EUKARYOTE CEL: KENMERKEN, TYPEN, ONDERDELEN, METABOLISME - BIOLOGIE - 2026

De eukaryote cellen zijn structurele componenten van een brede reeks organismen die worden gekenmerkt door cellen met een kern die wordt begrensd door een membraan en met een reeks organellen.

Tot de meest prominente organellen van eukaryoten behoren de mitochondriën, verantwoordelijk voor cellulaire ademhaling en andere routes die verband houden met de opwekking van energie en chloroplasten, die in planten worden aangetroffen en verantwoordelijk zijn voor het fotosyntheseproces.

Dierlijke eukaryote cel. Bron: door Nikol valentina romero ruiz, van Wikimedia Commons

Bovendien zijn er andere structuren die worden beperkt door membranen, zoals het Golgi-apparaat, het endoplasmatisch reticulum, vacuolen, lysosomen, peroxisomen, onder andere, die uniek zijn voor eukaryoten.

De organismen die deel uitmaken van eukaryoten zijn behoorlijk heterogeen, zowel qua grootte als morfologie. De groep varieert van eencellige protozoa en microscopisch kleine gisten tot planten en grote dieren die in de diepzee leven.

Eukaryoten verschillen voornamelijk van prokaryoten door de aanwezigheid van de kern en andere interne organellen, naast een hoge organisatie van genetisch materiaal. Men kan zeggen dat eukaryoten veel complexer zijn in verschillende aspecten, zowel structureel als functioneel.

Algemene karakteristieken

De belangrijkste kenmerken die een eukaryote cel definiëren zijn: de aanwezigheid van een gedefinieerde kern met daarin het genetisch materiaal (DNA), de subcellulaire organellen die specifieke taken uitvoeren en het cytoskelet.

Sommige geslachten hebben dus speciale kenmerken. Planten hebben bijvoorbeeld chloroplasten, een grote vacuole en een dikke wand van cellulose. Bij schimmels is de chitinewand kenmerkend. Ten slotte hebben dierlijke cellen centriolen.

Evenzo zijn er eukaryote eencellige organismen binnen protisten en schimmels.

Parts (organellen)

Een van de onderscheidende kenmerken van eukaryoten is de aanwezigheid van organellen of subcellulaire compartimenten omgeven door een membraan. Een van de meest opvallende hebben we:

Kern

Eukaryotische weergave van menselijke cellen. Je kunt de kern zien

De kern is de meest opvallende structuur in eukaryote cellen. Het wordt begrensd door een dubbel poreus lipidemembraan dat de uitwisseling van stoffen tussen het cytoplasma en het nucleaire interieur mogelijk maakt.

Het is het organel dat verantwoordelijk is voor de coördinatie van alle cellulaire processen, aangezien het alle noodzakelijke instructies in het DNA bevat waarmee een enorme verscheidenheid aan processen kan worden uitgevoerd.

De kern is geen perfect bolvormig en statisch organel met willekeurig verspreid DNA. Het is een structuur van uitzonderlijke complexiteit met verschillende componenten zoals: de nucleaire envelop, de chromatine en de nucleolus.

Er zijn ook andere lichamen in de kern, zoals de Cajal-lichamen en de PML-lichamen (promyelocytische leukemie).

Mitochondriën

Mitochondriën

Mitochondriën zijn organellen omgeven door een dubbel membraansysteem en worden zowel in planten als in dieren aangetroffen. Het aantal mitochondria per cel varieert naargelang de behoefte: in cellen met een hoge energiebehoefte is het aantal relatief hoger.

De metabole routes die plaatsvinden in de mitochondriën zijn: de citroenzuurcyclus, elektronentransport en oxidatieve fosforylering, bèta-oxidatie van vetzuren en aminozuurafbraak.

Chloroplasten

Chloroplast

Chloroplasten zijn typische organellen van planten en algen, met complexe membraansystemen. Het belangrijkste bestanddeel is chlorofyl, een groen pigment dat direct deelneemt aan fotosynthese.

Naast de reacties die verband houden met fotosynthese, kunnen chloroplasten ATP genereren, aminozuren en vetzuren synthetiseren. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat dit compartiment verband houdt met de productie van stoffen tegen ziekteverwekkers.

Net als mitochondriën hebben chloroplasten hun eigen genetisch materiaal, in een cirkelvorm. Vanuit evolutionair oogpunt is dit feit bewijs dat de theorie ondersteunt van het mogelijke endosymbiotische proces dat aanleiding gaf tot mitochondriën en chloroplasten.

