Cellen worden vaak de basis 'bouwstenen' van het leven genoemd, maar 'functionele eenheden' is misschien een betere term. Een cel zelf bevat immers een aantal afzonderlijke onderdelen, die moeten samenwerken om een gastvrije omgeving te creëren voor een operationele cel.
Bovendien is een enkele cel vaak is leven, zoals een enkele cel een heel, levend organisme kan en vaak ook vormt. Dit is het geval met bijna alle prokaryoten, waarvan voorbeelden zijn: e. coli bacteriën en Stafylokokken microbiële soorten.
Bacteriën en Archaea zijn de twee prokaryotisch domeinen, de eencellige organismen met zeer eenvoudige cellen. Eukaryota, aan de andere kant zijn ze meestal groot en meercellig. Dit domein omvat dieren, planten, protisten en schimmels.
Op cellulair niveau verschilt prokaryotische voeding echter niet zo veel van eukaryote voeding, tenminste op het moment dat het voedingsproces voor beide begint.
Basisprincipes van cellen
Alle cellen, ongeacht hun evolutionaire geschiedenis en niveau van verfijning, hebben vier structuren gemeen: DNA (deoxyribonucleïnezuur - de
genetisch materiaal van cellen in de natuur), een plasma (cel)membraan om de cel te beschermen en de inhoud ervan te omsluiten, ribosomen om eiwitten te maken en cytoplasma, de gelachtige matrix die het grootste deel van de meeste cellen vormt.Eukaryotische cellen hebben interne dubbelmembraangebonden structuren, organellen genaamd, die prokaryotische cellen missen. De kern, die het DNA in deze cellen huisvest, heeft een membraan dat een nucleaire envelop wordt genoemd. De unieke metabolische behoeften en mogelijkheden van Eukaryoten hebben geleid tot: aërobe ademhaling, een middel waarmee cellen de meeste energie kunnen halen uit het suikermolecuul met zes koolstofatomen glucose.
Prokaryotische voeding
Prokaryoten hebben niet alle groei-eisen die eukaryoten doen.
Om te beginnen kunnen deze organismen niet tot grote individuele afmetingen groeien. Voor een ander planten ze zich niet seksueel voort. Voor weer een ander planten ze zich gemiddeld vele malen sneller voort dan zelfs de snelst fokkende dieren. Dit maakt hun belangrijkste "taak" niet om te paren, maar om eenvoudig en letterlijk te splitsen en hun DNA door te geven aan de volgende generatie.
Hierdoor kunnen prokaryoten "rondkomen", qua voedingswaarde, met alleen glycolyse, een reeks van 10 reacties die zowel in het cytoplasma van prokaryotische als eukaryote cellen voorkomen. Bij prokaryoten resulteert het in de productie van twee ATP (adenosinetrifosfaat, de "energievaluta" van alle cellen) en twee pyruvaatmoleculen per gebruikt glucosemolecuul.
In eukaryote cellen is glycolyse slechts de toegangspoort tot de reacties van aerobe ademhaling, de laatste stappen van het proces van cellulaire ademhaling.
Overzicht van glycolyse
Met zeldzame uitzonderingen moet aan de vereisten voor celgroei in prokaryoten volledig worden voldaan door het proces van glycolyse.
Hoewel glycolyse slechts een bescheiden energieboost geeft (twee ATP per glucosemolecuul) vergeleken met wat de reacties van de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen in de mitochondriën kan bieden (nog eens 34 tot 36 ATP gecombineerd), dit is voldoende om te voldoen aan de bescheiden behoeften van prokaryotische cellen. Daarom is hun voeding ook eenvoudig.
In het eerste deel van de glycolyse komt glucose een cel binnen, ondergaat het twee toevoegingen van fosfaat en wordt het gerangschikt in a fructosemolecuul voordat dit product uiteindelijk wordt gesplitst in twee identieke moleculen met drie koolstofatomen, elk met zijn eigen fosfaat groep.
Hiervoor is eigenlijk een investering van twee ATP nodig. Maar na de splitsing draagt elk molecuul met drie koolstofatomen bij aan de synthese van twee ATP, wat een totale opbrengst van vier ATP geeft voor dit deel van de glycolyse en een netto-opbrengst van twee ATP voor de totale glycolyse.
Prokaryotische cellen: laboratoriumconcepten
Het concept van groei zoals toegepast op prokaryotische cellen hoeft niet te verwijzen naar de groei van individuele cellen; het kan ook verwijzen naar de groei van bacteriële celpopulaties, of kolonies.Bacteriële cellen hebben vaak zeer korte generatie (reproductieve) tijden, in de orde van uren. Vergelijk dit met de 20 tot 30 of zo jaar gezien tussen menselijke generaties in de moderne wereld.
Bacteriën kunnen worden gekweekt op media zoals agar, die glucose bevatten en de bacteriën stimuleren om te groeien. Coulter tellers en flowcytometers zijn instrumenten die worden gebruikt om bacteriën te tellen, hoewel microscooptellingen ook direct worden gebruikt.