PROCARIOTE-solujen ominaisuudet: rakenteelliset ja toiminnalliset

prokaryootit ovat joukko organismeja, jotka sisältävät bakteerit tai eubakteerit ja kaaria munasarjat. Yhdessä ne ovat läsnäolevia organismeja (niitä on kaikkialla). Niitä löytyy kaikenlaisista ympäristöistä aina mahalaukun happamasta ympäristöstä vedenalaisiin kuumiin lähteisiin. Sen rakenne on hyvin yksinkertainen ja koko pieni. Vaikka arkeissa ja bakteereissa on merkittäviä eroja niiden välillä, niillä on joukko yhteisiä ominaisuuksia, jotka ovat tyypillisiä kaikille prokaryoottisille organismeille.

Tässä OPETTAJAN oppitunnissa selitämme mitä prokaryoottisten solujen ominaisuudet rakenteellisella ja toiminnallisella tasolla.

Prokaryoottiset organismit ovat yksisoluisia organismeja, joilla on yksinkertainen rakenne, alla näemme, mitkä ovat tärkeimmät rakenteelliset ominaisuudet prokaryoottiset solut.

• Pienet solut, välillä 1-15 μm arkeoiden tapauksessa ja 1 ja 30 μm bakteerien tapauksessa.
• Osastoimattomat solut, toisin sanoen ei ole sisäistä jakoa kalvojen rajoittamiin osastoihin. Ainoa kalvo prokaryoottisoluissa on plasmakalvo.

Tämä tarkoittaa, että jotkut prokaryoottisolujen ominaisuuksista ovat:

1. Heillä ei ole ydintä: Kuten nimestä voi päätellä, prokaryoottisoluista puuttuu ydin. Sen geneettinen materiaali on upotettu solun sytoplasmaan.
2. Heillä ei ole kalvollisia organelleja, mikä tarkoittaa, että kaikki solun biologiset toiminnot tapahtuvat sytoplasman yhdessä tilassa. Näiden organismien plasmamembraanissa on kuitenkin taitoksia, jotka tunkeutuvat sytoplasmaan ja siihen sisältävät entsyymejä, jotka säätelevät joitain metabolisia prosesseja, kuten ATP-synteesi tai fotosynteesi bakteereissa fotosynteettinen. Näitä solukalvon hyökkäyksiä kutsutaan mesosomit.

Plasmakalvon tasolla arkeoiden ja bakteerien välillä on eroja, niillä on erilainen lipidikoostumus. Arkeissa on eetterin kaltaisia ​​sidoksia lipideissä, jotka muodostavat plasmakalvon, eikä esterimäisiä sidoksia, kuten bakteereissa ja eukaryoottisoluissa. Joidenkin arkkien tapauksessa plasmakalvo koostuu yhdestä lipidikerroksesta.

Yksinkertainen kromosomirakenne

Prokaryoottisoluissa kaikki elämään tarvittavat tiedot sisältyvät yhteen molekyyliin Alasti, kaksijuosteinen ja pyöreä DNA, suljettu kovalenttisella sidoksella, jota kutsutaan bakteerikromosomi. Mainittujen kromosomien sisältämän geneettisen tiedon lisäksi monilla prokaryooteilla on kromosomien ulkopuolista geneettistä materiaalia, myös molekyyleissä kaksisäikeisestä ja pyöreästä DNA: sta, joka sisältää geneettistä tietoa, joka ei ole välttämätöntä organismin kasvulle olosuhteissa normaalia.

Näitä kromosomin ulkopuolisia DNA-rakenteita kutsutaan plasmidit. Plasmidit ovat pieniä molekyylejä, jotka sisältävät vain muutamia geenejä, niillä on kyky replikoitua bakteerikromosomista riippumatta ja voi siirtyä eri organismien välillä prokaryootit. Plasmideilla on tärkeä rooli bakteerien hankkiessa antibioottiresistenssin. Jokainen prokaryoottisolu tuottaa yleensä useita kopioita plasmidista samalla, kun se tuottaa yhden kopion kromosomistaan.

• Yksisoluiset organismit: Prokaryootit ovat aina yksisoluisia organismeja, tämä johtuu prokaryoottisen solun rakenteellisesta yksinkertaisuudesta, joka estää monisoluisten organismien esiintymisen. Sen strukturointitaso ei salli koordinaatiomekanismien ja tiettyihin toimintoihin erikoistuneiden solujen ilmestymistä; kuten se tapahtuu eukaryoottisen solun tapauksessa.
• Soluseinän läsnäolo: Kaikilla prokaryoottisilla organismeilla on ulkopinta, joka suojaa plasmakalvoa: soluseinää. Se on jäykkä rakenne, joka muokkaa mikro-organismia. Bakteerien ja arkkien soluseinän koostumuksessa ja rakenteessa on eroja. Arkeoiden tapauksessa soluseinä ei sisällä peptidoglykaaneja kuten bakteereissa, vaan pikemminkin samanlaisen koostumuksen omaavia molekyylejä, joita kutsutaan pseudopeptidoglykaaneiksi. Lisäksi arkkien soluseinä voi sisältää myös glykoproteiineja tai proteiineja. On archea-sukua, jolla ei ole soluseinää: Termoplasma
• Kapselin läsnäolo monissa tapauksissa: Vaikka kapseli ei ole kaikissa prokaryoottisissa organismeissa, kapseli on läsnä useimmissa niistä. Se koostuu soluseinän ulkopuolisesta, hyytelömäisestä koostumuksesta, jonka muodostavat proteiinit, glykoproteiinit ja vesi; ja joka antaa prokaryoottien tarttua substraattiin ja muodostaa pesäkkeitä yhdistämällä useita yksilöitä.
• Sytoskeletin puuttuminen: Prokaryoottisoluilla ei ole sytoskeletonia (sytoplasminen rakenne, joka koostuu mikrotubuleista), ja näiden organismien muokkaamisesta vastaava rakenne on niiden soluseinä.
• Ribosomien esiintyminen: Ainoat prokaryooteissa esiintyvät organellit ovat ribosomeja. Ribosomit ovat ei-kalvottavia organelleja, jotka koostuvat kahdesta alayksiköstä, jotka koostuvat RNA: sta ja proteiineista. Ne ovat organelleja, jotka ovat vastuussa proteiinien synteesistä lähettimen RNA-molekyylien sisältämistä tiedoista. Arkeoiden ja bakteerien ribosomaalisella RNA: lla on täysin erilainen koostumus ja se on yksi filogeneettiset kriteerit, jotka mahdollistavat näiden kahden organismin erottamisen erillisiksi domeeneiksi prokaryootit.

