A PROCARIOTE sejtek jellemzői: strukturális és funkcionális

A prokarióták azok a szervezetek csoportja, amelyek magukban foglalják a baktériumok vagy eubaktériumok és boltívek oarcheas. Együtt mindenütt jelen lévő szervezetek (mindenhol vannak). Mindenféle környezetben megtalálhatók, a gyomor savas környezetétől a víz alatti meleg forrásokig. Szerkezete nagyon egyszerű, mérete pedig kicsi. Bár az archeák és a baktériumok fontos különbségeket mutatnak közöttük, az összes prokarióta organizmusra jellemző közös tulajdonságokkal rendelkeznek.

A TANÁR ebben a leckében elmagyarázzuk, mi a a prokarióta sejtek jellemzői strukturális és funkcionális szinten.

A prokarióta organizmusok egysejtűek, egyszerű felépítésűek, alább láthatjuk, melyek a fő szerkezeti jellemzői prokarióta sejtek.

• Kis cellák, archaea esetén 1 és 15 μm, baktériumok esetén 1 és 30 μm között.
• Nem rekeszes sejtekvagyis nincs belső rekeszekre osztás, amelyet membránok korlátoznak. A prokarióta sejtek egyetlen membránja a plazma membrán.

Ez azt jelenti, hogy a prokarióta sejtek néhány jellemzője:

1. Nincs magjuk: Ahogy a neve is mutatja, a prokarióta sejtekből hiányzik egy mag. Genetikai anyaga elmerül a sejt citoplazmájában.
2. Nincsenek hártyás organelláik, ami azt jelenti, hogy a sejt minden biológiai funkciója a citoplazma egyetlen terében zajlik. Ezeknek az organizmusoknak a plazmamembránja azonban ráncokat mutat, amelyek behatolnak a citoplazmába, és az enzimeket tartalmaznak, amelyek bizonyos anyagcsere folyamatokat szabályoznak, például ATP szintézist vagy fotoszintézist a baktériumokban fotoszintetikus. A sejtmembrán ezen invázióit ún mezoszómák.

A plazmamembrán szintjén különbségek vannak az archeák és a baktériumok között, eltérő lipidösszetételűek. Az archeáknak éterszerű kötései vannak a plazmamembránt alkotó lipidekben, nem pedig észterszerű kötések, mint például a baktériumokban és az eukarióta sejtekben. Néhány archea esetében a plazmamembrán egyetlen lipidrétegből áll.

Egyszerű kromoszómaszerkezet

A prokarióta sejtekben az élethez szükséges összes információ egyetlen molekulában található Meztelen, kettős szálú és körkörös DNS, kovalens kötéssel zárva, amelyet ún bakteriális kromoszóma. Az említett kromoszómákban található genetikai információk mellett sok prokarióta rendelkezik extrakromoszómális genetikai anyaggal, molekulákban is kettős szálú és körkörös DNS-t tartalmaz, amely genetikai információkat tartalmaz, amelyek a körülmények növekedése szempontjából nem elengedhetetlenek a szervezet növekedéséhez Normál.

Ezeket az extrakromoszómális DNS-szerkezeteket ún plazmidok. A plazmidok kis molekulák, amelyek csak néhány gént tartalmaznak, képesek arra a baktériumok kromoszómájától függetlenül replikálódnak, és különböző organizmusok között átvihetők prokarióták. A plazmidok fontos szerepet játszanak abban, hogy a baktériumok elsajátítsák az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát. Minden prokarióta sejt általában sok másolatot termel egy plazmidból, miközben kromoszómájának egyetlen példányát hozza létre.

• Egysejtű szervezetek: A prokarióták mindig egysejtű organizmusok, ennek oka a prokarióta sejt szerkezeti egyszerűsége, amely megakadályozza a többsejtű szervezetek megjelenését. Strukturáltsági szintje nem teszi lehetővé a koordinációs mechanizmusok megjelenését és az egyes funkciókra szakosodott sejtek megjelenését; mint az eukarióta sejt esetében történik.
• Sejtfal jelenléte: Minden prokarióta szervezetnek van egy külső burkolata, amely megvédi a plazmamembránt: a sejtfal. Merev szerkezet, amely formálja a mikroorganizmust. Különbségek vannak a baktériumok és az archeák sejtfalának összetételében és felépítésében. Az archeák esetében a sejtfal nem tartalmaz peptidoglikánokat, mint a baktériumokban, hanem hasonló összetételű molekulákat, úgynevezett pszeudopeptidoglikánokat. Ezenkívül az archeák sejtfala tartalmazhat glikoproteineket vagy fehérjéket is. Van egy archea nemzetség, amelynek nincs sejtfala: Termoplazma
• A kapszula jelenléte sok esetben: Noha ez nem minden prokarióta organizmusban található szerkezet, a legtöbbjükben a kapszula van jelen. A sejtfalon kívül álló, zselatin állagú rétegből áll, amelyet fehérjék, glikoproteinek és víz képez; és ez lehetővé teszi, hogy a prokarióták több személy összesítése révén tapadjanak a szubsztrátumhoz és kolóniákat alkossanak.
• A citoszkeleton hiánya: A prokarióta sejteknek nincs citoszkeletonja (mikrotubulusokból álló citoplazmatikus szerkezet), és ezeknek az organizmusoknak a kialakításáért felelős szerkezet a sejtfaluk.
• Riboszómák jelenléte: A prokariótákban csak a riboszómák találhatók. A riboszómák nem membrános organellumok, amelyek két alegységből állnak, amelyek RNS-ből és fehérjékből állnak. Olyan organellák, amelyek felelősek a fehérjék szintéziséért a hírvivő RNS-molekulákban található információkból. Az archeák és baktériumok riboszomális RNS-je teljesen más összetételű, és az egyik a filogenetikai kritériumok, amelyek lehetővé teszik e két organizmus elkülönítését külön doménekre prokarióták.

