Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Eukaryotische oorsprong van cellen
- Laatste gemeenschappelijke universele voorouder
- Onderscheidende eukaryotische celkenmerken
- Het plasmamembraan van eukaryotische cellen
- Cytoplasma: Jelly-achtige stof in de cel
- Het Cytoskeleton in de eukaryotische cel
- The Cells Nucleus
- Celdeling en replicatie
- Meiosis-celdeling van eukaryotische cellen
- Eukaryotische celribosomen maken eiwitten
- Het Endomembrane-systeem
- De energiefabriek van eukaryotische cellen
- Verschillen tussen eukaryotische planten en dierlijke cellen
- Chloroplasten in eukaryotische plantencellen
Je hoeft niet verder te kijken dan het menselijk lichaam om de samenstelling van eukaryotische cellen te begrijpen, omdat alle mensen deze cellen in zich hebben. In de biologie zijn er slechts twee soorten cellen: eukaryotisch en prokaryotisch. In de taxonomische classificatie van al het leven behoren eukaryotische levensvormen tot het Eukarya-domein, waarbij Bacteria en Archaea de andere twee domeinen zijn.
De levende organismen die onder deze laatste domeinen vallen, bestaan uit eencellige organismen. Het Eukarya-domein in het Linnaean-classificatiesysteem bevat de koninkrijken van protisten, schimmels, planten en dieren. Hoewel er enkele eencellige protozoën in het eukarya-domein zijn, zijn de meeste levende organismen die in dit domein zijn geclassificeerd meercellige entiteiten.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Het opvallende verschil tussen eukaryotische en prokaryotische cellen, wanneer beide celtypen worden vergeleken, is dat eukaryotische cellen een onderscheidende kern hebben met DNA dat aan elkaar is gebonden en dat zich in zijn eigen afzonderlijke kamer in de cel bevindt.
Eukaryotische oorsprong van cellen
Op dit moment stellen wetenschappers dat al het leven ongeveer 3,5 miljard jaar geleden op aarde begon op basis van de fossiele gegevens van de eerste levensvormen. Het lijkt erop dat prokaryotische cellen zich eerst ontwikkelden als zeer kleine cellen - ongeveer 1 of 2 micrometer groot (afgekort als µm) - in vergelijking met eukaryotische cellen, die over het algemeen ongeveer 10 µm of groter zijn. Een µm vertegenwoordigt een miljoenste van een meter. Geologische gegevens tonen aan dat eukaryotische cellen voor het eerst ongeveer 2,1 miljard jaar geleden verschenen.
Laatste gemeenschappelijke universele voorouder
Langdurige studies van cellulaire levensvormen brachten wetenschappers ertoe om te concluderen dat eukaryotische cellen die vandaag leven een enkele gemeenschappelijke voorouder delen. Maar in juli 2016 meldde de "New York Times" dat een groep evolutionaire biologen, geleid door Dr. William F. Martin van de Heinrich Heine University in Düsseldorf, Duitsland, concludeerde dat al het leven op de planeet één gemeenschappelijke voorouder deelt: de laatste universele gemeenschappelijke voorouder, bijgenaamd LUCA.
Niet zonder controversieel, Dr. Martin en zijn groepentheorie geeft aan dat de genenkaart die ze ontwikkelden tijdens de jacht op LUCA's oorsprong verwijst naar een vorm van een bacterie, waarvan wordt aangenomen dat deze ongeveer 4 miljard jaar geleden leefde, 560 miljoen jaar na de oprichting van de Aarde. Terwijl Darwin stelde dat het leven begon in een warme, kleine vijver, ontdekte de Martins-groep dat de genkaart wees op een eencellige levensvorm die leeft in diepe vulkanische openingen op de bodem van de oceaan. Ze geloven dat deze levensvorm aanleiding gaf tot de Bacteriën- en Archaea-domeinen, met het Eukarya-domein ongeveer 2 miljard jaar geleden.
Onderscheidende eukaryotische celkenmerken
Hoewel beide celtypen enkele gemeenschappelijke kenmerken delen, zijn eukaryotische cellen complexer. Onderscheidende kenmerken die eukaryotische cellen definiëren, zijn onder meer:
Het plasmamembraan van eukaryotische cellen
Alle cellen hebben een plasmamembraan dat de binnenkant van de cel scheidt van de buitenomgeving. Het membraan bevat ingebedde eiwitten en andere componenten waarmee ionen, zuurstof, water en organische moleculen de cel in en uit kunnen gaan. Afvalbijproducten zoals kooldioxide en ammoniak passeren ook deze celmembranen met behulp van eiwitverhuizers. Deze membranen kunnen unieke vormen aannemen, zoals de microvilli op de cellen langs de dunne darm, die het oppervlak van de cellen vergroten om voedingsstoffen uit voedsel in het spijsverteringskanaal te absorberen.
