Informatie

4.1: Unieke kenmerken van prokaryotische cellen - biologie

4.1: Unieke kenmerken van prokaryotische cellen - biologie



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

leerdoelen

  • Leg de onderscheidende kenmerken van prokaryotische cellen uit
  • Beschrijf algemene celmorfologieën en cellulaire rangschikkingen die typisch zijn voor prokaryotische cellen en leg uit hoe cellen hun morfologie behouden
  • Beschrijf interne en externe structuren van prokaryote cellen in termen van hun fysieke structuur, chemische structuur en functie
  • Vergelijk de onderscheidende kenmerken van bacteriële en archaeale cellen

De celtheorie stelt dat de cel de fundamentele eenheid van het leven is. Cellen variëren echter aanzienlijk in grootte, vorm, structuur en functie. De twee grootste categorieën cellen - prokaryote cellen en eukaryote cellen - worden gedefinieerd door grote verschillen in verschillende celstructuren. Prokaryote cellen missen een kern omgeven door een complex kernmembraan en hebben over het algemeen een enkel, circulair chromosoom dat zich in een nucleoïde bevindt. Prokaryote micro-organismen worden ingedeeld in de domeinen Archaea en Bacteria.

De structuren in een cel zijn analoog aan de organen in een menselijk lichaam, met unieke structuren die geschikt zijn voor specifieke functies. Sommige van de structuren die in prokaryote cellen worden gevonden, zijn vergelijkbaar met die in sommige eukaryote cellen; andere zijn uniek voor prokaryoten. Hoewel er enkele uitzonderingen zijn, zijn eukaryote cellen meestal groter dan prokaryotische cellen. De relatief grotere omvang van eukaryote cellen dicteert de noodzaak om verschillende chemische processen in verschillende delen van de cel te compartimenteren, met behulp van complexe membraangebonden organellen. Daarentegen missen prokaryotische cellen in het algemeen membraangebonden organellen; ze bevatten echter vaak insluitsels die hun cytoplasma in compartimenten verdelen. Figuur (PageIndex{1}) illustreert structuren die typisch geassocieerd worden met prokaryotische cellen. Deze structuren worden in de volgende sectie in meer detail beschreven.

Gemeenschappelijke celmorfologieën en rangschikkingen

Individuele cellen van een bepaald prokaryotisch organisme zijn typisch vergelijkbaar in vorm, of cel morfologie. Hoewel duizenden prokaryotische organismen zijn geïdentificeerd, worden slechts een handvol celmorfologieën gewoonlijk microscopisch gezien. Bedenk dat cellen over het algemeen coccus (rond/bolvormig), bacil (staaf/langwerpig) of spiraalvormig zijn (stijve spirillia of flexibele spirocheten). Maar ook vibrio (gebogen staafjes) of coccobacillus (korte staafjes) zijn mogelijk. Naast de cellulaire vorm kunnen prokaryotische cellen van dezelfde soort zich groeperen in bepaalde onderscheidende arrangementen, afhankelijk van het vlak van celdeling. Enkele veel voorkomende arrangementen zijn singles, diplo- (paren), tetrads (set van vier in een vierkant), strepto- (kettingen) of staphylo- (clusters). (Bekijk hoofdstuk 3, sectie 2 voor herinneringen).

Klinische focus - deel 1

Marsha, een 20-jarige universiteitsstudente, keerde onlangs terug naar de Verenigde Staten van een reis naar Nigeria, waar ze stage had gelopen als medisch assistent voor een organisatie die werkte aan het verbeteren van de toegang tot laboratoriumdiensten voor tuberculosetests. Toen ze terugkwam, begon Marsha vermoeidheid te voelen, die ze aanvankelijk toeschreef aan jetlag. De vermoeidheid hield echter aan en Marsha begon al snel andere vervelende symptomen te ervaren, zoals af en toe hoesten, nachtelijk zweten, verlies van eetlust en lichte koorts van 37,4 ° C (99,3 ° F).

Marsha verwachtte dat haar symptomen binnen een paar dagen zouden verdwijnen, maar in plaats daarvan werden ze geleidelijk ernstiger. Ongeveer twee weken na thuiskomst hoestte ze wat sputum op en merkte dat het bloed en kleine witachtige klontjes bevatte die op cottage cheese leken. Haar koorts steeg tot 38,2 ° C (100,8 ° F), en ze begon scherpe pijnen in haar borst te voelen bij diep ademhalen. Bezorgd dat ze erger leek te worden, maakte Marsha een afspraak met haar arts.

Oefening (PageIndex{1})

Zouden de symptomen van Marsha te maken kunnen hebben met haar buitenlandse reis, zelfs enkele weken na haar thuiskomst?

De mobiele envelop: tussen buiten en binnen

Celwand

In de meeste prokaryotische cellen wordt de morfologie in stand gehouden door de celwand in combinatie met cytoskeletelementen. De celwand is een structuur die wordt aangetroffen in de meeste prokaryoten en sommige eukaryoten; het omhult het celmembraan en beschermt de cel tegen veranderingen in osmotische druk. Osmotische druk treedt op vanwege verschillen in de concentratie van opgeloste stoffen aan weerszijden van een selectief of semi-permeabel membraan. Water kan door een membraan gaan, maar opgeloste stoffen (opgeloste moleculen zoals zouten, suikers en andere verbindingen) kunnen dat niet. Wanneer de concentratie van opgeloste stoffen aan één kant van het membraan groter is, diffundeert water over het membraan van de kant met de lagere concentratie (meer water) naar de kant met de hogere concentratie (minder water) totdat de concentraties aan beide kanten gelijk worden. Deze diffusie van water wordt osmose genoemd en kan extreme osmotische druk op een cel veroorzaken wanneer de externe omgeving verandert. Dit wordt verder besproken in hoofdstuk 8. Indien aanwezig, zijn er opmerkelijke overeenkomsten en verschillen tussen de celwanden van archaea, bacteriën en eukaryoten.

Het belangrijkste bestanddeel van bacteriële celwanden wordt peptidoglycaan (of mureïne) genoemd; het wordt alleen gevonden in bacteriën. Structureel lijkt peptidoglycaan op een laag gaaswerk of weefsel (Figuur (PageIndex{2})). Elke laag is samengesteld uit lange ketens van afwisselende moleculen van N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM). De structuur van de lange ketens heeft een significante tweedimensionale treksterkte door de vorming van peptidebruggen die NAG en NAM verbinden in elke peptidoglycaanlaag. In gram-negatieve bacteriën zijn tetrapeptideketens die zich uitstrekken van elke NAM-eenheid direct verknoopt, terwijl in gram-positieve bacteriën deze tetrapeptideketens verbonden zijn door pentaglycine-kruisbruggen. Peptidoglycan-subeenheden worden in de bacteriecel gemaakt en vervolgens geëxporteerd en in lagen geassembleerd, waardoor de cel zijn vorm krijgt.

Omdat peptidoglycaan uniek is voor bacteriën, zijn veel antibiotica ontworpen om de peptidoglycaansynthese te verstoren, de celwand te verzwakken en bacteriële cellen vatbaarder te maken voor de effecten van osmotische druk. Bovendien zijn bepaalde cellen van het menselijk immuunsysteem in staat om bacteriële pathogenen te "herkennen" door peptidoglycaan op het oppervlak van een bacteriële cel te detecteren; deze cellen verzwelgen en vernietigen vervolgens de bacteriële cel, met behulp van enzymen zoals lysozyme, dat het peptidoglycaan in hun celwanden afbreekt en verteert.

Het Gram-kleuringsprotocol wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen de twee meest voorkomende typen celwandstructuren (Figuur (PageIndex{3})). Gram-positieve cellen hebben een celwand die bestaat uit vele lagen peptidoglycaan met een totale dikte van 30-100 nm. Deze peptidoglycaanlagen zijn gewoonlijk ingebed met teichoïnezuren (TA's), koolhydraatketens die zich door en voorbij de peptidoglycaanlaag uitstrekken.4 Men denkt dat TA peptidoglycaan stabiliseert door de stijfheid ervan te vergroten. TA speelt ook een rol bij het vermogen van pathogene grampositieve bacteriën zoals Streptokokken binden aan bepaalde eiwitten op het oppervlak van gastheercellen, waardoor hun vermogen om infecties te veroorzaken wordt vergroot. Naast peptidoglycaan en TA's hebben bacteriën van de familie Mycobacteriaceae een externe laag van wasachtige mycolzuren in hun celwand; deze bacteriën worden zuurvast genoemd, omdat voor microscopie gebruik moet worden gemaakt van zuurvaste vlekken om de mycolzuurlaag te penetreren (Figuur (PageIndex{4})).

Gram-negatieve cellen hebben een veel dunnere laag peptidoglycaan (niet meer dan ongeveer 4 nm dik)6) dan grampositieve cellen, en de algehele structuur van hun celenvelop is complexer. In gramnegatieve cellen bezet een gelachtige matrix de periplasmatische ruimte tussen de celwand en het plasmamembraan, en er is een tweede lipidedubbellaag, de buitenmembraan genaamd, die zich buiten de peptidoglycaanlaag bevindt (Figuur (PageIndex{ 3})). Dit buitenmembraan is door mureïne-lipoproteïne aan het peptidoglycaan gehecht. Het buitenste blad van het buitenmembraan bevat het molecuul lipopolysaccharide (LPS), dat functioneert als een endotoxine bij infecties waarbij gramnegatieve bacteriën betrokken zijn, wat bijdraagt ​​aan symptomen zoals koorts, bloedingen en septische shock. Elk LPS-molecuul is samengesteld uit lipide A, een kernpolysacharide, en een O-zijketen die is samengesteld uit suikerachtige moleculen die de buitenzijde van het LPS vormen (Figuur (PageIndex{5})). De samenstelling van de O-zijketen varieert tussen verschillende soorten en bacteriestammen. Delen van de O-zijketen die antigenen worden genoemd, kunnen worden gedetecteerd met behulp van serologische of immunologische tests om specifieke pathogene stammen te identificeren, zoals: Escherichia coli O157:H7, een dodelijke bacteriestam die bloederige diarree en nierfalen veroorzaakt.

Archaeale celwandstructuur verschilt op verschillende significante manieren van die van bacteriën. Ten eerste bevatten archaeale celwanden geen peptidoglycaan; in plaats daarvan bevatten ze een soortgelijk polymeer genaamd pseudopeptidoglycan (pseudomureïne), waarin NAM is vervangen door een andere subeenheid. Andere archaea kunnen een laag glycoproteïnen of polysachariden hebben die als celwand dient in plaats van pseudopeptidoglycaan. Ten slotte, zoals het geval is bij sommige bacteriesoorten, zijn er een paar archaea die celwanden volledig lijken te missen.

Plasma membraan

De plasmamembraanstructuur van de meeste bacteriële en eukaryote celtypen is een dubbellaag die voornamelijk bestaat uit fosfolipiden gevormd met esterbindingen en eiwitten. Eiwitten op het celoppervlak zijn belangrijk voor verschillende functies. (lees hoofdstuk 3 sectie 3 voor meer details, en dit zal meer worden beschreven in hoofdstuk 8)

Fotosynthetische membraanstructuren

Sommige prokaryotische cellen, namelijk cyanobacteriën en fotosynthetische bacteriën, hebben membraanstructuren waarmee ze fotosynthese kunnen uitvoeren. Deze structuren bestaan ​​uit een opvouwing van het plasmamembraan dat fotosynthetische pigmenten omsluit, zoals groene chlorofylen en bacteriochlorofylen. In cyanobacteriën worden deze membraanstructuren thylakoïden genoemd; in fotosynthetische bacteriën worden ze chromatoforen, lamellen of chlorosomen genoemd. Deze membranen grenzen nog steeds aan het plasmamembraan.

Oefening (PageIndex{1})

  1. Leg het verschil uit tussen celmorfologie en rangschikking.
  2. Welke voordelen bieden celwanden prokaryotische cellen?
  3. Welke onderdelen zitten in de cellulaire envelop?

