Karakteristike PROCARIOTA stanica: strukturne i funkcionalne

The prokarioti su skup organizama koji uključuju bakterija ili eubakterija i lukovi veslanja. Zajedno su sveprisutni organizmi (ima ih posvuda). Mogu se naći u svim vrstama okruženja, od kiselog želučanog okruženja do podvodnih vrućih izvora. Njegova je struktura vrlo jednostavna, a veličina je mala. Iako arheje i bakterije predstavljaju važne razlike među njima, imaju niz zajedničkih karakteristika tipičnih za sve prokariontske organizme.

U ovoj lekciji od UČITELJA objašnjavamo što obilježja prokariontskih stanica na strukturnoj i na funkcionalnoj razini.

Prokariotski organizmi su jednoćelijski organizmi jednostavne građe, dolje ćemo vidjeti koje su glavne strukturne karakteristike prokariontske stanice.

• Male stanice, između 1 i 15 μm u slučaju arheje i 1 i 30 μm u slučaju bakterija.
• Nekompartmentalizirane stanice, to jest, ne postoji unutarnja podjela na odjeljke ograničene membranama. Jedina membrana u prokariotskim stanicama je plazma membrana.

To znači da su neke od karakteristika prokariontskih stanica:

1. Nemaju jezgru: Kao što i samo ime govori, prokariotskim stanicama nedostaje jezgra. Njegov genetski materijal uronjen je u staničnu citoplazmu.
2. Nemaju opnene organele, što znači da se sve biološke funkcije stanice odvijaju u jedinstvenom prostoru citoplazme. Međutim, plazmatska membrana ovih organizama predstavlja nabore koji prodiru u citoplazmu i to sadrže enzime koji reguliraju neke metaboličke procese poput sinteze ATP ili fotosinteze u bakterijama fotosintetski. Te invaginacije stanične membrane se nazivaju mezozomi.

Na razini plazmatske membrane postoje razlike između arheja i bakterija, one imaju različit sastav lipida. Arheje imaju veze slične eteru u lipidima koji čine plazemsku membranu, a ne esterske veze poput onih koje se nalaze u bakterijama i eukariotskim stanicama. U slučaju nekih arheja, plazma membrana se sastoji od jednog sloja lipida.

Jednostavna struktura kromosoma

U prokariotskim stanicama sve informacije potrebne za život sadržane su u jednoj molekuli Gola, dvolančana i kružna DNA, zatvorena kovalentnom vezom, koja se naziva bakterijski kromosom. Uz genetske informacije sadržane u spomenutim kromosomima, mnogi prokarionti imaju i ekstrakromosomski genetski materijal, također u molekulama dvolančane i kružne DNA koja sadrži genetske informacije koje nisu bitne za rast organizma u određenim uvjetima normalan.

Te se ekstrakromosomske DNA strukture nazivaju plazmidi. Plazmidi su male molekule koje sadrže samo nekoliko gena, oni imaju sposobnost repliciraju se neovisno o bakterijskom kromosomu i mogu se prenositi između različitih organizama prokarioti. Plazmidi igraju važnu ulogu u stjecanju rezistencije na antibiotike od strane bakterija. Svaka prokariotska stanica obično stvara mnogo kopija plazmida dok proizvodi jednu kopiju svog kromosoma.

• Jednoćelijski organizmi: Prokarioti su uvijek jednoćelijski organizmi, to je zbog strukturne jednostavnosti prokariontske stanice koja sprečava pojavu višećelijskih organizama. Njegova razina strukturiranja ne dopušta pojavu mehanizama koordinacije i pojave stanica specijaliziranih za određene funkcije; kao što je to slučaj u slučaju eukariotske stanice.
• Prisutnost staničnog zida: Svi prokariotski organizmi imaju vanjski pokrov koji štiti plazemsku membranu: stanični zid. To je kruta struktura koja oblikuje mikroorganizam. Postoje razlike u sastavu i strukturi staničnog zida bakterija i arheja. U slučaju arheja, stanični zid ne sadrži peptidoglikane kao u bakterijama, već molekule sličnog sastava nazvane pseudopeptidoglikani. Osim toga, stanična stijenka arheja također može sadržavati glikoproteine ​​ili proteine. Postoji rod arhea koji nema staničnu stijenku: Termoplazma
• Prisutnost kapsule u mnogim slučajevima: Iako nije struktura prisutna u svim prokariotskim organizmima, kapsula je prisutna u većini njih. Sastoji se od sloja izvan stanične stijenke želatinozne konzistencije, kojeg tvore proteini, glikoproteini i voda; a to omogućuje prokarionima da se prilijepe za supstrat i stvaraju kolonije agregacijom nekoliko jedinki.
• Odsutnost citoskeleta: Prokariotske stanice nemaju citoskelet (citoplazmatska struktura sastavljena od mikrotubula), a struktura odgovorna za oblikovanje tih organizama je njihov stanični zid.
• Prisutnost ribosoma: Jedini organeli prisutni u prokariotima su ribosomi. Ribosomi su nemembranski organeli sastavljeni od dvije podjedinice koje se sastoje od RNA i proteina. Oni su organele koje su odgovorne za sintezu proteina iz informacija sadržanih u molekulskim molekulama RNA. Ribosomska RNA arheja i bakterija ima potpuno drugačiji sastav i jedna je od njih filogenetski kriteriji koji omogućuju razlikovanje ova dva organizma u zasebne domene prokarioti.

