Eigenschaften von PROCARIOTE-Zellen: strukturell und funktionell

Das Prokaryoten sind die Organismen, die die Bakterien oder Eubakterien und Bögen orcheas. Zusammen sind sie allgegenwärtige Organismen (sie sind überall). Sie können in allen möglichen Umgebungen gefunden werden, von der sauren Umgebung des Magens bis hin zu heißen Unterwasserquellen. Seine Struktur ist sehr einfach und seine Größe ist klein. Obwohl Archaeen und Bakterien wichtige Unterschiede aufweisen, weisen sie eine Reihe gemeinsamer Merkmale auf, die für alle prokaryotischen Organismen typisch sind.

In dieser Lektion von einem LEHRER erklären wir, was die Eigenschaften prokaryontischer Zellen auf struktureller und funktionaler Ebene.

Prokaryontische Organismen sind einzellige Organismen mit einer einfachen Struktur. Im Folgenden werden wir die wichtigsten strukturellen Merkmale der Prokaryotische Zellen.

• Kleine Zellen, bei Archaeen zwischen 1 und 15 µm und bei Bakterien zwischen 1 und 30 µm.
• Nicht unterteilte Zellend.h. es gibt keine interne Aufteilung in durch Membranen begrenzte Kompartimente. Die einzige Membran in prokaryotischen Zellen ist die Plasmamembran.

Dies bedeutet, dass einige der Merkmale prokaryontischer Zellen sind:

1. Sie haben keinen Kern: Wie der Name schon sagt, fehlt prokaryotischen Zellen ein Zellkern. Sein genetisches Material ist in das Zytoplasma der Zelle eingetaucht.
2. Sie haben keine häutigen Organellen, was bedeutet, dass alle biologischen Funktionen der Zelle in einem einzigen Raum des Zytoplasmas stattfinden. Die Plasmamembran dieser Organismen weist jedoch Falten auf, die in das Zytoplasma eindringen und das enthalten Enzyme, die einige Stoffwechselprozesse wie die ATP-Synthese oder die Photosynthese in Bakterien regulieren photosynthetische. Diese Einstülpungen der Zellmembran heißen Mesosomen.

Auf der Ebene der Plasmamembran gibt es Unterschiede zwischen Archaeen und Bakterien, sie haben eine unterschiedliche Lipidzusammensetzung. Archaea haben eher etherähnliche Bindungen in den Lipiden, aus denen die Plasmamembran besteht, als esterähnliche Bindungen, wie sie in Bakterien und eukaryotischen Zellen vorkommen. Bei einigen Archea besteht die Plasmamembran aus einer einzigen Lipidschicht.

Einfache Chromosomenstruktur

In prokaryotischen Zellen sind alle lebensnotwendigen Informationen in einem einzigen Molekül enthalten Nackte, doppelsträngige und zirkuläre DNA, geschlossen durch eine kovalente Bindung, die. genannt wird bakterielles Chromosom. Neben der genetischen Information, die in diesen Chromosomen enthalten ist, besitzen viele Prokaryonten extrachromosomales genetisches Material, auch in Molekülen von doppelsträngiger und zirkulärer DNA, die genetische Informationen enthält, die für das Wachstum des Organismus unter Bedingungen nicht essentiell sind normal.

Diese extrachromosomalen DNA-Strukturen heißen Plasmide. Plasmide sind kleine Moleküle, die nur wenige Gene enthalten, sie haben die Fähigkeit, replizieren sich unabhängig vom Bakterienchromosom und können zwischen verschiedenen Organismen übertragen werden Prokaryonten. Plasmide spielen eine wichtige Rolle beim Erwerb von Antibiotikaresistenzen durch Bakterien. Jede prokaryontische Zelle produziert normalerweise viele Kopien eines Plasmids, während sie eine einzelne Kopie ihres Chromosoms produziert.

• Einzeller: Prokaryonten sind immer einzellige Organismen, dies liegt an der strukturellen Einfachheit der prokaryontischen Zelle, die das Auftreten mehrzelliger Organismen verhindert. Sein Strukturierungsgrad lässt keine Koordinationsmechanismen und das Auftreten von Zellen zu, die auf bestimmte Funktionen spezialisiert sind; wie im Fall der eukaryontischen Zelle.
• Präsenz der Zellwand: Alle prokaryotischen Organismen haben eine äußere Hülle, die die Plasmamembran schützt: die Zellwand. Es ist eine starre Struktur, die den Mikroorganismus formt. Es gibt Unterschiede in der Zusammensetzung und Struktur der Zellwand von Bakterien und Archaeen. Bei Archea enthält die Zellwand keine Peptidoglycane wie bei Bakterien, sondern ähnlich zusammengesetzte Moleküle, sogenannte Pseudopeptidoglycane. Darüber hinaus kann die Zellwand der Archea auch Glykoproteine ​​oder Proteine ​​enthalten. Es gibt eine Gattung von Archea, die keine Zellwand hat: Thermoplasma
• Kapselpräsenz in vielen Fällen: Obwohl es sich nicht um eine Struktur handelt, die in allen prokaryotischen Organismen vorhanden ist, ist die Kapsel in den meisten von ihnen vorhanden. Es besteht aus einer Schicht außerhalb der Zellwand von gallertartiger Konsistenz, die aus Proteinen, Glykoproteinen und Wasser besteht; und das ermöglicht es Prokaryoten, an dem Substrat zu haften und Kolonien durch die Aggregation mehrerer Individuen zu bilden.
• Fehlen von Zytoskelett: Prokaryontische Zellen haben kein Zytoskelett (eine zytoplasmatische Struktur aus Mikrotubuli) und die für die Bildung dieser Organismen verantwortliche Struktur ist ihre Zellwand.
• Vorhandensein von Ribosomen: Die einzigen Organellen, die in Prokaryoten vorkommen, sind Ribosomen. Ribosomen sind nichtmembranöse Organellen, die aus zwei Untereinheiten bestehen, die aus RNA und Proteinen bestehen. Sie sind Organellen, die für die Synthese von Proteinen aus den in den Boten-RNA-Molekülen enthaltenen Informationen verantwortlich sind. Die ribosomale RNA von Archaeen und Bakterien hat eine ganz andere Zusammensetzung und gehört zu den die phylogenetischen Kriterien, die es ermöglichen, diese beiden Organismen in separate Domänen zu differenzieren Prokaryonten.

