PROCARIOTE ląstelių charakteristikos: struktūrinės ir funkcinės

prokariotai yra organizmų, kurie apima bakterijos arba eubakterijos ir arkos oarchijos. Kartu jie yra visur esantys organizmai (jų yra visur). Jų galima rasti įvairiose aplinkose, pradedant rūgščia skrandžio aplinka ir baigiant povandeninėmis karštosiomis versmėmis. Jo struktūra yra labai paprasta, o dydis yra mažas. Nors archėjos ir bakterijos turi svarbių skirtumų, jos turi daug bendrų savybių, būdingų visiems prokariotiniams organizmams.

Šioje Dėstytojo pamokoje paaiškiname, kas yra prokariotinių ląstelių ypatybės struktūriniu ir funkciniu lygmenimis.

Prokariotiniai organizmai yra vienaląsčiai organizmai, turintys paprastą struktūrą, žemiau pamatysime, kokios yra pagrindinės struktūrinės savybės prokariotinės ląstelės.

• Mažos ląstelės, nuo 1 iki 15 μm, jei yra archėjos, ir nuo 1 iki 30 μm, jei tai bakterijos.
• Neskaidytos ląstelės, tai yra, nėra vidinio padalijimo į skyrius, kuriuos riboja membranos. Vienintelė membrana prokariotinėse ląstelėse yra plazmos membrana.

Tai reiškia, kad kai kurios prokariotinių ląstelių savybės yra šios:

1. Jie neturi branduolio: Kaip rodo pavadinimas, prokariotinėms ląstelėms trūksta branduolio. Jos genetinė medžiaga yra panardinta į ląstelės citoplazmą.
2. Jie neturi membraninių organelių, o tai reiškia, kad visos ląstelės biologinės funkcijos vyksta vienoje citoplazmos erdvėje. Tačiau šių organizmų plazmos membranoje yra raukšlių, kurios prasiskverbia į citoplazmą ir tas yra fermentų, kurie reguliuoja kai kuriuos medžiagų apykaitos procesus, tokius kaip ATP sintezė ar fotosintezė bakterijose fotosintetinis. Šios ląstelės membranos invazijos vadinamos mezosomos.

Plazmos membranos lygyje yra skirtumų tarp archėjų ir bakterijų, jų lipidų sudėtis skiriasi. Archėjos lipiduose, kurie sudaro plazmos membraną, yra panašūs į eterį ryšiai, o ne į esterio ryšius, panašius į bakterijose ir eukariotinėse ląstelėse. Kai kurių archėjų atveju plazmos membrana susideda iš vieno lipidų sluoksnio.

Paprasta chromosomų struktūra

Prokariotinėse ląstelėse visa gyvybei reikalinga informacija yra vienoje molekulėje Nuoga, dviguba ir apvali DNR, uždarytas kovalentiniu ryšiu, kuris vadinamas bakterijų chromosoma. Be genetinės informacijos, esančios minėtose chromosomose, daugelis prokariotų turi ekstrachromosominę genetinę medžiagą, taip pat molekulėse dvigubos grandinės ir žiedinės DNR, kurioje yra genetinė informacija, kuri nėra būtina organizmo augimui esant sąlygoms normalus.

Šios ekstrachromosominės DNR struktūros vadinamos plazmidės. Plazmidės yra mažos molekulės, turinčios tik kelis genus, jos turi galimybę dauginasi nepriklausomai nuo bakterijų chromosomos ir gali būti perduodama tarp skirtingų organizmų prokariotai. Plazmidės vaidina svarbų vaidmenį bakterijoms įgyjant atsparumą antibiotikams. Kiekviena prokariotinė ląstelė paprastai gamina daug plazmidės kopijų, tuo pačiu gamindama vieną jos chromosomos kopiją.

• Vienaląsčiai organizmai: Prokariotai visada yra vienaląsčiai organizmai, taip yra dėl prokariotinės ląstelės struktūrinio paprastumo, kuris neleidžia atsirasti daugialąsčiams organizmams. Jo struktūrizavimo lygis neleidžia atsirasti koordinavimo mechanizmams ir atsirasti ląstelių, kurios specializuojasi tam tikrose funkcijose; kaip ir eukariotinės ląstelės atveju.
• Ląstelių sienos buvimas: Visi prokariotiniai organizmai turi išorinę dangą, apsaugančią plazmos membraną: ląstelės sienelę. Tai standi struktūra, formuojanti mikroorganizmą. Yra bakterijų ir archėjų ląstelių sienos sudėties ir struktūros skirtumai. Archėjų atveju ląstelės sienelėje nėra peptidoglikanų, kaip bakterijose, bet veikiau panašios sudėties molekulėse, vadinamose pseudopeptidoglikanais. Be to, archėjų ląstelių sienelėje taip pat gali būti glikoproteinų ar baltymų. Yra archėjos gentis, neturinti ląstelių sienos: Termoplazma
• Kapsulės buvimas daugeliu atvejų: Nors tai nėra visų prokariotinių organizmų struktūra, daugumoje jų yra kapsulė. Jis susideda iš želatinos konsistencijos ląstelės sienelės išorės sluoksnio, kurį sudaro baltymai, glikoproteinai ir vanduo; ir tai leidžia prokariotams prilipti prie substrato ir suformuoti kolonijas sujungiant kelis asmenis.
• Citoskeleto nėra: Prokariotinėse ląstelėse nėra citoskeleto (citoplazminė struktūra, sudaryta iš mikrovamzdelių), o struktūra, atsakinga už šių organizmų formavimą, yra jų ląstelių sienelė.
• Ribosomų buvimas: Vieninteliai organeliai, esantys prokariotuose, yra ribosomos. Ribosomos yra nemembraniniai organeliai, susidedantys iš dviejų subvienetų, sudarytų iš RNR ir baltymų. Jie yra organeliai, kurie yra atsakingi už baltymų sintezę iš informacijos, esančios pasiuntinių RNR molekulėse. Archų ir bakterijų ribosominė RNR yra visiškai skirtingos sudėties ir yra viena iš filogenetiniai kriterijai, leidžiantys diferencijuoti šiuos du organizmus į atskiras sritis prokariotai.

