Prokaryote celler: Definition, struktur, funktion (med eksempler)

Forskere mener, at prokaryote celler var nogle af de første livsformer på jorden. Disse celler er stadig rigelige i dag og kan opdeles i bakterier og arkæer.

Et klassisk eksempel på en prokaryot celle er Escherichia coli (E. coli).

Prokaryote celler er grundlæggende for at mestre cellebiologi i gymnasiet. Læs videre for at lære om de forskellige cellulære komponenter i prokaryoter.

Prokaryoter har tendens til at være enkle, encellede organismer uden membranbundet organeller eller en kerne. Eukaryoter har disse strukturer.

For milliarder af år siden kan prokaryoter have udviklet sig fra kaldte membranbundne organiske molekyler protobionter. De kan have været de første livsformer på planeten.

Du kan dele prokaryoter i to domæner: Bakterie og Archaea.

(Bemærk at når du skriver om domænerne, skal navnene være store. Du kan dog lade dem være med små bogstaver, når du skriver om de to grupper generelt.)

Begge grupper består af små, encellede organismer, men der er forskelle mellem dem. Bakterier har peptidoglycaner i deres

Nogle eksempler på almindelige bakterier inkluderer E. coli og Staphylococcus aureus (bedre kendt som staph). Saltholdige halofiler er et eksempel på arkæer.

Bakterier er et af de to domæner, der udgør prokaryote celler. De er forskellige livsformer og reproducerer ved binær fission.

Der er tre grundlæggende bakteriecelleformer: cocci, baciller og spirilla. Kokkene er ovale eller sfæriske bakterier, bacillerne er stavformede og spirillaen er spiraler.

Bakterier spiller en vigtig rolle i menneskers sygdom og sundhed. Nogle af disse mikrober kan lide Staphylococcus aureus, kan forårsage infektioner hos mennesker. Imidlertid er andre bakterier gavnlige, såsom Lactobacillus acidophilus, som hjælper din krop med at nedbryde lactose, der findes i mejeriprodukter.

Oprindeligt klassificeret som gamle bakterier og kaldet "arkæobakterier", har arkæer nu deres eget domæne. Mange arter af arkæer er ekstremofiler og lever under ekstreme forhold, såsom kogende varme kilder eller surt vand, som bakterier ikke tåler.

Nogle eksempler inkluderer hyperthermofiler, der findes i temperaturer over 176 grader Fahrenheit (80 grader Celsius) og halofiler, der kan leve i saltopløsninger, der spænder fra 10 til 30 procent. Cellevæggene i arkæer giver beskyttelse og giver dem mulighed for at leve i ekstreme miljøer.

Archaea har mange forskellige former og størrelser, der spænder fra stænger til spiraler. Nogle aspekter af arkæas opførsel, som reproduktion, ligner bakterier. Imidlertid ligner anden adfærd, såsom genekspression, eukaryoter.

Prokaryoter kan reproducere på flere måder. De grundlæggende former for reproduktion inkluderer spirende, binær fission og fragmentering. Selvom nogle bakterier har spordannelse, betragtes det ikke som reproduktion, fordi der ikke dannes noget afkom gennem denne proces.

Spirende sker, når en celle fremstiller en knopp, der ligner en boble. Knoppen fortsætter med at vokse, mens den er fastgjort til forældercellen. Til sidst bryder knoppen fra forældercellen.

Binær fission sker, når en celle opdeles i to identiske datterceller. Fragmentering sker, når en celle bryder i små stykker eller fragmenter, og hvert stykke bliver en ny celle.

Binær fission er en almindelig form for reproduktion i prokaryote celler. Processen indebærer, at forældercellen opdeles i to identiske celler. Det første trin i binær fission er at kopiere DNA'et. Derefter bevæger det nye DNA sig til den modsatte ende af cellen.

Dernæst begynder cellen at vokse og udvide sig. Til sidst, a septal ringen dannes i midten og klemmer cellen i to stykker. Resultatet er to identiske celler.

Når du sammenligner binær fission med celledeling i eukaryote celler, bemærker du muligvis nogle små ligheder. For eksempel begge dele mitose og binær fission skaber identiske datterceller. Begge processer involverer også duplikering af DNA.

Cellestrukturen af ​​prokaryoter kan variere, men de fleste organismer har flere basale komponenter. Prokaryoter har en celle membran eller plasma membran der fungerer som et beskyttende dæksel. De har også en stiv cellevæg for ekstra støtte og beskyttelse.

Prokaryote celler har ribosomer, som er molekyler, der fremstiller proteiner. Deres genetiske materiale er i nukleoid, som er regionen, hvor DNA lever. Yderligere ringe af DNA kaldet plasmider flyde rundt om cytoplasma. Det er vigtigt at bemærke, at prokaryoter ikke har en nuklear membran.

Ud over disse interne strukturer har nogle prokaryote celler en pilus eller flagellum for at hjælpe dem med at bevæge sig. En pilus er en hårlignende ekstern funktion, mens en flagellum er en pisklignende ekstern funktion. Nogle prokaryoter som bakterier har en kapsel uden for deres cellevægge. Opbevaring af næringsstoffer kan også variere, men mange prokaryoter bruger opbevaringsgranulat i deres cytoplasma.

Genetisk information i prokaryoter findes inde i nukleoid. I modsætning til eukaryoter har prokaryoter ikke en membranbundet kerne. I stedet lever de cirkulære DNA-molekyler i en region af cytoplasmaet. For eksempel er det cirkulære bakteriekromosom en stor sløjfe i stedet for individuelle kromosomer.

DNA-syntese i bakterier starter med initieringen af ​​replikation ved en specifik nukleotidsekvens. Derefter forekommer forlængelse for at tilføje nye nukleotider. Dernæst sker opsigelse efter de nye kromosomformer.

