De eencellige organismen Het zijn wezens wiens genetisch materiaal, enzymatische machinerie, eiwitten en andere moleculen die nodig zijn voor het leven, beperkt zijn tot een enkele cel. Hierdoor zijn het uiterst complexe biologische entiteiten, vaak van zeer kleine omvang..
Van de drie levensdomeinen bestaan er twee - archaea en bacteriën - uit eencellige organismen. Behalve dat ze eencellig zijn, missen deze prokaryote organismen een kern en zijn ze buitengewoon divers en overvloedig..
In het resterende domein, de eukaryoten, vinden we zowel eencellige als meercellige organismen. Binnen de eencellige hebben we protozoa, enkele schimmels en sommige algen.
Artikel index
Ongeveer 200 jaar geleden beschouwden biologen destijds eencellige organismen als relatief eenvoudig. Deze conclusie was te wijten aan de weinige informatie die ze ontvingen van de lenzen die ze gebruikten om te kijken..
Dankzij technologische vooruitgang die verband houdt met microscopie, kunnen we vandaag het complexe netwerk van structuren visualiseren dat eencellige wezens bezitten en de grote diversiteit die deze geslachten vertonen. Vervolgens bespreken we de meest relevante structuren in eencellige organismen, zowel in eukaryoten als in prokaryoten..
Het meest opvallende kenmerk van een prokaryote cel is het ontbreken van een membraan dat het genetisch materiaal afbakent. Dat wil zeggen, de afwezigheid van een echte kern.
DNA bevindt zich daarentegen als een prominente structuur: het chromosoom. Bij de meeste bacteriën en archaea is DNA georganiseerd in een groot circulair eiwit-geassocieerd chromosoom.
In een modelbacterie, zoals Escherichia coli (in de volgende secties zullen we meer praten over zijn biologie), het chromosoom bereikt een lineaire lengte van maximaal 1 mm, bijna 500 keer de grootte van de cel.
Om al dit materiaal op te slaan, moet DNA een supergewonden conformatie aannemen. Dit voorbeeld kan worden geëxtrapoleerd naar de meeste leden van bacteriën. Het fysieke gebied waar deze compacte structuur van genetisch materiaal zich bevindt, wordt de nucleoïde genoemd.
Naast het chromosoom kunnen prokaryote organismen honderden extra kleine DNA-moleculen bezitten, plasmiden genaamd..
Deze coderen, net als het chromosoom, voor specifieke genen, maar zijn er fysiek uit geïsoleerd. Omdat ze nuttig zijn in zeer specifieke omstandigheden, vormen ze een soort aanvullende genetische elementen.
Voor de productie van eiwitten hebben prokaryote cellen een complexe enzymatische machinerie, ribosomen genaamd, die door het inwendige van de cel zijn verdeeld. Elke cel kan ongeveer 10.000 ribosomen bevatten.
Bacteriën die fotosynthese uitvoeren, hebben extra machines waarmee ze zonlicht kunnen opvangen en later in chemische energie kunnen omzetten. De membranen van fotosynthetische bacteriën hebben invaginaties waar de enzymen en pigmenten die nodig zijn voor de complexe reacties die ze uitvoeren, worden opgeslagen..
Deze fotosynthetische blaasjes kunnen gehecht blijven aan het plasmamembraan of ze kunnen worden losgemaakt en zich in de cel bevinden..
Zoals de naam al aangeeft, is het cytoskelet het skelet van de cel. De basis van deze structuur is samengesteld uit vezels van eiwitachtige aard, essentieel voor het proces van celdeling en voor het behoud van de celvorm..
Recent onderzoek heeft aangetoond dat het cytoskelet in prokaryoten bestaat uit een complex netwerk van filamenten en niet zo eenvoudig is als eerder werd gedacht..
Historisch gezien was een van de meest opvallende kenmerken van een prokaryotisch organisme het ontbreken van interne compartimenten of organellen..
Tegenwoordig wordt aangenomen dat bacteriën specifieke soorten organellen hebben (compartimenten omgeven door membranen) die verband houden met de opslag van calciumionen, minerale kristallen die deelnemen aan celoriëntatie en enzymen..
Binnen de eukaryote lijn hebben we ook eencellige organismen. Deze worden gekenmerkt doordat het genetisch materiaal is opgesloten in een organel omgeven door een dynamisch en complex membraan..
De machinerie voor het maken van eiwitten bestaat ook uit ribosomen in deze organismen. Bij eukaryoten zijn deze echter groter. In feite is het verschil in grootte in de ribosomen een van de belangrijkste verschillen tussen de twee groepen..
