluitende, zeer selectieve barrières tussen de binnenkant van de cel en de buitenwereld.

Gebrek aan compartimentering.

Binnen het plasmamembraan bevindt zich een viskeuze oplossing van eiwitten en andere oplosbare materialen. Dit is het cytoplasma, een complex halfvloeibaar materiaal dat alle moleculen bevat, groot en klein, die nodig zijn voor het uitvoeren van de belangrijkste metabolische reacties. Het cytoplasma wordt niet door membranen onderverdeeld in organellen, een gebrek aan compartimentering die het duidelijkst is als we kijken naar de organisatie van het genetisch materiaal. Dit is een belangrijk onderscheidend kenmerk van dit soort cellen.

Structuur van het genetische materiaal.

Genetische informatie in prokaryotische cellen wordt gedragen op een enkel cirkelvormig stuk DNA dat aan het celmembraan is bevestigd en in direct contact staat met het cytoplasma. Er is geen omsluitend membraan, dus er is geen echte kern, maar gewoon een concentratie van DNA die bekend staat als een nucleoïde. Er zijn geen speciale eiwitten geassocieerd met dit DNA-molecuul.

Plasmiden. Sommige prokaryoten dragen ook kleinere cirkels van DNA die plasmiden worden genoemd. De genetische informatie op de plasmiden is overdraagbaar tussen cellen, waardoor prokaryoten eigenschappen als antibioticaresistentie kunnen delen. Mensen hebben ontdekt dat prokaryotische plasmiden genetisch gemanipuleerd kunnen worden. Tegenwoordig zijn ze geïsoleerd, veranderd om andere interessante informatie te bevatten en vervolgens opnieuw geïntroduceerd in nieuwe cellen. Op deze manier kunnen unieke en bruikbare bacteriefabriekjes worden ontworpen, gecreëerd en aan het werk worden gezet.

Sommige prokaryoten stuwen zichzelf voort door middel van zweepachtige filamenten die flagella worden genoemd. Dit zijn eiwitstrengen die ofwel afzonderlijk ofwel in bosjes door het buitenoppervlak van het cellichaam gaan. Energie geleverd door het plasmamembraan laat het flagellum draaien door middel van een uniek roterend 'gewricht' en dit beweegt de bacterie op zijn beurt door zijn vloeibare wereld. Prokaryotische flagella zijn heel anders dan gelijkaardige structuren die door eukaryote cellen worden gebruikt.

Prokaryote cellen bevatten ook ribosomen, kleine complexen van RNA en eiwit, waarop nieuwe eiwitten worden geassembleerd. Fotosynthetische prokaryoten bevatten ook pigmenten die worden gebruikt bij het opvangen van lichtenergie. Zeebacteriën bevatten gasbellen die hen helpen het hoofd boven water te houden, weer andere hebben kleine ijzerafzettingen in hun cytoplasma die werken als magneten en helpen hen te oriënteren met het magnetische veld van de aarde. Er lijkt geen limiet te zijn aan de diversiteit van deze oude organismen.

Voortplanting in prokaryotische cellen is door binaire splitsing een proces van groei, vergroting en deling. Het DNA-molecuul van de cel wordt nauwkeurig gedupliceerd en de twee gescheiden kopieën vormen elkaar door beweging van het celmembraan waaraan ze zijn bevestigd. De cel splitst zich vervolgens in twee kleinere maar identieke cellen en elk begint zijn eigen onafhankelijke bestaan.


Wat zijn cellen?

Cellen zijn de morfologische en functionele eenheid waaruit elk levend wezen bestaat. Alle levende organismen zijn samengesteld uit ten minste één. De meeste dierlijke cellen hebben afmetingen van 10 tot 100 micrometer en hebben verschillende sleutelelementen.

De meest complexe organismen, zoals zoogdieren, zijn samengesteld uit een enorme reeks van deze vitale eenheden die gecoördineerd werken. Ze hebben verschillende gespecialiseerde onderdelen om bepaalde functies te ontwikkelen en uit te voeren.

