CELTYPES: PROKARYOTE CELLEN, EUKARYOTE CELLEN - BIOLOGIE - 2025

Twee soorten cellen vormen alle levende organismen die we in de natuur kunnen identificeren; deze staan ​​bekend als prokaryoten en eukaryoten. De eerste zijn typerend voor sommige micro-organismen, terwijl de laatste meercellige organismen vormen die zo complex zijn als planten en dieren.

Cellen vertegenwoordigen de basiseenheid van het leven, die min of meer bekend is sinds 1840. Er wordt gezegd dat ze "basiseenheden" zijn, aangezien er in elk dezelfde processen zijn die we herkennen in "hogere" of hogere organismen. complex.

Schema van de twee soorten cellen in de natuur: eukaryoten en prokaryoten. De belangrijkste delen worden getoond, waarbij de verschillen tussen beide worden weergegeven (bron: geen machineleesbare auteur verstrekt. Mortadelo2005 aangenomen (op basis van auteursrechtclaims). Via Wikimedia Commons)

Een cel is dus het kleinste levende wezen dat kan voeden, metaboliseren, groeien en zich voortplanten, en nakomelingen achterlaat (een cel kan alleen afkomstig zijn van een andere reeds bestaande cel).

De grootte van de cellen kan sterk variëren. Als we kijken naar de grootte van een kleine bacterie, die iets meer dan 100 micron kan meten, en deze vergelijken met die van het neuron van een volwassen mens, die tot 1 meter kan meten, dan vinden we een verschil van ongeveer 6 ordes van grootte.

Omdat de processen die erin plaatsvinden vergelijkbaar zijn, hebben de verschillende soorten cellen veel kenmerken gemeen. Ze zijn bijvoorbeeld allemaal omgeven door een membraan dat hen scheidt van de omgeving om hen heen en dat de selectieve doorgang van stoffen van de ene naar de andere kant mogelijk maakt.

De ruimte omgeven door dit membraan bevat een soort vloeistof of vloeistof genaamd cytosol, waarin de intracellulaire componenten zitten die metabolisme en reproductie mogelijk maken, om maar een paar processen te noemen.

Het cytosol van alle cellen bevat (al dan niet gescheiden door interne membranen) het erfelijke materiaal dat bestaat uit nucleïnezuren; grote hoeveelheid structurele eiwitten en met enzymatische activiteit; ionen, koolhydraten en andere moleculen van verschillende chemische aard.

Sommige cellen hebben een celwand die hun plasmamembraan bedekt en die hen een zekere stijfheid, ondersteuning en mechanische en chemische weerstand geeft. Bovendien kunnen zowel prokaryote als eukaryote organismen structuren hebben zoals cilia en flagella, die meerdere doelen dienen.

Prokaryotische cellen

Prokaryote cellen zijn relatief eenvoudige cellen. De naam komt van het Griekse "pro", wat eerder betekent, en "karyon", wat kern betekent, en dit wordt gebruikt om organismen aan te duiden met een oorspronkelijke of "primitieve" kern, die geen vliezige kern hebben.

Prokaryote organismen zijn bacteriën en archaea. Bacteriën vormen een van de belangrijkste groepen levende wezens, zowel vanuit ecologisch en praktisch oogpunt (antropocentrisch gesproken) als met betrekking tot hun overvloed (aantal individuen).

Diagram van een «gemiddelde» prokaryote cel (Bron: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Spaanse labels door Alejandro Porto. Via Wikimedia Commons)

Archaea, overvloedig aanwezig als bacteriën, bewoont onherbergzame en vijandige plaatsen zoals pekel, vulkanische bronnen of zeer zure en hete plaatsen.

Er zijn veel verschillen tussen archaea en bacteriën, maar alleen de meest onderscheidende kenmerken van bacteriën worden hieronder vermeld, aangezien zij de bekendste groep zijn.

- Kenmerken

Prokaryoten hebben zeer variabele maten en vormen, die fundamenteel afhankelijk zijn van de soort en de beschouwde manier van leven. Bacteriën worden bijvoorbeeld morfologisch onderscheiden in kokken en bacillen.

Kokken zijn bijna bolvormige vormen en kunnen met elkaar associëren om celaggregaten te vormen (vergelijkbaar met een tros druiven) die kenmerkend zijn voor sommige soorten.

De bacillen zijn staafvormig, maar hun breedte en lengte zijn zeer variabel; Deze kunnen ook met elkaar worden geassocieerd, waardoor ketens worden gevormd die lijken op een "string" van chorizo.

