Wat zijn prokaryotische cellen? Structuur, functie en definitie

Shigella-bacteriën. KATERYNA KON/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images

Prokaryoten zijn eencellige organismen die de vroegste en meest primitieve vormen van leven op aarde zijn. Zoals georganiseerd in de Systeem met drie domeinen , omvatten prokaryoten: bacteriën en archeeërs . Sommige prokaryoten, zoals cyanobacteriën, zijn fotosynthetische organismen en zijn in staat om fotosynthese .

Veel prokaryoten zijn extremofielen en kan leven en gedijen in verschillende soorten extreme omgevingen, waaronder hydrothermale bronnen, warmwaterbronnen, moerassen, wetlands en het lef van mensen en dieren ( Helicobacter pylori ).

Prokaryotische bacteriën zijn bijna overal te vinden en maken deel uit van demenselijke microbiota. Ze leven voort jouw huid , in je lichaam, en verderalledaagse voorwerpenin uw omgeving.

Prokaryote celstructuur

Bacteriële celanatomie en interne structuur. Jack0m/Getty Images

Prokaryote cellen zijn niet zo complex als eukaryotische cellen . Ze hebben geen waarheid kern als de DNA zit niet in een membraan of is niet gescheiden van de rest van de cel, maar is opgerold in een gebied van de cytoplasma de nucleoïde genoemd.

Prokaryotische organismen hebben verschillende celvormen. Het meest veel voorkomende vormen van bacteriën zijn bolvormig, staafvormig en spiraalvormig.

Met behulp van bacteriën als onze voorbeeldprokaryoot, de volgende structuren en: organellen kan gevonden worden in bacteriële cellen :

Capsule:Deze extra buitenste laag, die in sommige bacteriële cellen wordt aangetroffen, beschermt de cel wanneer deze wordt opgeslokt door andere organismen, helpt bij het vasthouden van vocht en helpt de cel zich te hechten aan oppervlakken en voedingsstoffen. celwand:De celwand is een buitenste laag die de bacteriecel beschermt en vorm geeft. Cytoplasma:Cytoplasma is een gelachtige substantie die voornamelijk bestaat uit water dat ook enzymen, zouten, celcomponenten en verschillende organische moleculen bevat. Celmembraan of plasmamembraan:De celmembraan omringt het cytoplasma van de cel en regelt de stroom van stoffen in en uit de cel. Verwant (Pilus enkelvoud): Haarachtige structuren op het oppervlak van de cel die hechten aan andere bacteriële cellen. Kortere pili, fimbriae genaamd, helpen bacteriën zich aan oppervlakken te hechten. Flagella: Flagella zijn lange, zweepachtige uitsteeksels die helpen bij cellulaire voortbeweging. ribosomen: ribosomen zijn celstructuren verantwoordelijk voor eiwit productie. Plasmiden:Plasmiden zijn gen -dragende, circulaire DNA-structuren die niet betrokken zijn bij reproductie. Nucleoïde regio:Gebied van het cytoplasma dat het enkele bacteriële DNA-molecuul bevat.

Prokaryotische cellen missen organellen die gevonden worden in eukaryote cellen zoals mitochondriën , endoplasmatisch reticulum , en Golgi-complexen . Volgens de Endosymbiotische theorie , wordt aangenomen dat eukaryote organellen zijn geëvolueerd uit prokaryotische cellen die in endosymbiotische relaties met elkaar leven.

Graag willen planten cellen , bacteriën hebben een celwand. Sommige bacteriën hebben ook een polysacharide-capsulelaag die de celwand omgeeft. Dit is de laag waar bacteriën biofilm produceren, een slijmerige stof die ervoor zorgt dat bacteriekolonies zich aan oppervlakken en aan elkaar hechten ter bescherming tegen antibiotica, chemicaliën en andere gevaarlijke stoffen.

Net als bij planten en algen hebben sommige prokaryoten ook fotosynthetische pigmenten. Deze lichtabsorberende pigmenten stellen fotosynthetische bacteriën in staat om voeding uit licht te halen.

Binaire splijting

E. coli-bacteriën ondergaan binaire splitsing. De celwand is aan het delen waardoor er twee cellen ontstaan. Janice Carr/CDC

De meeste prokaryoten planten zich ongeslachtelijk voort via een proces dat binaire splitsing wordt genoemd. Tijdens binaire splitsing repliceert het enkele DNA-molecuul en wordt de oorspronkelijke cel verdeeld in twee identieke cellen.

Stappen van binaire splitsing

• Binaire splitsing begint met DNA-replicatie van het enkele DNA-molecuul. Beide kopieën van DNA hechten zich aan het celmembraan.
• Vervolgens begint het celmembraan tussen de twee DNA-moleculen te groeien. Zodra de bacterie zijn oorspronkelijke grootte ongeveer verdubbeld heeft, begint het celmembraan naar binnen te knijpen.
• Er vormt zich dan een celwand tussen de twee DNA-moleculen die de oorspronkelijke cel in twee identieke cellen verdelen dochtercellen .

HoewelE colien andere bacteriën die zich meestal voortplanten door binaire splitsing, produceert deze reproductiewijze geen genetische variatie binnen het organisme.

Prokaryote recombinatie

Valse-kleurentransmissie-elektronenmicrofoto (TEM) van een Escherichia coli-bacterie (rechtsonder) die conjugeert met twee andere E.coli-bacteriën. De buizen die de bacteriën verbinden zijn pili, die worden gebruikt om genetisch materiaal tussen bacteriën over te brengen. DR L. CARO/Science Photo Library/Getty Images

Genetische variatie binnen prokaryotische organismen wordt bereikt door: recombinatie . Bij recombinatie worden genen van de ene prokaryoot opgenomen in het genoom van een andere prokaryoot.

Recombinatie wordt bereikt in bacteriële reproductie door de processen van conjugatie, transformatie of transductie.

• In conjugatie verbinden bacteriën zich via een eiwitbuisstructuur die een pilus wordt genoemd. Via de pilus worden genen tussen bacteriën overgedragen.
• Bij transformatie nemen bacteriën DNA op uit hun omgeving. Het DNA wordt door het bacteriële celmembraan getransporteerd en opgenomen in het DNA van de bacteriële cel.
• Transductie omvat de uitwisseling van bacterieel DNA door virale infectie. Bacteriofagen , virussen die infecteren bacteriën , overdracht bacterieel DNA van eerder geïnfecteerde bacteriën naar eventuele extra bacteriën die ze infecteren.