Eukaryote cellen zijn complexer dan prokaryote cellen die in de vorige sectie zijn beschreven, omdat ze subcompartimenten hebben die zijn omgeven door een of meer membranen die organellen worden genoemd. Onder hen hebben we onder andere de mitochondriën, het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat, vacuolen en lysosomen..
In het geval van organismen met het vermogen om te fotosynthetiseren, hebben ze de enzymatische machinerie en pigmenten opgeslagen in structuren die plasts worden genoemd. De bekendste zijn chloroplasten, hoewel er ook onder andere amyloplasten, chromoplasten en etioplasten zijn..
Sommige eencellige eukaryoten hebben celwanden, zoals algen en schimmels (hoewel ze verschillen in hun chemische aard).
Zoals we al zeiden, bestaan de domeinen van archaea en bacteriën uit eencellige individuen. Het feit dat dit kenmerk wordt gedeeld, betekent echter niet dat de geslachten hetzelfde zijn..
Als we beide groepen grondig vergelijken, zullen we ons realiseren dat ze op dezelfde manier verschillen als wij - of enig ander zoogdier - verschillen van een vis. De fundamentele verschillen zijn als volgt.
Uitgaande van de celgrenzen, verschillen de moleculen die de wand en het membraan van beide lijnen vormen diepgaand. In bacteriën bestaan fosfolipiden uit vetzuren die aan een glycerol zijn gehecht. Archaea daarentegen presenteert sterk vertakte fosfolipiden (isoprenoïden) verankerd aan glycerol.
Bovendien verschillen de bindingen die fosfolipiden vormen ook, wat resulteert in een stabieler membraan in archaea. Om deze reden kan archaea leven in omgevingen waar temperatuur, pH en andere omstandigheden extreem zijn..
De celwand is een structuur die het celorganisme beschermt tegen de osmotische stress die wordt gegenereerd door het verschil in concentraties tussen het celbinnenland en de omgeving, waardoor een soort exoskelet wordt gevormd..
Over het algemeen vertoont de cel een hoge concentratie opgeloste stoffen. Volgens de principes van osmose en diffusie zou het water de cel binnendringen en het volume ervan vergroten.
De muur beschermt de cel tegen scheuren, dankzij zijn stevige en vezelige structuur. In bacteriën is peptidoglycaan de belangrijkste structurele component, hoewel bepaalde moleculen, zoals glycolipiden, aanwezig kunnen zijn.
In het geval van archaea is de aard van de celwand nogal variabel en in sommige gevallen onbekend. Peptidoglycaan is tot op heden echter afwezig in studies.
In termen van de structurele organisatie van het genetisch materiaal lijken archaea meer op eukaryote organismen, aangezien de genen worden onderbroken door gebieden die niet zullen worden vertaald, de zogenaamde introns - de term die wordt gebruikt voor de gebieden die worden vertaald, is 'exon'..
Daarentegen wordt de organisatie van het bacteriële genoom voornamelijk uitgevoerd in operons, waar genen zich in functionele eenheden bevinden die achter elkaar zijn gelokaliseerd, zonder onderbrekingen..
Het cruciale verschil tussen een meercellig en een eencellig organisme is het aantal cellen waaruit het organisme bestaat..
Meercellige organismen bestaan uit meer dan één cel, en over het algemeen is elke cel gespecialiseerd in een bepaalde taak, waarbij de taakverdeling een van de meest opvallende kenmerken is..
Met andere woorden, aangezien de cel niet langer alle activiteiten hoeft uit te voeren die nodig zijn om een organisme in leven te houden, ontstaat de taakverdeling.
Neuronale cellen voeren bijvoorbeeld totaal andere taken uit dan nier- of spiercellen..
Dit verschil in de uitgevoerde taken komt tot uiting in morfologische verschillen. Dat wil zeggen, niet alle cellen waaruit een meercellig organisme bestaat, hebben dezelfde vorm - neuronen hebben de vorm van een boom, spiercellen zijn langwerpig, enzovoort..
De gespecialiseerde cellen van meercellige organismen zijn gegroepeerd in weefsels en deze op hun beurt weer in organen. Organen die vergelijkbare of complementaire functies vervullen, zijn gegroepeerd in systemen. We hebben dus een structurele hiërarchische organisatie die niet voorkomt in eencellige entiteiten.
Eencellige organismen planten zich ongeslachtelijk voort. Merk op dat er in deze organismen geen speciale structuren betrokken zijn bij de voortplanting, zoals wel voorkomt bij verschillende soorten meercellige wezens..