Cytoplasma: Jelly-achtige stof in de cel
Een blik in de cel toont een semi-vloeibare, gelei-achtige substantie die zich uitstrekt van het celmembraan helemaal naar de omsloten kern. De organellen, verschillende gespecialiseerde structuren in de cel, drijven in deze gel bestaande uit cytosol, in het cytoskelet en meerdere chemicaliën. Het cytoplasma is voornamelijk 70 tot 80 procent water, maar in een gelachtige vorm. Het cytoplasma in een eukaryotische cel bevat ook eiwitten en suikers, amino-, nucleïne- en vetzuren, ionen en een overvloed aan in water oplosbare moleculen.
Het Cytoskeleton in de eukaryotische cel
In het cytoplasma bevindt zich een cytoskelet dat bestaat uit microfilamenten, microtubuli en intermediaire vezels die helpen de cellen in vorm te houden, een anker te bieden aan organellen en verantwoordelijk zijn voor de celbeweging. De elementen waaruit microtubuli en microfilamenten bestaan, assembleren indien nodig voor cellulaire beweging en assembleren wanneer de cellen moeten worden veranderd.
The Cells Nucleus
Veel wetenschappelijke woorden hebben hun oorsprong in het Latijn of het Grieks en eukaryotische cellen zijn geen uitzondering. De naam van de cellen, opgesplitst naar zijn oorsprong, betekent "bron of echte noot", representatief voor de celkern. Eu in het Grieks staat voor goed of waar, terwijl het basiswoord Karyo betekent moer. Prokaryotische cellen hebben geen ingesloten kern in de cel, omdat het genetische materiaal, hoewel in het cellencentrum, binnen het cytoplasma van de cel bestaat.
De kern van de eukaryotische cel slaat chromatine op, bestaande uit DNA en eiwitten, in een gelachtige substantie genaamd nucleoplasma. De nucleaire envelop die de kern omgeeft bestaat uit twee lagen; binnen- en buitenpermeabele membranen die de doorgang van ionen, moleculen en RNA-materiaal tussen het nucleoplasma in de kern en de binnenkant van de cel mogelijk maken. De kern is ook verantwoordelijk voor de productie van ribosomen. De kern van het DNA-materiaal van eukaryotische cellen, chromosomen, biedt een soort plan voor celreproductie.
Celdeling en replicatie
Op microscopisch niveau delen cellen en repliceren cellen, een kenmerk dat wordt gedeeld door zowel eukaryotische als prokaryotische cellen om nieuwe cellen van ouds te maken. Maar prokaryotische cellen delen door middel van binaire splijting, terwijl eukaryotische cellen delen door een proces dat mitose wordt genoemd. Dit omvat geen seksuele reproductie bij soorten, die plaatsvindt via meiose, waarbij een enkel ei en sperma samen een geheel nieuw levend wezen vormen. Alleen niet-reproductieve cellen delen door mitose in het Eukarya-domein.
Niet-reproductieve cellen, ook bekend als somatische cellen, vormen de meeste cellen in het menselijk lichaam, inclusief de weefsels en organen zoals het spijsverteringskanaal, spieren, huid, longen en haarcellen. De voortplantingscellen - zaadcellen en eicellen - in eukaryotische cellen zijn geen somatische cellen. Mitose omvat meerdere stadia die de divisiestatus van die cellen bepalen: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en cytokinese. Voorafgaand aan deling rust de cel in een interfase-status.
Door een reeks fasen repliceert het chromosoom zichzelf en beweegt elke streng naar tegenovergestelde polen binnen de kern om de kernomhulling te laten convergeren en elk chromosoom te omringen. In dierlijke cellen scheidt een splitsingsgroef de diploïden, of dochtercellen, in twee. In eukaryotische plantencellen vormt zich een type celplaat voorafgaand aan de nieuwe celwand die dochtercellen scheidt. Bij deling is elke dochtercel een genetisch duplicaat van de oorspronkelijke cel.
Meiosis-celdeling van eukaryotische cellen
Meiosis-celdeling is het proces waarbij levende organismen in het Eukarya-domein hun geslachtscellen creëren, zoals mannelijk sperma en vrouwelijke eicellen. Het verschil tussen mitose en meiose is dat het genetische materiaal in diploïde cellen hetzelfde is, terwijl in meiose elke nieuwe cel een onderscheidend en uniek blauw van genetische informatie bevat.