Het menselijk lichaam bestaat uit meer dan 200 soorten cellen, elk gespecialiseerd in een specifieke functie zoals geheugen, zicht, beweging of spijsvertering, naast vele andere. De diversiteit binnen de verschillende celtypes is erg groot.

Celbiologie is een tak van de biologie die de verschillende soorten cellen bestudeert. De kennis en basisinformatie die over dit type organisme is ontdekt, is in de loop van de tijd ook geëxtrapoleerd naar andere verschillende.

De oorsprong van de eerste cel

Volgens onderzoekers ontstond het eerste leven ongeveer 3,8 miljard jaar geleden, of 750 miljoen jaar na de vorming van de aarde. Er wordt gespeculeerd dat de eerste cel ontstond uit de RNA-envelop van zelfreplicatie in een membraan bestaande uit fosfolipiden.

De zelfreplicerende RNA-envelop en de moleculen die zijn geassocieerd met een lipidemembraan zijn daarom gehandhaafd als een eenheid die zichzelf kan reproduceren en in de loop van de tijd kan evolueren. De synthese van eiwitten uit RNA is mogelijk al geëvolueerd.


Prokaryote cellen zijn cellen die geen kern hebben (de kern van een cel omhuld door een membraan). In sommige prokaryotische literatuur wordt het ook gedefinieerd als een cel die geen orgaan heeft dat is ingekapseld in membranen. Prokaryote cellen zijn de samenstellende cellen van verschillende soorten organismen, namelijk alle soorten eencellige organismen, Archaea-domeinen en Bacteria-domeinen.

Pili of pilus is een fijne haarvormige structuur die uit de celwanden steekt. De Pili is samengesteld uit eiwitten en wordt aangetroffen in veel gramnegatieve bacteriën. De pili lijkt op flagellum (flagella), maar is korter, stijver, kleiner in diameter en nog veel meer in aantal.

De functie van pili is als een plaats van binnenkomst van genetisch materiaal tijdens de paring en helpt zich te hechten aan dierlijke of plantaardige weefsels. Pili is geen bewegingsinstrument. Er zijn ook fimbriae die lijken op pili maar korter zijn.

Plasmiden

Plasmiden zijn DNA ekstrachromosomaal kleiner dan chromosomen en cirkelvormig. DNA op de plasmiden kan op zichzelf worden gerepliceerd. Het aantal en de grootte van plasmiden in cellen varieert afhankelijk van het type plasmide dat ze hebben.

Plasmidefunctie is om de niet-essentiële eigenschappen van DNA te dragen die prokaryotische cellen geven, zoals antibioticaresistentie, virulentie (het vermogen om ziekte te veroorzaken) en conjugatie (het delen van plasmiden met andere prokaryotische cellen).

Niet-essentieel betekent dat het geen directe rol speelt in het metabolisme en enige biologische activiteit die bacteriën ondersteunt. Plasmiden worden ook aangetroffen in sommige eukaryote microben zoals gist.

Ribosomen

Ribosomen zijn nanomachines voor eiwitsynthese. Prokaryote cellen hebben veel ribosomen. De functie van ribosomen is om te vertalen in de synthese van eiwitten die de genetische code van DNA omzetten in eiwitten.

Er zijn verschillende verschillen tussen prokaryotische ribosomen en eukaryote ribosomen. Kleinere prokaryotische ribosomen en minder rRNA.

Cytoplasma

Cytoplasma is een vloeistof van cellen in een celmembraan die bestaat uit water, eiwitten, lipiden, mineralen en enzymen. Het organel bevindt zich ook in het cytoplasma. Cytoplasmatische functie is als de plaats waar metabolische reacties plaatsvinden en voedselreserves opslaan in de vorm van onoplosbare korrels (opslagkorrels).

Plasma Membranen

Plasmamembranen zijn dunne semi-permeabele biologische membranen bestaande uit twee lagen fosfolipiden en ingebed met eiwitten. De functie van plasmamembranen is als celbeschermer tegen extracellulaire omgevingen en regelt het verkeer van stoffen in en uit cellen.