Továbbra is ismerjük a prokarióta sejtek jellemzőit, hogy működésükre összpontosítsunk. A prokarióta szervezetek számos olyan funkcionális jellemzővel rendelkezik, amelyek magyarázza a gyarmatosítás könnyűségét mindenféle környezetben, és gyorsan alkalmazkodik a változásokhoz. A prokarióták fő funkcionális jellemzői a következők:

Metabolikus sokféleség

A prokarióták rendkívüli alkalmazkodóképességét genomjuk (egy szervezet genetikai információit tartalmazó génkészlet) rendkívüli rugalmassága határozza meg. A prokarióta organizmusok képesek megismételni, törölni vagy megváltoztatni génjeiket. Vagyis ezek arányát mutatják be nagyon magas mutáció.

Ezen magas mutációs kapacitás mellett a prokarióták képesek genetikai anyagot kicserélni a környezetükben lévő más mikroorganizmusokkal, az úgynevezett folyamatban vízszintes géntranszfer.

A horizontális géntranszfer különösen fontos mechanizmus archeák esetében. A horizontális géntranszfer lehetővé teszi a prokarióták számára, hogy adaptációkat szerezzenek a többi mikroorganizmusban jelenlévő környezethez, ami lehetővé teszi számukra az új környezetek gyors gyarmatosítását. Ez a horizontális génátviteli mechanizmus hatalmas meghatározó erő a prokarióták fejlődésében és ez megmagyarázná például az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia gyors megjelenését a baktériumokban és különösen az archeákban.

Szexuális és parasexuális reprodukció

Aszexuális szaporodás: A prokarióták ivartalan szaporodás útján szaporodnak.

• Két rész vagy szétválás sejthasadás útján: ez a legegyszerűbb szaporodási típus, amelyben az egyén (sejt) osztódva két sejtet vagy egyedet eredményez. Az egymás utáni, két részre osztás révén klonális organizmusok telepei keletkeznek (azonos genetikai információkkal).
• Sporuláció: ez a fajta ivartalan szaporodás az endoszporák (az ellenállás formái) kialakulását vonja maga után a kedvezőtlen környezeti feltételekre reagálva. Csak néhány baktériumban fordul elő, de az archeákban nem.

Parasexuális reprodukció: Genetikai rekombináció prokariótákban. A parasexuális szaporodás olyan, amelyben két organizmus genetikai információkat cserél vagy új genetikai információkat szerez egy másik egyedtől. Ezek a mechanizmusok genetikai sokféleséget biztosítanak a prokarióta organizmusoknak, mivel nekik köszönhetően a genetikai információkat, és a magas mutációs rátával együtt lehetővé teszi az organizmusfajok új változatainak megjelenését prokarióták.

A prokariótákban különböző genetikai rekombinációs mechanizmusok léteznek.

• Átalakítás: ez az a folyamat, amelynek során egy prokarióta szervezet képes beépíteni exogén DNS-t, amely más prokarióta organizmusokból származik, és amely szabad a környezetben.
• Transzdukció: Ez a genetikai anyag egy egyedről a másikra való átjutása egy bakteriofágon keresztül (baktériumokat megfertőző vírus).
• Konjunkció: Ez egy genetikai anyag egyirányú cseréjéből áll a donor egyedtől a befogadó egyedig, közvetlen kapcsolat útján. A plazmidok azok az elemek, amelyeket ez a mechanizmus leggyakrabban továbbít.

Gyors növekedés

A legtöbb prokarióta organizmus nagyon gyorsan szaporodik, tehát az eltelt idő generációs idő (az egyik generáció születésétől a következő születéséig eltelt idő) nagyon rövid. Egy baktérium átlagos generációs ideje 20 perc. A magas növekedés lehetővé teszi az új környezetek gyors gyarmatosítását.