PROCARIOTE უჯრედების მახასიათებლები: სტრუქტურული და ფუნქციონალური

პროკარიოტები არის ორგანიზმების ერთობლიობა, რომელშიც შედის ბაქტერიები ან ეუბაქტერიები და თაღები ოარქეები. ისინი ერთად არიან ყველგან ორგანიზმები (ისინი ყველგან არიან). მათი პოვნა ყველანაირ გარემოშია, დაწყებული კუჭის მჟავე გარემოდან წყალქვეშა ცხელი წყაროებით. მისი სტრუქტურა ძალიან მარტივია და ზომა მცირე. მიუხედავად იმისა, რომ არქეები და ბაქტერიები მნიშვნელოვან განსხვავებებს წარმოადგენენ მათ შორის, მათ აქვთ მთელი პროკარიოტული ორგანიზმების ტიპიური საერთო მახასიათებლები.

მასწავლებლის ამ გაკვეთილზე ჩვენ ავუხსნით რას პროკარიოტული უჯრედების მახასიათებლები სტრუქტურულ და ფუნქციურ დონეზე.

პროკარიოტული ორგანიზმები ერთუჯრედიანი ორგანიზმებია, მარტივი სტრუქტურით, ქვემოთ ვნახავთ რა არის ძირითადი სტრუქტურული მახასიათებლები პროკარიოტული უჯრედები.

• მცირე ზომის უჯრედები, 1 – დან 15 მკმ – მდე არქეის შემთხვევაში და 1 – დან 30 მკმ – მდე ბაქტერიების შემთხვევაში.
• არა-ნაწილობრივი უჯრედები, ანუ, არ არსებობს მემბრანებით შეზღუდულ განყოფილებებში შიდა დაყოფა. პროკარიოტულ უჯრედებში ერთადერთი მემბრანა არის პლაზმური მემბრანა.

ეს ნიშნავს, რომ პროკარიოტული უჯრედების ზოგიერთი მახასიათებელია:

1. მათ არა აქვთ ბირთვი: როგორც სახელიდან ჩანს, პროკარიოტულ უჯრედებს არ აქვთ ბირთვი. მისი გენეტიკური მასალა უჯრედის ციტოპლაზმაშია ჩაფლული.
2. მათ არ აქვთ მემბრანული ორგანულები, რაც ნიშნავს, რომ უჯრედის ყველა ბიოლოგიური ფუნქცია ხდება ციტოპლაზმის ერთ სივრცეში. ამასთან, ამ ორგანიზმების პლაზმური მემბრანა წარმოადგენს ნაოჭებს, რომლებიც ციტოპლაზმაში აღწევს და ეს შეიცავს ფერმენტებს, რომლებიც არეგულირებენ ზოგიერთ მეტაბოლურ პროცესს, როგორიცაა ATP სინთეზი ან ბაქტერიებში ფოტოსინთეზი ფოტოსინთეტიკური. უჯრედის მემბრანის ამ ინვაგინაციებს ეწოდება მეზოსომები.

პლაზმური მემბრანის დონეზე არსებობს განსხვავებები არქეასა და ბაქტერიებს შორის, ისინი წარმოადგენენ განსხვავებულ ლიპიდურ შემადგენლობას. არქეებს აქვთ ეთერის მსგავსი ბმები ლიპიდებში, რომლებიც წარმოადგენენ პლაზმის მემბრანს, ვიდრე ესთერის მსგავსი ბმულები, როგორც ბაქტერიებსა და ეუკარიოტულ უჯრედებში. ზოგიერთი არქეასის შემთხვევაში, პლაზმური მემბრანა შედგება ერთი ლიპიდური შრისგან.

მარტივი ქრომოსომის სტრუქტურა

პროკარიოტულ უჯრედებში სიცოცხლისთვის საჭირო ყველა ინფორმაცია შეიცავს ერთ მოლეკულაში შიშველი, ორჯაჭვიანი და წრიული დნმ, დაიხურა კოვალენტური ბმით, რომელსაც ეწოდება ბაქტერიული ქრომოსომა. აღნიშნულ ქრომოსომებში არსებული გენეტიკური ინფორმაციის გარდა, ბევრ პროკარიოტს აქვს ექსტრაქრომოსომული გენეტიკური მასალა, ასევე მოლეკულებში. ორჯაჭვიანი და წრიული დნმ, რომელიც შეიცავს გენეტიკურ ინფორმაციას, რომელიც არ არის მნიშვნელოვანი ორგანიზმის ზრდისთვის პირობებში ნორმალური

ამ ექსტრაქრომოსომულ დნმ სტრუქტურებს უწოდებენ პლაზმიდები. პლაზმიდები არის პატარა მოლეკულები, რომლებიც მხოლოდ რამდენიმე გენს შეიცავს, მათ ამის შესაძლებლობა აქვთ იმეორებს ბაქტერიული ქრომოსომისგან დამოუკიდებლად და შეიძლება გადაეცეს სხვადასხვა ორგანიზმს შორის პროკარიოტები. პლაზმიდები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბაქტერიების მიერ ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტობის მიღებაში. თითოეული პროკარიოტული უჯრედი, როგორც წესი, წარმოქმნის პლაზმიდის ბევრ ასლს, ხოლო მისი ქრომოსომის ერთი ასლი ქმნის.

