Caracteristicile celulelor PROCARIOTA: structurale și funcționale

procariote sunt ansamblul de organisme care includ bacterii sau eubacterii și arcade oarcheas. Împreună sunt organisme omniprezente (sunt peste tot). Ele pot fi găsite în tot felul de medii, de la mediul acid al stomacului la izvoarele termale subacvatice. Structura sa este foarte simplă și dimensiunea sa este mică. Deși arheele și bacteriile prezintă diferențe importante între ele, ele au o serie de caracteristici comune tipice tuturor organismelor procariote.

În această lecție de la un PROFESOR explicăm ce este caracteristicile celulelor procariote la nivel structural și la nivel funcțional.

Organismele procariote sunt organisme unicelulare cu o structură simplă, mai jos vom vedea care sunt principalele caracteristici structurale ale celulele procariote.

• Celule mici, între 1 și 15 μm în cazul arheilor și 1 și 30 μm în cazul bacteriilor.
• Celule necompartimentate, adică nu există o divizare internă în compartimente limitate de membrane. Singura membrană din celulele procariote este membrana plasmatică.

Aceasta înseamnă că unele dintre caracteristicile celulelor procariote sunt:

1. Nu au nucleu: După cum sugerează și numele, celulele procariote nu au un nucleu. Materialul său genetic este scufundat în citoplasma celulară.
2. Nu au organite membranare, ceea ce înseamnă că toate funcțiile biologice ale celulei au loc în spațiul unic al citoplasmei. Cu toate acestea, membrana plasmatică a acestor organisme prezintă falduri care pătrund în citoplasmă și care conțin enzime care reglează unele procese metabolice precum sinteza ATP sau fotosinteza bacteriilor fotosintetic. Aceste invaginații ale membranei celulare sunt numite mezosomi.

La nivelul membranei plasmatice, există diferențe între arhee și bacterii, au o compoziție lipidică diferită. Archaea are legături asemănătoare eterului în lipidele care alcătuiesc membrana plasmatică, mai degrabă decât legături asemănătoare esterilor ca cele găsite în bacterii și celulele eucariote. În cazul unor arhee, membrana plasmatică este alcătuită dintr-un singur strat lipidic.

Structura cromozomială simplă

În celulele procariote, toate informațiile necesare vieții sunt conținute într-o singură moleculă de ADN gol, dublu catenar și circular, închis printr-o legătură covalentă, care se numește cromozom bacterian. În plus față de informațiile genetice conținute în respectivii cromozomi, mulți procarioti au material genetic extracromozomal, de asemenea, în molecule de ADN bicatenar și circular care conține informații genetice care nu sunt esențiale pentru creșterea organismului în condiții normal.

Aceste structuri ADN extracromozomiale se numesc plasmide. Plasmidele sunt molecule mici care conțin doar câteva gene, au capacitatea de a se replică independent de cromozomul bacterian și pot fi transmise între diferite organisme procariote. Plasmidele joacă un rol important în dobândirea rezistenței la antibiotice de către bacterii. Fiecare celulă procariotă produce de obicei multe copii ale unei plasmide în timp ce produce o singură copie a cromozomului său.

• Organisme unicelulare: Procariotele sunt întotdeauna organisme unicelulare, acest lucru se datorează simplității structurale a celulei procariote care împiedică apariția organismelor multicelulare. Nivelul său de structurare nu permite să apară mecanisme de coordonare și apariția celulelor specializate în anumite funcții; la fel ca în cazul celulei eucariote.
• Prezența peretelui celular: Toate organismele procariote au o acoperire exterioară care protejează membrana plasmatică: peretele celular. Este o structură rigidă care modelează microorganismul. Există diferențe în compoziția și structura peretelui celular al bacteriilor și arheilor. În cazul arheilor, peretele celular nu conține peptidoglicanii ca la bacterii, ci mai degrabă molecule cu compoziție similară numite pseudopeptidoglicanii. În plus, peretele celular al arheelor ​​poate conține și glicoproteine ​​sau proteine. Există un gen de archea care nu are un perete celular: Termoplasma
• Prezența capsulei în multe cazuri: Deși nu este o structură prezentă în toate organismele procariote, capsula este prezentă în majoritatea acestora. Este format dintr-un strat exterior de peretele celular de consistență gelatinoasă, format din proteine, glicoproteine ​​și apă; și care permite procariotelor să adere la substrat și să formeze colonii prin agregarea mai multor indivizi.
• Absența citoscheletului: Celulele procariote nu au un citoschelet (o structură citoplasmatică formată din microtubuli) și structura responsabilă de modelarea acestor organisme este peretele lor celular.
• Prezența ribozomilor: Singurele organite prezente în procariote sunt ribozomii. Ribozomii sunt organite nemembrane compuse din două subunități care sunt formate din ARN și proteine. Sunt organite care sunt responsabile pentru sinteza proteinelor din informațiile conținute în moleculele de ARN mesager. ARN-ul ribozomal al arheilor și bacteriilor are o compoziție total diferită și este unul dintre criteriile filogenetice care permit diferențierea acestor două organisme în domenii separate procariote.

