Alle levende wezens op aarde kunnen in twee grote groepen worden verdeeld. Eén, de prokaryoten, ontstond bijna drie en een half miljard jaar geleden en omvat twee domeinen van organismen, de bacteriën en de Archaea. Dit zijn eenvoudige, meestal eencellige organismen die slechts een kleine hoeveelheid genetisch materiaal hebben en zich voortplanten ongeslachtelijk, wat betekent dat er geen systematische genetische diversiteit is in een bepaalde prokaryote soort bij afwezigheid van toevallige mutaties; alle nakomelingen van een bepaalde prokaryoot zijn genetisch identiek. Ze reproduceren met behulp van een proces dat binaire splitsing wordt genoemd.
Het domein Eukaryota, daarentegen, omvat dieren, planten en schimmels, en is gemaakt van voornamelijk meercellige wezens. Hun genetisch materiaal is verdeeld in eenheden die chromosomen worden genoemd en die zich in een membraangebonden kern bevinden, en ze zijn rijk aan gespecialiseerde interne structuren die organellen worden genoemd. Eukaryote cellen hebben een celcyclus en reproduceren seksueel met behulp van de processen van mitose en cytokinese. Er bestaan echter een paar uitzonderingen op de regel "alleen prokaryoten ondergaan binaire splitsing".
Prokaryote cellen vs. Eukaryotische cellen
Prokaryotische cellen hebben slechts een kleine hoeveelheid genetisch materiaal, dat in alle bekende levensvormen DNA (deoxyribonucleïnezuur) is. Dit DNA neemt vaak de vorm aan van een cirkelvormig chromosoom dat in het cytoplasma zit, of de geleiachtige matrix die de substantie van de cel vormt binnen het externe celmembraan en de wand buiten de membraan. Het cytoplasma bevat ook ribosomen, die in opdracht van het DNA eiwitten maken.
Eukaryotische cellen hebben, naast de kern, een schat aan andere membraangebonden organellen. Deze omvatten mitochondriën, Golgi-lichaampjes, een endoplasmatisch reticulum en (in planten) chloroplasten. In tegenstelling tot prokaryotische cellen maken deze cellen gebruik van aerobe ("met zuurstof") ademhaling en ook van anaërobe ("zonder zuurstof") ademhaling, die verantwoordelijk is voor de veel grotere omvang van eukaryote organismen.
Prokaryotische celdeling wordt gekenmerkt door het feit dat de segregatie van DNA samengaat met de splitsing van de hele cel (en dus het organisme, in bijna alle gevallen). Bij eukaryoten wordt het DNA gerepliceerd of gekopieerd. en wordt vervolgens verdeeld in mitose, terwijl de cel zelf zich daarna in cytokinese deelt.
Voorbeelden van binaire splijting
Hoewel de term "binaire splijting" meestal verwijst naar de splitsing in tweeën van een volledig eencellig organisme, is het verwijst meer in het algemeen naar elk cellulair proces dat resulteert in de eenvoudige niet-seksuele verdubbeling van een entiteit binnen een cel. Wanneer eukaryoten zich voorbereiden op celdeling, repliceren ze eerst alles maar hun DNA, naast dat ze in het algemeen groter worden.
Mitose en de celcyclus
Een eukaryote cel begint zijn leven als een van de twee dochtercellen die tijdens cytokinese worden gevormd. Vervolgens ondergaat het verschillende fasen, gezamenlijk de celcyclus:
- G1, waarin de cel al zijn organellen repliceert en groter wordt.
- S, waarin de chromosomen in de kern repliceren.
- G2, waarin de cel zijn werk controleert.
- M, die mitose en cytokinese omvat.
Mitose van de M-fase zelf omvat verschillende stadia: profase, metafase, anafase en telofase. Hier lost het kernmembraan op, worden de gerepliceerde chromosomen uit elkaar getrokken en vormen zich nieuwe membranen rond de identieke dochterkernen. Cytokinese, die feitelijk begint tijdens de anafase, wordt kort na de telofase van de mitose voltooid en de celcyclus is voltooid.
Binaire splitsing in eukaryoten
Een klasse van eencellige eukaryoten genaamd protozoën, waaronder de amoebe en het paramecium, zijn erg "prokaryoot-achtig", behalve de aanwezigheid van organellen, hoewel niet alle organellen aanwezig zijn. Deze organismen reproduceren zich vaak door binaire splitsing in plaats van mitose.
Deze splijting kan verschillende vormen aannemen. Onder deze is ontluikend, waarin er twee dochtercellen zijn die duidelijk ongelijk in grootte zijn; intracellulair ontluikend, waarbij de dochter in het organisme ontstaat in plaats van zich eenvoudig af te splitsen; en meervoudige splijting (ook wel genoemd segmentatie), die een aantal opeenvolgende cycli van nucleaire replicatie kenmerkt die niet gevolgd worden door cytokinese, wat resulteert in een meerkernige cel die vervolgens aanleiding kan geven tot meerdere nakomelingen tegelijkertijd.