Endoplasmatisch reticulum

Endoplasmatisch reticulum

Het reticulum is een systeem van membranen dat doorgaat met de kern en dat zich door de cel uitstrekt in de vorm van een labyrint.

Het is verdeeld in een glad endoplasmatisch reticulum en een ruw endoplasmatisch reticulum, afhankelijk van de aanwezigheid van ribosomen erin. Het ruwe reticulum is primair verantwoordelijk voor de eiwitsynthese - dankzij verankerde ribosomen. Het gladde, van zijn kant, is gerelateerd aan de metabolische routes van lipiden

Golgi-apparaat

Het bestaat uit een reeks afgeplatte schijven die "Golgian-cisternen" worden genoemd. Het is gerelateerd aan de afscheiding en modificatie van eiwitten. Het neemt ook deel aan de synthese van andere biomoleculen, zoals lipiden en koolhydraten.

Eukaryote organismen

In 1980 slaagden de onderzoeker Carl Woese en zijn medewerkers erin om de relaties tussen levende wezens vast te stellen met behulp van moleculaire technieken. Door een reeks baanbrekende experimenten slaagden ze erin drie domeinen te vestigen (ook wel "superrijken" genoemd), waarbij ze de traditionele kijk op de vijf koninkrijken achter zich lieten.

Volgens de resultaten van Woese kunnen we de levende vormen van de aarde indelen in drie opvallende groepen: Archaea, Eubacteria en Eukarya.

In het Eukarya-domein bevinden zich de organismen die we kennen als eukaryoten. Deze afstamming is zeer divers en omvat een aantal zowel eencellige als meercellige organismen.

Eencellig

Eencellige eukaryoten zijn buitengewoon complexe organismen, omdat ze in een enkele cel alle typische functies van een eukaryoot moeten bezitten. Protozoa zijn historisch geclassificeerd als rhizopoden, ciliaten, flagellaten en sporozoën.

Als meest prominente voorbeelden hebben we de euglena: fotosynthetische soort die door een flagellum kan bewegen.

Er zijn ook trilharen eukaryoten, zoals de beroemde paramecia die behoren tot het geslacht Paramecium. Deze hebben een typische pantoffelvorm en bewegen dankzij de aanwezigheid van talrijke trilharen.

In deze groep komen ook ziekteverwekkende soorten mensen en andere dieren voor, zoals het geslacht Trypanosoma. Deze groep parasieten wordt gekenmerkt door een langwerpig lichaam en een typisch flagellum. Ze zijn de oorzaak van de ziekte van Chagas (Trypanosoma cruzi) en slaapziekte (Trypanosoma brucei).

Het geslacht Plasmodium is de veroorzaker van malaria of malaria bij mensen. Deze ziekte kan dodelijk zijn.

Er zijn ook eencellige schimmels, maar de meest opvallende kenmerken van deze groep zullen in latere secties worden beschreven.

Planten

Alle grote complexiteit van planten die we dagelijks waarnemen, behoort tot de eukaryotische afstamming, van grassen en grassen tot complexe en grote bomen.

De cellen van deze individuen worden gekenmerkt doordat ze een celwand hebben die is samengesteld uit cellulose, wat de structuur stijf maakt. Bovendien hebben ze chloroplasten die alle biochemische elementen bevatten die nodig zijn om het fotosyntheseproces te laten plaatsvinden.

Planten vertegenwoordigen een zeer diverse groep organismen, met complexe levenscycli die met slechts een paar kenmerken onmogelijk te vatten zijn.

Paddestoelen

De term "schimmel" wordt gebruikt om verschillende organismen aan te duiden, zoals schimmels, gisten en individuen die paddenstoelen kunnen produceren.

Afhankelijk van de soort kunnen ze zich seksueel of aseksueel voortplanten. Ze worden voornamelijk gekenmerkt door de productie van sporen: kleine latente structuren die zich kunnen ontwikkelen als de omgevingsomstandigheden geschikt zijn.

Je zou kunnen denken dat ze op planten lijken, omdat ze beide worden gekenmerkt door een sessiele manier van leven, dat wil zeggen dat ze niet bewegen. Schimmels missen echter chloroplasten en beschikken niet over de noodzakelijke enzymatische machinerie om fotosynthese uit te voeren.

Hun manier van voeden is heterotroof, zoals de meeste dieren, dus ze moeten op zoek naar een energiebron.

Dieren

De dieren vertegenwoordigen een groep die bestaat uit bijna een miljoen soorten die correct zijn gecatalogiseerd en geclassificeerd, hoewel zoölogen schatten dat de werkelijke waarde dichter bij 7 of 8 miljoen zou kunnen liggen. Ze zijn een even diverse groep als de hierboven genoemde.