Bij dit type ongeslachtelijke voortplanting geeft een vader nakomelingen zonder dat er een seksuele partner nodig is, of voor de versmelting van gameten.
Ongeslachtelijke voortplanting wordt op verschillende manieren geclassificeerd, meestal met als referentie het vlak of de vorm van deling die het organisme gebruikt om te delen.
Een veel voorkomend type is binaire splitsing, waarbij een individu twee organismen voortbrengt, identiek aan de ouder. Sommige hebben het vermogen om kernsplijting uit te voeren door meer dan twee nakomelingen te genereren, wat bekend staat als meervoudige splitsing..
Een ander type is ontluiken, waarbij een organisme aanleiding geeft tot een kleinere. In deze gevallen ontspruit het ouderorganisme een verlenging die blijft groeien tot een voldoende grootte en wordt vervolgens losgemaakt van zijn ouder. Andere eencellige organismen kunnen zich voortplanten door sporen te vormen.
Hoewel ongeslachtelijke voortplanting typerend is voor eencellige organismen, is het niet uniek voor deze afstamming. Bepaalde meercellige organismen, zoals onder andere algen, sponzen, stekelhuidigen, kunnen zich via deze modaliteit voortplanten.
Hoewel er geen seksuele voortplanting is in prokaryote organismen, kunnen ze genetisch materiaal uitwisselen met andere individuen via een gebeurtenis die horizontale genoverdracht wordt genoemd. Deze uitwisseling houdt niet in dat het materiaal van ouders op kinderen wordt overgedragen, maar vindt plaats tussen individuen van dezelfde generatie..
Dit gebeurt door drie fundamentele mechanismen: vervoeging, transformatie en transductie. Bij het eerste type kunnen lange stukken DNA worden uitgewisseld door fysieke verbindingen tussen twee individuen door middel van een seksuele pili..
In beide mechanismen is de grootte van het uitgewisselde DNA kleiner. Transformatie is het afnemen van naakt DNA door een bacterie en transductie is het opnemen van vreemd DNA als gevolg van een virale infectie..
Het leven kan worden onderverdeeld in drie hoofddomeinen: archaea, bacteriën en eukaryoten. De eerste twee zijn prokaryotisch, omdat hun kern niet omgeven is door een membraan en het allemaal eencellige organismen zijn..
Volgens de huidige schattingen zijn dat er meer dan 3.1030 individuen van bacteriën en archaea op aarde, waarvan de meeste niet genoemd en niet beschreven. In feite bestaat ons eigen lichaam uit dynamische populaties van deze organismen, die symbiotische relaties met ons aangaan..
De voeding bij eencellige organismen is enorm gevarieerd. Er zijn zowel heterotrofe als autotrofe organismen.
De eersten moeten hun voedsel uit de omgeving consumeren, waarbij ze over het algemeen voedingsdeeltjes opslokken. Autotrofe varianten hebben alle machines die nodig zijn voor de omzetting van lichtenergie in chemie, opgeslagen in suikers.
Zoals elk levend organisme hebben eencellige organismen bepaalde voedingsstoffen nodig, zoals water, een bron van koolstof, minerale ionen, onder andere, voor hun optimale groei en reproductie. Sommige hebben echter ook specifieke voedingsstoffen nodig.
Door de grote diversiteit aan eencellige organismen is het moeilijk om voorbeelden te noemen. We noemen echter modelorganismen in de biologie en organismen met medische en industriële relevantie:
Het best bestudeerde organisme is zonder twijfel de bacterie Escherichia coli. Hoewel sommige soorten negatieve gevolgen voor de gezondheid kunnen hebben, E coli is een normaal en overvloedig bestanddeel van de menselijke microbiota.
Het is voordelig vanuit verschillende perspectieven. In ons spijsverteringskanaal helpen de bacteriën bij de productie van bepaalde vitamines en sluiten ze op competitieve wijze pathogene micro-organismen uit die ons lichaam zouden kunnen binnendringen..
Bovendien is het in biologielaboratoria een van de meest gebruikte modelorganismen, omdat het erg nuttig is voor ontdekkingen in de wetenschap..
Het is een protozoaire parasiet die in cellen leeft en de ziekte van Chagas veroorzaakt. Dit wordt beschouwd als een belangrijk probleem voor de volksgezondheid in meer dan 17 landen in de tropen..
Een van de meest opvallende kenmerken van deze parasiet is de aanwezigheid van een flagellum voor voortbeweging en een enkel mitochondrium. Ze worden overgedragen op hun zoogdiergastheer door insecten die behoren tot de Hemiptera-familie, triatomen genaamd..
Andere voorbeelden van micro-organismen zijn Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, onder andere.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.