Wir kennen weiterhin die Eigenschaften prokaryotischer Zellen, um uns auf ihre Funktion zu konzentrieren. Das prokaryontische Organismen haben eine Reihe von Funktionsmerkmalen, die erklärt seine Leichtigkeit zu kolonisieren alle Arten von Umgebungen und passen sich schnell an Veränderungen an. Die wichtigsten funktionellen Merkmale von Prokaryonten sind die folgenden:

Stoffwechselvielfalt

Die extreme Anpassungsfähigkeit von Prokaryoten wird durch die extreme Flexibilität ihres Genoms (Gensatz, der die genetische Information eines Organismus enthält) bestimmt. Prokaryontische Organismen haben die Fähigkeit, ihre Gene zu duplizieren, zu löschen oder zu verändern. Das heißt, sie weisen eine Rate von auf sehr hohe Mutation.

Zusätzlich zu dieser hohen Mutationskapazität haben Prokaryonten die Fähigkeit, genetisches Material mit anderen in ihrer Umgebung vorhandenen Mikroorganismen in einem Prozess namens. auszutauschen horizontaler Gentransfer.

Der horizontale Gentransfer ist bei Archea ein besonders wichtiger Mechanismus. Der horizontale Gentransfer ermöglicht es Prokaryoten, sich an die in anderen Mikroorganismen vorhandene Umgebung anzupassen, wodurch sie schnell neue Umgebungen besiedeln können. Dieser horizontale Gentransfermechanismus stellt eine mächtige dominante Kraft in der Evolution von Prokaryoten und es würde beispielsweise das schnelle Auftreten von Antibiotikaresistenzen bei Bakterien und insbesondere bei Archaeen erklären.

Sexuelle und parasexuelle Fortpflanzung

Asexuelle Reproduktion: Prokaryoten vermehren sich durch ungeschlechtliche Fortpflanzung.

• Zweiteilung oder Reproduktion durch Zellspaltung: Es ist die einfachste Art der Fortpflanzung, bei der sich ein Individuum (Zelle) teilt, um zwei Zellen oder Individuen hervorzubringen. Die sukzessive Teilung durch Zweiteilung führt zur Bildung von Kolonien klonaler Organismen (mit identischer genetischer Information).
• Sporulation: Diese Art der asexuellen Fortpflanzung impliziert die Bildung von Endosporen (Resistenzformen) als Reaktion auf ungünstige Umweltbedingungen. Es kommt nur in einigen Bakterien vor, aber nicht in Archaeen.

Parasexuelle Fortpflanzung: Genetische Rekombination in Prokaryonten. Bei der parasexuellen Fortpflanzung tauschen zwei Organismen genetische Informationen aus oder erwerben neue genetische Informationen von einem anderen Individuum. Diese Mechanismen verleihen prokaryotischen Organismen genetische Vielfalt, da dank ihnen die Rekombination der genetische Information und ermöglicht zusammen mit der hohen Mutationsrate das Auftreten neuer Varianten der Organismenart Prokaryonten.

Es gibt verschiedene Mechanismen der genetischen Rekombination in Prokaryoten.

• Transformation: Es ist der Prozess, durch den ein prokaryontischer Organismus in der Lage ist, exogene DNA einzubauen, die von anderen prokaryontischen Organismen stammt und in der Umwelt frei ist.
• Übertragung: Es ist die Übertragung von genetischem Material von einem Individuum zum anderen durch einen Bakteriophagen (Virus, der Bakterien infiziert).
• Verbindung: Es besteht aus dem unidirektionalen Austausch von genetischem Material von einer Spenderperson zu einer Empfängerperson durch direkten Kontakt zwischen ihnen. Plasmide sind die Elemente, die durch diesen Mechanismus am häufigsten übertragen werden.

Schnelles Wachstum

Die meisten prokaryotischen Organismen vermehren sich sehr schnell, daher ist die verstrichene Zeit Generationszeit (Zeit von der Geburt einer Generation bis zur Geburt der nächsten) ist sehr kurze. Für ein Bakterium beträgt die durchschnittliche Generationszeit 20 Minuten. Das hohe Wachstum ermöglicht die schnelle Besiedlung neuer Umgebungen.