Ze worden gekenmerkt doordat ze heterotroof zijn (ze zoeken hun eigen voedsel) en hebben een opmerkelijke mobiliteit waardoor ze kunnen bewegen. Voor deze taak hebben ze een reeks gevarieerde voortbewegingsmechanismen waarmee ze zich over land, water en lucht kunnen verplaatsen.

Wat hun morfologie betreft, vinden we ongelooflijk heterogene groepen. Hoewel we een opdeling kunnen maken in ongewervelde dieren en gewervelde dieren, waarbij het kenmerk dat hen onderscheidt de aanwezigheid van de wervelkolom en de notochord is.

Binnen de ongewervelde dieren hebben we poriferen, cnidarians, ringwormen, nematoden, platwormen, geleedpotigen, weekdieren en stekelhuidigen. Terwijl gewervelde dieren beter bekende groepen omvatten, zoals vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren.

Eukaryote celtypen

Er is een grote diversiteit aan eukaryote cellen. Hoewel je misschien denkt dat de meest complexe worden aangetroffen in dieren en planten, is dit niet juist. De grootste complexiteit wordt waargenomen bij protistische organismen, die alle elementen moeten hebben die nodig zijn voor het leven opgesloten in een enkele cel.

Het evolutionaire pad dat leidde tot het verschijnen van meercellige organismen bracht de noodzaak met zich mee om taken binnen het individu te verdelen, wat bekend staat als celdifferentiatie. Elke cel is dus verantwoordelijk voor een reeks beperkte activiteiten en heeft een morfologie die het mogelijk maakt deze uit te voeren.

Terwijl het proces van gametenfusie of bevruchting plaatsvindt, ondergaat de resulterende zygoot een reeks opeenvolgende celdelingen die zullen leiden tot de vorming van meer dan 250 celtypen.

Bij dieren worden de differentiatieroutes die het embryo volgt, gestuurd door signalen die het ontvangt van de omgeving en hangt grotendeels af van zijn positie in het zich ontwikkelende organisme. Een van de meest prominente celtypen die we hebben:

Neuronen

De neuronen of cellen die gespecialiseerd zijn in de geleiding van de zenuwimpuls die deel uitmaken van het zenuwstelsel.

Spiercellen

Skeletspiercellen die contractiele eigenschappen hebben en zijn uitgelijnd in een netwerk van filamenten. Deze maken de typische bewegingen van dieren mogelijk, zoals rennen of lopen.

Kraakbeencellen

Kraakbeencellen zijn gespecialiseerd in ondersteuning. Om deze reden zijn ze omgeven door een matrix met collageen.

Bloedcellen

De cellulaire componenten van bloed zijn rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes. De eerste zijn schijfvormig, missen een kern als ze volwassen zijn en hebben de functie om hemoglobine te transporteren. Witte bloedcellen nemen deel aan de immuunrespons en bloedplaatjes in het bloedstollingsproces.

Metabolisme

Eukaryoten vertonen een reeks metabole routes zoals glycolyse, pentosefosfaatroutes, bèta-oxidatie van vetzuren, onder andere, georganiseerd in specifieke celcompartimenten. ATP wordt bijvoorbeeld gegenereerd in de mitochondriën.

Plantencellen hebben een karakteristiek metabolisme, omdat ze de enzymatische machinerie hebben die nodig is om zonlicht op te nemen en organische verbindingen te genereren. Dit proces is fotosynthese en verandert ze in autotrofe organismen die de energetische componenten kunnen synthetiseren die nodig zijn voor hun metabolisme.

Planten hebben een specifieke route, de glyoxylaatcyclus genaamd, die optreedt in het glyoxysoom en verantwoordelijk is voor de omzetting van lipiden in koolhydraten.

Dieren en schimmels worden gekenmerkt doordat ze heterotrofen zijn. Deze geslachten zijn niet in staat hun eigen voedsel te produceren, dus moeten ze het actief opzoeken en afbreken.

Verschillen met prokaryoten

Het cruciale verschil tussen een eukaryoot en een prokaryoot is de aanwezigheid van een kern die wordt begrensd door een membraan en gedefinieerd in de eerste groep organismen.