Aan de binnenkant

De nucleoïde

Al het cellulaire leven heeft een DNA-genoom dat is georganiseerd in een of meer chromosomen. Prokaryotische chromosomen zijn typisch cirkelvormig, haploïde (ongepaard) en niet gebonden door een complex kernmembraan. Omdat het chromosoom slechts één kopie van elk gen bevat, zijn prokaryoten haploïde. Prokaryotisch DNA en DNA-geassocieerde eiwitten zijn geconcentreerd in het nucleoïde gebied van de cel (Figuur (PageIndex{6})). Over het algemeen interageert prokaryotisch DNA met nucleoïde-geassocieerde eiwitten (NAP's) die helpen bij de organisatie en verpakking van het chromosoom, omdat het vele malen langer zou zijn dan de cel. In bacteriën werken NAP's vergelijkbaar met histonen, de DNA-organiserende eiwitten die in eukaryote cellen worden aangetroffen. In archaea wordt de nucleoïde georganiseerd door NAP's of histonachtige DNA-organiserende eiwitten.

Plasmiden

Prokaryotische cellen kunnen ook extrachromosomaal DNA bevatten, of DNA dat geen deel uitmaakt van het chromosoom. Dit extrachromosomale DNA wordt gevonden in plasmiden, dit zijn kleine, cirkelvormige, dubbelstrengs DNA-moleculen. Cellen met plasmiden hebben er vaak honderden in een enkele cel. Plasmiden worden vaker aangetroffen in bacteriën; er zijn echter plasmiden gevonden in archaea en eukaryote organismen. Plasmiden dragen vaak genen die gunstige eigenschappen verlenen, zoals antibioticaresistentie; dus zijn ze belangrijk voor het voortbestaan ​​van het organisme.

Dodelijke plasmiden

Maria, een 20-jarige studente antropologie uit Texas, werd onlangs ziek in het Afrikaanse Botswana, waar ze onderzoek deed in het kader van een studieprogramma in het buitenland. Maria's onderzoek was gericht op traditionele Afrikaanse methoden voor het looien van huiden voor de productie van leer. Gedurende een periode van drie weken bezocht ze dagelijks enkele uren een leerlooierij om het bruiningsproces te observeren en eraan deel te nemen. Op een dag, na terugkomst van de leerlooierij, kreeg Maria koorts, koude rillingen en hoofdpijn, samen met pijn op de borst, spierpijn, misselijkheid en andere griepachtige symptomen. Aanvankelijk maakte ze zich geen zorgen, maar toen haar koorts piekte en ze bloed begon op te hoesten, werd haar Afrikaanse gastgezin gealarmeerd en haastte ze haar naar het ziekenhuis, waar haar toestand bleef verslechteren.

Nadat ze hoorde over haar recente werk bij de leerlooierij, vermoedde de arts dat Maria was blootgesteld aan miltvuur. Hij bestelde een thoraxfoto, een bloedmonster en een ruggenprik en begon haar onmiddellijk met een intraveneuze penicilline-kuur. Helaas bevestigden laboratoriumtests de vermoedelijke diagnose van de arts. Maria's thoraxfoto toonde pleurale effusie, de ophoping van vocht in de ruimte tussen de pleurale membranen, en een Gram-kleuring van haar bloed onthulde de aanwezigheid van Gram-positieve, staafvormige bacteriën in korte ketens, consistent met Bacillus anthracis. Bloed en bacteriën bleken ook aanwezig te zijn in haar hersenvocht, wat aangeeft dat de infectie was gevorderd tot meningitis. Ondanks ondersteunende behandeling en agressieve antibiotische therapie, gleed Maria in een niet-reagerende toestand en stierf drie dagen later.

Miltvuur is een ziekte die wordt veroorzaakt door de introductie van endosporen van de grampositieve bacterie B. anthracis in het lichaam. Eenmaal geïnfecteerd, ontwikkelen patiënten meestal meningitis, vaak met fatale gevolgen. In het geval van Maria inhaleerde ze de endosporen terwijl ze de huiden van besmette dieren aanraakte.

het genoom van B. anthracis illustreert hoe kleine structurele verschillen kunnen leiden tot grote verschillen in virulentie. In 2003 werden de genomen van B. anthracis en Bacillus cereus, een vergelijkbare maar minder pathogene bacterie van hetzelfde geslacht, werden gesequenced en vergeleken.4 Onderzoekers ontdekten dat de 16S-rRNA-gensequenties van deze bacteriën voor meer dan 99% identiek zijn, wat betekent dat ze eigenlijk leden van dezelfde soort zijn, ondanks hun traditionele classificatie als afzonderlijke soort. Hoewel hun chromosomale sequenties ook veel gelijkenis vertoonden, vertoonden verschillende virulentiefactoren van B. anthracis bleken te zijn gecodeerd op twee grote plasmiden die niet in B. cereus. Het plasmide pX01 codeert voor een driedelig toxine dat het immuunsysteem van de gastheer onderdrukt, terwijl het plasmide pX02 codeert voor een capsulair polysacharide dat de bacterie verder beschermt tegen het immuunsysteem van de gastheer (Figuur (PageIndex{7})). Sinds B. cereus deze plasmiden mist, produceert het deze virulentiefactoren niet, en hoewel het nog steeds pathogeen is, wordt het meestal geassocieerd met milde gevallen van diarree waarvan het lichaam snel kan herstellen. Helaas voor Maria is de aanwezigheid van deze toxine-coderende plasmiden in B. anthracis geeft het zijn dodelijke virulentie.

Oefening (PageIndex{2})

Wat denk je dat er zou gebeuren met de pathogeniteit van? B. anthracis als het een of beide plasmiden verloor?

Ribosomen

Al het cellulaire leven synthetiseert eiwitten, en organismen in alle drie de domeinen van het leven bezitten ribosomen, structuren die verantwoordelijk zijn voor eiwitsynthese. De ribosomen in elk van de drie domeinen zijn echter structureel verschillend. Ribosomen zijn zelf opgebouwd uit eiwitten, samen met ribosomaal RNA (rRNA). Prokaryotische ribosomen worden gevonden in het cytoplasma. Ze worden 70S-ribosomen genoemd omdat ze een totale grootte van 70S hebben (Figuur (PageIndex{8})). Deze is opgebouwd uit twee subeenheden, een grote 50S-subeenheid en een kleine 30S-subeenheid. De S staat voor Svedberg-eenheid, een maat voor sedimentatie in een ultracentrifuge, die is gebaseerd op grootte, vorm en oppervlaktekwaliteiten van de structuur die wordt geanalyseerd. Hoewel ze even groot zijn, hebben bacteriële en archaeale ribosomen verschillende eiwitten en rRNA-moleculen, en de archaeale versies lijken meer op hun eukaryote tegenhangers dan op die in bacteriën.

Insluitsels

Als eencellige organismen die in onstabiele omgevingen leven, hebben sommige prokaryotische cellen het vermogen om overtollige voedingsstoffen op te slaan in cytoplasmatische gebieden die insluitsels worden genoemd. Het opslaan van voedingsstoffen in een gepolymeriseerde vorm is voordelig omdat het de opbouw van osmotische druk vermindert die optreedt wanneer een cel opgeloste stoffen ophoopt. Verschillende soorten insluitsels slaan glycogeen en zetmeel op, die koolstof bevatten waartoe cellen toegang hebben voor energie. Volutin-korrels, ook wel metachromatische korrels genoemd vanwege hun kleurkenmerken, zijn insluitsels die gepolymeriseerd anorganisch fosfaat opslaan dat kan worden gebruikt in het metabolisme en kan helpen bij de vorming van biofilms. Microben waarvan bekend is dat ze volutinekorrels bevatten, zijn de archaea Methanosarcina, de bacterie Corynebacterium diphtheriae, en de eencellige eukaryote alg Chlamydomonas. Zwavelkorrels, een ander type opname, worden aangetroffen in zwavelbacteriën van het geslacht Thiobacillus; deze korrels slaan elementaire zwavel op, die de bacteriën gebruiken voor het metabolisme.

Af en toe zijn bepaalde soorten insluitsels omgeven door een fosfolipide monolaag ingebed met eiwit. Polyhydroxybutyraat (PHB), dat kan worden geproduceerd door soorten Bacil en Pseudomonas, is een voorbeeld van een opname die dit type monolaagstructuur weergeeft. Industrieel is PHB ook gebruikt als bron van biologisch afbreekbare polymeren voor bioplastics. In figuur (PageIndex{9}) worden verschillende soorten insluitsels getoond.

Sommige prokaryotische cellen hebben andere soorten insluitsels die andere doelen dienen dan de opslag van voedingsstoffen. Sommige prokaryotische cellen produceren bijvoorbeeld gasbolletjes, ophopingen van kleine, met eiwit omzoomde gasbolletjes. Door deze gasklodders kunnen de prokaryotische cellen die ze synthetiseren hun drijfvermogen veranderen, zodat ze hun locatie in de waterkolom kunnen aanpassen. Magnetotactische bacteriën, zoals Magnetospirillum magnetotacticum, bevatten magnetosomen, dit zijn insluitsels van magnetisch ijzeroxide of ijzersulfide omgeven door een lipidelaag. Hierdoor kunnen cellen langs een magnetisch veld worden uitgelijnd, wat hun beweging bevordert (Figuur (PageIndex{9})). Cyanobacteriën zoals: Anabaena cilindrica en bacteriën zoals Halothiobacillus neapolitanus produceren carboxysome insluitsels. Carboxysomen zijn samengesteld uit buitenste schillen van duizenden eiwitsubeenheden.Hun binnenkant is gevuld met ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase/oxygenase (RuBisCO) en koolzuuranhydrase. Beide verbindingen worden gebruikt voor het koolstofmetabolisme. Sommige prokaryotische cellen bezitten ook carboxysomen die functioneel verwante enzymen op één locatie sekwestreren. Deze structuren worden als proto-organellen beschouwd omdat ze belangrijke verbindingen of chemische reacties in compartimenten verdelen, net zoals veel eukaryote organellen.

Endosporen

Bacteriële cellen worden over het algemeen gezien als vegetatieve cellen, maar sommige soorten bacteriën hebben het vermogen om endosporen te vormen, structuren die in wezen het bacteriële genoom beschermen in een slapende toestand wanneer de omgevingsomstandigheden ongunstig zijn. Endosporen (niet te verwarren met de reproductieve sporen gevormd door schimmels) zorgen ervoor dat sommige bacteriecellen lange perioden kunnen overleven zonder voedsel of water, evenals blootstelling aan chemicaliën, extreme temperaturen en zelfs straling. Tabel (PageIndex{1}) vergelijkt de kenmerken van vegetatieve cellen en endosporen.

Tabel (PageIndex{1}): Kenmerken van vegetatieve cellen versus endosporen
Vegetatieve cellenEndosporen
Gevoelig voor extreme temperaturen en stralingBestand tegen extreme temperaturen en straling
Gram-positiefAbsorbeer geen Gramkleuring, alleen speciale endosporenvlekken
Normaal watergehalte en enzymatische activiteituitgedroogd; geen metabolische activiteit
In staat tot actieve groei en metabolismeSlaperig; geen groei of metabolische activiteit

Het proces waarbij vegetatieve cellen in endosporen veranderen, wordt sporulatie genoemd, en het begint over het algemeen wanneer voedingsstoffen opraken of de omgevingsomstandigheden anderszins ongunstig worden (Figuur (PageIndex{10})). Het proces begint met de vorming van een septum in de vegetatieve bacteriële cel. Het septum verdeelt de cel asymmetrisch en scheidt een DNA-voorspoor van de moedercel. De voorspore, die de kern van de endospore zal vormen, is in wezen een kopie van de chromosomen van de cel en wordt door een tweede membraan van de moedercel gescheiden. Rond de voorspore vormt zich geleidelijk een cortex door tussen de membranen calcium- en dipicolinezuurlagen aan te brengen. Een eiwitsporenlaag vormt zich dan rond de cortex terwijl het DNA van de moedercel uiteenvalt. Verdere rijping van de endospore vindt plaats met de vorming van een buitenste exosporium. De endospore wordt vrijgegeven bij desintegratie van de moedercel, waardoor de sporulatie wordt voltooid.


