Caractéristiques des cellules PROCARIOTA: structurelles et fonctionnelles

Les procaryotes sont l'ensemble des organismes qui comprennent les bactéries ou eubactéries et arches oarchées. Ensemble, ce sont des organismes omniprésents (ils sont partout). Ils peuvent être trouvés dans toutes sortes d'environnements allant de l'environnement acide de l'estomac aux sources chaudes sous-marines. Sa structure est très simple et sa taille est petite. Bien que les archées et les bactéries présentent des différences importantes entre elles, elles ont une série de caractéristiques communes typiques de tous les organismes procaryotes.

Dans cette leçon d'un ENSEIGNANT, nous expliquons ce que caractéristiques des cellules procaryotes au niveau structurel et au niveau fonctionnel.

Les organismes procaryotes sont des organismes unicellulaires avec une structure simple, ci-dessous nous verrons quelles sont les principales caractéristiques structurelles du des cellules procaryotes.

• Petites cellules, entre 1 et 15 m dans le cas des archées et 1 et 30 m dans le cas des bactéries.
• Cellules non compartimentées
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  , c'est-à-dire qu'il n'y a pas de division interne en compartiments limités par des membranes. La seule membrane des cellules procaryotes est la membrane plasmique.

Cela signifie que certaines des caractéristiques des cellules procaryotes sont:

1. Ils n'ont pas de noyau: Comme son nom l'indique, les cellules procaryotes n'ont pas de noyau. Son matériel génétique est immergé dans le cytoplasme cellulaire.
2. Ils n'ont pas d'organites membraneuses, ce qui signifie que toutes les fonctions biologiques de la cellule ont lieu dans l'unique espace du cytoplasme. Cependant, la membrane plasmique de ces organismes présente des plis qui pénètrent dans le cytoplasme et qui contiennent des enzymes qui régulent certains processus métaboliques tels que la synthèse d'ATP ou la photosynthèse chez les bactéries photosynthétique. Ces invaginations de la membrane cellulaire sont appelées mesosomes.

Au niveau de la membrane plasmique, il existe des différences entre les archées et les bactéries, elles ont une composition lipidique différente. Les archées ont des liaisons de type éther dans les lipides qui composent la membrane plasmique, plutôt que des liaisons de type ester comme celles trouvées dans les bactéries et les cellules eucaryotes. Dans le cas de certaines archées, la membrane plasmique est constituée d'une seule couche lipidique.

Structure chromosomique simple

Dans les cellules procaryotes, toutes les informations nécessaires à la vie sont contenues dans une seule molécule de ADN nu, double brin et circulaire, fermé par une liaison covalente, qui s'appelle chromosome bactérien. En plus de l'information génétique contenue dans lesdits chromosomes, de nombreux procaryotes possèdent un matériel génétique extrachromosomique, également dans des molécules d'ADN double brin et circulaire qui contient des informations génétiques qui ne sont pas essentielles à la croissance de l'organisme dans des conditions Ordinaire.

Ces structures d'ADN extrachromosomiques sont appelées plasmides. Les plasmides sont de petites molécules qui ne contiennent que quelques gènes, ils ont la capacité de se répliquent indépendamment du chromosome bactérien et peuvent être transmis entre différents organismes procaryotes. Les plasmides jouent un rôle important dans l'acquisition de la résistance aux antibiotiques par les bactéries. Chaque cellule procaryote produit généralement de nombreuses copies d'un plasmide tout en produisant une seule copie de son chromosome.

• Organismes unicellulaires : Les procaryotes sont toujours des organismes unicellulaires, cela est dû à la simplicité structurelle de la cellule procaryote qui empêche l'apparition d'organismes multicellulaires. Son niveau de structuration ne permet pas l'apparition de mécanismes de coordination et l'apparition de cellules spécialisées dans certaines fonctions; comme dans le cas de la cellule eucaryote.
• Présence pariétale : Tous les organismes procaryotes ont une enveloppe externe qui protège la membrane plasmique: la paroi cellulaire. C'est une structure rigide qui façonne le micro-organisme. Il existe des différences dans la composition et la structure de la paroi cellulaire des bactéries et des archées. Dans le cas des archées, la paroi cellulaire ne contient pas de peptidoglycanes comme chez les bactéries, mais plutôt des molécules de composition similaire appelées pseudopeptidoglycanes. De plus, la paroi cellulaire des archées peut également contenir des glycoprotéines ou des protéines. Il existe un genre d'archée qui n'a pas de paroi cellulaire: Thermoplasme
• Présence de capsules dans de nombreux cas : Bien que ce ne soit pas une structure présente dans tous les organismes procaryotes, la capsule est présente dans la plupart d'entre eux. Il se compose d'une couche externe à la paroi cellulaire de consistance gélatineuse, formée de protéines, de glycoprotéines et d'eau; et qui permet aux procaryotes d'adhérer au substrat et de former des colonies par agrégation de plusieurs individus.
• Absence de cytosquelette : Les cellules procaryotes n'ont pas de cytosquelette (une structure cytoplasmique constituée de microtubules) et la structure responsable de la formation de ces organismes est leur paroi cellulaire.
• Présence de ribosomes : Les seuls organites présents chez les procaryotes sont les ribosomes. Les ribosomes sont des organites non membraneux composés de deux sous-unités constituées d'ARN et de protéines. Ce sont des organites responsables de la synthèse des protéines à partir des informations contenues dans les molécules d'ARN messager. L'ARN ribosomique des archées et des bactéries a une composition totalement différente et est l'un des les critères phylogénétiques qui permettent de différencier ces deux organismes en domaines distincts procaryotes.