Mes ir toliau žinome prokariotinių ląstelių ypatybes, kad sutelktume dėmesį į jų funkciją. prokariotiniai organizmai turi daug funkcinių savybių, kurios paaiškina jo lengvumą kolonizuoti įvairiomis aplinkomis ir greitai prisitaiko prie pokyčių. Pagrindinės prokariotų funkcinės savybės yra šios:

Metabolinė įvairovė

Kraštutinį prokariotų pritaikomumą lemia ypatingas jų genomo (genų rinkinio, kuriame yra organizmo genetinė informacija) lankstumas. Prokariotiniai organizmai turi galimybę dubliuoti, ištrinti ar pakeisti savo genus. Tai yra, jie pateikia normą labai didelė mutacija.

Be šio didelio mutacijų pajėgumo, prokariotai turi galimybę pasikeisti genetine medžiaga su kitais jų aplinkoje esančiais mikroorganizmais procese, vadinamame horizontalus genų perkėlimas.

Horizontalus genų perkėlimas yra ypač svarbus archėjų atveju. Horizontalus genų perkėlimas leidžia prokariotams įgyti prisitaikymą prie aplinkos, esančios kituose mikroorganizmuose, o tai leidžia jiems greitai kolonizuoti naują aplinką. Šis horizontalus genų perkėlimo mechanizmas yra galingas dominuojanti jėga prokariotų evoliucijoje ir tai paaiškintų, pavyzdžiui, greitą atsparumo antibiotikams atsiradimą bakterijose ir ypač archėjose.

Lytinis ir parasexualinis dauginimasis

Nelytinis dauginimasis: Prokariotai dauginasi nelytiniu būdu.

• Dvigubas dalijimasis arba dauginimasis per ląstelių dalijimąsi: tai paprasčiausias reprodukcijos tipas, kai individas (ląstelė) dalijasi, kad atsirastų dvi ląstelės ar individai. Nuoseklus dalijimasis dviem dalimis sukuria kloninių organizmų kolonijas (turinčias identišką genetinę informaciją).
• Sporuliacija: šio tipo nelytinis dauginimasis reiškia endosporų (atsparumo formų) susidarymą reaguojant į nepalankias aplinkos sąlygas. Tai pasitaiko tik kai kuriose bakterijose, bet ne archėjose.

Parasexual reprodukcija: Genetinė rekombinacija prokariotuose. Parasexual reprodukcija yra tokia, kai du organizmai keičiasi genetine informacija arba įgyja naujos genetinės informacijos iš kito asmens. Šie mechanizmai suteikia genetinę įvairovę prokariotiniams organizmams, nes jų dėka yra genetinę informaciją ir leidžia kartu su dideliu mutacijų rodikliu pasirodyti naujiems organizmų rūšių variantams prokariotai.

Prokariotuose yra įvairių genetinės rekombinacijos mechanizmų.

• Transformacija: Tai procesas, kurio metu prokariotinis organizmas sugeba įtraukti egzogeninę DNR, gaunamą iš kitų prokariotinių organizmų ir kuris yra laisvas aplinkoje.
• Perdavimas: Tai yra genetinės medžiagos perėjimas iš vieno asmens į kitą per bakteriofagą (virusas, kuris užkrėtė bakterijas).
• Junginys: Tai susideda iš vienakryptės genetinės medžiagos keitimo iš donoro individo į recipientą, tiesiogiai bendraujant. Plazmidės yra elementai, kuriuos dažniausiai perduoda šis mechanizmas.

Staigus augimas

Dauguma prokariotinių organizmų dauginasi labai greitai, todėl praėjo laikas kartos laikas (laikas nuo vienos kartos gimimo iki kitos gimimo) yra labai trumpas. Vidutinis bakterijos susidarymo laikas yra 20 minučių. Didelis augimas leidžia greitai kolonizuoti naujas aplinkas.