Figuur (PageIndex{10}): (a) Sporulatie begint na asymmetrische celdeling. De voorspore wordt omgeven door een dubbele laag membraan, een cortex en een eiwitsporenlaag, voordat deze wordt vrijgegeven als een volwassen endospore bij desintegratie van de moedercel. (b) Een elektronenmicrofoto van a Carboxydothermus hydrogenoformans endospoor. (c) Deze Bacil spp. cellen ondergaan sporulatie. De endosporen zijn zichtbaar gemaakt met malachietgroene sporenkleuring. (credit b: wijziging van het werk van Jonathan Eisen)

Van endosporen van bepaalde soorten is aangetoond dat ze gedurende langere tijd, tot duizenden jaren, in een rusttoestand blijven.2 Wanneer de levensomstandigheden echter verbeteren, ondergaan endosporen ontkieming en komen ze weer in een vegetatieve toestand terecht. Na ontkieming wordt de cel weer metabolisch actief en kan hij al zijn normale functies uitvoeren, inclusief groei en celdeling.

Niet alle bacteriën hebben het vermogen om endosporen te vormen; er zijn echter een aantal klinisch significante endosporenvormende grampositieve bacteriën van de genera Bacil en Clostridium. Waaronder B. anthracis, de veroorzaker van miltvuur, die endosporen produceert die tientallen jaren kunnen overleven3; C. tetani (veroorzaakt tetanus); C. moeilijk (veroorzaakt pseudomembraneuze colitis); C. perfringens (veroorzaakt gasgangreen); en C. botulinum (veroorzaakt botulisme). Ziekteverwekkers zoals deze zijn bijzonder moeilijk te bestrijden omdat hun endosporen zo moeilijk te doden zijn. Speciale sterilisatiemethoden voor endosporenvormende bacteriën worden in latere hoofdstukken besproken.

Oefening (PageIndex{3})

  1. Wat is een inclusie?
  2. Wat is de functie van een endospore?

Aan de buitenkant

Glycocalyces en S-lagen

Hoewel de meeste prokaryotische cellen celwanden hebben, kunnen sommige extra celenvelopstructuren buiten de celwand hebben, zoals glycocalyces en S-lagen. Een glycocalyx is een suikerlaag, waarvan er twee belangrijke soorten zijn: capsules en slijmlagen. Een capsule is een georganiseerde laag die zich buiten de celwand bevindt en meestal bestaat uit polysachariden of eiwitten (Figuur (PageIndex{11})). Een slijmlaag is een minder strak georganiseerde laag die slechts losjes aan de celwand vastzit en er makkelijker afgewassen kan worden. Slijmlagen kunnen zijn samengesteld uit polysachariden, glycoproteïnen of glycolipiden.

Glycocalyces zorgen ervoor dat cellen zich aan oppervlakken kunnen hechten, wat helpt bij de vorming van biofilms (kolonies van microben die zich in lagen op oppervlakken vormen). In de natuur leven de meeste microben in gemengde gemeenschappen binnen biofilms, deels omdat de biofilm hen een zekere mate van bescherming biedt. Biofilms zijn er in overvloed en nemen vaak complexe niches in binnen ecosystemen. In de geneeskunde kunnen biofilms medische hulpmiddelen omhullen en in het lichaam voorkomen. Omdat ze unieke eigenschappen hebben, zoals een verhoogde weerstand tegen het immuunsysteem, desinfectiemiddelen, predatie en antimicrobiële geneesmiddelen, zijn biofilms van bijzonder belang voor zowel microbiologen als clinici. Biofilms houden water over het algemeen vast als een spons, waardoor uitdroging wordt voorkomen.

Al deze eigenschappen zijn voordelig voor de microben die in een biofilm leven, maar ze vormen een uitdaging in een klinische omgeving, waar het doel vaak is om microben te elimineren. Het vermogen om een ​​capsule te produceren kan bijdragen aan de pathogeniteit van een microbe (het vermogen om ziekten te veroorzaken), omdat de capsule het voor fagocytische cellen (zoals witte bloedcellen) moeilijker kan maken om het micro-organisme te verzwelgen en te doden. Streptococcus pneumoniaeproduceert bijvoorbeeld een capsule waarvan bekend is dat het helpt bij de pathogeniteit van deze bacterie. Capsules zijn moeilijk te kleuren voor microscopie; negatieve kleuringstechnieken worden meestal gebruikt.

Figuur (PageIndex{12}): Een biofilm wordt gevormd wanneer planktonische (vrij zwevende) bacteriën van een of meer soorten zich aan een oppervlak hechten, slijm produceren en een kolonie vormen. Dit diagram toont de vijf stadia van biofilmontwikkeling van: Pseudomonas aeruginosa. Alle microfoto's worden op dezelfde schaal weergegeven. (credit: Public Library of Science).

Een S-laag is een ander type celenvelopstructuur; het is samengesteld uit een mengsel van structurele eiwitten en glycoproteïnen. Bij bacteriën worden S-lagen buiten de celwand gevonden, maar in sommige archaea dient de S-laag als de celwand. De exacte functie van S-lagen is niet helemaal duidelijk en ze zijn moeilijk te bestuderen; maar beschikbaar bewijs suggereert dat ze een verscheidenheid aan functies kunnen spelen in verschillende prokaryotische cellen, zoals het helpen van de cel om osmotische druk te weerstaan ​​en, voor bepaalde pathogenen, interactie met het immuunsysteem van de gastheer.

Filamenteuze aanhangsels

Veel bacteriële cellen hebben eiwitaanhangsels ingebed in hun celenveloppen die zich naar buiten uitstrekken, waardoor interactie met de omgeving mogelijk is. Deze aanhangsels kunnen zich hechten aan andere oppervlakken, DNA overbrengen of voor beweging zorgen. Filamenteuze aanhangsels omvatten fimbriae, pili en flagella.

Fimbriae

Fimbriae en pili zijn structureel vergelijkbaar en omdat onderscheid tussen de twee problematisch is, worden deze termen vaak door elkaar gebruikt.7 8 Gebruik het echter vaak dat de term fimbriae verwijst naar korte borstelachtige eiwitten die met honderden uit het celoppervlak steken. Fimbriae zorgen ervoor dat een cel zich kan hechten aan oppervlakken en aan andere cellen. Voor pathogene bacteriën is hechting aan gastheercellen belangrijk voor kolonisatie, besmettelijkheid en virulentie. Hechting aan oppervlakken is ook belangrijk bij biofilmvorming.

Pili

De term pili (enkelvoud: pilus) verwijst gewoonlijk naar langere, holle, minder talrijke eiwitaanhangsels (Figuur (PageIndex{13})). Meer specifiek de F-pilus of geslachtspilus genoemd, is het belangrijk bij de overdracht van DNA tussen bacteriële cellen, die plaatsvindt tussen leden van dezelfde generatie wanneer twee cellen fysiek delen van hun respectieve genomen overdragen of uitwisselen.

Flagella

Flagella zijn structuren die door cellen worden gebruikt om in waterige omgevingen te bewegen. Bacteriële flagella werken als propellers. Het zijn stijve spiraalvormige filamenten die zijn samengesteld uit subeenheden van flagelline-eiwitten die zich buiten de cel uitstrekken en in oplossing ronddraaien. Het basale lichaam is de motor voor het flagellum en is ingebed in het plasmamembraan (Figuur (PageIndex{14})). Een haakgebied verbindt het basale lichaam met het filament. Gram-positieve en gram-negatieve bacteriën hebben verschillende basale lichaamsconfiguraties vanwege verschillen in celwandstructuur.

Verschillende soorten beweeglijke bacteriën vertonen verschillende rangschikkingen van flagella (Figuur (PageIndex{14})). Een bacterie met een enkelvoudig flagellum, meestal aan het ene uiteinde van de cel (polair), zou een monotrichous flagellum hebben. Een voorbeeld van een monotrichous flagellated bacterieel pathogeen is: Vibrio cholerae, de gramnegatieve bacterie die cholera veroorzaakt. Cellen met amfitrieuze flagella hebben aan elk uiteinde een flagellum of plukjes flagella. Een voorbeeld is: Spirillum minor, de oorzaak van spirillaire (Aziatische) rattenbeetkoorts of sodoku. Cellen met lophorichous flagella hebben een plukje aan het ene uiteinde van de cel. De gram-negatieve bacil Pseudomonas aeruginosa, een opportunistische ziekteverwekker die bekend staat om het veroorzaken van vele infecties, waaronder "zwemmersoor" en brandwondinfecties, heeft lophorichous flagella. Flagella die het hele oppervlak van een bacteriecel bedekken, worden peritrichous flagella genoemd. De gram-negatieve bacterie E coli toont een peritrichous arrangement van flagella.

Directionele beweging is afhankelijk van de configuratie van de flagella. Bacteriën kunnen bewegen als reactie op een verscheidenheid aan omgevingssignalen, waaronder licht (fototaxis), magnetische velden (magnetotaxis) met behulp van magnetosomen en, meestal, chemische gradiënten (chemotaxis). Een doelgerichte beweging naar een chemische lokstof, zoals een voedselbron, of weg van een afweermiddel, zoals een giftige chemische stof, wordt bereikt door de lengte van de runs te vergroten en de lengte van de tuimels te verkleinen. Tijdens het rennen roteren flagella tegen de klok in, waardoor de bacteriecel naar voren kan bewegen. In een peritrichous bacterie zijn de flagellen allemaal op een zeer gestroomlijnde manier gebundeld (Figuur (PageIndex{16})), waardoor een efficiënte beweging mogelijk is. Bij het tuimelen worden flagella uitgespreid terwijl ze met de klok mee draaien, waardoor een lusbeweging ontstaat en een zinvolle voorwaartse beweging wordt voorkomen, maar de cel wordt heroriënteerd in de richting van de lokstof. Als er een lokstof bestaat, vinden er nog steeds runs en tuimels plaats; de lengte van de runs is echter langer, terwijl de lengte van de tuimels wordt verminderd, waardoor algehele beweging naar de hogere concentratie van het lokmiddel mogelijk is. Als er geen chemische gradiënt bestaat, zijn de lengtes van runs en tuimels gelijker en is de algehele beweging meer willekeurig (Figuur (PageIndex{17})).

Oefening (PageIndex{4})

  1. Wat is de peptidoglycaanlaag en hoe verschilt deze tussen grampositieve en gramnegatieve bacteriën?
  2. Vergelijk en contrast monotrichous, amfitrichous, lophotrichous en peritrichous flagella.

Samenvatting

  • Prokaryote cellen verschillen van eukaryote cellen doordat hun genetisch materiaal zich bevindt in een nucleoïde in plaats van een membraangebonden kern. Bovendien missen prokaryotische cellen in het algemeen membraangebonden organellen.
  • Prokaryote cellen van dezelfde soort delen typisch een gelijkaardige celmorfologie en cellulaire rangschikking.
  • De meeste prokaryotische cellen hebben een celwand dat het organisme helpt de celmorfologie te behouden en het te beschermen tegen veranderingen in de osmotische druk.
  • In prokaryotische cellen is de cel envelop bevat altijd een plasma membraan en omvat gewoonlijk een celwand. De eiwitten in het membraan hebben verschillende functies, waaronder transport, cel-naar-cel communicatie en het waarnemen van omgevingscondities. Archaeale membranen onderscheiden zich doordat ze zijn samengesteld uit vetzuren die ethergebonden zijn aan fosfolipiden.
  • Prokaryote celwanden kunnen zijn samengesteld uit: peptidoglycaan (bacteriën) of pseudopeptidoglycaan (archaea).
  • Gram-positieve bacteriële cellen worden gekenmerkt door een dikke peptidoglycaan laag, terwijl gramnegatieve bacteriële cellen worden gekenmerkt door een dunne peptidoglycaanlaag omgeven door een buitenmembraan.
  • Prokaryoot DNA wordt over het algemeen gevonden in de nucleoïde. Buiten de nucleoïde kunnen prokaryotische cellen extrachromosomaal DNA bevatten in plasmiden.
  • prokaryotisch ribosomen die in het cytoplasma worden gevonden, hebben een grootte van 70S.
  • Sommige prokaryotische cellen hebben insluitsels die voedingsstoffen of chemicaliën opslaan voor ander gebruik.
  • Sommige prokaryotische cellen kunnen zich vormen endosporen door sporulatie om te overleven in een slapende toestand wanneer de omstandigheden ongunstig zijn. Endosporen kunnen ontkiemen, transformeren terug in vegetatieve cellen wanneer de omstandigheden verbeteren.
  • Sommige prokaryotische cellen produceren glycocalyx coatings, zoals capsules en slijmlagen, die helpen bij hechting aan oppervlakken en/of ontwijking van het immuunsysteem van de gastheer.
  • Sommige prokaryotische cellen hebben fimbriae of pili, filamenteuze aanhangsels. Fimbriae helpen bij gehechtheid. Pili wordt gebruikt bij de overdracht van genetisch materiaal tussen cellen.
  • Sommige prokaryotische cellen gebruiken een of meer flagella door water te bewegen. Peritrichous bacteriën, die talrijke flagellen hebben, gebruiken loopt en tuimelt doelbewust in de richting van een chemische lokstof bewegen.