We kunnen tot deze conclusie komen door de etymologie van beide termen te onderzoeken: prokaryoot komt van de wortels pro, wat "voor" betekent en karyon, dat de kern is; terwijl eukaryoot verwijst naar de aanwezigheid van een "echte kern" (eu betekent "waar" en karyon betekent kern)

We vinden echter eencellige eukaryoten (dat wil zeggen, het hele organisme is een enkele cel) zoals het bekende Paramecium of gisten. Op dezelfde manier vinden we meercellige eukaryote organismen (bestaande uit meer dan één cel) zoals dieren, inclusief mensen.

Volgens het fossielenbestand was het mogelijk om te concluderen dat eukaryoten evolueerden uit prokaryoten. Daarom is het logisch om aan te nemen dat beide groepen vergelijkbare kenmerken hebben, zoals de aanwezigheid van een celmembraan, gemeenschappelijke metabole routes, onder andere. De meest opvallende verschillen tussen de twee groepen worden hieronder beschreven:

Bron: door Geen machineleesbare auteur opgegeven. Mortadelo2005 aangenomen (op basis van auteursrechtclaims). , via Wikimedia Commons

Grootte

Eukaryote organismen zijn meestal groter dan prokaryoten, omdat ze veel complexer zijn en meer cellulaire elementen bevatten.

Gemiddeld ligt de diameter van een prokaryoot tussen 1 en 3 µm, terwijl een eukaryote cel in de orde van 10 tot 100 µm kan zijn. Hoewel er opmerkelijke uitzonderingen op deze regel zijn.

Aanwezigheid van organellen

In prokaryote organismen zijn er geen structuren die worden begrensd door een celmembraan. Deze zijn buitengewoon eenvoudig en missen deze interne lichamen.

Normaal gesproken zijn de enige membranen die prokaryoten bezitten verantwoordelijk voor het afbakenen van het organisme met de externe omgeving (merk op dat dit membraan ook aanwezig is in eukaryoten).

Kern

Zoals hierboven vermeld, is de aanwezigheid van een kern een sleutelelement om onderscheid te maken tussen beide groepen. Bij prokaryoten wordt het genetisch materiaal niet afgebakend door enig type biologisch membraan.

Eukaryoten daarentegen zijn cellen met een complexe inwendige structuur en vertonen, afhankelijk van het celtype, de specifieke organellen die in de vorige sectie in detail werden beschreven. Deze cellen hebben meestal een enkele kern met twee kopieën van elk gen - zoals in de meeste cellen bij mensen.

In eukaryoten is DNA (deoxyribonucleïnezuren) sterk georganiseerd op verschillende niveaus. Dit lange molecuul wordt geassocieerd met eiwitten, histonen genaamd, en is zo verdicht dat het in staat is om een ​​kleine kern binnen te gaan, die op een bepaald punt in de celdeling als chromosomen kan worden waargenomen.

Prokaryoten hebben niet zulke geavanceerde organisatieniveaus. Over het algemeen komt genetisch materiaal voor als een enkel circulair molecuul dat zich kan hechten aan het biomembraan dat de cel omgeeft.

Het DNA-molecuul is echter niet willekeurig verdeeld. Hoewel het niet in een membraan is gewikkeld, bevindt het genetisch materiaal zich in een gebied dat de nucleoïde wordt genoemd.

Mitochondriën en chloroplasten

In het specifieke geval van mitochondriën zijn dit cellulaire organellen waarin de eiwitten worden gevonden die nodig zijn voor cellulaire ademhalingsprocessen. Prokaryoten - die deze enzymen moeten bevatten voor oxidatieve reacties - zijn verankerd in het plasmamembraan.

Evenzo, in een dergelijk geval dat het prokaryotische organisme fotosynthetisch is, vindt het proces plaats in de chromatoforen.

Ribosomen

Ribosomen zijn de structuren die verantwoordelijk zijn voor het vertalen van het boodschapper-RNA naar de eiwitten die het molecuul codeert. Ze zijn vrij overvloedig, bijvoorbeeld een veel voorkomende bacterie, zoals Escherichia coli, kan tot 15.000 ribosomen bevatten.

Er zijn twee eenheden waaruit het ribosoom bestaat: een majeur en een mineur. De prokaryotische afstamming wordt gekenmerkt door de presentatie van 70S-ribosomen, samengesteld uit de grote 50S-subeenheid en de kleine 30S-subeenheid. In eukaryoten daarentegen zijn ze samengesteld uit een grote 60S en een kleine 40S subeenheid.

In prokaryoten zijn ribosomen verspreid over het cytoplasma. Terwijl ze in eukaryoten zijn verankerd aan membranen, zoals in het ruwe endoplasmatisch reticulum.