Salmonella typhimurium (rood) dringt menselijke cellen binnen. Auteur: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Door Amerikaanse regering (File: SalmonellaNIAID.jpg), via Wikimedia Commons

Prokaryote cellen hebben een groot aantal structuren, die verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van al hun vitale processen. Een van de kenmerken die een bacterie onderscheidt van een eukaryote cel, is de afwezigheid van interne vliezige structuren.

Met andere woorden, bacteriën missen cytosolische organellen zoals die worden aangetroffen in eukaryoten (mitochondriën, kern, endoplasmatisch reticulum, enz.).

- Delen van een prokaryote cel

Een bacterie; prokaryote cel, eencellige organismen

De onderdelen die in de meeste prokaryoten kunnen worden onderscheiden, zijn het plasmamembraan, ribosomen, inclusielichamen, nucleoïdgebied, periplasmatische ruimte, celwand, capsule, fimbriae en pili en flagella.

Plasma of celmembraan

Het membraan dat bacteriële cellen bedekt, vervult verschillende functies als een interface tussen hen en hun omgeving. Het is samengesteld uit lipiden die zijn gerangschikt in de vorm van een dubbellaag en enkele bijbehorende eiwitten die samen een structuur vormen die niet meer dan 10 nm dik is.

De vlakken van de dubbellaag die "in" en "uit" cellen "gericht" zijn, bevatten het hydrofiele gedeelte van lipiden, terwijl hun binnenste zeer hydrofoob is. Geassocieerde eiwitten kunnen integraal of perifeer zijn, afhankelijk van de chemische aard van hun associatie.

Prokaryoten hebben geen interne vliezige structuren, maar hun plasmamembranen kunnen invaginaties of prominente plooien in hun binnenste vormen en deze vervullen verschillende functies.

Cytoplasma

Het cytoplasma is de ruimte tussen het celmembraan en de kern; bevat het cytosol. Het lijkt veel op het cytoplasma van eukaryote cellen.

Cytosol

Het plasmamembraan omsluit een vloeibare substantie die bekend staat als cytosol. Er zijn geen cytoskeletproteïnen of vliezige organellen in deze vloeistof, maar "regio's" met gedefinieerde functies en specifieke componenten kunnen worden onderscheiden.

Een goed voorbeeld van enkele "structuren" die met het cytosol van bacteriën zijn geassocieerd, zijn die van inclusielichamen, die korrels zijn die zijn samengesteld uit organisch of anorganisch materiaal dat is ingebed in de cytosolische matrix.

Ribosomen en moleculaire chaperonnes

In het cytosol van een prokaryote cel is een groot aantal deeltjes te zien (soms geassocieerd met het plasmamembraan) die verantwoordelijk zijn voor de synthese van cellulaire eiwitten; Deze staan ​​bekend als ribosomen en worden ook aangetroffen in eukaryote cellen, hoewel ze in de laatste groter zijn.

In nauwe samenwerking met ribosomen zijn er ook eiwitten die moleculaire chaperonnes worden genoemd en die verantwoordelijk zijn voor het samenwerken met de vouwing van eiwitten die door ribosomen worden gesynthetiseerd.

De nucleoïde

Prokaryote cellen hebben normaal gesproken een DNA-molecuul dat een dubbelstrengs circulair chromosoom vormt. Dit chromosoom is niet omsloten door een kern die wordt begrensd door een membraan, maar is eerder verpakt in een gedefinieerd gebied van het cytosol.

Dit gebied staat bekend als het nucleoïde of nucleaire gebied. Dit is degene die alle genetische informatie bevat die de kenmerken van een bacterie definieert en degene die repliceert op het moment van celdeling.

De celwand van bacteriën

Alle bacteriën hebben een celwand die het plasmamembraan omgeeft. Deze structuur is erg belangrijk voor het voortbestaan ​​van prokaryoten, omdat het ze een zekere weerstand geeft tegen osmotische lysis.

Afhankelijk van de eigenschappen van de celwand worden twee grote groepen bacteriën onderscheiden: grampositief en gramnegatief.

De celwand van Gram-positieve bacteriën is samengesteld uit een homogene laag peptidoglycaan (N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur) die het plasmamembraan omgeeft.

Gram-negatieve bacteriën hebben ook een peptidoglycaancelwand op het plasmamembraan, maar hebben ook een extra buitenmembraan dat hen omgeeft.

De ruimte tussen de celwand en het plasmamembraan van beide soorten bacteriën wordt de periplasmatische ruimte genoemd, waar een groot aantal enzymen en andere eiwitten met belangrijke functies zijn ondergebracht.

Sommige bacteriën bevatten, naast de celwand, een laag polysacchariden en glycoproteïnen die bescherming bieden tegen uitdroging of aantasting door pathogenen zoals bacteriofagen; het werkt ook bij celadhesieprocessen.