Nous continuons à connaître les caractéristiques des cellules procaryotes pour nous concentrer sur leur fonction. Les organismes procaryotes ont un certain nombre de caractéristiques fonctionnelles qui explique sa facilité à coloniser toutes sortes d'environnements et s'adapter rapidement aux changements. Les principales caractéristiques fonctionnelles des procaryotes sont les suivantes :

Diversité métabolique

L'extrême adaptabilité des procaryotes est déterminée par l'extrême flexibilité de leur génome (ensemble de gènes qui contient l'information génétique d'un organisme). Les organismes procaryotes ont la capacité de dupliquer, supprimer ou modifier leurs gènes. C'est-à-dire qu'ils présentent un taux de mutation très élevée.

En plus de cette grande capacité de mutation, les procaryotes ont la capacité d'échanger du matériel génétique avec d'autres micro-organismes présents dans leur environnement, selon un processus appelé transfert horizontal de gènes.

Le transfert horizontal de gènes est un mécanisme particulièrement important dans le cas des archées. Le transfert horizontal de gènes permet aux procaryotes d'acquérir des adaptations à l'environnement présent chez d'autres micro-organismes, ce qui leur permet de coloniser rapidement de nouveaux environnements. Ce mécanisme de transfert horizontal de gènes est un puissant force dominante dans l'évolution des procaryotes et elle expliquerait, par exemple, l'apparition rapide de résistances aux antibiotiques chez les bactéries et surtout chez les archées.

Reproduction sexuée et parasexuelle

Reproduction asexuée: Les procaryotes se reproduisent par reproduction asexuée.

• Bipartition ou reproduction par fission cellulaire: c'est le type de reproduction le plus simple, dans lequel un individu (cellule) se divise pour donner naissance à deux cellules ou individus. La division successive par bipartition donne lieu à la création de colonies d'organismes clonaux (avec une information génétique identique).
• Sporulation : Ce type de reproduction asexuée implique la formation d'endospores (formes de résistance) en réponse à des conditions environnementales défavorables. Il ne se produit que chez certaines bactéries mais pas chez les archées.

Reproduction parasexuelle: La recombinaison génétique chez les procaryotes. La reproduction parasexuelle est une reproduction dans laquelle deux organismes échangent des informations génétiques ou acquièrent de nouvelles informations génétiques d'un autre individu. Ces mécanismes apportent une diversité génétique aux organismes procaryotes, puisque grâce à eux la recombinaison des l'information génétique et permet, avec le taux de mutation élevé, l'apparition de nouvelles variantes des espèces d'organismes procaryotes.

Il existe divers mécanismes de recombinaison génétique chez les procaryotes.

• Transformation: c'est le processus par lequel un organisme procaryote est capable d'incorporer de l'ADN exogène, provenant d'autres organismes procaryotes et qui est libre dans l'environnement.
• Transduction : C'est le passage de matériel génétique d'un individu à un autre par l'intermédiaire d'un bactériophage (virus qui infecte les bactéries).
• Conjonction: Il consiste en l'échange unidirectionnel de matériel génétique d'un individu donneur à un individu receveur, par contact direct entre eux. Les plasmides sont les éléments les plus fréquemment transmis par ce mécanisme.

Croissance rapide

La plupart des organismes procaryotes se reproduisent très rapidement, de sorte que le temps qui s'est écoulé Temps de génération (temps entre la naissance d'une génération et la naissance de la suivante) est très court. Pour une bactérie, le temps de génération moyen est de 20 minutes. La forte croissance permet la colonisation rapide de nouveaux environnements.