• ერთუჯრედიანი ორგანიზმები: პროკარიოტები ყოველთვის ერთუჯრედიანი ორგანიზმებია, ეს განპირობებულია პროკარიოტული უჯრედის სტრუქტურული სიმარტივით, რომელიც ხელს უშლის მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების წარმოქმნას. სტრუქტურის მისი დონე არ იძლევა კოორდინაციის მექანიზმების გამოჩენას და გარკვეულ ფუნქციებში სპეციალიზებული უჯრედების გამოჩენას. როგორც ეს ხდება ეუკარიოტული უჯრედის შემთხვევაში.
• უჯრედის კედლის არსებობა: ყველა პროკარიოტულ ორგანიზმს აქვს გარე საფარი, რომელიც იცავს პლაზმის მემბრანს: უჯრედის კედელი. ეს არის ხისტი სტრუქტურა, რომელიც აყალიბებს მიკროორგანიზმს. არსებობს განსხვავებები ბაქტერიებისა და არქეების უჯრედის კედლის შემადგენლობაში და სტრუქტურაში. არქეების შემთხვევაში, უჯრედის კედელი არ შეიცავს პეპტიდოგლიკანებს, როგორც ბაქტერიებში, არამედ მსგავსი შემადგენლობის მოლეკულებს, რომლებსაც ფსევდოპეპტიდოგლიკანები უწოდებენ. გარდა ამისა, არქეების უჯრედის კედელი შეიძლება შეიცავდეს გლიკოპროტეინებს ან ცილებს. არსებობს არქეას გვარი, რომელსაც არ აქვს უჯრედის კედელი: თერმოპლაზმა
• კაფსულის არსებობა ხშირ შემთხვევაში: მიუხედავად იმისა, რომ ეს არ არის სტრუქტურა, რომელიც ყველა პროკარიოტულ ორგანიზმშია, კაფსულა მათ უმეტესობაშია. იგი შედგება ჟელატინური კონსისტენციის უჯრედის კედლის გარე შრისგან, რომელიც ფორმირდება ცილებით, გლიკოპროტეინებით და წყლით; და ეს საშუალებას აძლევს პროკარიოტებს დაიცვან სუბსტრატი და შექმნან კოლონიები რამდენიმე ინდივიდუალური აგრეგაციის საშუალებით.
• ციტოსკლეტის არარსებობა: პროკარიოტულ უჯრედებს არ აქვთ ციტოსკლეტი (ციტოპლაზმური სტრუქტურა, რომელიც შედგება მიკროტუბულებისგან) და სტრუქტურა, რომელიც პასუხისმგებელია ამ ორგანიზმების ჩამოყალიბებაზე, არის მათი უჯრედის კედელი.
• რიბოსომების არსებობა: პროკარიოტებში მხოლოდ organelles არის რიბოსომები. რიბოსომები არის არა მემბრანული ორგანულები, რომლებიც შედგება ორი ქვედანაყოფისაგან, რომლებიც შედგება RNA და ცილებისგან. ესენი არიან ორგანოელები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ცილების სინთეზზე ინფორმაციისგან, რომელიც შეიცავს მესინჯერის RNA მოლეკულას. არქეებისა და ბაქტერიების რიბოსომული RNA აქვს სულ სხვა შემადგენლობა და ერთ-ერთია ფილოგენეტიკური კრიტერიუმები, რომელთა საშუალებითაც ხდება ამ ორი ორგანიზმის დიფერენცირება ცალკეულ დომენებად პროკარიოტები.

ჩვენ ვაგრძელებთ პროკარიოტული უჯრედების მახასიათებლების ცოდნას, რათა ყურადღება გავამახვილოთ მათ ფუნქციაზე. პროკარიოტული ორგანიზმები აქვს მთელი რიგი ფუნქციური მახასიათებლები, რომლებიც განმარტავს კოლონიზაციის მარტივად ყველა სახის გარემო და სწრაფად მოერგოს ცვლილებებს. პროკარიოტების ძირითადი ფუნქციური მახასიათებლები შემდეგია:

მეტაბოლური მრავალფეროვნება

პროკარიოტების უკიდურესი ადაპტაცია განისაზღვრება მათი გენომის უკიდურესი მოქნილობით (გენების ნაკრები, რომელიც შეიცავს ორგანიზმის გენეტიკურ ინფორმაციას). პროკარიოტულ ორგანიზმებს აქვთ გენების დუბლირების, წაშლის ან შეცვლის უნარი. ანუ, ისინი წარმოადგენენ მაჩვენებელს ძალიან მაღალი მუტაცია.

