Eukaryoten zijn organismen waarvan de cellen elk een kern en organellen met hun eigen membranen hebben. Prokaryoten zijn eenvoudiger, eencellige organismen zonder kern en slechts één binnenruimte. Dit verschil vertegenwoordigt een structureel voordeel waardoor eukaryote cellen zichzelf kunnen organiseren in meercellige organismen. De inwendige organellen, inclusief de kern, isoleren de verschillende celprocessen en maken ze gemakkelijker te controleren.
Zonder kern vermenigvuldigen prokaryotische cellen zich via een moeilijk te controleren binair splijtingsproces. Dit betekent dat ze zich snel kunnen voortplanten wanneer middelen en ruimte beschikbaar zijn, maar een dergelijke snelle, ongecontroleerde groei is niet gewenst wanneer een cel deel uitmaakt van een groter organisme. In plaats daarvan moet elke cel zijn groei en deling coördineren met alle andere cellen van het organisme. Eukaryote cellen hebben de structurele complexiteit om dit te doen, terwijl prokaryotische cellen dat vermogen niet hebben.
Kenmerken en kenmerken van prokaryotische cellen onder de microscoop
De prokaryotische domeinen zijn Bacteria en Archaea; elk van deze domeinen is onderverdeeld in koninkrijken en kleinere taxonomische categorieën. Als eencellige organismen zonder kern of organellen, worden ze gekenmerkt door de volgende opvallende kenmerken:
- Enkele cellen hebben een celwand.
- De enkele cellen hebben een celmembraan.
- Cellen bevatten een DNA-streng.
- Cellen bevatten ribosomen.
- De cellen hebben een flagellum.
De afzonderlijke cellen van bacteriën en archaea worden blootgesteld aan de omgeving en hebben dus een celwand om ze te beschermen. Onder een microscoop is de celwand een dikke, duidelijk zichtbare structuur die de cel omgeeft. Aan de binnenkant van de celwand bevindt zich een celmembraan dat regelt welke stoffen de cel in en uit kunnen gaan.
In het celmembraan bevindt zich een strak opgerolde enkele streng DNA. De streng is cirkelvormig en wanneer de cel begint te delen, ontrolt de streng zich en neemt zijn cirkelvorm aan voordat hij wordt gekopieerd. Zodra de streng is gedupliceerd, gaan de twee kopieën naar de tegenovergestelde uiteinden van de cel en splitst de cel zich in tweeën.
Vrij zwevend in het celcytoplasma zijn ribosomen die de eiwitten produceren die de cel nodig heeft. Aan het ene uiteinde van de cel, een zweepachtige structuur genaamd a flagellum is bevestigd om de cel mobiliteit te geven. De prokaryotische cellen gebruiken hun eenvoudige structuur als een evolutionair voordeel. Hun DNA is onbeschermd en muteert vrijelijk, terwijl hun snelle reproductiesnelheid een snelle aanpassing aan nieuwe situaties en veranderingen in de omgeving mogelijk maakt.
De structuur van eukaryote cellen
Als je de structuren van prokaryote en eukaryote cellen onder een microscoop vergelijkt, zien de cellen er heel anders uit. Net als prokaryotische cellen hebben eukaryote cellen een membraan en ribosomen, maar de volgende verschillen zijn zichtbaar:
- Cellen hebben geen celwand.
- Cellen hebben een kern.
- Het DNA bevindt zich in verschillende strengen in de kern.
- Er zijn mitochondriën en lysosomen, elk met hun eigen buitenmembraan.
- Extra membraangebonden organellen zijn Golgi-lichamen en het endoplasmatisch reticulum.
- Cellen hebben twee centriolen.
Het is duidelijk dat de cellen waaruit eukaryoten bestaan een andere structuur hebben dan prokaryotische cellen. Hoewel ze complex zijn en zich op een meer gecompliceerde manier voortplanten, is het niet vanzelfsprekend waarom precies dat geeft eukaryoten een structureel voordeel.
Hoe eukaryote cellen werken
De eukaryote cellen hebben hun eigen onafhankelijke functies, maar ze functioneren vaak als onderdeel van een groter organisme. Bij planten en dieren importeren ze stoffen uit andere cellen en exporteren ze afvalstoffen en nuttige eiwitten, hormonen en enzymen. Wanneer ze een activiteit uitvoeren, wat ze exporteren, signalen naar andere cellen wat ze aan het doen zijn. Ze hebben geen celwand omdat ze die niet nodig hebben voor bescherming, en het zou in de weg staan van de intercellulaire uitwisselingen.