Voetnoten

  1. F. Rothfuss, M Bender, R Conrad. "Overleving en activiteit van bacteriën in een diep, oud meersediment (Bodenmeer)." Microbiële ecologie 33 nee. 1 (1997):69-77.
  2. R. Sinclair et al. "Persistentie van categorie A Select-agenten in de omgeving." Toegepaste en milieumicrobiologie 74 nee. 3 (2008):555-563.
  3. TJ Silhavy, D. Kahne, S. Walker. "De bacteriële celenvelop." Cold Spring Harbor-perspectieven in de biologie 2 nee. 5 (2010):a000414.
  4. B. Zuber et al. "Granulaire laag in de periplasmatische ruimte van grampositieve bacteriën en fijne structuren van" Enterococcus gallinarum en Streptococcus gordonii Septa onthuld door cryo-elektronenmicroscopie van glasvochtsecties. Tijdschrift voor Bacteriologie 188 nee. 18 (2006):6652-6660
  5. L. Gana, S. Chena, G.J. Jensena. "Moleculaire organisatie van gramnegatieve peptidoglycaan." Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika 105 nee. 48 (2008): 18953-18957.
  6. JA Garnetta et al. "Structurele inzichten in de biogenese en biofilmvorming door de" Escherichia coli Gemeenschappelijke Pilus.” Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika 109 nee. 10 (2012):3950-3955.
  7. T. Proft, EN Bakker. "Pili in gramnegatieve en grampositieve bacteriën - structuur, assemblage en hun rol bij ziekten." Cellulaire en moleculaire levenswetenschappen 66 (2009):613.

Bijdrager

  • Nina Parker, (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) en Brian M. Forster (Saint Joseph's University) met vele bijdragende auteurs. Originele inhoud via Openstax (CC BY 4.0; gratis toegang op https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Celbiologie van prokaryotische organellen

Het toenemende bewijs in de afgelopen jaren heeft het dogma uitgedaagd dat prokaryoten eenvoudige en ongedefinieerde cellen zijn zonder een georganiseerde subcellulaire architectuur. In feite werden eiwitten ooit beschouwd als de puur eukaryote uitvindingen, waaronder verwanten van actine en tubuline, die de prokaryotische celvorm, DNA-segregatie en cytokinese regelen. Evenzo komt compartimentalisatie, vaak opgemerkt als een onderscheidend kenmerk van eukaryote cellen, ook veel voor in de prokaryotische wereld in de vorm van eiwitgebonden en lipidegebonden organellen. In dit artikel belichten we enkele van deze prokaryotische organellen en bespreken we de huidige kennis over hun ultrastructuur en de moleculaire mechanismen van hun biogenese en onderhoud.

De opkomst van eukaryoten in een wereld die wordt gedomineerd door prokaryoten is een van de beslissende momenten in de evolutie van moderne organismen. Hoewel het duidelijk is dat de centrale metabole en informatieverwerkingsmachines van eukaryoten en prokaryoten een gemeenschappelijke voorouders delen, blijft de oorsprong van het complexe eukaryote celplan mysterieus. Eukaryotische cellen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van intracellulaire organellen die essentiële biochemische reacties in compartimenten verdelen, terwijl hun prokaryotische tegenhangers over het algemeen een dergelijke geavanceerde subspecialisatie van de cytoplasmatische ruimte missen. In de meeste gevallen is deze indeling in het leerboek van eukaryoten en prokaryoten waar. Decennia van onderzoek hebben echter aangetoond dat een aantal unieke en diverse organellen te vinden zijn in de prokaryotische wereld, waardoor de mogelijkheid bestaat dat het vermogen om organellen te vormen bestond vóór de divergentie van eukaryoten van prokaryoten (Shively 2006).

Sceptische lezers kunnen zich afvragen of een prokaryotische structuur echt kan worden gedefinieerd als een organel. Hier categoriseren we elk compartiment dat wordt begrensd door een biologisch membraan met een speciale biochemische functie als organel. Deze eenvoudige en brede definitie stelt cellen, of het nu eukaryoten of prokaryoten zijn, voor een vergelijkbare reeks uitdagingen die moeten worden aangepakt om met succes een intracellulair compartiment te bouwen. Ten eerste moet een organisme een celmembraan in een gewenste vorm en grootte vormen. Vervolgens moet het compartiment worden gevuld met de juiste set eiwitten die de activiteit van het organel uitvoeren. Ten slotte moet de cel zorgen voor de juiste lokalisatie, onderhoud en scheiding van deze compartimenten in de celcyclus. Eukaryote cellen voeren deze moeilijke mechanistische stappen uit met behulp van speciale moleculaire routes. Als er dus verbanden bestaan ​​tussen prokaryotische en eukaryote organellen, lijkt het waarschijnlijk dat verwanten van deze moleculen ook betrokken kunnen zijn bij de biogenese en het onderhoud van prokaryotische organellen.

Prokaryotische organellen kunnen in het algemeen worden onderverdeeld in twee hoofdgroepen op basis van de samenstelling van de membraanlaag die hen omringt. Ten eerste zijn er de cellulaire structuren die worden begrensd door een niet-eenheidsmembraan zoals een eiwitomhulsel of een lipide-monolaag (Shively 2006). Bekende voorbeelden van deze compartimenten zijn onder meer lipidelichamen, polyhydroxybutyraatkorrels, carboxysomen en gasvacuolen.De tweede klasse bestaat uit die organellen die zijn omgeven door een lipide-dubbellaags membraan, een opstelling die doet denken aan de canonieke organellen van het eukaryote endomembraansysteem. Daarom is dit artikel gewijd aan een gedetailleerde verkenning van drie prokaryotische lipide-dubbellaag-gebonden organelsystemen: de magnetosomen van magnetotactische bacteriën, fotosynthetische membranen en de interne membraanstructuren van de Planctomyceten. In elk geval presenteren we de meest recente bevindingen over de ultrastructuur van deze organellen en benadrukken we de moleculaire mechanismen die hun vorming, dynamiek en segregatie beheersen. We belichten ook enkele eiwitgebonden compartimenten om de lezer een vollediger beeld te geven van prokaryotische compartimentering.


4.1: Unieke kenmerken van prokaryotische cellen - biologie

Prokaryote en eukaryote cellen

Zoals je al hebt geleerd, bestaat alles wat leeft uit cellen. En de cellen zelf bestaan ​​uit veel verschillende onderdelen, tot en met hun moleculen.

In feite wordt wat wetenschappers 'het universele principe van het leven' noemen, gedefinieerd als de specifieke interactie van moleculen met elkaar. Laten we nu wat meer te weten komen over cellen en moleculen. Er zijn veel verschillende cellen die veel verschillende dingen doen. Maar al deze cellen vallen in een van de twee hoofdcategorieën: prokaryotische cellen en
eukaryotische cellen.

Deze cellen lijken meer op elkaar dan dat ze verschillend zijn. Laten we het dus eerst hebben over wat prokaryotische en eukaryote cellen gemeen hebben.

Wat prokaryotische en eukaryote cellen gemeen hebben?

  • Beide hebben DNA als hun genetisch materiaal (het is DNA dat cellen vertelt wat voor soort cellen ze zouden moeten zijn).
  • Beide zijn bedekt met een celmembraan.
  • Beide bevatten RNA.
  • Beide zijn gemaakt van dezelfde basischemicaliën: koolhydraten, eiwitten, nucleïnezuur, mineralen, vetten en vitamines.
  • Beide hebben ribosomen (de structuren waarop eiwitten worden gemaakt).
  • Beide reguleren de stroom van voedingsstoffen en afvalstoffen die ze binnenkomen en verlaten.
  • Beide hebben een vergelijkbaar basismetabolisme (levensprocessen) zoals fotosynthese en reproductie.
  • Beide hebben een toevoer van energie nodig.
  • Beide worden sterk gereguleerd door uitgebreide waarnemingssystemen ("chemische neuzen") die hen bewust maken van de reacties in hen en de omgeving om hen heen.

Dat is wat prokaryotische en eukaryote cellen gemeen hebben. Maar er zijn ook grote verschillen tussen hen. De twee belangrijkste verschillen zijn leeftijd en structuur.

Wetenschappers geloven dat prokaryotische cellen (in de vorm van bacteriën) de eerste levensvormen op aarde waren. Ze worden als "primitief" beschouwd en zijn ongeveer 3,5 miljard jaar geleden ontstaan. Dat is 2 miljard jaar eerder dan eukaryote cellen en miljarden jaren voor onze vroegste voorouders, de mensachtigen.

Je hebt hier iets over geleerd toen we de vroege aarde bestudeerden in onze les over het zonnestelsel, maar hier is een korte tijdlijn van de ontwikkeling van het leven op aarde:

  • 4,6 miljard jaar geleden werd de aarde gevormd
  • 3,5 miljard jaar geleden ontstond het eerste leven: prokaryotische bacteriën
  • 1,5 miljard jaar geleden ontstonden eukaryote cellen
  • 0,5 miljard jaar geleden de Cambrische explosie - meercellige eukaryoten ontstonden
  • 3 miljoen jaar geleden verschenen onze vroegste voorouders, de mensachtigen


Er zijn sterke gegevens die erop wijzen dat eukaryote cellen feitelijk zijn geëvolueerd uit groepen prokaryotische cellen die onderling afhankelijk van elkaar zijn geworden. Je zult later meer over deze theorie leren.

Structurele verschillen

Eukaryotische cellen bevatten twee belangrijke dingen die prokaryotische cellen niet hebben: een kern en organellen (orgaantjes) met membranen eromheen.

DNA-rangschikking
Hoewel zowel eukaryote als prokaryotische cellen DNA bevatten, wordt het DNA in eukaryote cellen in de kern vastgehouden. In prokaryotische cellen zweeft het DNA ongeorganiseerd vrij rond.

Aanwezigheid van organellen
De organellen in eukaryote cellen stellen hen in staat complexere functies uit te voeren dan prokaryotische cellen, die deze kleine organen niet hebben. Als je niet veel weet over organellen, maak je geen zorgen - je zult meer leren in een volgende instructie.