გარდა ამისა, ამ მაღალი მუტაციური შესაძლებლობისა, პროკარიოტებს აქვთ შესაძლებლობა გაცვალონ გენეტიკური მასალა მათ გარემოში არსებულ სხვა მიკროორგანიზმებთან, პროცესში ე.წ. ჰორიზონტალური გენის გადატანა.

ჰორიზონტალური გენის გადაცემა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მექანიზმია არქეების შემთხვევაში. ჰორიზონტალური გენის გადაცემა საშუალებას აძლევს პროკარიოტებს მიიღონ ადაპტაცია სხვა მიკროორგანიზმებში არსებულ გარემოში, რაც მათ საშუალებას აძლევს სწრაფად მოახდინონ ახალი გარემოს კოლონიზაცია. ეს ჰორიზონტალური გენების გადაცემის მექანიზმი წარმოადგენს ძლიერებას დომინირებული ძალა პროკარიოტების ევოლუციაში და ეს განმარტავს, მაგალითად, ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტობის სწრაფ წარმოქმნას ბაქტერიებში და განსაკუთრებით არქეებში.

სექსუალური და პარაექსუალური რეპროდუქცია

ასექსუალური რეპროდუქცია: პროკარიოტები მრავლდებიან უსქესო გამრავლებით.

• ორნაყოფი ან რეპროდუქცია ფიჭური გახლეჩით: ეს არის რეპროდუქციის უმარტივესი ტიპი, რომელშიც ადამიანი (უჯრედი) იყოფა, რომ წარმოიშვას ორი უჯრედი ან ინდივიდუალური. ორმხრივი თანმიმდევრული დაყოფა იწვევს კლონური ორგანიზმების კოლონიების შექმნას (იდენტური გენეტიკური ინფორმაციით).
• Sporulation: ამ ტიპის არაექსუალური რეპროდუქცია გულისხმობს ენდოსპორების (წინააღმდეგობის ფორმების) ფორმირებას არახელსაყრელი გარემო პირობების საპასუხოდ. ეს მხოლოდ ზოგიერთ ბაქტერიაში გვხვდება, მაგრამ არა არქეებში.

პარასექსუალური რეპროდუქცია: გენეტიკური რეკომბინაცია პროკარიოტებში. პარასექსუალური რეპროდუქცია არის ის, როდესაც ორი ორგანიზმი გენეტიკური ინფორმაციის გაცვლას ან სხვა ადამიანისგან ახალ გენეტიკურ ინფორმაციის მიღებას. ეს მექანიზმები უზრუნველყოფს გენეტიკური მრავალფეროვნებას პროკარიოტულ ორგანიზმებს, ვინაიდან მათი წყალობით ხდება რეკომბინაცია გენეტიკური ინფორმაცია და საშუალებას იძლევა, მუტაციის მაღალ მაჩვენებელთან ერთად, გამოჩნდეს ორგანიზმების სახეობების ახალი ვარიანტები პროკარიოტები.

პროკარიოტებში არსებობს გენეტიკური რეკომბინაციის სხვადასხვა მექანიზმი.

• ტრანსფორმაცია: ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც პროკარიოტულ ორგანიზმს შეუძლია შეიტანოს ეგზოგენური დნმ, რომელიც მოდის სხვა პროკარიოტული ორგანიზმებიდან და რომელიც თავისუფალია გარემოში.
• ტრანსდუქცია: ეს არის გენეტიკური მასალის გავლა ერთი ადამიანიდან მეორეზე ბაქტერიოფაგის საშუალებით (ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს ბაქტერიებს).
• კავშირი: იგი მოიცავს გენეტიკური მასალის უნიდირენტულ გაცვლას დონორი ინდივიდუალურიდან რეციპიენტ ინდივიდზე, მათ შორის პირდაპირი კონტაქტის საშუალებით. პლაზმიდები არის ელემენტები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გადადის ამ მექანიზმით.

სწრაფი ზრდა

პროკარიოტული ორგანიზმების უმეტესობა ძალიან სწრაფად მრავლდება, ასე რომ, გასული დროა თაობის დრო (დრო ერთი თაობის დაბადებიდან თაობის დაბადებამდე) არის ძალიან მოკლე. ბაქტერიისთვის საშუალო წარმოქმნის დრო 20 წუთია. მაღალი ზრდა საშუალებას იძლევა ახალი გარემოების სწრაფი კოლონიზაცია.