Charakterystyka komórek PROCARIOTA: strukturalna i funkcjonalna

prokariota to zbiór organizmów, które zawierają bakteria lub eubakterie i łuki woły. Razem są organizmami wszechobecnymi (są wszędzie). Można je znaleźć w różnych środowiskach, od kwaśnego środowiska żołądka po podwodne gorące źródła. Jego konstrukcja jest bardzo prosta, a rozmiar niewielki. Chociaż archeony i bakterie wykazują między sobą istotne różnice, mają szereg wspólnych cech charakterystycznych dla wszystkich organizmów prokariotycznych.

W tej lekcji od NAUCZYCIELA wyjaśniamy, co charakterystyka komórek prokariotycznych na poziomie strukturalnym i funkcjonalnym.

Organizmy prokariotyczne to organizmy jednokomórkowe o prostej budowie, poniżej zobaczymy, jakie są główne cechy strukturalne komórki prokariotyczne.

• Małe komórki, od 1 do 15 μm w przypadku archeonów i od 1 do 30 μm w przypadku bakterii.
• Komórki nieskompartmentalizowane, czyli nie ma wewnętrznego podziału na przedziały ograniczone membranami. Jedyną błoną w komórkach prokariotycznych jest błona plazmatyczna.

Oznacza to, że niektóre cechy komórek prokariotycznych to:

1. Nie mają jądra: Jak sama nazwa wskazuje, komórki prokariotyczne nie mają jądra. Jego materiał genetyczny zanurzony jest w cytoplazmie komórki.
2. Nie mają organelli błoniastych, co oznacza, że ​​wszystkie funkcje biologiczne komórki zachodzą w pojedynczej przestrzeni cytoplazmy. Jednak błona plazmatyczna tych organizmów zawiera fałdy, które przenikają do cytoplazmy i które zawierają enzymy regulujące niektóre procesy metaboliczne, takie jak synteza ATP czy fotosynteza w bakteriach Fotosyntetyczny. Te inwazje błony komórkowej są nazywane mezosomy.

Na poziomie błony komórkowej występują różnice między archeonami a bakteriami, wykazują one różny skład lipidowy. Archaea mają wiązania podobne do eteru w lipidach, które tworzą błonę komórkową, a nie wiązania podobne do estrów, jak te występujące w bakteriach i komórkach eukariotycznych. W przypadku niektórych archeonów błona plazmatyczna składa się z pojedynczej warstwy lipidowej.

Prosta struktura chromosomu

W komórkach prokariotycznych wszystkie informacje niezbędne do życia zawarte są w pojedynczej cząsteczce Nagi, dwuniciowy i kolisty DNA, zamknięte wiązaniem kowalencyjnym, które nazywa się chromosom bakteryjny. Oprócz informacji genetycznej zawartej we wspomnianych chromosomach, wiele prokariontów posiada pozachromosomalny materiał genetyczny, również w cząsteczkach dwuniciowego i kolistego DNA, który zawiera informację genetyczną, która nie jest niezbędna do wzrostu organizmu w warunkach normalna.

Te pozachromosomalne struktury DNA są nazywane plazmidy. Plazmidy to małe cząsteczki, które zawierają tylko kilka genów, mają zdolność: replikują się niezależnie od chromosomu bakteryjnego i mogą być przenoszone między różnymi organizmami prokariota. Plazmidy odgrywają ważną rolę w nabywaniu przez bakterie oporności na antybiotyki. Każda komórka prokariotyczna zwykle wytwarza wiele kopii plazmidu, jednocześnie wytwarzając pojedynczą kopię swojego chromosomu.

• Jednokomórkowe organizmy: Prokariota są zawsze organizmami jednokomórkowymi, wynika to ze strukturalnej prostoty komórki prokariotycznej, która zapobiega pojawianiu się organizmów wielokomórkowych. Jego poziom ustrukturyzowania nie pozwala na pojawienie się mechanizmów koordynacji i pojawienie się komórek wyspecjalizowanych w określonych funkcjach; tak jak w przypadku komórki eukariotycznej.
• Obecność ściany komórkowej: Wszystkie organizmy prokariotyczne mają zewnętrzną powłokę, która chroni błonę komórkową: ścianę komórkową. Jest to sztywna struktura, która kształtuje mikroorganizm. Istnieją różnice w składzie i strukturze ściany komórkowej bakterii i archeonów. W przypadku archeas ściana komórkowa nie zawiera peptydoglikanów jak u bakterii, lecz cząsteczki o podobnym składzie zwane pseudopeptydoglikanami. Ponadto ściana komórkowa archeas może również zawierać glikoproteiny lub białka. Istnieje rodzaj archea, który nie ma ściany komórkowej: Termoplazma
• Obecność kapsułek w wielu przypadkach: Chociaż nie jest to struktura obecna we wszystkich organizmach prokariotycznych, otoczka jest obecna w większości z nich. Składa się z warstwy zewnętrznej w stosunku do ściany komórkowej o konsystencji galaretowatej, utworzonej z białek, glikoprotein i wody; a to umożliwia prokariotom przyleganie do substratu i tworzenie kolonii poprzez agregację kilku osobników.
• Brak cytoszkieletu: Komórki prokariotyczne nie posiadają cytoszkieletu (struktury cytoplazmatycznej zbudowanej z mikrotubul), a strukturą odpowiedzialną za kształtowanie tych organizmów jest ich ściana komórkowa.
• Obecność rybosomów: Jedynymi organellami obecnymi u prokariontów są rybosomy. Rybosomy to niebłoniaste organelle składające się z dwóch podjednostek składających się z RNA i białek. Są to organelle odpowiedzialne za syntezę białek z informacji zawartych w cząsteczkach informacyjnego RNA. Rybosomalny RNA archeonów i bakterii ma zupełnie inny skład i jest jednym z kryteria filogenetyczne pozwalające na rozróżnienie tych dwóch organizmów na odrębne domeny separate prokariota.