Plasmiden

Plasmiden zijn cirkelvormige structuren van DNA. Het zijn dragers van genen die niet bij de voortplanting betrokken zijn.

Capsule

Het wordt in sommige bacteriële cellen aangetroffen en helpt vocht vast te houden, helpt de cel zich te hechten aan oppervlakken en voedingsstoffen. Het is een extra buitenste laag die de cel beschermt wanneer deze wordt opgenomen door andere organismen.

Pili

Prokaryote cellen hebben ook externe structuren die bekend staan ​​als "pili" die een soort "haren" zijn op het oppervlak van deze cellen en die vaak een belangrijke rol spelen bij de uitwisseling van genetische informatie tussen bacteriën.

Genetisch materiaal (DNA en RNA)

Prokaryote cellen hebben grote hoeveelheden genetisch materiaal in de vorm van DNA en RNA. Omdat prokaryote cellen geen kern hebben, bevat het cytoplasma de enige grote cirkelvormige DNA-streng die de meeste genen bevat die nodig zijn voor celgroei, reproductie en overleving.

Eukaryotische cellen

Voorbeeld van een eukaryote cel (dierencel) en zijn onderdelen (Bron: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Eukaryote cellen vormen de meeste organismen die we in de natuur zien. Eukaryoten zijn gisten en andere eencellige schimmels, gigantische bomen zoals sequoia's en majestueuze zoogdieren zoals blauwe vinvissen.

In vergelijking met prokaryote cellen zijn eukaryote cellen aanzienlijk groter en complexer, aangezien ze een groot aantal interne organellen en complexe vliezige systemen in hun cytosol hebben ingebed.

Het woord "eukaryoot" komt van het Griekse "eu", wat waar betekent en "karyon", wat kern betekent en wordt gebruikt om cellen te noemen die een "echte kern" hebben, begrensd door een membraan.

- Kenmerken

Dieren, planten, schimmels en sommige eencellige organismen zoals amoeben en gist bestaan ​​uit eukaryote cellen.

Met hun verschillen hebben de cellen waaruit deze organismen bestaan ​​een complexe interne organisatie: ze hebben een vliezige kern en een grote diversiteit aan interne organellen, aparte membranen.

- Delen van een eukaryote cel

Cytoplasma

Het bevindt zich tussen het plasmamembraan en de kern, daarin bevinden zich de organellen en het cytoskelet. De ruimtes die worden ingesloten door de membranen van de organellen vormen de intracellulaire microcompartimenten.

Plasma membraan

Eukaryote celkern

De kern is het meest prominente en karakteristieke intracellulaire organel van een eukaryote cel. Het is de "container" waarin het genetisch materiaal (nucleïnezuren) is ingesloten in nauwe associatie met eiwitten die "histonen" worden genoemd en die eukaryote chromosomen vormen.

Dit organel wordt begrensd door de nucleaire envelop, die overeenkomt met een paar concentrische membranen die de nucleaire componenten scheiden van de rest van het cytosol en die belangrijke functies heeft vanuit het oogpunt van genexpressie.

Mitochondriën

Mitochondriën

Het cytosol van een eukaryote cel heeft ook andere zeer belangrijke vliezige organellen, die verantwoordelijk zijn voor het opwekken van de energie die door de cel kan worden gebruikt: de mitochondriën.

Dankzij deze organellen kunnen levende organismen in aanwezigheid van zuurstof leven.

Mitochondriën zijn "staafvormige" structuren, vergelijkbaar met een bacterie (raadpleeg de endosymbiotische theorie), ze hebben hun eigen genoom, dus repliceren ze bijna onafhankelijk van de cel waarin ze zich bevinden, en ze hebben twee membranen, een sterk gevouwen interne en een externe. , die tegenover het cytosol staat.

Tussen de mitochondriën, het cytosol en enkele van de vliezige organellen van eukaryote cellen is er een constante uitwisseling van metabolieten en informatie, die essentieel zijn voor het functioneren van de cel.

Ribosomen

Het zijn essentiële structuren voor eiwitsynthese. Ze bestaan ​​uit ribosomaal RNA en eiwitten. Ribosomen dienen om eiwitten te maken.

Chloroplasten

Chloroplast

Planten, algen en cyanobacteriën hebben, naast mitochondriën, organellen (plastiden) die gespecialiseerd zijn in fotosynthese. Deze bevatten talrijke instulpingen en interne vliezige processen, die rijk zijn aan specifieke pigmenten en enzymen.