Enkele van de organellen in eukaryote cellen zijn:

  • De Nucleus - het "brein" of controlecentrum van de cel. Het bevat DNA, waaruit genen zijn opgebouwd. Dat DNA krijgt getranscribeerd, of gekopieerd naar boodschapper RNA. Die boodschapper draagt ​​een kopie van de genenorders voor bepaalde eiwitproductie. Deze bestellingen gaan naar de eiwitfabrieken.
  • ribosomen – Dit zijn de eiwitfabrieken. Ze volgen instructies van boodschapper-RNA (onthoud dat boodschapper-RNA zijn orders van het DNA kreeg). De instructies vertellen de ribosomen om specifieke eiwitten te maken. Let op, dit specifieke organel wordt ook in prokaryoten gevonden!
  • Endoplasmatisch reticulum (ER) - structuren die eiwitten wijzigen die in de ribosomen worden geproduceerd. Niet alle eiwitten die door de ribosomen worden gemaakt, hoeven te worden vervangen, maar de eiwitten die hier wel worden 'veranderd'.
  • Golgi-apparaat – Deze structuur zal nog meer veranderingen aanbrengen in de eiwitten die al veranderd zijn toen ze in de E.R. waren. Onthoud dat die eiwitten in de ribosomen zijn gemaakt, een keer zijn veranderd in de E.R. en weer zullen worden veranderd in het Golgi-apparaat. De Golgi fungeert ook als een postkantoor door eiwitten te verpakken en te verzenden naar andere delen van de cel of de cel uit.
  • mitochondriën – structuren die de energie van de cel produceren, ook wel de krachtcentrales van de cel genoemd.
  • Chloroplasten – structuren waardoor planten zonlicht kunnen opvangen en fotosynthese kunnen uitvoeren.

Er zijn enkele belangrijke verschillen tussen prokaryote en eukaryote cellen.

Maat
Eukaryotische cellen zijn gemiddeld tien keer groter dan prokaryotische cellen.

Celwandverschillen
Prokaryote cellen hebben een celwand die bestaat uit peptidoglycaan (aminozuur en suiker). Sommige eukaryote cellen hebben ook celwanden, maar geen enkele is gemaakt van peptidoglycaan.

Flagella-arrangement
De flagellen in eukaryote cellen verschillen van de flagella in prokaryotische cellen. Flagella zijn de structuren die cellen helpen bewegen (wetenschappers noemen het beweeglijkheid). De flagellen in eukaryote cellen zijn samengesteld uit verschillende filamenten en zijn veel complexer dan de flagella in prokaryotische cellen.

Alle cellen hebben hun genen gerangschikt in lineaire ketens die chromosomen worden genoemd. Maar eukaryote cellen bevatten van elk gen twee (of meer) kopieën. Tijdens de reproductie ondergaan de chromosomen van eukaryote cellen een georganiseerd proces van duplicatie dat mitose wordt genoemd. Je hebt in verschillende eerdere lessen over mitose geleerd en je zult er later ook meer over horen.

Nieuwe ontdekkingen

Tot voor kort werd gedacht dat er alleen eukaryote cellen bestonden in meercellige groepen zoals in organen en weefsels. Maar recente ontdekkingen suggereren dat sommige prokaryotische cellen dat ook doen. Dit is nog maar een voorbeeld van hoe nieuwe ontdekkingen altijd veranderen wat we weten - of denken te weten.


Celtypes

Vanwege de miljoenen verschillende soorten leven op aarde, die in de loop van de tijd geleidelijk groeien en veranderen, zijn er talloze verschillen tussen de talloze bestaande soorten cellen.

Hier zullen we echter kijken naar de twee belangrijkste soorten cellen en twee belangrijke subcategorieën van elk.

Prokaryoten

Prokaryoten zijn de eenvoudigere en oudere van de twee belangrijkste soorten cellen. Prokaryoten zijn eencellige organismen. Bacteriën en archaebacteriën zijn voorbeelden van prokaryotische cellen.

Veel prokaryotische cellen hebben ook trilhaartjes, staarten of andere manieren waarop de cel zijn beweging kan regelen.

Deze kenmerken, evenals de celwand en het kapsel, weerspiegelen het feit dat prokaryotische cellen het alleen doen in de omgeving. Ze maken geen deel uit van een meercellig organisme, dat hele cellagen kan hebben die zijn gewijd aan het beschermen van andere cellen tegen de omgeving of het creëren van beweging.

Prokaryote cellen hebben een enkel chromosoom dat al het essentiële erfelijke materiaal en de bedieningsinstructies van de cel bevat. Dit enkele chromosoom is meestal rond. Er is geen kern of andere interne membranen of organellen. Het chromosoom drijft gewoon in het cytoplasma van de cel.

Aanvullende genetische eigenschappen en informatie kunnen aanwezig zijn in andere geneenheden in het cytoplasma, 'plasmiden' genoemd, maar dit zijn meestal genen die door prokaryoten heen en weer worden doorgegeven via het proces van 'horizontale genoverdracht', dat is wanneer één cel geeft genetisch materiaal naar een ander. Plasmiden bevatten niet-essentieel DNA waar de cel zonder kan, en dat niet noodzakelijkerwijs wordt doorgegeven aan het nageslacht.

Wanneer een prokaryotische cel klaar is om zich voort te planten, maakt hij een kopie van zijn enkele chromosoom. Vervolgens splitst de cel zich in tweeën, waarbij een kopie van het chromosoom en een willekeurig assortiment plasmiden aan elke dochtercel wordt toegewezen.

Wetenschappers kennen tot nu toe twee hoofdtypen prokaryoten: archaebacteriën, een zeer oude levenslijn met enkele biochemische verschillen van bacteriën en eukaryoten, en bacteriën, soms "eubacteriën" of "echte bacteriën" genoemd om ze te onderscheiden van archebacteriën.

Bacteriën worden beschouwd als meer "moderne" afstammelingen van archaebacteriën.

Beide families hebben "bacteriën" in de naam omdat de verschillen tussen hen niet werden begrepen vóór de uitvinding van moderne biochemische en genetische analysetechnieken.

Toen wetenschappers de biochemie en genetica van prokaryoten in detail begonnen te onderzoeken, ontdekten ze deze twee zeer verschillende groepen, die waarschijnlijk verschillende relaties hebben met eukaryoten en verschillende evolutionaire geschiedenissen!

Sommige wetenschappers denken dat eukaryoten zoals mensen nauwer verwant zijn aan bacteriën, omdat eukaryoten een vergelijkbare celmembraanchemie hebben als bacteriën. Anderen denken dat archaebacteriën nauwer verwant zijn aan ons eukaryoten, omdat ze vergelijkbare eiwitten gebruiken om hun chromosomen te reproduceren.

Weer anderen denken dat we misschien van beide afstammen - dat eukaryote cellen zijn ontstaan ​​​​toen archaebacteriën begonnen te leven binnenkant van een bacteriecel, of omgekeerd! Dit zou verklaren hoe we belangrijke genetische en chemische eigenschappen van beide hebben, en waarom we meerdere interne compartimenten hebben, zoals de kern, chloroplasten en mitochondriën!

Eukaryoten

Eukaryotische cellen worden beschouwd als het modernste hoofdceltype. Alle meercellige organismen, inclusief jij, je kat en je kamerplanten, zijn eukaryoten. Eukaryote cellen lijken te hebben "geleerd" om samen te werken om meercellige organismen te creëren, terwijl prokaryoten dit niet lijken te kunnen.

Eukaryotische cellen hebben meestal meer dan één chromosoom, dat grote hoeveelheden genetische informatie bevat. In het lichaam van een meercellig organisme kunnen verschillende genen binnen deze chromosomen "aan" en "uit" worden geschakeld, waardoor cellen met verschillende eigenschappen en verschillende functies binnen hetzelfde organisme mogelijk zijn.

Eukaryote cellen hebben ook een of meer interne membranen, wat wetenschappers tot de conclusie heeft geleid dat eukaryote cellen waarschijnlijk zijn geëvolueerd toen een of meer soorten prokaryoten in symbiotische relaties begonnen te leven binnenkant van andere cellen.

Organellen met binnenmembranen die in eukaryote cellen worden aangetroffen, omvatten meestal:

    Voor dierlijke cellen - Mitochondriën, die de energie uit suiker bevrijden en op een uiterst efficiënte manier omzetten in ATP.
    Mitochondriën hebben zelfs hun eigen DNA, los van het 8217 nucleaire DNA van de cellen, wat verdere ondersteuning geeft voor de theorie dat ze vroeger onafhankelijke bacteriën waren.


Eukaryotische cellen en prokaryotische cellen

De celstructuren van prokaryotische en eukaryote cellen zijn verschillend en de impact en het mechanisme van virussen die ze aanvallen is ook verschillend.


In eukaryotencellen heeft het virus receptoren voor de cellen die het kan aanvallen. Vervolgens gaat het zijn genetische materiaal binnen en repliceert het in de kern en verspreidt zijn invloed die, wanneer het onverminderd het metabolisme van het organisme tempert. Voor deze cellen moet het virus door veel cellen heen razen voordat de infectie volledig is uitgebroken.


In prokaryotische cellen, b.v. bacterie, een virus kan
afgeschrikt
vanwege verschillende methylatiepatronen die de bacterie kan detecteren, kan hij hebben
lysogene impact
d.w.z. het virus dringt passief de cel binnen, verspreidt zijn virale DNA en valt uiteindelijk de cel op een later tijdstip aan, het kan de bacterie ook onmiddellijk aanvallen in zogenaamde
Lytische infectie
. Het belangrijkste verschil in de virale werking is dat prokaryotische cellen over het algemeen eencellige organismen zijn en dat de verschillen dus strikt zijn. Ze hebben een repositorsysteem waarop de genbewerkingstechnologie CRISPR is gebaseerd.

(Originele post door d r e a m y)
De celstructuren van prokaryotische en eukaryote cellen zijn verschillend en de impact en het mechanisme van virussen die ze aanvallen is ook verschillend.


In eukaryotencellen heeft het virus receptoren voor de cellen die het kan aanvallen. Vervolgens gaat het zijn genetische materiaal binnen en repliceert het in de kern en verspreidt zijn invloed die, wanneer het onverminderd het metabolisme van het organisme tempert. Voor deze cellen moet het virus door veel cellen heen razen voordat de infectie volledig is uitgebroken.


Eiwitsynthese in prokaryoten en eukaryoten

Eiwitsynthese in de cel wordt uitgevoerd door ribosomen die zijn bevestigd aan het membraan van endoplasmatisch reticulum en microsomen, evenals in vrije toestand in het grondplasma.

De belangrijkste componenten die deelnemen aan de eiwitsynthese op cellulair niveau zijn: 20 verschillende aminozuren, verschillende soorten RNA's, enzymen, aminozuuractiverende enzymen, polypeotide-polymerase en energiebevattende moleculen, zoals ATP en GTP.

DNA dat genetische informatie bevat, synthetiseert drie soorten RNA:

(ii) Ribosomaal RNA (rRNA) en

(iii) Transfer RNA (tRNA) of oplosbaar RNA (sRNA).

mRNA wordt gekopieerd van het DNA-molecuul. De specifieke locus van het DNA-molecuul waar mRNA wordt gevormd, wordt een structureel gen genoemd. tRNA's komen waarschijnlijk van speciale genen die determinanten voor tRNA's worden genoemd.

Een eiwitsynthese in prokaryoten:

Het mechanisme van eiwitsynthese is grondig onderzocht in Escherichia coli. In bacteriële cellen vindt de eiwitsynthese plaats op ribosomen uit de jaren 70.

Het proces van eiwitsynthese in E. coli omvat de volgende stappen:

Het gedeeltelijk afwikkelen van twee DNA-strengen vindt plaats. Dit wordt gevolgd door de productie van enkelstrengs mRNA op een van de twee DNA-strengen. Het messenger-RNA-complement wordt gemaakt in overeenstemming met de regels voor basenparen. Dit is transcriptie.

De transcriptie van genetische code van DNA in mRNA wordt gekatalyseerd door het enzym RNA-polymerase. mRNA draagt ​​de informatie in de vorm van base-tripletten voor de synthese van een bepaald eiwit (Fig. 20.2).

2. De tweede stap omvat de scheiding van mRNA van DNA en vervolgens de overdracht van de kern naar het cytoplasma en de uiteindelijke hechting van het 5'-uiteinde van mRNA met een 30s (kleinere) subeenheid van ribosoom in aanwezigheid van een eiwitinitiatiefactor. Voordat het mRNA van de kern naar het ribosoom in het cytoplasma migreert, ondergaat het een rijpingsproces.

Bij eukaryoten wordt het nieuw gevormde RNA heterogeen nucleair RNA (hn-RNA) genoemd. Veel van de functionele RNA-moleculen, waaronder aRNA en mRNA in eukaryoten, worden verwerkt uit veel langere voorloper-RNA's die 5.000 tot 50.000 nucleotiden lang zijn en mogelijk 10 tot 100 keer langer zijn dan de rijpe functionele RNA-moleculen die ervan zijn afgeleid.

