Structuur en functie van prokaryote cellen
Prokaryote cellen vallen in een groottegebied van ongeveer 1-5µm en kunnen dus duidelijk door microscopen worden waargenomen. Sommige prokaryote cellen kunnen echter groter zijn dan dit.
Een prokaryote cel bevat externe en interne structuren. Capsule, flagella, axiale filamenten, fimbriae en pili zijn aan de buitenkant van de celwand aanwezig, terwijl de binnenkant van de bacteriële cel cytoplasma bevat.
Flagella – Flagella zijn zweepachtige structuren gemaakt van eiwit en zorgen voor de beweeglijkheid van de cel. Prokaryote cellen kunnen
- Monotrichous – Cellen die één flagellum hebben.
- Lophotrichus – Cellen die een klomp flagella hebben, een plukje genaamd, aan één uiteinde van de cel.
- Amphitrichous – Cellen die flagella hebben aan twee uiteinden van de cel.
- Peritrichous – Cellen die flagella hebben die de hele cel aan het oppervlak bedekken.
Fimbriae en pili – Fimbriae zijn eiwitachtige, kleverige, geprojecteerde structuren die door cellen worden gebruikt om zich aan elkaar en aan voorwerpen om hen heen te hechten, terwijl pili buisjes zijn die worden gebruikt om DNA van de ene cel naar de andere over te brengen.
Capsule Afhankelijk van het type bacterie kan er een buitenste omhullende laag zijn, zoals een capsule of slijmlaag, gemaakt van glyocalyx
Cellwand – De celwand van de prokaryote cel bevindt zich buiten het plasmamembraan. Zij geeft stijfheid aan de celvorm en -structuur en beschermt de cel tegen zijn omgeving. De celwand van bacteriën bestaat hoofdzakelijk uit peptidoglycaan en op basis van de samenstelling van de celwand worden de bacteriën ingedeeld in grampositieve en gramnegatieve organismen.
Cytoplasmatisch membraan- Het cytoplasmatisch membraan is een membraan dat een selectieve barrière vormt tussen de omgeving en de interne structuren van de cel.
Cytoplasma
Cytoplasma is dik.waterig, semitransparant, en elastischvloeibaar binnenin de prokaryotische cel aanwezig. Het bestaat voor ongeveer 80% uit water en bevat voornamelijk eiwitten (enzymen), koolhydraten, lipiden, anorganische ionen, en vele verbindingen met een laag molecuulgewicht. Anorganische ionen zijn in cytoplasma in veel hogere concentraties aanwezig dan in de meeste media.
Nucleoïde/Genetisch materiaal – Het cytoplasma bevat ook een gebied dat de nucleoïde wordt genoemd en waar het DNA van de cel zich bevindt. De prokaryote cel bestaat uit een chromosoom dat niet in een kernmembraan of -omhulsel is opgenomen. Het nucleoïde of bacterieel chromosoom bestaat uit een gesloten cirkel van dubbelstrengs DNA, vele malen de lengte van de cel en is sterk gevouwen en samengeperst.
Ribosomen – Ribosomen zijn na de nucleoïde de belangrijkste structuur in een prokaryote cel. Zij bestaan uit een complex van eiwit en RNA, en zijn de plaats van de eiwitsynthese in de cel. De prokaryote ribosomen zijn 70S, bestaande uit subeenheden 50S en 30S (S staat voor de sydbergcoëfficiënt, die een functie is van hun grootte en vorm, en wordt bepaald door hun bezinkingssnelheid in een centrifuge)
Inclusielichamen – In het cytoplasma van bepaalde bacteriën worden veel korrelige structuren aangetroffen die inclusielichamen worden genoemd. Deze bevatten organische verbindingen zoals zetmeel, glycogeen of lipide en fungeren als voedselreserves. Sommige zwavel- en polyfosfaathoudende lichamen worden ook gevonden en staan bekend als volutine of metachromatische granules.
Endospore – Een aantal grampositieve bacteriën kan een speciale resistente, slapende structuur vormen die endospore wordt genoemd. Endosporen ontwikkelen zich binnen vegetatieve bacteriële cellen en zijn buitengewoon resistent tegen omgevingsstress zoals hitte, ultraviolette straling, gammastraling, chemische ontsmettingsmiddelen en uitdroging.
Prokaryotische cellen zijn veel kleiner dan eukaryotische cellen. De belangrijkste verschillen tussen prokaryote en eukaryote cellen worden hieronder beschreven:
| Karakteristieken | Prokaryote cellen | Eukaryote cellen |
| Celwand | Complexe samenstelling in lagen, bevat meestal peptidoglycaan | Samenstelling is eenvoudig, peptidoglycaan niet gevonden |
| Plasmamembraan | Geen koolhydraten of sterolen | Bevat koolhydraten en sterolen |
| Glycocalyx | Aanwezig als kapsel of slijmlaag | Aanwezig in cellen die geen celwand hebben |
| Celorganellen | Geen. Alleen enkele inclusielichamen zijn aanwezig | ER, golgilichaam, lysosomen, mitochondriën, lysosomen |
| Nucleus | Niet goed gedefinieerd, zonder kernmembraan of nucleoli | Goed gedefinieerde nucleus aanwezig, met kernmembraan en kern |
| Chromosoom | Een enkel cirkelvormig chromosoom aanwezig als kernmateriaal zonder histonen | Meerdere lineaire chromosomen aangetroffen met histonen |
| Ribosomen | 70S | 80S |
| Celdeling | Binaire fissie | Mitose |
Punten om te onthouden:
- Alle bacteriën zijn prokaryoten en structureel veel eenvoudiger dan eukaryoten.
- De meeste bacteriën hebben een celwand buiten het plasmamembraan om ze vorm te geven en ze te beschermen tegen osmotische lysis.
- Bacteriewanden zijn chemisch complex en bevatten meestal peptidoglycaan of mureïne. Bacteriën worden vaak ingedeeld als gram-positief of gram-negatief op basis van verschillen in celwandstructuur en hun reactie op Gram-kleuring
- De cytoplasmatrix bevat insluitlichamen en ribosomen.
- Prokaryotisch genetisch materiaal bevindt zich in een gebied dat de nucleoïde wordt genoemd en is niet omgeven door een membraan.
- Structuren zoals kapsels, flagellen, en geslacht pili worden gevonden buiten de celwand.
- Sommige bacteriën overleven ongunstige milieu-omstandigheden door de vorming van endosporen, slapende structuren bestand tegen hitte, uitdroging, en veel chemicaliën.