Celwand

Celwanden zijn de buitenste coatingstructuur van de hardere en stijvere cellen die zich tussen de capsules en het plasmamembraan bevinden. Er zijn poriën voor het binnenkomen en verlaten van moleculen. De functie van de celwand is het vormen en beschermen van de interne organellen van de cel.

Capsules

Capsules zijn de buitenste lagen van bacteriën van verschillende dikte in elk type bacterie. De dikke laag wordt een capsule genoemd die is samengesteld uit glycoproteïnen en wordt meestal aangetroffen in ziektedragende bacteriën (pathogeen).

Terwijl de dunne laag een slijmlaag wordt genoemd die bestaat uit water en polysachariden en wordt deze meestal aangetroffen in saprobe bacteriën (die voedsel krijgen van de rest van het organisme).

De functie van de capsule is als celbeschermer, het voorkomen van uitdroging van de cellen, het helpen zich te hechten aan andere bacteriën of in andere organismen en het beschermen van pathogene bacteriën tegen de invloed van gastheercelantilichamen.

Flagella

Flagella is een zweepachtige structuur waarmee cellen kunnen bewegen. In prokaryoten is de structuur van flagella heel eenvoudig in vergelijking met eukaryote cellen omdat het slechts uit een enkele vezel van flagelline-eiwit bestaat. De flagella-functie is als een hulpmiddel voor celbeweging. Prokaryotische flagella-bewegingen zijn als tollen.

Nucleoïde

Een nucleoïde is een dun, transparant gebied van cellen dat primair DNA bevat. Nucleoïden zijn de belangrijkste centra van DNA-transcriptie en -replicatie. De onregelmatige vorm met nucleoïde grootte varieert afhankelijk van het celtype. DNA-strengen op nucleoïden zijn cirkelvormig of ovaal van vorm.

Nucleoïde functie is vergelijkbaar met de kern van een cel (nucleus) in eukaryoot, alleen zonder een kernmembraan zodat het in direct contact komt met het cytoplasma.


Prokaryoten

Een organisme met prokaryote cellen is a prokaryoot. Prokaryotische organismen danken hun naam aan de Griekse wortels, pro (voor) en karyon (noot of pit). Dit betekent ruwweg dat het cellen zijn met structuren die zo eenvoudig zijn dat ze uit een tijd kwamen voordat de kern van een cel bestond.

De drie domeinen van het leven, Eukaryota, Bacteria en Archaea, omvatten twee takken die prokaryoten zijn:

  1. bacteriën &ndash De eerste prokaryoten, ontdekt in 1676. Bacteriën hebben bacterieel rRNA (ribosomaal RNA), geen kernmembraan en celmembranen die voornamelijk bestaan ​​uit diacylglyceroldiësterlipiden (ester-gekoppelde lipiden).
  2. Archaea &ndash Eencellige organismen. Ze hebben geen kernmembraan en delen bepaalde eigenschappen met bacteriën (rDNA, circulaire chromosomen, ongeslachtelijke voortplanting), maar onderscheiden zich van bacteriën door hun unieke rDNA en ethergebonden lipiden in hun celmembranen.

Alleen het domein, Eukaryota, heeft eukaryote cellen.

Prokaryotische cellen

Prokaryote cellen zijn extreem klein, veel kleiner dan eukaryote cellen. Een typische prokaryotische cel heeft een grootte variërend van 0,1   m i c r o n s (mycoplasma bacteriën) tot 5,0   m i c r o n s .

1   m i c r o n of micrometer, μ m , is een duizendste van een millimeter of een miljoenste van een meter.

Overal zouden 200 tot 10.000 prokaryotische cellen op de kop van een speld passen.

Hun kleine formaat maakt prokaryotische cellen slechts de helft tot een duizendste van de grootte van een eukaryote cel, die typisch tussen de 10 en 100   μ m ligt.

