Характеристика клітин PROCARIOTE: структурна та функціональна

прокаріоти - це сукупність організмів, що включають бактерії або еубактерії та арки весла. Разом вони є всюдисущими організмами (вони є скрізь). Їх можна зустріти в усіх видах середовищ, починаючи від кислого середовища шлунка і закінчуючи підводними гарячими джерелами. Його структура дуже проста, а розміри невеликі. Хоча археї та бактерії мають важливі відмінності між собою, вони мають ряд загальних характеристик, типових для всіх прокаріотичних організмів.

На цьому уроці від ВЧИТЕЛЯ ми пояснюємо, що таке характеристики прокаріотичних клітин на структурному рівні та на функціональному рівні.

Прокаріотичні організми - це одноклітинні організми з простою будовою, нижче ми побачимо, які основні структурні характеристики клітини прокаріотів.

• Дрібні клітини, від 1 до 15 мкм у випадку археї та від 1 до 30 мкм у випадку бактерій.
• Не компартменталізовані клітини, тобто немає внутрішнього поділу на відсіки, обмежені мембранами. Єдиною мембраною в клітинах прокаріотів є плазматична мембрана.

Це означає, що деякими характеристиками прокаріотичних клітин є:

1. У них немає ядра: Як випливає з назви, клітинам прокаріотів не вистачає ядра. Його генетичний матеріал занурений у клітинну цитоплазму.
2. Вони не мають перетинчастих органел, що означає, що всі біологічні функції клітини відбуваються в єдиному просторі цитоплазми. Однак плазматична мембрана цих організмів має складки, які проникають у цитоплазму та ін містять ферменти, які регулюють деякі метаболічні процеси, такі як синтез АТФ або фотосинтез у бактерій фотосинтетичний. Ці інвагінації клітинної мембрани називаються мезосоми.

На рівні плазматичної мембрани існують відмінності між археями та бактеріями, вони мають різний ліпідний склад. Археї мають ефіроподібні зв’язки в ліпідах, що складають плазматичну мембрану, а не ефіроподібні зв’язки, такі як ті, що містяться в бактеріях та еукаріотичних клітинах. У випадку з деякими археями плазматична мембрана складається з одного ліпідного шару.

Проста будова хромосом

У клітинах прокаріотів вся необхідна для життя інформація міститься в одній молекулі Оголена, дволанцюжкова і кругова ДНК, замкнутий ковалентним зв’язком, який називається бактеріальна хромосома. На додаток до генетичної інформації, що міститься у зазначених хромосомах, багато прокаріоти мають екстрахромосомний генетичний матеріал, також у молекулах дволанцюжкової та кругової ДНК, що містить генетичну інформацію, яка не є важливою для росту організму за умов нормальний.

Ці позахромосомні структури ДНК називаються плазміди. Плазміди - це невеликі молекули, які містять лише кілька генів, вони мають здатність реплікуються незалежно від бактеріальної хромосоми і можуть передаватися між різними організмами прокаріоти. Плазміди відіграють важливу роль у придбанні бактеріальної стійкості до антибіотиків. Кожна прокаріотична клітина зазвичай продукує багато копій плазміди, виробляючи одну копію своєї хромосоми.

• Одноклітинні організми: Прокаріоти - це завжди одноклітинні організми, це пов’язано з простотою будови прокаріотичної клітини, що перешкоджає появі багатоклітинних організмів. Рівень його структурування не дозволяє появляти координаційні механізми та появу клітин, що спеціалізуються на певних функціях; як це відбувається у випадку з еукаріотичною клітиною.
• Наявність клітинної стінки: Усі прокаріотичні організми мають зовнішню оболонку, яка захищає плазматичну мембрану: клітинну стінку. Це жорстка структура, яка формує мікроорганізм. Існують відмінності у складі та структурі клітинної стінки бактерій та архей. У випадку з археями клітинна стінка містить не пептидоглікани, як у бактерій, а молекули подібного складу, які називаються псевдопептидогліканами. Крім того, клітинна стінка археї може також містити глікопротеїни або білки. Існує рід архей, який не має клітинної стінки: Термоплазма
• Наявність капсули у багатьох випадках: Хоча це структура не присутня у всіх прокаріотичних організмах, капсула присутня у більшості з них. Складається із шару, зовнішнього щодо клітинної стінки драглистої консистенції, утвореного білками, глікопротеїнами та водою; і це дозволяє прокаріотів прилипати до субстрату і утворювати колонії за рахунок агрегації кількох особин.
• Відсутність цитоскелета: Клітини прокаріотів не мають цитоскелета (цитоплазматична структура, що складається з мікротрубочок), а структурою, відповідальною за формування цих організмів, є їх клітинна стінка.
• Наявність рибосом: Єдиними органелами, присутніми в прокаріотів, є рибосоми. Рибосоми - це немембранні органели, що складаються з двох субодиниць, що складаються з РНК та білків. Вони є органелами, які відповідають за синтез білків з інформації, що міститься в молекулах РНК-месенджера. Рибосомна РНК архей та бактерій має абсолютно різний склад і є однією з них філогенетичні критерії, що дозволяють диференціювати ці два організми в окремі домени прокаріоти.

