Prokaryote cellen: definitie, structuur, functie (met voorbeelden)

Wetenschappers geloven dat prokaryotische cellen enkele van de eerste levensvormen op aarde waren. Deze cellen zijn vandaag de dag nog steeds overvloedig en kunnen worden onderverdeeld in bacteriën en archaea.

Een klassiek voorbeeld van een prokaryote cel is: Escherichia coli (E. coli).

Prokaryote cellen zijn van fundamenteel belang voor het beheersen van celbiologie op de middelbare school. Lees verder om meer te weten te komen over de verschillende cellulaire componenten van prokaryoten.

Prokaryoten zijn meestal eenvoudige, eencellige organismen zonder membraangebonden organellen of een kern. Eukaryoten deze structuren hebben.

Miljarden jaren geleden zijn prokaryoten mogelijk geëvolueerd uit membraangebonden organische moleculen genaamd protobionten. Het waren misschien de eerste levensvormen op aarde.

Je kunt prokaryoten in twee domeinen verdelen: bacteriën en Archaea.

(Merk op dat wanneer u over de domeinen schrijft, de namen met een hoofdletter moeten worden geschreven. U kunt ze echter in kleine letters laten staan ​​als u over de twee groepen in het algemeen schrijft.)

Beide groepen bestaan ​​uit kleine eencellige organismen, maar er zijn verschillen tussen hen. Bacteriën hebben peptidoglycanen in hun gevangenismuren en archaea niet. Bovendien hebben bacteriën vetzuren in hun plasmamembraan lipiden, terwijl archaea hebben fytanyl groepen.

Enkele voorbeelden van veel voorkomende bacteriën zijn: e. coli en Staphylococcus aureus (beter bekend als stafylokok). In zout levende halofielen zijn een voorbeeld van archaea.

Bacteriën zijn een van de twee domeinen waaruit prokaryotische cellen bestaan. Het zijn diverse levensvormen en reproduceren door binaire splitsing.

Er zijn drie basis bacteriële celvormen: kokken, bacillen en spirilla. De kokken zijn ovale of bolvormige bacteriën, de bacillen zijn staafvormig en de spirilla's zijn spiralen.

Bacteriën spelen een belangrijke rol bij menselijke ziekten en gezondheid. Sommige van deze microben, zoals Staphylococcus aureus, kan bij mensen infecties veroorzaken. Andere bacteriën zijn echter gunstig, zoals: Lactobacillus acidophilus, die uw lichaam helpt lactose in zuivelproducten af ​​te breken.

Oorspronkelijk geclassificeerd als oude bacteriën en "archaeobacteriën" genoemd, hebben archaea nu hun eigen domein. Veel soorten archaea zijn extremofielen en leven in extreme omstandigheden, zoals kokend hete bronnen of zuur water, waar bacteriën niet tegen kunnen.

Enkele voorbeelden zijn hyperthermofielen die voorkomen bij temperaturen boven 176 graden Fahrenheit (80 graden Celsius) en halofielen die kunnen leven in zoutoplossingen die variëren van 10 tot 30 procent. De celwanden in archaea bieden bescherming en zorgen ervoor dat ze in extreme omgevingen kunnen leven.

Archaea hebben veel verschillende vormen en maten, variërend van staafjes tot spiralen. Sommige aspecten van het gedrag van archaea, zoals voortplanting, zijn vergelijkbaar met bacteriën. Andere gedragingen, zoals genexpressie, lijken echter op de eukaryoten.

Prokaryoten kunnen zich op verschillende manieren voortplanten. De basistypen van reproductie omvatten ontluikende, binaire splijting en fragmentatie. Hoewel sommige bacteriën sporenvorming hebben, wordt het niet als reproductie beschouwd omdat er tijdens dit proces geen nakomelingen worden gevormd.

ontluikend gebeurt wanneer een cel een knop maakt die op een bel lijkt. De knop blijft groeien terwijl deze aan de oudercel is bevestigd. Uiteindelijk breekt de knop af van de oudercel.

binaire splijting gebeurt wanneer een cel zich splitst in twee identieke dochtercellen. fragmentatie gebeurt wanneer een cel in kleine stukjes of fragmenten breekt en elk stuk een nieuwe cel wordt.

Binaire splitsing is een veelvoorkomend type reproductie in prokaryotische cellen. Het proces omvat de splitsing van de oudercel in twee identieke cellen. De eerste stap bij binaire splitsing is het kopiëren van het DNA. Vervolgens gaat het nieuwe DNA naar het andere uiteinde van de cel.

Vervolgens begint de cel te groeien en uit te breiden. Uiteindelijk, een septum ring vormt zich in het midden en knijpt de cel in twee stukken. Het resultaat is twee identieke cellen.

Wanneer u binaire splitsing vergelijkt met celdeling in eukaryote cellen, ziet u misschien enkele kleine overeenkomsten. Bijvoorbeeld beide mitose en binaire splitsing creëren identieke dochtercellen. Beide processen omvatten ook de duplicatie van DNA.