I dalje znamo karakteristike prokariontskih stanica kako bi se usredotočili na njihovu funkciju. The prokariotski organizmi imaju brojne funkcionalne karakteristike koje objašnjava njegovu lakoću kolonizacije svih vrsta okruženja i brzo se prilagođavaju promjenama. Glavne funkcionalne karakteristike prokariota su sljedeće:

Metabolička raznolikost

Izuzetna prilagodljivost prokariota određena je iznimnom fleksibilnošću njihovog genoma (skupa gena koji sadrži genetske informacije organizma). Prokariotski organizmi imaju sposobnost umnožavanja, brisanja ili mijenjanja svojih gena. Odnosno, predstavljaju stopu od vrlo visoka mutacija.

Uz ovu visoku mutacijsku sposobnost, prokarionti imaju sposobnost razmjene genetskog materijala s drugim mikroorganizmima prisutnim u njihovoj okolini, u procesu tzv. vodoravni prijenos gena.

Horizontalni prijenos gena posebno je važan mehanizam u slučaju arheja. Horizontalni prijenos gena omogućuje prokarionima da steknu prilagodbe na okoliš prisutan u drugim mikroorganizmima, što im omogućuje brzu kolonizaciju novih sredina. Ovaj horizontalni mehanizam za prijenos gena predstavlja snažan dominantna sila u evoluciji prokariota i objasnio bi, na primjer, brzu pojavu otpornosti na antibiotike u bakterijama, a posebno u arhejama.

Seksualna i paraseksualna reprodukcija

Bespolna reprodukcija: Prokarioti se razmnožavaju nespolnim razmnožavanjem.

• Dijeljenje ili razmnožavanje staničnom fisijom: to je najjednostavnija vrsta reprodukcije, u kojoj se jedinka (stanica) dijeli da bi nastale dvije stanice ili jedinke. Sukcesivno dijeljenje biparticijom dovodi do stvaranja kolonija klonskih organizama (s identičnim genetskim informacijama).
• Sporulacija: ova vrsta nespolnog razmnožavanja podrazumijeva stvaranje endospora (oblika otpora) kao odgovor na nepovoljne uvjete okoliša. Javlja se samo kod nekih bakterija, ali ne i kod arheja.

Paraseksualna reprodukcija: Genetska rekombinacija u prokariota. Paraseksualna reprodukcija je ona u kojoj dva organizma razmjenjuju genetske informacije ili dobivaju nove genetske informacije od druge jedinke. Ovi mehanizmi pružaju genetsku raznolikost prokariontskim organizmima, zahvaljujući njihovoj rekombinaciji genetske informacije i omogućuje, zajedno s visokom stopom mutacija, pojavu novih varijanti vrsta organizama prokarioti.

Postoje različiti mehanizmi genetske rekombinacije u prokariota.

• Transformacija: to je postupak kojim prokariotski organizam može uključiti egzogenu DNA koja dolazi iz drugih prokariontskih organizama i koji je slobodan u okolišu.
• Transdukcija: To je prolazak genetskog materijala iz jedne jedinke u drugu kroz bakteriofag (virus koji zaražava bakterije).
• Veznik: Sastoji se od jednosmjerne razmjene genetskog materijala s donora na primatelja, izravnim kontaktom između njih. Plazmidi su elementi koji se ovim mehanizmom najčešće prenose.

Brzi rast

Većina se prokariontskih organizama vrlo brzo razmnožava, pa je proteklo vrijeme vrijeme generacije (vrijeme od rođenja jedne generacije do rođenja sljedeće) je Vrlo kratko. Za bakteriju je prosječno vrijeme stvaranja 20 minuta. Visok rast omogućuje brzu kolonizaciju novih sredina.