Ruw endoplasmatisch reticulum (RER)

Het is een gebied van het reticulum dat ribosomen heeft die zijn geassocieerd met het organelmembraan. Daarin worden eiwitten gemodificeerd en gesynthetiseerd. De belangrijkste functie is om eiwitten te produceren die buiten de cel of in een blaasje werken.

Glad endoplasmatisch reticulum (REL)

Dit gebied van het reticulum heeft geen ribosomen, dus het gladde uiterlijk is verantwoordelijk voor het synthetiseren van lipiden en steroïden.

Golgi-complex of apparaat

Het Golgi-complex wordt gedefinieerd als een "stapel afgeplatte zakjes" die worden bedekt door een membraan. Het is een van de modificatieplaatsen van de eiwitten die in het endoplasmatisch reticulum worden gesynthetiseerd en is verantwoordelijk voor hun distributie naar andere delen van de cel en naar de buitenkant.

Endosomen

Endosomen kunnen worden omschreven als compartimenten die worden beperkt door een membraan dat deel uitmaakt van endocytosemechanismen. De belangrijkste functie is de classificatie van de eiwitten die door de blaasjes worden gestuurd en doorgestuurd naar hun eindbestemmingen, wat verschillende celcompartimenten zouden zijn.

Lysosomen

Lysosomen zijn kleine organellen en zijn verantwoordelijk voor de intracellulaire vertering van "verouderde" eiwitten, waardoor voedzame verbindingen aan het cytosol vrijkomen.

Perosixomas

Peroxisomen daarentegen zijn primair verantwoordelijk voor de afbraak van reactieve zuurstofsoorten en zijn ook betrokken bij de oxidatie van vetzuren.

In sommige parasitaire micro-organismen zijn er gemodificeerde en gespecialiseerde peroxisomen voor glucosekatabolisme, daarom staan ​​ze bekend als glycosomen.

Vacuoles

Plantencellen hebben gewoonlijk een vacuole, dit zijn grote organellen die van groot belang zijn voor de groei en ontwikkeling van planten, aangezien ze meer dan 80% van het totale celvolume innemen, water bevatten en een bekend endomembraansysteem hebben. zoals de toneplast.

Cytoskelet

Een ander aspect dat eukaryote cellen onderscheidt van prokaryoten, is de aanwezigheid van een netwerk van interne filamenteuze eiwitten die een soort scaffold vormen in het cytosol.

Deze "scaffold" draagt ​​niet alleen bij aan de mechanische stabiliteit van cellen, maar heeft ook belangrijke functies voor intracellulaire communicatie, intern transport en celbewegingen.

Microtubuli

Het maakt samen met filamenten deel uit van de elementen van het cytoskelet. Ze kunnen langer en korter worden, wat bekend staat als dynamische instabiliteit.

- Cilia en flagella

Net als bij bacteriën, hebben veel eukaryote cellen, dieren en planten externe structuren die zijn samengesteld uit microtubuli en die vooral functioneren bij voortbeweging en beweging.

Flagella zijn structuren tot 1 mm lang, terwijl cilia 2 tot 10 micron lang kunnen zijn. Deze structuren zijn overvloedig aanwezig in micro-organismen en in kleine meercellige organismen.

Bij dieren en planten komen ook cellen voor met cilia en flagella. Dat is het geval met de flagella van spermacellen en de trilharen die de celoppervlakken vormen die het interne epitheel van sommige organen vormen.

Centrioles

Centriolen zijn holle, cilindervormige structuren die zijn opgebouwd uit microtubuli. De derivaten ervan genereren de basale lichamen van de trilharen, en ze verschijnen alleen in cellen van het diertype.

Filamenten

Ze kunnen worden ingedeeld in actinefilamenten en intermediaire filamenten. Actinecellen zijn flexibele filamenten van actinemoleculen en tussenproducten zijn touwachtige vezels die worden gevormd uit verschillende eiwitten.

Proteasomes

Het zijn de eiwitcomplexen die beschadigde eiwitten enzymatisch afbreken.

Referenties

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Essentiële celbiologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Enger, E., Ross, F., en Bailey, D. (2009). Concepts in Biology (13e ed.). McGraw-Hill.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Moleculaire celbiologie (5e ed.). Freeman, WH & Company.
4. Meshi, T., & Iwabuchi, M. (1995). Transcriptiefactoren van planten. Plantencelfysiologie, 36 (8), 1405-1420.
5. Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Microbiology (5e ed.). De McGraw-Hill-bedrijven.
6. Solomon, E., Berg, L., en Martin, D. (1999). Biology (5e ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
7. Taiz, L., en Zeiger, E. (2010). Plantenfysiologie (5e ed.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.