Kendetegn ved PROCARIOTA-celler: strukturelle og funktionelle

Det prokaryoter er det sæt af organismer, der inkluderer bakterie eller eubakterier og buer arkæer. Sammen er de allestedsnærværende organismer (de er overalt). De findes i alle slags miljøer lige fra det sure miljø i maven til de varme kilder under vandet. Dens struktur er meget enkel og dens størrelse er lille. Selvom buer og bakterier udgør vigtige forskelle mellem dem, har de en række fælles karakteristika, der er typiske for alle prokaryote organismer.

I denne lektion fra en LÆRER forklarer vi, hvad egenskaber ved prokaryote celler på det strukturelle niveau og på det funktionelle niveau.

Prokaryote organismer er encellede organismer med en enkel struktur, nedenfor vil vi se, hvad der er de vigtigste strukturelle egenskaber ved prokaryote celler.

• Små celler, mellem 1 og 15 μm i tilfælde af archaea og 1 og 30 μm i tilfælde af bakterier.
• Ikke-opdelt cellerder er ingen intern opdeling i rum begrænset af membraner. Den eneste membran i prokaryote celler er plasmamembranen.

Dette betyder, at nogle af egenskaberne ved prokaryote celler er:

1. De har ingen kerne: Som navnet antyder, mangler prokaryote celler en kerne. Dets genetiske materiale nedsænkes i cellecytoplasmaet.
2. De har ikke membranøse organeller, hvilket betyder, at alle biologiske funktioner i cellen finder sted i det enkelte rum i cytoplasmaet. Imidlertid præsenterer plasmamembranen i disse organismer folder, der trænger ind i cytoplasmaet og det indeholder enzymer, der regulerer nogle metaboliske processer såsom ATP-syntese eller fotosyntese i bakterier fotosyntetisk. Disse invaginationer af cellemembranen kaldes mesosomer.

På niveauet af plasmamembranen er der forskelle mellem arkæer og bakterier, de har forskellig lipidsammensætning. Archaea har etherlignende bindinger i lipiderne, der udgør plasmamembranen, snarere end esterlignende bindinger som dem, der findes i bakterier og eukaryote celler. I tilfælde af nogle buer består plasmamembranen af ​​et enkelt lipidlag.

Enkel kromosomstruktur

I prokaryote celler er al information, der er nødvendig for livet, indeholdt i et enkelt molekyle af Nøgen, dobbeltstrenget og cirkulært DNA, lukket af en kovalent binding, der kaldes bakteriekromosom. Ud over den genetiske information indeholdt i de nævnte kromosomer, har mange prokaryoter ekstrachromosomalt genetisk materiale, også i molekyler af dobbeltstrenget og cirkulært DNA, der indeholder genetisk information, som ikke er essentiel for væksten af ​​organismen under forhold normal.

Disse ekstrakromosomale DNA-strukturer kaldes plasmider. Plasmider er små molekyler, der kun indeholder få gener, de har evnen til at replikere uafhængigt af bakteriekromosomet og kan overføres mellem forskellige organismer prokaryoter. Plasmider spiller en vigtig rolle i bakteriernes erhvervelse af antibiotikaresistens. Hver prokaryotisk celle producerer normalt mange kopier af et plasmid, mens de producerer en enkelt kopi af dets kromosom.

• Encellede organismer: Prokaryoter er altid encellede organismer, det skyldes den strukturelle enkelhed af den prokaryote celle, der forhindrer udseendet af flercellede organismer. Dens struktureringsniveau tillader ikke koordineringsmekanismer at forekomme og fremkomsten af ​​celler, der er specialiserede i visse funktioner; som det gør i tilfældet med den eukaryote celle.
• Cellevægs tilstedeværelse: Alle prokaryote organismer har en ydre beklædning, der beskytter plasmamembranen: cellevæggen. Det er en stiv struktur, der former mikroorganismen. Der er forskelle i sammensætningen og strukturen af ​​cellevæggen af ​​bakterier og arkæer. I tilfælde af buer indeholder cellevæggen ikke peptidoglycaner som i bakterier, men snarere molekyler med lignende sammensætning kaldet pseudopeptidoglycaner. Derudover kan cellevæggen i buerne også indeholde glykoproteiner eller proteiner. Der er en slægt af arkea, der ikke har en cellevæg: Thermoplasma
• Kapsel tilstedeværelse i mange tilfælde: Selvom det ikke er en struktur til stede i alle prokaryote organismer, er kapslen til stede i de fleste af dem. Det består af et lag uden for cellevæggen med gelatinøs konsistens, dannet af proteiner, glykoproteiner og vand; og det tillader prokaryoter at klæbe til substratet og danne kolonier gennem sammenlægning af flere individer.
• Fravær af cytoskelet: Prokaryote celler har ikke et cytoskelet (en cytoplasmatisk struktur, der består af mikrotubuli), og strukturen, der er ansvarlig for at forme disse organismer, er deres cellevæg.
• Tilstedeværelse af ribosomer: De eneste organeller, der findes i prokaryoter, er ribosomer. Ribosomer er ikke-membranøse organeller sammensat af to underenheder, der består af RNA og proteiner. De er organeller, der er ansvarlige for syntesen af ​​proteiner ud fra informationen indeholdt i messenger-RNA-molekylerne. Ribosomalt RNA fra arkæer og bakterier har en helt anden sammensætning og er en af de fylogenetiske kriterier, der gør det muligt at differentiere disse to organismer i separate domæner prokaryoter.