Ми продовжуємо знати характеристики прокаріотичних клітин, щоб зосередитися на їх функції. прокаріотичні організми мають ряд функціональних характеристик, які пояснює його легкість колонізації всі види середовищ і швидко адаптуються до змін. Основними функціональними характеристиками прокаріотів є наступні:

Метаболічне різноманіття

Надзвичайна пристосованість прокаріотів визначається надзвичайною гнучкістю їх геному (набору генів, що містить генетичну інформацію організму). Прокаріотичні організми мають здатність дублювати, видаляти або змінювати свої гени. Тобто вони представляють норму дуже висока мутація.

На додаток до цієї високої мутаційної здатності, прокаріоти мають здатність обмінюватися генетичним матеріалом з іншими мікроорганізмами, що знаходяться в їх середовищі, в процесі, який називається горизонтальний перенос генів.

Горизонтальний перенос генів є особливо важливим механізмом у випадку з археями. Горизонтальний перенос генів дозволяє прокаріотів отримувати пристосування до середовища, наявного в інших мікроорганізмах, що дозволяє їм швидко колонізувати нові середовища. Цей горизонтальний механізм передачі генів є потужним домінуюча сила в еволюції прокаріотів і це пояснювало б, наприклад, швидкою появою стійкості до антибіотиків у бактерій і особливо у архей.

Статеве та парасексуальне розмноження

Безстатеве розмноження: Розмножуються прокаріоти безстатевим розмноженням.

• Розділення або розмноження клітинним діленням: це найпростіший тип розмноження, при якому особина (клітина) ділиться, утворюючи дві клітини або особини. Послідовний розподіл дводілом породжує створення колоній клональних організмів (з однаковою генетичною інформацією).
• Спороношення: цей тип нестатевого розмноження передбачає утворення ендоспор (форм стійкості) у відповідь на несприятливі умови навколишнього середовища. Це трапляється лише у деяких бактерій, але не в археях.

Парасексуальне розмноження: Генетична рекомбінація у прокаріотів. Парасексуальне розмноження - це таке, при якому два організми обмінюються генетичною інформацією або отримують нову генетичну інформацію від іншої особини. Ці механізми забезпечують генетичне різноманіття прокаріотичних організмів, оскільки завдяки їм відбувається рекомбінація генетична інформація і дозволяє, разом із високим рівнем мутації, появу нових варіантів видів організмів прокаріоти.

У прокаріотів існують різні механізми генетичної рекомбінації.

• Трансформація: це процес, за допомогою якого прокаріотичний організм здатний включати екзогенну ДНК, що надходить від інших прокаріотичних організмів і вільний в навколишньому середовищі.
• Трансдукція: Це проходження генетичного матеріалу від однієї особини до іншої через бактеріофаг (вірус, який інфікує бактерії).
• Сполучник: Він складається з односпрямованого обміну генетичним матеріалом від особи-донора до особи-реципієнта через прямий контакт між ними. Плазміди - це елементи, які найчастіше передаються цим механізмом.

Швидке зростання

Більшість прокаріотичних організмів розмножуються дуже швидко, отже, час, що минув час генерації (час від народження одного покоління до народження наступного) становить дуже короткий. Для бактерії середній час генерації становить 20 хвилин. Високий ріст робить можливим швидку колонізацію нових середовищ.