Zodra meiose optreedt, zijn sperma en eicellen beschikbaar om een geheel nieuwe levensvorm te creëren. Dit zorgt voor genetische diversiteit tussen alle levende wezens die seksueel reproduceren. Tijdens de celdeling van meiose, die in principe in twee fasen voorkomt, meiose I en meiose II, breekt een klein deel van elk chromosoom af en hecht zich aan een ander chromosoom dat genetische recombinatie wordt genoemd. Deze kleine stap is verantwoordelijk voor de genetische diversiteit tussen een soort. Voorafgaand aan meiose I, bestaat de reproductieve cel in interfase, als voorbereiding op celdeling.
Eukaryotische celribosomen maken eiwitten
Elk onderdeel van een eukaryotische cel speelt een belangrijke rol bij het handhaven van het leven van de cel. Ribosomen kunnen bijvoorbeeld, wanneer ze door een elektronenmicroscoop worden bekeken, op twee manieren verschijnen: als een verzameling druiven of als kleine puntjes die in het cytoplasma van de cel zweven. Ze kunnen ook hechten aan de binnenwand van het plasmamembraan of op het buitenmembraan van de nucleaire enveloppe als kleine of grote subeenheden. Eiwitproductie is een essentieel doel van alle cellen, en bijna alle cellen bevatten ribosomen, vooral in cellen die veel eiwitten produceren. Cellen in de alvleesklier, verantwoordelijk voor het genereren van enzymen die de spijsvertering bevorderen, bevatten veel ribosomen.
Het Endomembrane-systeem
Het endomembraansysteem bestaat uit de nucleaire envelop, plasmamembraan, Golgi-apparaat, blaasjes, endoplasmatisch reticulum en andere structuren afgeleid van deze elementen. Alle spelen een rol in de functie van de cel, hoewel sommige verschillen in hun uiterlijk en doel. Het endomembraan systeem beweegt eiwitten en membranen rond de cel. Sommige van de op ribosomen geconstrueerde eiwitten zijn bijvoorbeeld gebonden aan het ruwe endoplasmatische reticulum, een constructie die lijkt op een doolhof dat zich hecht aan de buitenkant van de kern. Deze structuren helpen onder andere om eiwitten te wijzigen en te verplaatsen naar waar ze nodig zijn in de cel.
De energiefabriek van eukaryotische cellen
Alle cellen hebben energie nodig om te functioneren en de mitochondriën zijn de energiecentrale van de cel. Mitochondria produceren adenosinetrifosfaat, afgekort als ATP, dat een molecuul is - de energievaluta van alle leven - dat gedurende korte tijd energie in de cel draagt. Deze mitochondriale structuur in de cel bevindt zich in het cytoplasma tussen het buitenmembraan van de cel en de buitenwanden van de celkern. Ze bevatten hun eigen ribosomen en DNA met een fosfolipide dubbellaag doordrenkt met eiwitten.
Verschillen tussen eukaryotische planten en dierlijke cellen
Planten en dieren vallen onder het Eukarya-domein vanwege de belangrijkste kenmerken van de eukaryotische cel, maar er bestaan verschillen tussen cellen in het planten- en dierenrijk. Hoewel eukaryotische cellen in planten en dieren microtubuli hebben, kleine buisjes die chromosomen helpen scheiden tijdens celdeling, hebben dierlijke cellen ook centrosomen en lysosomen in de eukaryote cel, terwijl planten dat niet doen. Plantencellen hebben naast chloroplasten die helpen bij de fotosynthese (waardoor de energie van de zon voedsel wordt) bijvoorbeeld ook een grote centrale vacuole, een ruimte in de cel die voornamelijk vloeibaar is en wordt omsloten door een membraan.
Chloroplasten in eukaryotische plantencellen
Chloroplasten zijn de structuren in eukaryotische plantencellen die chlorofyl en enzymen bevatten die bijdragen aan het fotosyntheseproces waarbij planten voedsel maken uit water en kooldioxide met behulp van de energie van de zon. Deze kleine fabrieken zijn verantwoordelijk voor het vrijgeven van zuurstof als een product van fotosynthese terug in de atmosfeer.
Deze grote structuren van de plantencel bevatten DNA en een dubbel membraan, evenals een intern membraansysteem gemaakt van thylakoïden die eruit zien als platte zakken. De stroma is de ruimte tussen het buitenmembraan en de thylakoïde die chloroplast-DNA bevat, de "fabriek" die eiwit maakt voor de chloroplast, evenals andere enzymen en eiwitten.