Cytoplasma

Het cytoplasma in prokaryote organismen ziet er voornamelijk korrelig uit, dankzij de aanwezigheid van ribosomen. Bij prokaryoten vindt DNA-synthese plaats in het cytoplasma.

Aanwezigheid celwand

Zowel prokaryote als eukaryote organismen worden van hun externe omgeving gescheiden door een dubbel lipide biologisch membraan. De celwand is echter een structuur die de cel omgeeft en alleen aanwezig is in de prokaryote lijn, in planten en in schimmels.

Deze wand is stijf en de meest intuïtieve algemene functie is om de cel te beschermen tegen omgevingsstress en mogelijke osmotische veranderingen. Op compositorisch niveau is deze muur echter totaal verschillend in deze drie groepen.

De muur van bacteriën is samengesteld uit een verbinding genaamd peptidoglycaan, gevormd door twee structurele blokken die zijn verbonden door β-1,4 type bindingen: N-acetyl-glucosamine en N-acetylmuraminezuur.

Bij planten en schimmels - beide eukaryoten - varieert ook de samenstelling van de wand. De eerste groep is gemaakt van cellulose, een polymeer gevormd door zich herhalende eenheden van de suikerglucose, terwijl schimmels wanden van chitine en andere elementen hebben, zoals glycoproteïnen en glycanen. Merk op dat niet alle schimmels een celwand hebben.

DNA

Het genetisch materiaal tussen eukaryoten en prokaryoten varieert niet alleen in de manier waarop het is verdicht, maar ook in de structuur en hoeveelheid.

Prokaryoten worden gekenmerkt door lage hoeveelheden DNA, tussen 600.000 basenparen tot 8 miljoen. Dat wil zeggen, ze kunnen van 500 tot een paar duizend eiwitten coderen.

Introns (DNA-sequenties die niet coderen voor eiwitten en genen verstoren) zijn aanwezig in eukaryoten en niet in prokaryoten.

Horizontale genoverdracht is een significant proces bij prokaryoten, terwijl het bij eukaryoten praktisch afwezig is.

Celdelingsprocessen

In beide groepen neemt het celvolume toe totdat het voldoende groot is. Eukaryoten voeren deling uit door een complex mitoseproces, wat resulteert in twee dochtercellen van vergelijkbare grootte.

De functie van mitose is om na elke celdeling te zorgen voor een passend aantal chromosomen.

Een uitzondering op dit proces is de celdeling van gisten, met name van het geslacht Saccharomyces, waar de deling leidt tot het genereren van een kleinere dochtercel, aangezien deze wordt gevormd door middel van een "uitstulping".

Prokaryote cellen ondergaan geen celdeling van mitose - een intrinsiek gevolg van het ontbreken van een kern. Bij deze organismen vindt de deling plaats door binaire deling. De cel groeit dus en verdeelt zich in twee gelijke delen.

Er zijn bepaalde elementen die deelnemen aan celdeling in eukaryoten, zoals centromeren. In het geval van prokaryoten zijn er geen analogen hiervan en hebben slechts enkele soorten bacteriën microtubuli. Reproductie van het seksuele type is gebruikelijk bij eukaryoten en zeldzaam bij prokaryoten.

Cytoskelet

Eukaryoten hebben een zeer complexe organisatie op het niveau van het cytoskelet. Dit systeem bestaat uit drie soorten filamenten die op basis van hun diameter worden ingedeeld in microfilamenten, intermediaire filamenten en microtubuli. Daarnaast zijn er eiwitten met motorische eigenschappen verbonden aan dit systeem.

Eukaryoten hebben een reeks processen waardoor de cel in zijn omgeving kan bewegen. Dit zijn de flagellen, waarvan de vorm doet denken aan een zweep en de beweging is anders bij eukaryoten en prokaryoten. Trilharen zijn korter en over het algemeen in grote aantallen aanwezig.

Referenties

1. Birge, EA (2013). Bacteriële en bacteriofaaggenetica. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK en Farrell, SO (2011). Biochemie.
3. Cooper, GM en Hausman, RE (2000). De cel: moleculaire benadering. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie. McGraw - Hill.
6. Karp, G. (2009). Cel- en moleculaire biologie: concepten en experimenten. John Wiley & Sons.
7. Pontón, J. (2008). De celwand van schimmels en het werkingsmechanisme van anidulafungine. Rev Iberoam Micol, 25, 78-82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). De oorsprong van eukaryoten: het verschil tussen prokaryote en eukaryote cellen. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 266 (1428), 1571-1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemie. Panamerican Medical Ed.
10. Weken, B. (2012). Alcamo's microben en samenleving. Jones & Bartlett Publishers.