Nadal znamy cechy komórek prokariotycznych, aby skupić się na ich funkcji. organizmy prokariotyczne mają szereg cech funkcjonalnych, które wyjaśnia łatwość kolonizacji we wszystkich rodzajach środowisk i szybko dostosowuj się do zmieniających się zmian.. Główne cechy funkcjonalne prokariotów są następujące:

Różnorodność metaboliczna

Ekstremalna zdolność adaptacyjna prokariontów jest determinowana przez ekstremalną elastyczność ich genomu (zestaw genów, który zawiera informację genetyczną organizmu). Organizmy prokariotyczne mają zdolność do duplikowania, usuwania lub zmieniania swoich genów. Oznacza to, że prezentują wskaźnik bardzo wysoka mutacja.

Oprócz tej dużej zdolności do mutacji, prokariota mają zdolność wymiany materiału genetycznego z innymi mikroorganizmami obecnymi w ich środowisku, w procesie zwanym poziomy transfer genów.

Horyzontalny transfer genów jest szczególnie ważnym mechanizmem w przypadku archeonów. Poziomy transfer genów umożliwia prokariotom nabycie adaptacji do środowiska obecnego w innych mikroorganizmach, co pozwala im szybko kolonizować nowe środowiska. Ten horyzontalny mechanizm transferu genów stanowi potężny dominująca siła w ewolucji prokariontów i wyjaśniałoby to na przykład szybkie pojawienie się oporności na antybiotyki u bakterii, a zwłaszcza u archeonów.

Rozmnażanie płciowe i paraseksualne

Rozmnażanie bezpłciowe: Prokarionty rozmnażają się przez rozmnażanie bezpłciowe.

• Dwustronne lub rozmnażanie przez rozszczepienie komórek: jest to najprostszy rodzaj rozmnażania, w którym osobnik (komórka) dzieli się dając początek dwóm komórkom lub osobnikom. Kolejny podział przez dwupodział powoduje powstanie kolonii organizmów klonalnych (o identycznej informacji genetycznej).
• Zarodnikowanie: ten rodzaj rozmnażania bezpłciowego implikuje tworzenie przetrwalników (form odporności) w odpowiedzi na niekorzystne warunki środowiskowe. Występuje tylko w niektórych bakteriach, ale nie w archeonach.

Rozmnażanie paraseksualne: Rekombinacja genetyczna u prokariontów. Rozmnażanie paraseksualne to takie, w którym dwa organizmy wymieniają informacje genetyczne lub pozyskują nowe informacje genetyczne od innej osoby. Mechanizmy te zapewniają różnorodność genetyczną organizmów prokariotycznych, ponieważ dzięki nim rekombinacja informacji genetycznej i umożliwia, wraz z wysokim wskaźnikiem mutacji, pojawianie się nowych wariantów gatunków organizmów prokariota.

Istnieją różne mechanizmy rekombinacji genetycznej u prokariontów.

• Transformacja: Jest to proces, dzięki któremu organizm prokariotyczny jest zdolny do inkorporacji egzogennego DNA pochodzącego z innych organizmów prokariotycznych i który jest wolny w środowisku.
• Transdukcja: Jest to przechodzenie materiału genetycznego od jednego osobnika do drugiego przez bakteriofaga (wirusa, który infekuje bakterie).
• Spójnik: Polega na jednokierunkowej wymianie materiału genetycznego od osobnika dawcy do osobnika biorcy, poprzez bezpośredni kontakt między nimi. Plazmidy to pierwiastki najczęściej przenoszone przez ten mechanizm.

Szybki wzrost

Większość organizmów prokariotycznych rozmnaża się bardzo szybko, więc upłynął czas Czas tworzenia (czas od narodzin jednego pokolenia do narodzin następnego) jest bardzo krótki. Dla bakterii średni czas generacji wynosi 20 minut. Wysoki wzrost umożliwia szybką kolonizację nowych środowisk.