Kas yra prokariotinės ląstelės? Struktūra, funkcija ir apibrėžimas

Shigella bakterijos. KATERYNA KON / MOKSLO NUOTRAUKŲ BIBLIOTEKA / Getty Images

Prokariotai yra vienaląsčiai organizmai, kurie yra ankstyviausios ir primityviausios gyvybės formos žemėje. Kaip organizuota Trijų domenų sistema , prokariotai apima bakterijos ir archeanai . Kai kurie prokariotai, pavyzdžiui, cianobakterijos, yra fotosintetiniai organizmai ir yra pajėgūs fotosintezė .

Daugelis prokariotų yra ekstremofilai ir gali gyventi ir klestėti įvairiose ekstremaliose aplinkose, įskaitant hidrotermines angas, karštąsias versmes, pelkes, šlapžemes ir žmonių bei gyvūnų žarnas ( Helicobacter pylori ).

Prokariotinės bakterijos gali būti aptinkamos beveik visur ir yra jos dalisžmogaus mikrobiota. Jie gyvena toliau tavo oda , savo kūne ir toliaukasdieniai daiktaisavo aplinkoje.

Prokariotų ląstelių struktūra

Bakterijų ląstelių anatomija ir vidinė struktūra. Jack0m/Getty Images

Prokariotinės ląstelės nėra tokios sudėtingos kaip eukariotinės ląstelės . Jie neturi tiesos branduolys kaip ir DNR nėra membranoje arba atskirtas nuo likusios ląstelės dalies, bet yra suvyniotas tam tikroje ląstelės dalyje. citoplazma vadinamas nukleoidu.

Prokariotiniai organizmai turi skirtingas ląstelių formas. Labiausiai įprastos bakterijų formos yra sferinės, strypo formos ir spiralės.

Naudojant bakterijas kaip mūsų prokariotų pavyzdį, šios struktūros ir organelės galima rasti bakterijų ląstelės :

Kapsulė:Šis papildomas išorinis apvalkalas, esantis kai kuriose bakterijų ląstelėse, apsaugo ląstelę, kai ją užklumpa kiti organizmai, padeda išlaikyti drėgmę ir padeda ląstelei prilipti prie paviršių ir maistinių medžiagų. Ląstelių sienelės:The ląstelių sienelės yra išorinis dangalas, apsaugantis bakterijų ląstelę ir suteikiantis jai formą. Citoplazma:Citoplazma yra gelio pavidalo medžiaga, daugiausia sudaryta iš vandens, kurioje taip pat yra fermentų, druskų, ląstelių komponentų ir įvairių organinių molekulių. Ląstelių membrana arba plazminė membrana:The ląstelės membrana supa ląstelės citoplazmą ir reguliuoja medžiagų srautą į ląstelę ir iš jos. Susijęs (Pilus vienaskaita): Plaukus primenančios struktūros ląstelės paviršiuje, kurios prisitvirtina prie kitų bakterijų ląstelių. Trumpesni piliai, vadinami fimbrija, padeda bakterijoms prisitvirtinti prie paviršių. Flagella: Flagella yra ilgos, rykštę primenančios iškyšos, kurios padeda ląstelėms judėti. Ribosomos: Ribosomos yra ląstelių struktūros, atsakingos už baltymas gamyba. Plazmidės:Plazmidės yra genas -nešančios, žiedinės DNR struktūros, kurios nedalyvauja dauginantis. Nukleoidų regionas:Citoplazmos sritis, kurioje yra viena bakterijos DNR molekulė.

Prokariotinėse ląstelėse trūksta organelių, esančių eukariotinėse ląstelėse, pvz mitochondrijos , endoplazminiai tinklai , ir Golgi kompleksai . Pagal Endosimbiotinė teorija , manoma, kad eukariotų organelės išsivystė iš prokariotinių ląstelių, gyvenančių endosimbiotiniuose santykiuose viena su kita.

Kaip augalų ląstelės , bakterijos turi ląstelės sienelę. Kai kurios bakterijos taip pat turi polisacharido kapsulės sluoksnį, supantį ląstelės sienelę. Tai sluoksnis, kuriame bakterijos gamina bioplėvelę – gleivinę medžiagą, kuri padeda bakterijų kolonijoms prilipti prie paviršių ir vienai prie kitos, kad apsisaugotų nuo antibiotikų, cheminių medžiagų ir kitų pavojingų medžiagų.

Panašiai kaip augalai ir dumbliai, kai kurie prokariotai taip pat turi fotosintezės pigmentų. Šie šviesą sugeriantys pigmentai leidžia fotosintetinėms bakterijoms gauti mitybą iš šviesos.

Dvejetainis dalijimasis

E. coli bakterijos, kuriose vyksta dvejetainis dalijimasis. Ląstelės sienelė dalijasi, todėl susidaro dvi ląstelės. Janice Carr / CDC

Dauguma prokariotų dauginasi nelytiškai per procesą, vadinamą dvejetainiu dalijimusi. Dvejetainio dalijimosi metu viena DNR molekulė replikuojasi, o pradinė ląstelė padalijama į dvi identiškas ląsteles.

Dvejetainio dalijimosi žingsniai

• Dvejetainis dalijimasis prasideda nuo DNR replikacija vienos DNR molekulės. Abi DNR kopijos prisitvirtina prie ląstelės membranos.
• Tada tarp dviejų DNR molekulių pradeda augti ląstelės membrana. Kai bakterija beveik padvigubina savo pradinį dydį, ląstelės membrana pradeda spausti į vidų.
• Tada tarp dviejų DNR molekulių susidaro ląstelės sienelė, padalijanti pradinę ląstelę į dvi identiškas dukterinės ląstelės .

NorsE. coliir kitos bakterijos dažniausiai dauginasi dvejetainiu dalijimusi, šis dauginimosi būdas nesukuria genetinė variacija organizmo viduje.

Prokariotų rekombinacija

Escherichia coli bakterijos (apačioje dešinėje), konjuguojančios su dviem kitomis E.coli bakterijomis, klaidingų spalvų perdavimo elektronų mikrografija (TEM). Bakterijas jungiantys vamzdeliai yra pili, kurie naudojami genetinei medžiagai perkelti tarp bakterijų. DR L. CARO / Mokslo nuotraukų biblioteka / Getty Images

Genetinė variacija prokariotiniuose organizmuose pasiekiama per rekombinacija . Rekombinacijos metu vieno prokarioto genai yra įtraukiami į kito prokarioto genomą.

Rekombinacija atliekama bakterijų dauginimasis konjugacijos, transformacijos ar transdukcijos procesais.

• Konjugacijoje bakterijos jungiasi per baltymo vamzdelio struktūrą, vadinamą pilu. Genai tarp bakterijų perduodami per pilą.
• Transformacijos metu bakterijos paima DNR iš juos supančios aplinkos. DNR pernešama per bakterijų ląstelės membraną ir įtraukiama į bakterijos ląstelės DNR.
• Transdukcija apima bakterinės DNR keitimąsi per virusinę infekciją. Bakteriofagai , virusai, kurie užkrečia bakterijos , perkelia bakterinę DNR iš anksčiau užkrėstų bakterijų į visas papildomas bakterijas, kurias jos užkrečia.