Een verbazingwekkende prokaryotische uitbijter is: Thiomargarita namibiensis, de grootste bacterie ooit ontdekt, met maar liefst 100 tot 300   μ m . Dat is groot genoeg om in een lichtmicroscoop te zien.

Prokaryotische organellen

Prokaryoten hebben geen organellen in hun cellen! Alle equivalente functies van eukaryote cellen worden uitgevoerd door vier structuren: een plasmamembraan, cytoplasma, ribosomen en genetisch materiaal (zowel rDNA als DNA).

Feiten over prokaryotische cellen

  1. Prokaryoten helpen voedingsstoffen te recyclen door dode organismen af ​​te breken
  2. Bacteriën in de darmen en monden van alle hogere dieren helpen bij de vertering van voedsel
  3. Het DNA van een prokaryotische cel is strak opgerold in een &lsquonucleoïde,&rsquo, wat geen echte kern is omdat het geen membraan heeft
  4. Prokaryotisch rDNA is een enkele ring van DNA en is slechts ongeveer 0,1 procent van de hoeveelheid DNA in een eukaryote cel
  5. Prokaryote cellen hebben veel meer manieren om energie te verkrijgen en te gebruiken dan eukaryote cellen, ze voeren fotosynthese uit, ademen gemeen met eukaryoten, maar gebruiken ook stikstoffixatie, denitrificatie, sulfaatreductie en methanogenese
  6. Ongeveer de helft van alle bacteriën heeft flagella, kleine zweepachtige externe structuren die ze allemaal kunnen verplaatsen
  7. Prokaryotische cellen kunnen pili en fimbriae gebruiken, ook soorten uitwendige gezwellen, om zich aan andere cellen of oppervlakken te hechten waarvan ze hun thuis maken
  8. Prokaryote cellen kunnen ongeveer elke 24 uur binaire splijting uitvoeren, wat betekent dat ze zich exponentieel snel kunnen voortplanten
  9. Alle volwassen mensen hebben ongeveer 0,2   kg bacteriën in hun spijsverteringsstelsel en op hun huid recente studies stellen het aantal bacteriën in ons lichaam ongeveer gelijk aan het aantal eukaryote cellen
  10. Prokaryote cellen zijn de oudste levensvormen op aarde, die 3,5 miljoen jaar oud zijn

Structuren en kenmerken van cellen

Beantwoord na het voltooien van het lab over de verschillen tussen prokaryotische en eukaryote cellen de vragen Wat heb je geleerd? Wat wil je hierna doen? en Wat ga je de volgende keer anders doen? in een alinea.

Vandaag heb ik geleerd dat cellen veel interessanter zijn dan ik eerst had gedacht. Ik had veel plezier met dit lab omdat ik de kans had om andere dingen te zien dan wat ik eerder op een microscoop thuis heb gezien. Ik wou echt dat ik de kans had gehad om meer soorten cellen te zien. Degene die ik vandaag zag waren erg netjes, maar ik wil meer zien! Meer! Nu ik kikkerbloed heb gezien, wil ik koeienbloed, kattenbloed, vissenbloed, salamanderbloed, mensenbloed, boomsap, hondenbloed, varkensbloed en ander dergelijk bloed zien. Ik moet meer bloed zien!

De volgende keer dat ik een situatie als deze heb, zou ik waarschijnlijk één belangrijk ding anders doen: ik zal minder tijd besteden aan het scherpstellen van de lens, zodat ik meer tijd heb om naar het bloed te kijken.


Een overzicht van infectieuze agentia

Biologen classificeren levende organismen over het algemeen in een van de vijf koninkrijken die hier worden geïllustreerd. Bacteriën zijn het meest primitief en vertegenwoordigen waarschijnlijk de vroegst levende organismen, waaruit de protista en andere koninkrijken waarschijnlijk zijn geëvolueerd. De overlap van de koninkrijken in deze figuur is opzettelijk, omdat er, gezien de evolutie van steeds complexere en diversere soorten, geen duidelijke scheidslijnen zijn en de classificatie soms dubbelzinnig was. Schimmels werden bijvoorbeeld ooit ingedeeld bij planten, maar sommige van hun structurele kenmerken zijn heel anders dan die van planten, en ze worden nu ingedeeld in hun eigen koninkrijk.