Precursor-RNA's zijn transcripten van gesplitste genen die zowel sequenties bevatten die coderen voor aminozuren (exons) als die sequenties die niet coderen voor aminozuren (introns), afgewisseld. De niet-coderende sequenties van de pre-RNA's worden gesplitst en coderende sequenties worden aan elkaar gesplitst om functionele rijpe RNA-moleculen te produceren.

Enkele van de eukaryote genen zijn niet gesplitst. In prokaryoten zijn sommige RNA-moleculen splitsingsproducten van langer pre-RNA.

Zoals is opgemerkt, bepaalt mRNA de volgorde van aminozuren in de polypeptideketen die op zijn beurt wordt bepaald door de volgorde van nucleotiden in DNA (gen). Dit proces wordt vertaling genoemd. Vertaling omvat de volgende stappen die worden getoond in Fig. 20.2, 20.3, 20.4.

(a) Activering van aminozuur:

Elders in het cytoplasma worden aminozuren geselecteerd voor activering. Professor Fritz Libmann en anderen ontdekten in 1956 dat aminozuren, voordat ze kunnen combineren om eiwitten te vormen, geactiveerd moeten worden en dit wordt bereikt door te combineren met fosfaat. De activering omvat de reactie tussen aminozuur en ATP.

De reactie wordt gekatalyseerd door het specifieke enzym aminoacyl RNA synthetiseren. Dus voor de activering van 20 aminozuren moet er minstens een set van 20 van dergelijke enzymen in het cytoplasma zijn. Aminozuur activerende enzymen werden voor het eerst ontdekt door M. Hoagland.

Het product dat na activering wordt gevormd, is het aminoacyl-adenylaat-enzymcomplex dat een energierijke verbinding is.

(b) Bevestiging van geactiveerd aminozuur aan tRNA:

Het CCA-uiteinde van het tRNA-molecuul hecht nu met een specifiek aminozuuradenylaat-enzymcomplex. Het aminoacyl-adenylaat blijft aan het enzym gehecht in de vorm van een monocovalent complex totdat het wordt overgebracht naar tRNA. De carboxylgroep van aminozuurresidu van aminoacyladenylaat wordt overgebracht naar de 3'8242 OH-groep van ribosesuiker van terminale adenosine aan het CCA-uiteinde van tRNA. Als resultaat worden aminoacyl-tRNA, AMP en enzym gevormd.

De overdracht van aminozuren naar tRNA wordt gekatalyseerd door het eerdere aminoacyl-RNA-synthetase-enzym zelf (Fig. 20.3).

(c) Het aminozuren-tRNA-complex komt dan naar mRNA waar adapter-nucleotide-triplet of anticodon van tRNA wordt gehecht aan het complementaire base-triplet (codon) van mRNA.

Het lot van aminozuur wordt bepaald op het moment dat het wordt gehecht aan het overeenkomstige tRNA. De aanhechting van boodschapper-RNA en tRNA-aminozuurcomplex is tijdelijk. Op deze manier zijn veel /RN A-aminozuurcomplexen lineair gerangschikt achter elkaar op de juiste plaatsen op de boodschapper-RNA-streng. In de bijlage werken de adapter-trinuceleotiden van rRNA's als anticodons (Fig. 20.4 en 20.5).

De mRNA-moleculen hebben een translatie-initiatieplaats aan het 5'8242-uiteinde en de ketenbeëindigingsplaats dichtbij het trailor-uiteinde. De startplaats bestaat uit een codon AUG en een onbekende secundaire structuur van mRNA. De ketenbeëindigingsplaats heeft een van de drie codons UAA, UAG en UGA.

Rijp mRNA bindt met kleinere ribosomale subeenheid in aanwezigheid van initiatiefactor IF2. Binnenkort komt tRNA-N-formylmethioninecomplex (F-met-tRNA) uit de cytoplasmatische aminozuurpool en bindt het met het eerste tripletcodon van mRNA om het proces van eiwitsynthese te initiëren en om een ​​initiatiecomplex te vormen.

Initiatiecomplex wordt gevormd in aanwezigheid van guanosinetrifosfaat (GTP) en drie eiwitfactoren F1, F2 en F3. Dit wordt gevolgd door vereniging van grotere subeenheid met kleinere ribosomale subeenheid in aanwezigheid van Mg++ en initiatiefactoren F1, F2 om het ribosoom te vormen.De codes van mRNA worden niet gelezen door een enkel ribosoom, maar door vele ribosomen die met elkaar zijn verbonden door mRNA (Polysomen).

(d) Initiatie van eiwitsynthese:

Het boodschapper-RNA heeft altijd het eerste triplet als AUG of GUG aan het 5-uiteinde en deze tripletten coderen voor de aminozuren N-formylmethionine (F. met), dat gewoonlijk een eiwitketen initieert.

In alle eiwitten neemt formylmethionine dus de eerste plaats in, d.w.z. aan het amino-uiteinde en wanneer de eiwitmoleculen volledig zijn gesynthetiseerd, kan formylmethionine worden losgemaakt van de eiwitmoleculen door activiteit van hydrolytisch enzymdeformylase.

In formylmethionine-tRNA-complex wordt de aminogroep geblokkeerd door de formylgroep, waardoor alleen de COOH-groep vrij is om met NH te reageren2 groep van het tweede aminozuur (AA2). Op deze manier groeit de polypeptideketen altijd van het amino-uiteinde naar het COOH-uiteinde.

Wanneer een tRNA-aminozuurcomplex zich aan het begineinde hecht aan mRNA, dan komt het tweede tRNA-aminozuurcomplex ook net na de eerste en tenslotte vormen de twee aangrenzende aminozuren een peptidebinding. Op deze manier zullen verschillende moleculen van aminozuren in een bepaalde volgorde samenkomen via peptidebindingen om een ​​specifiek eiwitmolecuul te vormen (Fig. 20.5).

(e) Verlenging van de polypeptideketen:

De peptideketen verlengt door regelmatige toevoeging van aminozuren en relatieve beweging van ribosoom samen met boodschapper-RNA in aanwezigheid van GTP (guanosinetrifosfaat) in de volgende volgorde:

(a) Volgens WD Stansfield (1969) zijn er drie veronderstelde plaatsen in de ribosoom Fig. 20.3 en 20.4. Dit zijn:

(i) Decoderingssite of ‘A’ site die de geladen AA . bindt

tRNA-complex met het mRNA door basenparing.

(ii) Een condensatieplaats of '8216P'8217-plaats of peptidylplaats die het aminozuur verbindt met de groeiende polypeptideketen.

(iii) Een exit-site of '8216E'8217-site waarop tRNA zich losmaakt van het polypeptide, messenger-RNA en ribosoom.

tRNA met de bijbehorende aminozuren komt de ribosomale plaats '8216A'8217 binnen en wordt door een 'checking factor' gecontroleerd om te zien of er een juiste passing is tussen het codon op het boodschapper-RNA en het anticodon van tRNA. Als de fit niet juist is, wordt het tRNA afgewezen en zullen vermoedelijk andere /RNA's worden geprobeerd totdat de juiste is gevonden.

(b) Aangezien het initiërende codon AUG of GUG het ribosoom is binnengekomen en zich tegenover de plaats '8216A'8217 bevindt, wordt het juiste tRNA, d.w.z. f-met-tRNA, vergeleken met het codon. Deze reactie wordt vergemakkelijkt door de aanwezigheid van initiatiefactor F1

(c) Het 30S f-met-tRNA samen met boodschapper-RNA, gaat dan van decoderingsplaats (‘A’-site) naar peptidyl-site (‘P'8217-site) en hiermee komt het volgende codon van mRNA binnen in ' 8216A’ site waar het het tweede juiste aminoacyl-tRNA vindt. Aminoacyl-tRNA (AA2 – tRNA) bindt met het codon van de ‘A’ site in aanwezigheid van GTP en twee eiwitten genaamd transfer factor Tu en Ts die geassocieerd blijven met ribosomen.

In dit bindingsproces wordt een complex gevormd uit GTP, de overdrachtsfactoren en het binnenkomende aminoacyl-tRNA dat uiteindelijk aminoacyl-tRNA (AA2 tRNA) op de ‘A’-plaats van ribosoom en geeft tegelijkertijd overdrachtsfactoren – GTP-complex en anorganisch fosfaat vrij.

(d) Vanwege de relatieve beweging van ribosoom en mRNA in aanwezigheid van een enkel GTP-molecuul, komt het volgende codon de '8216A'8217-plaats binnen. De A-plaats wordt nu ingenomen door een ander aminoacyl-tRNA (AA3– tRNA) overeenkomend met het volgende codon van mRNA en f-met-tRNA bereikt de uitgangsplaats (E-site) en AA2-tRNA komt voor op de P-site. Nu start een enzym dat bekend staat als transferase I tRNA van formylmethionine en keert het formylmethionine (AA1,) naar AA2-tRNA gebonden op de ‘P’ site.

Volgens Monro (1967) helpt een enzym dat bekend staat als peptidylsynthetase dat wordt aangetroffen in SOS, een subeenheid bij de vorming van een peptidebinding. De '8216G'8217-factor wordt verondersteld het ontladen of gedeacetyleerde tRNA vrij te maken van de plaats '8216E'8217 van het ribosoom.

(e) De volgende fase van het verlengingsproces volgt, waarbij een peptidebinding tot stand wordt gebracht door reactie tussen vrije NH2 groep van binnenkomend aminozuur en carboxylgroep van het polypeptide.

Dus, tijdens de verlenging van de polypeptideketen, komt elk geladen tRNA (aminoacyl-tRNA) de decoderingsplaats binnen, gaat naar de '8216P'8217-plaats, brengt het zijn aminozuur over naar het carboxyluiteinde van het polypeptide en gaat naar de uitgangsplaats waar de polypeptideketen wordt overgebracht aan aangrenzend tRNA gebonden op de '8216P'8217-plaats en vervolgens vrijgelaten uit het ribosoom.

De synthese van de polypeptideketen wordt voltooid volgens de codons van boodschapper-RNA en het proces eindigt abrupt wanneer een van de drie onzinnige tripletten UAG, UAA en UGA aanwezig is in het boodschapper-RNA. Over het algemeen heeft geen enkel tRNA een anticodon voor een van deze drie 'onzincodons'8217, maar sommige suppressormutaties produceren tRNA met een van deze drie codons.

Dissociatie van initiatiefactoren van het initiatiecomplex:

De polypeptideketen, nog steeds gebonden aan het /RNA, is gehecht aan mRNA. De keten wordt vrijgegeven uit het ribosoom onder leiding van drie verschillende eiwitten die vrijgegeven factoren R . worden genoemd1, R2 en S.

Deze factoren zijn gebonden aan het ribosoom en regelen de hydrolyse van de esterbinding tussen tRNA en de polypeptideketen. Reproductie van een primaire polypeptideketen volgens specificatie van mRNA wordt translatie genoemd.

Na voltooiing van de keten scheiden de twee subeenheden van ribosomen zich.

Eiwitsynthese op 80S-ribosomen van eukaryoten:

Het proces van eiwitsynthese op SOS-ribosomen van eukaryoten blijkt min of meer vergelijkbaar te zijn met dat op 70S-ribosomen zoals hierboven beschreven.

Het proces van initiatie van de polypeptideketen op 8OS-ribosomen van eukaryoten verschilt echter van dat van prokaryoten in de volgende twee aspecten:

1. In eukaryoten fungeert in plaats van formylmethionine methionine als keteninitiatie-aminozuur.

2. In eukaryoten associeert kleinere subeenheid (40S) zich met methionine-tRNA zonder de hulp van mRNA.

3. Voor de vorming van een initiatiecomplex is betrokkenheid van GTP niet nodig (Zasloff en Ochoa, 1972).

4. Het initiatieproces omvat de volgende stappen:

(i) Met-/RNA + 40S-subeenheid'8212'8212'8212- > 40S-met rRNA

(ii) 40S-met /RNA + mRNA'8212'8212'8212- > 40S-mRNA-met /RNA

(iii) 40S-mRNA-met/RNA + 60S subeenheid'8212'8212'8212'8211 > 80S-mRNA met-tRNA initiatiecomplex.