De celstructuur van prokaryoten kan variëren, maar de meeste organismen hebben verschillende basiscomponenten. Prokaryoten hebben een celmembraan of plasma membraan dat werkt als een beschermhoes. Ze hebben ook een stijve celwand voor extra ondersteuning en bescherming.

Prokaryote cellen hebben ribosomen, dat zijn moleculen die eiwitten maken. Hun genetisch materiaal bevindt zich in de nucleoïde, dat is de regio waar DNA leeft. Extra ringen van DNA genaamd plasmiden zweven rond de cytoplasma. Het is belangrijk op te merken dat prokaryoten geen kernmembraan hebben.

Naast deze interne structuren hebben sommige prokaryotische cellen een pilus of flagellum om ze te helpen verhuizen. Een pilus is een haarachtig uiterlijk kenmerk, terwijl een flagellum een ​​​​zweepachtig extern kenmerk is. Sommige prokaryoten zoals bacteriën hebben een capsule buiten hun celwanden. De opslag van voedingsstoffen kan ook variëren, maar veel prokaryoten gebruiken opslagkorrels in hun cytoplasma.

Genetische informatie in prokaryoten bestaat in de nucleoïde. In tegenstelling tot eukaryoten hebben prokaryoten geen membraangebonden kern. In plaats daarvan leven de circulaire DNA-moleculen in een gebied van het cytoplasma. Het circulaire bacteriële chromosoom is bijvoorbeeld één grote lus in plaats van individuele chromosomen.

DNA-synthese in bacteriën begint met de initiatie van replicatie op een specifieke nucleotidesequentie. Vervolgens vindt verlenging plaats om nieuwe nucleotiden toe te voegen. Vervolgens vindt beëindiging plaats nadat de nieuwe chromosoomvormen zijn gevormd.

Bij prokaryoten gebeurt genexpressie op een andere manier. Zowel bacteriën als archaea kunnen tegelijkertijd transcriptie en translatie hebben.

Dit betekent dat cellen kunnen maken aminozuren, die op elk moment de bouwstenen van eiwitten zijn.

De celwand in prokaryoten heeft verschillende doelen. Het beschermt de cel en biedt ondersteuning. Bovendien helpt het de cel zijn vorm te behouden en te voorkomen dat deze barst. Gelegen buiten het plasmamembraan, is de algehele structuur van de celwand gecompliceerder dan die in planten.

Bij bacteriën bestaat de celwand uit: peptidoglycaan of murein, die is opgebouwd uit polysacharideketens. De celwanden verschillen echter tussen grampositieve en gramnegatieve bacteriën.

Gram-positieve bacteriën hebben een dikke celwand, terwijl gram-negatieve bacteriën een dunne hebben. Omdat hun wanden dun zijn, hebben gramnegatieve bacteriën een extra laag lipopolysachariden.

Antibiotica en andere medicijnen kunnen zich richten op de celwanden van bacteriën zonder de mens te schaden, omdat mensen dit soort wanden niet in hun cellen hebben. Sommige bacteriën ontwikkelen echter resistentie tegen antibiotica en de medicijnen zijn niet meer effectief.

Antibioticaresistentie treedt op wanneer bacteriën evolueren en degenen met mutaties waardoor ze de medicijnen kunnen overleven, zich kunnen vermenigvuldigen.

De opslag van voedingsstoffen is belangrijk voor prokaryoten omdat sommige ervan voorkomen in omgevingen die het moeilijk maken om consistente voedselvoorraden te hebben. Prokaryoten hebben specifieke structuren ontwikkeld voor de opslag van voedingsstoffen.

Vacuolen fungeren als opslagbellen voor voedsel of voedingsstoffen. Bacteriën kunnen ook insluitsels, dit zijn structuren voor het aanhouden van glycogeen- of zetmeelreserves. Microcompartimenten in prokaryoten hebben eiwitschillen en kunnen enzymen of eiwitten bevatten. Er zijn gespecialiseerde soorten microcompartimenten zoals: magnetosomen en carboxysomen.

Er is een toenemende bezorgdheid over antibioticaresistentie over de hele wereld. Antibioticaresistentie treedt op wanneer bacteriën zich kunnen ontwikkelen en niet langer reageren op medicijnen die ze eerder vernietigden. Dit betekent dat mensen die een antibioticum gebruiken, de bacteriën in hun lichaam niet kunnen doden.

Natuurlijke selectie bevordert de weerstand bij bacteriën. Sommige bacteriën hebben bijvoorbeeld willekeurige mutaties waardoor ze antibiotica kunnen weerstaan. Als je een medicijn neemt, werkt het niet op deze resistente bacteriën. Vervolgens kunnen deze bacteriën groeien en zich vermenigvuldigen.