Soorten uit alle vijf de koninkrijken hebben het potentieel om de menselijke gezondheid te beïnvloeden, zowel positief als negatief.

Terwijl natuurlijke selectie concurrentie tussen en binnen soorten impliceert, zijn we ons er steeds meer van bewust dat er een sterke onderlinge afhankelijkheid is tussen soorten. De meeste bacteriën zijn bijvoorbeeld niet-pathogeen en leven in duizelingwekkend grote aantallen op de binnen- en buitenoppervlakken van ons lichaam. Deze "normale flora" overtreft feitelijk het aantal cellen in ons lichaam, en ze bieden veel voordelen. Een belangrijk voordeel is dat door op onze huid en op de epitheliale bekleding van onze luchtwegen, het spijsverteringskanaal en het urogenitale kanaal te leven, deze meestal onschadelijke bacteriën voorkomen dat pathogene soorten voet aan de grond krijgen.


Wat is het verschil tussen prokaryotische en eukaryote cellen?

Je weet wanneer je iemand een zin hoort beginnen met: "Er zijn twee soorten mensen. "En je denkt bij jezelf: "Oh jongen, hier komt het." Omdat het terugbrengen van de hele mensheid tot "twee soorten mensen" op zijn best een verfoeilijke activiteit lijkt.

Maar wat als ik je zou vertellen dat er maar twee soorten organismen zijn?

Volgens wetenschappers is de wereld opgesplitst in twee soorten organismen - prokaryoten en eukaryoten - die twee verschillende soorten cellen hebben. Een organisme kan uit het ene of het andere type bestaan. Sommige organismen bestaan ​​uit slechts één miezerige cel, maar toch zal die cel ofwel prokaryotisch of eukaryotisch zijn. Het is gewoon zoals de dingen zijn.

Naar organel of niet naar organel?

Het verschil tussen eukaryote en prokaryotische cellen heeft te maken met de kleine dingen in de cel, organellen genaamd. Prokaryotische cellen zijn eenvoudiger en missen de membraangebonden organellen en kern van de eukaryoot, die het DNA van de cel inkapselen. Hoewel ze primitiever zijn dan eukaryoten, zijn prokaryotische bacteriën de meest diverse en overvloedige groep organismen op aarde - wij mensen zijn letterlijk bedekt met prokaryoten, van binnen en van buiten. Aan de andere kant zijn alle mensen, dieren, planten, schimmels en protisten (organismen die uit een enkele cel bestaan) eukaryoten. En hoewel sommige eukaryoten eencellig zijn - denk aan amoeben en paramecium - zijn er geen prokaryoten die meer dan één cel hebben.

Prokaryotisch efficiëntie-appartement versus eukaryotisch herenhuis

"Ik beschouw een prokaryoot als een eenkamer-efficiënt appartement en een eukaryoot als een herenhuis van $ 6 miljoen", zegt Erin Shanle, een professor in de afdeling Biologische en Milieuwetenschappen aan de Longwood University, in een e-mailinterview. "De grootte en scheiding van functionele 'kamers' of organellen in eukaryoten is vergelijkbaar met de vele kamers en complexe organisatie van een herenhuis. Prokaryoten moeten soortgelijke klussen in een eenpersoonskamer klaren zonder de luxe van organellen."

Een reden waarom deze analogie nuttig is, is omdat alle cellen, zowel prokaryoten als eukaryoten, omgeven zijn door een selectief permeabel membraan waardoor alleen bepaalde moleculen in en uit kunnen komen - net zoals de ramen en deuren van ons huis. Je kunt je deuren en ramen op slot doen om zwerfkatten en inbrekers buiten te houden (het mobiele equivalent van virussen of vreemde materialen), maar je opent de deuren om boodschappen binnen te halen en het afval buiten te zetten. Op deze manier behouden alle cellen de interne homeostase of stabiliteit.