DIAGRAM

Biologie Prokaryote celstructuur en functie Shmoop Biology

Prokaryotische cellen Bioninja

Verzameling prokaryotische celdiagram gelabelde afbeeldingen spyally

Prokaryotische celdelen Functiediagram

Prokaryotische celdelen Functiediagram

Prokaryotische cellen Structuurfunctie en definitie

Prokaryotische cellen Prokaryoten Definitie Structuurdelen

Diagram van prokaryotische cel door Mariana Ruiz Gedetailleerde beschrijving:

Prokaryotische cellen Artikel Cellen Khan Academy

Teken een goed gelabeld diagram van een prokaryotische cel Brainlyin

Teken een goed gelabeld diagram van een prokaryotische cel Teken een putje

Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Teken een goed gelabeld diagram van prokaryotische cellen Brainlyin

Prokaryotische celdefinitie Structuurkenmerken en

22 Prokaryote en eukaryote cellen Biologie Libretexts

Pearson The Biology Place

De structuur van prokaryote en eukaryote cellen

Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Prokaryote celdiagram Huiswerkopdracht

Imagespace Bacteriële celdiagram voor kinderen Gmispacecom

Ultrastructuur van prokaryotische cellen

Prokaryotische cellen Artikel Cellen Khan Academy

Module1 Lezing 1 Prokaryote en eukaryote cellen

12 Vaardigheden tekenen van prokaryotische cellen Youtube

Prokaryote Structuur en functie Geavanceerde Ck 12 Foundation

Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Ib Biology Notes 22 Prokaryote cellen

Inleiding tot eukaryote cellen Artikel Cellen Khan Academy

Eukaryote cellen Bioninja

5 plattegronddiagrammen van weefsel- en orgaanprokaryotische en eukariotische cellen

Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Verschil tussen prokaryotische cellen en eukaryote cellen met?

Ib Biology Notes 22 Prokaryote cellen

Eukaryoten versus prokaryoten Celstructuurverschillen:

Geef een goed gelabeld diagram van prokaryotische en eukaryote cellen

Ontdek het verschil tussen prokaryotische en eukaryote cellen

Verschil tussen prokaryotische cellen en eukaryote cellen met?

Inleiding tot eukaryote cellen Artikel Cellen Khan Academy

22 Prokaryotische cellen Mr Gs Ib Biology

Prokaryote structuur Bioninja

Quia 9ap Hoofdstuk 27 Bacteriën en Archaea Basic

Moleculaire expressies Celbiologie Bacteriën Celstructuur

Biologie Prokaryote celstructuur en functie Shmoop Biology

Unieke kenmerken van microbiologie van eukaryote cellen

Eukaryotische celstructuur en reproductie Sciencetopia

Teken een goed gelabeld diagram van een prokaryotische cel Brainlyin

Prokaryotische bacteriële celdiagram Clip Art Library

33 Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Afbeeldingsdetail voor lege dierlijke celdiagram Dierlijke cel 3D-cel

Prokaryotische celdiagrammen Afdrukbaar diagram

Geannoteerde tekening Prokaryote transparante Png Clipart gratis download

Prokaryote cellen en eukaryote cellen Youtube

Prokaryotische celbacterie Kleinere eenvoudigere structuur Dna

Bacteriële cel gelabeld diagram Beste van prokaryotische celdiagram

Leeg prokaryotisch celdiagram Notasdecafeco

Prokaryote cellen gelabelde diagraminformatie Vmglobalco

Prokaryotische afbeeldingen Stock Foto's Vectoren Shutterstock

221 Teken een gegeneraliseerde prokaryote cel zoals te zien in Electron

Prokaryotische en eukaryote twee basistypen biologische cellen Pagina 2

Prokaryote en eukaryote cellen Read Biology Ck 12 Foundation

Prokaryotische afbeeldingen Stock Foto's Vectoren Shutterstock

Eukaryotische cellen en prokaryotische cellen Venn-diagram Sansu

Prokaryote celdiagram Modlioco

Diagram van het spijsverteringsstelsel Koe Microbiologie Prokaryotische cel

/> Verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen

Opgelost Label het diagram van de prokaryotische cel in volgorde

Gelabeld diagram van prokaryotische cel Verse celmembraanfunctie

Verschil tussen prokaryote cel en eukaryote cel Major

Teken en label de delen van prokaryotische cellen Studyrankersonline

Onderwerp 12 Ultrastructuur van cellen Geweldige wereld van de wetenschap met

Cellen Microscopen 4 Scholen

Cytoplasma Een overzicht van zijn structuur en functies

22 Prokaryote celbiologie4ibdp

Verzameling van gratis mobiele clipart Prokaryotische celdownload op Ui Ex

Unieke kenmerken van microbiologie van eukaryote cellen

Prokaryotische celtekening Ib Biologie Youtube

Diagram van het spijsverteringsstelsel Koe Microbiologie Prokaryotische cel

Een inleiding tot cellen A Level Biologie Revisie-opmerkingen

Vectoren van afbeeldingen van eukaryotische cellen Shutterstock

/> Prokaryote cellen Structuurfunctie en definitie

Eukaryotische celstructuur Sciencetopia

Gelabeld diagram van prokaryotische cel Inspirerende celmicrofoto's

Bioknowledge 12 Ultrastructuur van cellen

Diagrammen Bacteriëndiagram om diagram af te drukken Site Bacteriëndiagram

Plantaardige cellen versus dierlijke cellen met diagrammen Owlcation

Hoe teken je een prokaryote celwetenschappelijke biologieshow?

Ribosomen Definitie Structuur Grootte Locatie en functie

Onderwerp 12 Ultrastructuur van cellen Geweldige wereld van de wetenschap met

Gratis Prokaryote Cliparts Download Gratis Clip Art Gratis Clip Art On

Structuur van bacteriële cel met diagram

Cellen Mr Scotts 6e klas

Prokaryotische en eukaryote cellen Celstructuur en functies Klasse 8


33 Welk diagram van een celwand heeft in figuur 4.3 een structuur die beschermt tegen osmotische lysis_

A a b b c zowel a als b d noch a noch b e het antwoord kan op basis van de verstrekte informatie niet worden bepaald. Het bevat teichoïnezuren.

2743 Examen1 Ch04 Biologische Wetenschappen 2743 Met Sridhar At

In figuur 43 welk diagram van een celwand resistent is tegen veel antibiotica bv.

Welk diagram van een celwand heeft in figuur 4.3 een structuur die beschermt tegen osmotische lysis_. Het beschermt de cel in een hypertone omgeving. Elk van de volgende beweringen met betrekking tot de gram-positieve celwand is waar, behalve. A a b b c zowel a als b d noch a noch b e het antwoord kan op basis van de verstrekte informatie niet worden bepaald.

29 in figuur 43 welk diagram van een celwand een structuur heeft die beschermt tegen osmotische lysis. 29 in figuur 43 welk diagram van een celwand een structuur heeft die beschermt tegen osmotische lysis. Het is gevoelig voor lysozym.

Het is gevoelig voor penicilline. Het behoudt de vorm van de cel. Microbiologie 4 flashcards welke van de volgende celstructuren speelt een rol in de in figuur 4 3 welk diagram van een celwand een wand heeft die beschermt tegen osmotische lysis c microbio chp 4 flashcards beginnen met het bestuderen van microbio chp 4 de cel zal osmotische lysis ondergaan c welke diagram van een celwand heeft een structuur die beschermt tegen osmotisch.

A a b b c zowel a als b d noch a noch b e het antwoord kan op basis van de verstrekte informatie niet worden bepaald. 30 in figuur 43 welk diagram van een celwand is ontkleurd door alcohol. 30 in figuur 43 welk diagram van een celwand is ontkleurd door alcohol.

In figuur 43 welk diagram van een celwand resistent is tegen veel antibiotica bv penicilline.

3 3 Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Print Hoofdstuk 4 Flashcards Easy Notecards

Cilium 18 Functies van de Glycocalyx omvatten al het volgende:

Vermindering van door Ab geïnduceerde celdood in de Hippocampus van 17b

Virussen Gratis volledige tekst Enzymen en mechanismen die worden gebruikt door

Micro 1 Test Ch 3 Psychologie 9 Met Hicks op Norco College

Biosynthese en groei Hoofdstuk 6 Prokaryotisch metabolisme en

3 3 Unieke kenmerken van microbiologie van prokaryotische cellen

Mcb2010 Lezing Hw 1 Mcb 2010 Microbiologie Laboratorium Studocu

De structuur en functie van celmembranen onderzocht door Atomic

Unieke kenmerken van prokaryotische cellen Microbiologie Openstax

Cilium 18 Functies van de Glycocalyx omvatten al het volgende:

Samenstelling en structuur van prokaryotische cellen Hoofdstuk 2

In vitro assemblage van een complete pentaglycine-interpeptidebrug

Zuivering van Plic van S Enteritidis periplasmatisch extract door

Algemeen mechanisme van pathogenese Springerlink

23 1 Aangeboren immuunresponsconcepten van de biologie 1e Canadese

Superabsorberende polymeren uit de celwand van Zygomycetes Fungi

Cilium 18 Functies van de Glycocalyx omvatten al het volgende:

Unieke kenmerken van prokaryotische cellen Microbiologie Openstax

Fermentatie Gratis volledige tekst Impact van glucoseconcentratie

Anatomie en fysiologie in contextleesopdrachtcel

Openstax Microbiology 3 3 Unieke kenmerken van prokaryoten

Print Hoofdstuk 4 Flashcards Easy Notecards

Micromachines Gratis volledige tekst naar Multiplex Molecular

Unieke kenmerken van prokaryotische cellen Microbiologie Openstax

Unieke kenmerken van prokaryotische cellen Microbiologie Openstax

Effecten van microzwaartekracht in de ruimte op de trans-differentiatie tussen

Anatomie en fysiologie in contextleesopdrachtcel

Technologieën en procedures die betrokken zijn bij het enzymproductieboek

Hoofdstuk 4 Huiswerk bij Ecpi Medical College Institute Studyblue

Homeostatische controle van celwandhydrolyse door de Walrk Two


Classificatie van levende organismen

Met de vooruitgang van de kennis over de levende wereld, hebben wetenschappers de levende organismen in twee groepen ingedeeld: Plantae, d.w.z. Plantenrijk en Animalia, d.w.z. Dierenrijk.

De Plantae wordt gekenmerkt door:

1. Voeding is afhankelijk van lichtenergie,

2. Aanwezigheid van starre celwand, en

3. De meeste blijven in de grond geworteld.

De Animalia wordt gekenmerkt door:

2. Leden zijn meestal beweeglijk.

Later, met de vooruitgang van kennis over micro-organismen, d.w.z. eencellige microscopische organismen, werd gedacht dat het bovenstaande systeem ontoereikend was.

In het eerdere systeem plaatsten wetenschappers bacte­ria, microscopisch kleine algen en schimmels onder het plantenrijk, omdat:

1. Ze zijn relatief immobiel, en

2. Ze kunnen geen voedsel opnemen.

Drie-Koninkrijk Systeem:

Er ontstonden moeilijkheden door de ontdekking van bepaalde micro-organismen met kenmerken die zowel planten als dieren gemeen hebben. Met de vooruitgang van meer kennis over micro- en verlegen-organismen, stelden veel wetenschappers voor om ze in een apart koninkrijk te plaatsen.

Gebaseerd op het bovenstaande concept, heeft Earnest Haeckel (1834-1919), een Duitse zoöloog (1866) voorgesteld om de naam van het 3e koninkrijk, de Protista (Gr. Protistos – eerste of primitieve), alle microscopische, eencellige, beweeglijke en niet -beweeglijke, fotosynthetische of niet-fotosynthetische, vrije en autonoom levende organismen (noch typisch plantaardig noch dierlijk).