Tunnemme edelleen prokaryoottisolujen ominaisuudet keskittyen niiden toimintaan. prokaryoottiset organismit on useita toiminnallisia ominaisuuksia, jotka selittää sen helpon asuttamisen kaikenlaisissa ympäristöissä ja sopeutua nopeasti muutoksiin. Prokaryoottien tärkeimmät toiminnalliset ominaisuudet ovat seuraavat:

Aineenvaihdunnan monimuotoisuus

Prokaryoottien äärimmäinen sopeutumiskyky määräytyy niiden genomin (geenisarja, joka sisältää organismin geneettisen tiedon) äärimmäisen joustavuuden. Prokaryoottisilla organismeilla on kyky kopioida, poistaa tai muuttaa geenejä. Eli ne esittävät nopeutta erittäin korkea mutaatio.

Tämän suuren mutaatiokyvyn lisäksi prokaryooteilla on kyky vaihtaa geneettistä materiaalia muiden ympäristössään olevien mikro-organismien kanssa prosessissa, jota kutsutaan horisontaalinen geeninsiirto.

Horisontaalinen geenisiirto on erityisen tärkeä mekanismi arkeoiden tapauksessa. Horisontaalinen geenisiirto antaa prokaryoottien saada mukautuksia muissa mikro-organismeissa esiintyvään ympäristöön, mikä antaa heille mahdollisuuden siirtyä nopeasti uusiin ympäristöihin. Tämä horisontaalinen geenisiirtomekanismi on voimakas hallitseva voima prokaryoottien evoluutiossa ja se selittäisi esimerkiksi antibioottiresistenssin nopean esiintymisen bakteereissa ja erityisesti arkeissa.

Seksuaalinen ja parasexual lisääntyminen

Suvuton lisääntyminen: Prokaryootit lisääntyvät aseksuaalisesti.

• Kahdenvälinen jakautuminen tai lisääntyminen soluhalkaisulla: se on yksinkertaisin lisääntymistyyppi, jossa yksilö (solu) jakautuu synnyttääkseen kaksi solua tai yksilöä. Peräkkäinen jakaminen kahtiajakoin johtaa synnyttämään kloonisten organismien pesäkkeitä (joilla on identtinen geneettinen tieto).
• Itiöinti: tämäntyyppinen aseksuaalinen lisääntyminen merkitsee endosporien (resistenssimuotojen) muodostumista vasteena epäsuotuisille ympäristöolosuhteille. Sitä esiintyy vain joissakin bakteereissa, mutta ei arkeissa.

Paraseksuaalinen lisääntyminen: Geneettinen rekombinaatio prokaryooteissa. Paraseksuaalinen lisääntyminen on sellainen, jossa kaksi organismia vaihtaa geenitietoa tai hankkii uutta geenitietoa toiselta yksilöltä. Nämä mekanismit tarjoavat geneettisen monimuotoisuuden prokaryoottisille organismeille, koska niiden ansiosta geneettistä tietoa ja mahdollistaa yhdessä suuren mutaatioasteen kanssa uusien organismilajien muunnosten ilmestymisen prokaryootit.

Prokaryooteissa on erilaisia ​​geneettisen rekombinaation mekanismeja.

• Muutos: se on prosessi, jolla prokaryoottinen organismi kykenee sisällyttämään eksogeenisen DNA: n, joka tulee muista prokaryoottisista organismeista ja joka on vapaa ympäristössä.
• Transduktio: Geneettinen materiaali kulkee yksilöltä toiselle bakteriofaagin kautta (virus, joka tartuttaa bakteerit).
• Yhdistelmä: Se koostuu geneettisen materiaalin yksisuuntaisesta vaihdosta luovuttajalta vastaanottajalle heidän välisen suoran kontaktin kautta. Plasmidit ovat elementtejä, joita tämä mekanismi välittää useimmin.

Nopea kasvu

Useimmat prokaryoottiset organismit lisääntyvät hyvin nopeasti, joten kulunut aika on kulunut sukupolven aika (aika yhden sukupolven syntymästä seuraavan syntymään) on Hyvin lyhyt. Bakteerin keskimääräinen syntymisaika on 20 minuuttia. Suuri kasvu mahdollistaa uusien ympäristöjen nopean siirtokunnan.