Ze kunnen ook hun resistentie tegen andere bacteriën geven door genen te delen, waardoor superbacteriën ontstaan ​​die moeilijk te behandelen zijn. Meticilline-resistent Staphylococcus aureus (MRSA) is een voorbeeld van een superbug die resistent is tegen antibiotica.

DNA-replicatie komt sneller voor bij prokaryoten dan bij eukaryoten, dus bacteriën kunnen zich veel sneller voortplanten dan mensen. Het ontbreken van controlepunten tijdens replicatie in bacteriën in vergelijking met eukaryoten zorgt ook voor meer willekeurige mutaties. Al deze factoren dragen bij aan antibioticaresistentie.

Hoewel bacteriën vaak ziekten bij de mens veroorzaken, hebben mensen ook symbiotische relaties met sommige microben. Gunstige bacteriën zijn belangrijk voor de gezondheid van de huid, de mond en de spijsvertering.

Bijvoorbeeld, bifidobacteriën leven in je darmen en helpen je voedsel af te breken. Het zijn cruciale onderdelen van een gezond darmstelsel.

Prebiotica zijn voedingsmiddelen die de microflora in uw darm helpen. Enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn knoflook, ui, prei, bananen, paardebloemgroenten en asperges. Prebiotica leveren de vezels en voedingsstoffen die nuttige darmbacteriën nodig hebben om te groeien.

Aan de andere kant zijn probiotica levende bacteriën die je spijsvertering kunnen helpen. Je kunt ook probiotische organismen vinden in voedingsmiddelen zoals yoghurt of kimchi.

Er zijn drie hoofdtypen genoverdracht in prokaryoten: transductie, conjugatie en transformatie. Transductie is horizontale genoverdracht die plaatsvindt wanneer een virus helpt om DNA van de ene bacterie naar de andere te verplaatsen.

Conjugatie omvat de tijdelijke fusie van microben om DNA over te dragen. Dit proces omvat meestal een pilus. Transformatie vindt plaats wanneer een prokaryoot stukjes DNA uit zijn omgeving opneemt.

Genoverdracht is belangrijk voor ziekten omdat het microben in staat stelt om DNA te delen en resistent te worden tegen medicijnen. Zo kunnen bacteriën die resistent zijn tegen een antibioticum genen delen met andere bacteriën. U kunt genoverdracht tussen microben tegenkomen in uw wetenschappelijke lessen, vooral universiteitslaboratoria, omdat dit belangrijk is voor wetenschappelijk onderzoek.

Het metabolisme bij prokaryoten varieert meer dan bij eukaryoten. Het stelt prokaryoten zoals extremofielen in staat om in extreme omgevingen te leven. Sommige organismen gebruiken fotosynthese, maar andere kunnen energie halen uit anorganische brandstof.

Je kunt prokaryoten indelen in: autotrofen en heterotrofen. Autotrofen halen koolstof uit koolstofdioxide en maken hun eigen biologische voedsel van anorganische materialen, maar heterotrofen halen koolstof uit andere levende wezens en kunnen hun eigen biologische voedsel niet maken.

De belangrijkste soorten autotrofen zijn: fototrofen, lithotrofen en organotrofen. Fototrofen gebruiken fotosynthese om energie te krijgen en brandstof te maken. Ze maken echter niet allemaal zuurstof zoals plantencellen tijdens het proces.

cyanobacteriën zijn een voorbeeld van fototrofen. Lithotrophs gebruiken anorganische moleculen als voedsel, en ze vertrouwen meestal op rotsen als bron. Lithotrofen kunnen echter geen koolstof uit rotsen halen, dus hebben ze lucht of andere materie nodig die dit element bevat. Organotrofen gebruiken organische verbindingen om voedingsstoffen binnen te krijgen.

Prokaryoten en eukaryoten zijn niet hetzelfde omdat de soorten cellen die ze hebben sterk verschillen. Prokaryoten hebben niet de membraangebonden organellen en kern die je in eukaryoten aantreft; hun DNA drijft in het cytoplasma.

Bovendien hebben prokaryoten een kleiner oppervlak in vergelijking met eukaryoten. Bovendien zijn prokaryoten eencellig, ondanks dat sommige organismen kunnen aggregeren om kolonies te vormen.

Prokaryote cellen zijn minder georganiseerd dan eukaryote cellen. Er zijn ook verschillen in de niveaus van regulatie, zoals celgroei, in prokaryoten. Je kunt dit zien aan de mutatiesnelheden van bacteriën omdat minder regelgeving snelle mutaties en vermenigvuldiging mogelijk maakt.

Omdat prokaryoten geen organellen hebben, is hun metabolisme anders en minder efficiënt. Dit voorkomt dat ze groot worden en beperkt soms hun vermogen om zich voort te planten. Niettemin vormen prokaryoten een belangrijk onderdeel van alle ecosystemen. Van de menselijke gezondheid tot wetenschappelijk onderzoek, deze kleine organismen zijn van belang en kunnen u enorm beïnvloeden.