Egenskaper hos PROCARIOTA-celler: strukturella och funktionella

De prokaryoter är den uppsättning organismer som inkluderar bakterie eller eubakterier och valv oarkeas. Tillsammans är de allestädes närvarande organismer (de finns överallt). De finns i alla typer av miljöer, allt från magsyran i magen till de varma källorna under vattnet. Dess struktur är mycket enkel och dess storlek är liten. Även om arkior och bakterier utgör viktiga skillnader mellan dem, har de en serie gemensamma egenskaper som är typiska för alla prokaryota organismer.

I den här lektionen från en LÄRARE förklarar vi vad egenskaper hos prokaryota celler på strukturell nivå och på funktionell nivå.

Prokaryota organismer är encelliga organismer med en enkel struktur, nedan ser vi vilka som är de viktigaste strukturella egenskaperna hos prokaryota celler.

• Små celler, mellan 1 och 15 μm när det gäller archaea och 1 och 30 μm när det gäller bakterier.
• Icke-avdelade cellerdet vill säga det finns ingen inre uppdelning i fack begränsade av membran. Det enda membranet i prokaryota celler är plasmamembranet.

Detta innebär att några av egenskaperna hos prokaryota celler är:

1. De har ingen kärna: Som namnet antyder saknar prokaryota celler en kärna. Dess genetiska material är nedsänkt i cellcytoplasman.
2. De har inga membranella organeller, vilket innebär att alla biologiska funktioner i cellen äger rum i cytoplasmas enda utrymme. Emellertid presenterar plasmamembranet hos dessa organismer veck som tränger in i cytoplasman och det innehåller enzymer som reglerar vissa metaboliska processer såsom ATP-syntes eller fotosyntes i bakterier fotosyntetisk. Dessa invaginationer av cellmembranet kallas mesosomer.

På plasmamembranets nivå finns det skillnader mellan arkea och bakterier, de har olika lipidkomposition. Archaea har eterliknande bindningar i lipiderna som utgör plasmamembranet snarare än esterliknande bindningar som de som finns i bakterier och eukaryota celler. När det gäller vissa bågar består plasmamembranet av ett enda lipidskikt.

Enkel kromosomstruktur

I prokaryota celler finns all information som krävs för livet i en enda molekyl av Naken, dubbelsträngad och cirkulär DNA, stängd av en kovalent bindning, som kallas bakteriekromosom. Förutom den genetiska informationen som finns i nämnda kromosomer har många prokaryoter extrakromosomalt genetiskt material, även i molekyler av dubbelsträngat och cirkulärt DNA som innehåller genetisk information som inte är nödvändig för organismens tillväxt under förhållanden vanligt.

Dessa extrakromosomala DNA-strukturer kallas plasmider. Plasmider är små molekyler som bara innehåller några gener, de har förmågan att replikera oberoende av bakteriekromosomen och kan överföras mellan olika organismer prokaryoter. Plasmider spelar en viktig roll vid förvärv av antibiotikaresistens av bakterier. Varje prokaryot cell producerar vanligtvis många kopior av en plasmid medan den producerar en enda kopia av dess kromosom.

• Encelliga organismer: Prokaryoter är alltid encelliga organismer, detta beror på den prokaryota cellens strukturella enkelhet som förhindrar uppkomsten av flercelliga organismer. Dess struktureringsnivå tillåter inte samordningsmekanismer och uppkomst av celler som är specialiserade på vissa funktioner; som det gör i fallet med den eukaryota cellen.
• Cellväggens närvaro: Alla prokaryota organismer har ett yttre skydd som skyddar plasmamembranet: cellväggen. Det är en stel struktur som formar mikroorganismen. Det finns skillnader i sammansättningen och strukturen hos cellväggen hos bakterier och arkiv. När det gäller archeas innehåller cellväggen inte peptidoglykaner som i bakterier, utan snarare molekyler med liknande sammansättning som kallas pseudopeptidoglykaner. Dessutom kan cellväggen i bågarna också innehålla glykoproteiner eller proteiner. Det finns ett släkte med archea som inte har en cellvägg: Termoplasma
• Kapselnärvaro i många fall: Även om det inte är en struktur som finns i alla prokaryota organismer, är kapseln närvarande i de flesta av dem. Den består av ett skikt utanför cellväggen med gelatinös konsistens, bildat av proteiner, glykoproteiner och vatten; och det gör att prokaryoter kan fästa vid substratet och bilda kolonier genom aggregering av flera individer.
• Frånvaro av cytoskelett: Prokaryota celler har inte ett cytoskelett (en cytoplasmatisk struktur som består av mikrotubuli) och strukturen som är ansvarig för att forma dessa organismer är deras cellvägg.
• Närvaro av ribosomer: De enda organeller som finns i prokaryoter är ribosomer. Ribosomer är icke-membranorganeller som består av två underenheter som består av RNA och proteiner. De är organeller som ansvarar för syntesen av proteiner från informationen i budbärar-RNA-molekylerna. Ribosomalt RNA från archaea och bakterier har en helt annan sammansättning och är en av fylogenetiska kriterier som gör det möjligt att differentiera dessa två organismer i separata domäner prokaryoter.