Continuăm să cunoaștem caracteristicile celulelor procariote pentru a ne concentra asupra funcției lor. organismele procariote au o serie de caracteristici funcționale care explică ușurința sa de colonizare tot felul de medii și se adaptează rapid la schimbări. Principalele caracteristici funcționale ale procariotelor sunt următoarele:

Diversitatea metabolică

Adaptabilitatea extremă a procariotelor este determinată de flexibilitatea extremă a genomului lor (set de gene care conține informațiile genetice ale unui organism). Organismele procariote au capacitatea de a-și duplica, șterge sau modifica genele. Adică prezintă o rată de mutație foarte mare.

În plus față de această mare capacitate de mutație, procariotele au capacitatea de a schimba material genetic cu alte microorganisme prezente în mediul lor, într-un proces numit transferul de gene orizontal.

Transferul orizontal de gene este un mecanism deosebit de important în cazul arheilor. Transferul de gene orizontal permite procariotelor să dobândească adaptări la mediul prezent în alte microorganisme, ceea ce le permite să colonizeze rapid noi medii. Acest mecanism orizontal de transfer al genelor constituie un puternic forță dominantă în evoluția procariotelor și ar explica, de exemplu, apariția rapidă a rezistenței la antibiotice la bacterii și mai ales la archaea.

Reproducerea sexuală și parasexuală

Reproducere asexuată: Procariotele se reproduc prin reproducere asexuată.

• Bipartitia sau reproducerea prin fisiune celulara: este cel mai simplu tip de reproducere, în care un individ (celulă) se împarte pentru a da naștere la două celule sau indivizi. Împărțirea succesivă prin bipartiție dă naștere la crearea de colonii de organisme clonale (cu informații genetice identice).
• Sporulație: acest tip de reproducere asexuată implică formarea de endospori (forme de rezistență) ca răspuns la condiții de mediu nefavorabile. Apare doar la unele bacterii, dar nu și la archaea.

Reproducerea parasexuală: Recombinarea genetică la procariote. Reproducerea parasexuală este una în care două organisme schimbă informații genetice sau dobândesc informații genetice noi de la un alt individ. Aceste mecanisme asigură diversitate genetică organismelor procariote, deoarece datorită lor recombinarea informații genetice și permite, împreună cu rata mare de mutație, apariția de noi variante ale speciilor de organisme procariote.

Există diverse mecanisme de recombinare genetică la procariote.

• Transformare: este procesul prin care un organism procariot este capabil să încorporeze ADN exogen, provenit din alte organisme procariote și care este liber în mediu.
• Transducție: Este trecerea materialului genetic de la un individ la altul printr-un bacteriofag (virus care infectează bacteriile).
• Conjuncție: Acesta constă în schimbul unidirecțional de material genetic de la un individ donator la un individ receptor, prin contact direct între aceștia. Plasmidele sunt elementele care se transmit cel mai frecvent prin acest mecanism.

Crestere rapida

Majoritatea organismelor procariote se reproduc foarte rapid, deci timpul care a trecut timpul generației (timpul de la nașterea unei generații până la nașterea următoarei) este foarte scurt. Pentru o bacterie, timpul mediu de generare este de 20 de minute. Creșterea ridicată face posibilă colonizarea rapidă a noilor medii.