Vi kender fortsat egenskaberne ved prokaryote celler for at fokusere på deres funktion. Det prokaryote organismer har en række funktionelle egenskaber, der forklarer, hvor let det er at kolonisere alle slags miljøer og tilpasser sig hurtigt til ændringer. De vigtigste funktionelle egenskaber ved prokaryoter er følgende:

Metabolisk mangfoldighed

Den ekstreme tilpasningsevne af prokaryoter bestemmes af den ekstreme fleksibilitet i deres genom (sæt gener, der indeholder en organisms genetiske information). Prokaryote organismer har evnen til at duplikere, slette eller ændre deres gener. Det vil sige, de præsenterer en sats på meget høj mutation.

Ud over denne høje mutationskapacitet har prokaryoter evnen til at udveksle genetisk materiale med andre mikroorganismer, der er til stede i deres miljø, i en proces kaldet vandret genoverførsel.

Horisontal genoverførsel er en særlig vigtig mekanisme i tilfælde af buer. Horisontal genoverførsel tillader prokaryoter at tilegne sig tilpasninger til miljøet i andre mikroorganismer, hvilket giver dem mulighed for hurtigt at kolonisere nye miljøer. Denne vandrette genoverførselsmekanisme udgør en kraftig dominerende kraft i udviklingen af ​​prokaryoter og det ville for eksempel forklare det hurtige udseende af resistens over for antibiotika i bakterier og især i arkæer.

Seksuel og parasexuel reproduktion

Asexual reproduktion: Prokaryoter reproducerer ved aseksuel reproduktion.

• Bipartition eller reproduktion ved cellulær fission: det er den enkleste reproduktionstype, hvor en person (celle) deler sig for at give anledning til to celler eller individer. Den successive opdeling ved dobbelt opdeling giver anledning til skabelse af kolonier af klonale organismer (med identisk genetisk information).
• Sporulation: denne type aseksuel reproduktion indebærer dannelse af endosporer (former for resistens) som reaktion på ugunstige miljøforhold. Det forekommer kun i nogle bakterier, men ikke i arkæer.

Parasexual reproduktion: Genetisk rekombination i prokaryoter. Parasexual reproduktion er en, hvor to organismer udveksler genetisk information eller erhverver ny genetisk information fra et andet individ. Disse mekanismer tilvejebringer genetisk mangfoldighed til prokaryote organismer, da takket være dem rekombinationen af genetisk information og tillader sammen med den høje mutationshastighed forekomsten af ​​nye varianter af arten af ​​organismer prokaryoter.

Der er forskellige mekanismer til genetisk rekombination i prokaryoter.

• Transformation: Det er den proces, hvorved en prokaryot organisme er i stand til at inkorporere eksogent DNA, der kommer fra andre prokaryote organismer, og som er fri i miljøet.
• Transduktion: Det er passage af genetisk materiale fra et individ til et andet gennem en bakteriofag (virus, der inficerer bakterier).
• Konjunktion: Den består af envejsudveksling af genetisk materiale fra et donorindivid til et modtagende individ gennem direkte kontakt mellem dem. Plasmider er de elementer, der oftest transmitteres af denne mekanisme.

Hurtig vækst

De fleste prokaryote organismer reproducerer meget hurtigt, så tiden er gået generationstid (tid fra fødslen af ​​en generation til fødslen af ​​den næste) er meget kort. For en bakterie er den gennemsnitlige generationstid 20 minutter. Den høje vækst muliggør hurtig kolonisering af nye miljøer.