Vi fortsätter att känna till egenskaperna hos prokaryota celler för att fokusera på deras funktion. De prokaryota organismer har ett antal funktionella egenskaper som förklarar dess lätthet att kolonisera alla typer av miljöer och anpassar sig snabbt till förändringar. De viktigaste funktionella egenskaperna hos prokaryoter är följande:

Metabolisk mångfald

Den extrema anpassningsförmågan hos prokaryoter bestäms av den extrema flexibiliteten i deras genom (uppsättning gener som innehåller en organisms genetiska information). Prokaryota organismer har förmågan att duplicera, ta bort eller ändra sina gener. Det vill säga, de presenterar en hastighet på mycket hög mutation.

Förutom denna höga mutationskapacitet har prokaryoter förmågan att utbyta genetiskt material med andra mikroorganismer som finns i deras miljö, i en process som kallas horisontell genöverföring.

Horisontell genöverföring är en särskilt viktig mekanism när det gäller archeas. Horisontell genöverföring gör att prokaryoter kan få anpassningar till den miljö som finns i andra mikroorganismer, vilket gör att de snabbt kan kolonisera nya miljöer. Denna horisontella genöverföringsmekanism utgör en kraftfull dominerande kraft i utvecklingen av prokaryoter och det skulle till exempel förklara det snabba uppträdandet av resistens mot antibiotika i bakterier och särskilt i archaea.

Sexuell och parasexuell reproduktion

Asexuell fortplantning: Prokaryoter reproduceras genom asexuell reproduktion.

• Bipartition eller reproduktion genom cellulär klyvning: det är den enklaste typen av reproduktion, där en individ (cell) delar sig för att ge upphov till två celler eller individer. Den successiva uppdelningen genom tvådelning ger upphov till kolonier av klonala organismer (med identisk genetisk information).
• Sporulation: denna typ av asexuell reproduktion innebär att det bildas endosporer (former av motstånd) som svar på ogynnsamma miljöförhållanden. Det förekommer bara i vissa bakterier men inte i archaea.

Parasexuell reproduktion: Genetisk rekombination i prokaryoter. Parasexuell reproduktion är en där två organismer utbyter genetisk information eller förvärvar ny genetisk information från en annan individ. Dessa mekanismer ger genetisk mångfald till prokaryota organismer, eftersom tack vare dem rekombinationen av genetisk information och möjliggör, tillsammans med den höga mutationsgraden, uppkomsten av nya varianter av arten av organismer prokaryoter.

Det finns olika mekanismer för genetisk rekombination i prokaryoter.

• Omvandling: Det är processen genom vilken en prokaryot organism kan integrera exogent DNA, som kommer från andra prokaryota organismer och som är fritt i miljön.
• Transduktion: Det är passagen av genetiskt material från en individ till en annan genom en bakteriofag (virus som infekterar bakterier).
• Samband: Den består av envägs utbyte av genetiskt material från en donatorindivid till en mottagande individ genom direktkontakt mellan dem. Plasmider är de element som oftast överförs av denna mekanism.

Snabb tillväxt

De flesta prokaryota organismer reproducerar mycket snabbt, så tiden som har gått generationstid (tiden från födelsen av en generation till födelsen av nästa) är mycket korta. För en bakterie är den genomsnittliga generationstiden 20 minuter. Den höga tillväxten möjliggör snabb kolonisering av nya miljöer.