"Prokaryoten zijn veel eenvoudiger qua structuur", zegt Shanle. "Ze hebben één enkele 'kamer' om alle noodzakelijke functies van het leven uit te voeren, namelijk het produceren van eiwitten uit de instructies die zijn opgeslagen in DNA, de complete set instructies voor het bouwen van een cel. Prokaryoten hebben geen aparte compartimenten voor energieproductie, eiwitverpakking, afvalverwerking of andere sleutelfuncties."

Daarentegen hebben eukaryoten membraangebonden organellen die worden gebruikt om al deze processen te scheiden, wat betekent dat de keuken gescheiden is van de hoofdbadkamer - er zijn tientallen ommuurde kamers, die allemaal een andere functie in de cel hebben.

DNA wordt bijvoorbeeld opgeslagen, gerepliceerd en verwerkt in de kern van de eukaryote cel, die zelf is omgeven door een selectief permeabel membraan. Dit beschermt het DNA en stelt de cel in staat om de productie van eiwitten te verfijnen die nodig zijn om zijn werk te doen en de cel in leven te houden. Andere belangrijke organellen zijn de mitochondriën, die suikers verwerken om energie op te wekken, het lysosoom, dat afval verwerkt, en het endoplasmatisch reticulum, dat helpt bij het organiseren van eiwitten voor distributie door de cel. Prokaryote cellen moeten veel van hetzelfde doen, maar ze hebben gewoon geen aparte kamers om het in te doen. In die zin zijn ze meer een twee-bits operatie.

"Veel eukaryote organismen bestaan ​​uit meerdere celtypen, die elk dezelfde set DNA-blauwdrukken bevatten, maar die verschillende functies vervullen", zegt Shanle. "Door de grote DNA-blauwdrukken in de kern van elkaar te scheiden, kunnen bepaalde delen van de blauwdruk worden gebruikt om verschillende celtypen te maken op basis van dezelfde set instructies."

De evolutie van eukaryoten

Je vraagt ​​je misschien af ​​hoe organismen op deze manier zijn verdeeld. Welnu, volgens de endosymbiotische theorie begon het allemaal ongeveer 2 miljard jaar geleden, toen een grote prokaryoot erin slaagde een kern te creëren door zijn celmembraan op zichzelf te vouwen.

"Na verloop van tijd werd een kleinere prokaryotische cel opgeslokt door deze grotere cel", zegt Shanle. "De kleinere prokaryoot kan aerobe ademhaling uitvoeren, of suikers omzetten in energie met behulp van zuurstof, vergelijkbaar met de mitochondriën die we zien in eukaryoten die tegenwoordig leven. Deze kleinere cel werd in de grotere gastheercel gehouden, waar hij repliceerde en werd doorgegeven aan volgende generaties. Deze endosymbiotische relatie leidde er uiteindelijk toe dat de kleinere cel een deel van de grotere cel werd en uiteindelijk zijn autonomie en veel van zijn oorspronkelijke DNA verloor."

De mitochondriën van de huidige eukaryoten hebben echter hun eigen DNA-blauwdrukken die onafhankelijk van het DNA in de kern repliceren, en mitochondriaal DNA vertoont enige gelijkenis met prokaryotisch DNA, dat de endosymbiotische theorie ondersteunt. Een soortgelijk model zou hebben geleid tot de evolutie van chloroplasten in planten, maar het verhaal begint met een eukaryote cel die mitochondriën bevat die een fotosynthetische prokaryoot overspoelen.

Eukaryoten en prokaryoten - ze zijn anders! Maar ook al kan het moeilijk zijn om de overeenkomsten tussen mensen en bacteriën te zien, we zijn allemaal gemaakt van hetzelfde spul: DNA, eiwitten, suikers en lipiden.

Hoewel de endosymbiotische theorie slechts 'theorie' is, is het de beste verklaring voor de evolutie van eukaryoten. Hoewel het op een dag misschien wordt weerlegd, wordt het ondersteund door veel feiten.