Zo vallen alle eencellige microscopisch kleine organismen van algen, schimmels, protozoa en ook de bacteriën onder het Koninkrijk Protista. De virussen waren bekend sinds het einde van de 19e eeuw. Vanwege hun niet-cellulaire karakter werden ze niet opgenomen in de classificatie van levende organismen.

Gebaseerd op de meer gedetailleerde kennis over celstructuur tijdens de late jaren 1940 met behulp van krachtige vergroting door elektronenmicroscopie, werd gevonden dat levende organismen uit twee soorten cellen bestaan:

1. Prokaryotisch (Gr. Pro – primitieve karyon – kern), gekenmerkt door:

i) Cel heeft een niet-membraangebonden DNA,

ii) Halfstijve celwand samengesteld uit muizencomplex.

Deze groep omvat Bacteriën en Blauwalgen.

2. Eukaryotisch (Gr. Eu''8211 true karyon''kern), gekenmerkt door:

i) Cel heeft een goed georganiseerde kern,

ii) Goed ontwikkelde mitochondriën, endo­plasmatisch reticulum.

iii) Flagella bestaat uit een 9 + 2 fibrillaire structuur.

Deze groep omvat groene, bruine en rode algen, protozoa, schimmels, hogere planten en dieren.

De prokaryoten worden als primitiever beschouwd dan de eukaryoten.

Op basis van het bovenstaande idee werd de Kingdom Protista verdeeld in twee divisies:

1. Lagere protisten, d.w.z. Prokaryote Protista, en

2. Hogere protisten, d.w.z. eukaryote protista.

Vier Koninkrijken Systeem:

Met de bovengenoemde heterogeniteit van pro­tista, stelde Copeland (1956) het systeem van vier koninkrijken voor. In zijn systeem werden lagere protisten onder een apart koninkrijk geplaatst, Monera, terwijl hogere protisten werden vastgehouden in het koninkrijk Protista. De vier koninkrijken zijn dus Monera, Protista, Metaphyta (groene planten) en Metazoa (dieren).

Het systeem van de vier koninkrijken, hoewel zeer ontwikkeld, lijdt aan verschillende tekortkomingen.

Belangrijke tekortkomingen zijn:

1. Ontbreken van het fundamentele verschil tussen schimmels en andere eukaryote protisten.

2.Op basis van verschillende kenmerken, zoals histondistributie en chromosoom-organisatie, ecologische en voedingswaarde, cytochroom c, aminozuursequentie, gebrek aan fagocytose en pinocytose, enz., is het moeilijk om de schimmels (in ieder geval de hogere) in een een van de bovenstaande koninkrijken.

Later werd het systeem van vier koninkrijken ook gevolgd door Barkley (1968).

Vijf-Koninkrijk Systeem:

Bovenstaande kennis over prokaryoten en eukaryoten laat veel verschillen zien en men dacht dat verschillende levensvormen (eukaryoten) polyfyletisch zijn geëvolueerd uit een verscheidenheid aan primitieve voorouderlijke vormen (prokaryoten). Vanuit de bovenstaande kennis besloten veel wetenschappers om de status van Koninkrijk aan de verschillende levenstypen te geven.

Op basis van het bovenstaande idee stelde Robert Whittaker (1969), een Amerikaanse ecoloog, een classificatiesysteem met vijf koninkrijken voor (Fig. 1.9) op basis van ten minste twee belangrijke criteria:

i) 3 niveaus van cellulaire structuur: prokaryoten, eencellige eukaryoten en meercellige eukaryoten, en

ii) 3 belangrijkste voedingswijzen: fotosynthese (in planten), absorptie (in schimmels) en opname (in dieren).

Omvat alle prokaryoten en hun hypothetische voorouders.

Omvat eencellige eukary & shyoten, zoals algen, protozoa en slijmzwammen.

3. Plantae (planten):

Omvat meercellige eukaryoten, d.w.z. hogere algen en groene planten.

Bevat meercellige dieren.

De kennis over de cellen werd in de jaren zeventig verrijkt met de vooruitgang van verschillende technologieën zoals elektronenmicroscoop enz. Later merkten Woese en Fox (1977) op dat er twee soorten prokaryoten zijn.

Archaebacteriën hebben de volgende unieke kenmerken:

i) Unieke wandsamenstelling,

ii) Unieke DNA- en RNA-sequentie,

iii) Plasmamembraan is anders dan alle andere levende organismen.

Maar het wordt moeilijk om sommige van de organismen in een van de bovenstaande twee groepen te plaatsen.

Later verdeelden Edwards (1976) en Whittaker en Margulis (1978) de levende organismen in twee superkoninkrijken - de Prokaryonta en Eukaryonta. De Prokaryonta bevat één koning & verlegen Monera, die bacteriën en blauwgroene algen omvat. Het andere Super-koninkrijk Eukaryonta is verdeeld in 4 koninkrijken: Protista, Plantae, Fungi en Animalia.

De classificatie weerspiegelt de evolutionaire ontwikkeling van primitieve tot geavanceerde organismen en is ook verenigbaar met de hypothese dat eukaryoten zijn geëvolueerd door de symbiotische associatie van twee of meer soorten prokaryotische organismen. In dit soort symbiotische associatie blijft de een in de ander.

Door veel onderscheidende eigenschappen worden de schimmels in een apart Koninkrijk geplaatst.

Door de aanwezigheid van differentiatie van verschillende algengroepen met betrekking tot cellulaire organisatie, fysiologie en biochemie worden de eencellige eukaryote algen samen met Protozoa en anderzijds de hogere algen (eukaryote algen: leden van Chlorophyceae) onder het Koninkrijk Protista geplaatst. , Phaeophyceae, Rhodophyceae enz.) zijn opgenomen onder Kingdom Plantae.

Gebaseerd op biochemische en elektronenmicro- en shyscopische studies, hebben Stanier et al. (1971) en Stanier en Chohen-Brazire (1977), stelden dat blauwgroene algen meer op bacteriën lijken, en daarom moeten ze worden beschouwd als blauwgroene bacteriën (Cyanobacteriën).

Hoewel het virus geen cellulair organisme is, is het opgenomen onder het Superkoninkrijk Prokaryonta voor eenvoudige hantering.

Later werd het systeem van 5 koninkrijken door veel biologen niet geaccepteerd om de volgende redenen:

i) Gebrek aan differentiatie tussen Archaea en Bacteriën, en

ii) De grenzen tussen de koningen en shydoms, zoals Protista, Plantae en Fungi, zijn niet goed afgebakend.

Zes koninkrijken systeem:

Voor de bovenstaande problemen met het vijf-koninkrijk-systeem van Whittaker is een alternatieve suggestie gedaan en kwam het zes-koninkrijk-systeem in beeld. In het systeem van zes koninkrijken is Kingdom Monera of Prokaryotae verdeeld in twee koninkrijken - de Eubacteria en Archaebacteria. Andere koningen en shydoms blijven hetzelfde als gesuggereerd door Whittaker. De zes koninkrijken zijn dus Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Plantae, Fungi en Animalia.

Acht koninkrijken systeem:

Er zijn pogingen gedaan door verschillende wetenschappers om protisten in verschillende goed gedefinieerde koninkrijken te verdelen. In dit opzicht is het acht-koninkrijk sys­tem van Cavalier-Smith ideaal.

Volgens hem zijn de celstructuur en genetische organisatie erg belangrijk om fylogenie te bestuderen. Hij nam in zijn classificatie zowel de ultrastructurele kenmerken als de r-RNA-sequentie en ook andere moleculaire kenmerken in aanmerking. Hij verdeelde de levende organismen in 2 rijken (Bacteria en Eucaryota) en 8 koninkrijken.

De eerste Empire Bacteria is verdeeld in twee koninkrijken:

Het tweede rijk Eukaryota (de eukaryo­tische organismen) is verdeeld in zes koninkrijken:


Prokaryote en eukaryote cellen werkblad

Klik op het pop-outpictogram of het afdrukpictogram om het werkblad af te drukken of te downloaden. Toont top 8 werkbladen gevonden voor prokaryotische cellen.

3 2 Prokaryotische en eukaryotische cellen vergelijken Begrippen van de biologie

Sommige van de getoonde werkbladen zijn werk prokaryotische en eukaryote celstructuur cel ebraat wetenschap zonder werk delen van prokaryotische eukaryote cellen hoofdstuk 3 cellulaire structuur en functie werk celstructuur antwoorden werk prokaryote en eukaryote cellen vergelijking van prokaryote eukaryote organel systemen.

Prokaryote en eukaryote cellen werkblad. Enkele van de werkbladen voor dit concept zijn werk prokaryotische en eukaryote celstructuur celebraat wetenschap zonder werk eukaryote en prokaryotische cellen prokaryote vs eukaryote werk delen van prokaryotische eukaryote cellen celstructuur antwoorden werk genregulatie en expressie virussen en prokaryoten. Priedas 2 prokaryote en eukaryote celstructuur 1 werkblad prokaryote en eukaryote celstructuur taak 1. Geef het celtype aan.

Werkbladen zijn werk prokaryote en eukaryote celstructuur celebraat wetenschap zonder werk eukaryote en prokaryotische cellen prokaryote vs eukaryote werk delen van prokaryotische eukaryote cellen celstructuur antwoorden werk genregulatie en expressie virussen en prokaryoten. Sommige van de getoonde werkbladen zijn prokaryoten werk bacteriën cyanobacteriën werk prokaryotische en eukaryote celstructuur prokaryoten vs eukaryoot werk hoofdstuk 13 micro-organismen prokaryoten en virussen werk celstructuur antwoorden werk prokaryoten lezen hoofdstuk 14 eukaryoten protisten en schimmels werk. Prokaryote en eukaryote cellen.

Bekijk de video en vul de tabel in door de celkenmerken af ​​te stemmen op de betreffende cel. Sommige van de getoonde werkbladen zijn werk prokaryotische en eukaryote celstructuur delen van prokaryotische eukaryote cellen celebraat wetenschap zonder werk sectie 72 eukaryote celstructuur deel i prokaryotische eukaryote boekje celstructuur antwoorden werk hoofdstuk 3 cellulaire structuur en functie werk celstructuur verkenningsactiviteiten.

12 beste afbeeldingen van prokaryotische versus eukaryote cellen werkblad

Prokaryoot versus eukaryoot Venn-diagram Het beste van prokaryotische en

20 Unieke afbeeldingen van prokaryotische en eukaryotische werkbladen

Prokaryoten versus eukaryoten Venn-diagram werkblad Deployday Akumal Us

De basiseenheid van het leven Prokaryote en eukaryote cellen Stam

Cellen mevrouw Musto 7e leerjaar Life Science

Prokaryote eukaryote studentenpraktijk

Prokaryote en eukaryote cellen werkblad Antwoorden Briefencounters

Prokaryoot versus eukaryoot huiswerk Edee 4330 Wetenschappen in cijfers Ec

Venn-diagram dat prokaryotische en eukaryote cellen vergelijkt Awesome Venn

Prokaryotische versus eukaryote cellen Bijgewerkt Youtube

Prokaryoten versus eukaryoten werkblad antwoorden Inspirerend

De structuur van prokaryote en eukaryote cellen

Prokaryoten en eukaryoten door Jenniferseon Leermiddelen

Prokaryote versus eukaryote werkblad Inspirational 21 Elegant

Label Prokaryotische en eukaryote cellen Werkblad Prokaryotische en

Prokaryote en eukaryote cellen werkblad Unieke eukaryote cel

Prokaryoot versus eukaryoot Venn-diagram Inspirerend prokaryoot versus eukaryoot

Celstructuur Prokaryoten en eukaryoten Werkblad Randolph High

Prokaryotische versus eukaryote cel Venn-diagram prokaryoten en

Quiz-werkblad Eukaryotische versus prokaryotische cellen Studie Com

Prokaryote en eukaryote cellen werkblad

Celstructuur Prokaryoten en eukaryoten Werkblad Randolph High

Pearson The Biology Place


Bekijk de video: Unique Features of Prokaryotic Cells (Augustus 2022).