In plaats van hun synthese van celstoffen en hun omzetting van energie in de algemene ruimte uit te voeren in het celmembraan hebben ze gespecialiseerde regio's in specifieke organellen waar deze activiteiten plaatsvinden plaats. Omzetting van glucose naar het energieopslagmolecuul ATP wordt uitgevoerd in de mitochondriën. Afbraak van celresten en afval vindt plaats in lysosomen. Golgi-lichamen en de endoplasmatisch reticulum eiwitten, koolhydraten en lipiden synthetiseren. De membraangebonden organellen van eukaryote cellen zijn gespecialiseerd in de productie van specifieke celstoffen.
Eukaryote celreproductie
De cellen van eukaryoten hebben twee manieren om zich te vermenigvuldigen: seksuele en ongeslachtelijke voortplanting. Aseksuele voortplanting vindt plaats wanneer meer van dezelfde soort cel nodig is, zoals in de huidcellen van dieren. Seksuele reproductie wordt gebruikt wanneer een nieuw complex organisme zoals een plant of dier wordt gecreëerd. Bij ongeslachtelijke voortplanting neemt het aantal cellen toe, terwijl bij seksuele voortplanting het aantal organismen zich vermenigvuldigt.
Beide soorten reproductie zijn gecompliceerde meertrapsbewerkingen. Voor ongeslachtelijke voortplanting splitst de celkern zich in twee identieke delen in een proces genaamd mitose. Elke kern heeft volledige kopieën van het cel-DNA en wanneer de cel splitst, krijgt elk deel een deel van de organellen.
Voor seksuele voortplanting worden cellen geproduceerd met verschillende geslachtskenmerken in een proces genaamd meiosis. Bij dieren zijn de twee soorten cellen bijvoorbeeld de zaadcellen en de eicellen. Twee cellen met verschillende geslachtskenmerken en meestal van verschillende organismen van dezelfde soort komen samen om een nieuw organisme te vormen. Bij dieren bevrucht de zaadcel een eicel, en de combinatie groeit uit tot een nieuw dier.
Het structurele voordeel van eukaryote:
De verschillen tussen de cellen van eukaryoten en prokaryoten geven eukaryoten voordelen op verschillende gebieden. Als we de kenmerken opsommen die in eukaryoten maar niet in prokaryoten worden aangetroffen, wat zijn dan de voordelen van deze verschillen? De belangrijkste structurele verschillen liggen in de kern, de organellen en de buitenwand van de cel. Deze verschillen leiden tot specifieke voordelen en mogelijkheden voor eukaryoten die prokaryoten niet hebben. Als gevolg hiervan blijven prokaryoten eenvoudige eencellige organismen. Hoewel er ook eencellige eukaryoten bestaan, hebben sommige eukaryoten gebruik gemaakt van deze voordelen om te evolueren naar hogere planten en dieren.
De aanwezigheid van een kern in eukaryote cellen geeft eukaryoten twee voordelen. De kern vertegenwoordigt een extra beschermende omhulling van het DNA. Hierdoor is eukaryoot DNA minder vatbaar voor mutaties. De kern maakt ook de reproductie gemakkelijker te controleren. De gecompliceerde op de kern gebaseerde voortplantingsprocessen hebben veel punten die kunnen dienen als een stop om de groei en celvermeerdering met de andere cellen van het organisme te coördineren.
De integratie van organellen in de eukaryote cellen concentreert functies in hun eigen binnenruimten. Dit betekent dat processen zoals energieproductie en afvalverwijdering veel efficiënter zijn in eukaryote cellen dan in prokaryoten. Wanneer mitochondriën de energie van de cel produceren, kunnen cellen meer of minder mitochondriën hebben, afhankelijk van de rol die ze in het organisme spelen. Zonder organellen moet de hele prokaryotische cel alles doen en is het efficiëntieniveau lager.
De afwezigheid van een celwand in complexe eukaryoten is het voordeel dat de eukaryote cellen in staat stelt zichzelf te organiseren in structuren zoals organen, botten, plantenstengels en fruit. Deze cellen werken samen en differentiëren zich afhankelijk van hun omringende cellen. Een celwand zou dergelijke nauwe interacties voorkomen. Hoewel prokaryotische cellen soms samenklonteren in eenvoudige structuren, differentiëren ze niet zoals eukaryote cellen in complexe organismen dat doen.
De groot structureel voordeel van eukaryoten boven prokaryoten is het vermogen om geavanceerde, meercellige organismen te vormen. Hoewel eukaryoten kunnen overleven als zowel eencellige als meercellige organismen, hebben prokaryoten niet het vermogen om complexe structuren of organismen te vormen.