I prokaryoter sker genekspression på en anden måde. Både bakterier og arkæer kan få transskription og translation til at ske på samme tid.

Dette betyder, at celler kan skabe aminosyrer, som er byggestenene til proteiner, når som helst.

Cellevæggen i prokaryoter har flere formål. Det beskytter cellen og tilbyder support. Derudover hjælper det cellen med at opretholde sin form og forhindrer den i at sprænge. Placeret uden for plasmamembranen er den samlede struktur af cellevæggen mere kompliceret end den, der findes i planter.

I bakterier består cellevæggen af peptidoglycan eller murein, som består af polysaccharidkæder. Cellevæggene adskiller sig imidlertid mellem gram-positive og gram-negative bakterier.

Grampositive bakterier har en tyk cellevæg, mens gramnegative bakterier har en tynd. Da deres vægge er tynde, har gramnegative bakterier et ekstra lag lipopolysaccharider.

Antibiotika og andre lægemidler kan målrette cellevæggene i bakterier uden at skade mennesker, fordi folk ikke har denne type vægge i deres celler. Imidlertid udvikler nogle bakterier antibiotikaresistens, og stofferne holder op med at være effektive.

Antibiotikaresistens sker, når bakterier udvikler sig, og dem med mutationer, der gør det muligt for dem at overleve, er i stand til at formere sig.

Opbevaring af næringsstoffer er vigtigt for prokaryoter, fordi nogle af dem findes i miljøer, der gør det vanskeligt at have ensartet madforsyning. Prokaryoter har udviklet specifikke strukturer til opbevaring af næringsstoffer.

Vacuoles fungere som opbevaringsbobler til mad eller næringsstoffer. Bakterier kan også have inklusioner, som er strukturer til opbevaring af reserver af glykogen eller stivelse. Mikrorum i prokaryoter har proteinskaller og kan indeholde enzymer eller proteiner. Der er specialiserede typer mikrorum såsom magnetosomer og carboxysomes.

Der er stigende bekymring over antibiotikaresistens overalt i verden. Antibiotikaresistens sker, når bakterier er i stand til at udvikle sig og ikke længere reagerer på stoffer, der tidligere ødelagde dem. Dette betyder, at folk, der tager et antibiotikum, ikke vil være i stand til at dræbe bakterierne i deres krop.

Naturlig selektion fremmer resistens hos bakterier. For eksempel har nogle bakterier tilfældige mutationer, der giver dem mulighed for at modstå antibiotika. Når du tager et lægemiddel, fungerer det ikke på disse resistente bakterier. Dernæst kan disse bakterier vokse og formere sig.

De kan også give deres modstand mod andre bakterier ved at dele gener og skabe superbugs, der er vanskelige at behandle. Methicillin-resistent Staphylococcus aureus (MRSA) er et eksempel på en superbug, der er resistent over for antibiotika.

DNA-replikation forekommer hurtigere i prokaryoter end eukaryoter, så bakterier kan reproducere i en meget hurtigere hastighed end mennesker kan. Manglen på kontrolpunkter under replikation i bakterier sammenlignet med eukaryoter giver også mulighed for mere tilfældige mutationer. Alle disse faktorer bidrager til antibiotikaresistens.

Selvom bakterier ofte forårsager menneskelige sygdomme, har folk også symbiotiske forhold til nogle mikrober. Gunstige bakterier er vigtige for hud-, oral- og fordøjelseshygiejne.

For eksempel, Bifidobakterier bo i dine tarme og hjælpe dig med at nedbryde mad. De er vigtige dele af et sundt tarmsystem.

Prebiotika er fødevarer, der hjælper mikrofloraen i din tarm. Nogle almindelige eksempler inkluderer hvidløg, løg, porrer, bananer, mælkebøttegrøntsager og asparges. Prebiotika leverer de fibre og næringsstoffer, som gavnlige tarmbakterier har brug for for at vokse.

På den anden side er probiotika levende bakterier, der kan hjælpe din fordøjelse. Du kan også finde probiotiske organismer i fødevarer som yoghurt eller kimchi.

Der er tre hovedtyper af genoverførsel i prokaryoter: transduktion, konjugation og transformation. Transduktion er vandret genoverførsel, der sker, når en virus hjælper med at flytte DNA fra en bakterie til en anden.

Bøjning involverer midlertidig fusion af mikrober til overførsel af DNA. Denne proces involverer normalt en pilus. Transformation opstår, når en prokaryote optager stykker DNA fra sit miljø.

Genoverførsel er vigtig for sygdomme, fordi det giver mikrober mulighed for at dele DNA og blive resistente over for lægemidler. For eksempel kan bakterier, der er resistente over for et antibiotikum, dele gener med andre bakterier. Du kan støde på genoverførsel blandt mikrober i dine videnskabsklasser, især kollegilaboratorier, fordi det er vigtigt for videnskabelig forskning.

Metabolisme i prokaryoter varierer mere end hvad du finder i eukaryoter. Det giver prokaryoter som ekstremofiler mulighed for at leve i ekstreme miljøer. Nogle organismer bruger fotosyntese, men andre kan hente energi fra uorganisk brændstof.

Du kan klassificere prokaryoter i autotrofer og heterotrofer. Autotrofer får kulstof fra kuldioxid og fremstiller deres egen økologiske mad af uorganiske materialer, men heterotrofer får kulstof fra andre levende ting og kan ikke fremstille deres egen økologiske mad.

De vigtigste typer autotrofer er fototrofer, litotrofer og organotrofer. Fototrofer bruger fotosyntese til at få energi og skabe brændstof. Imidlertid fremstiller ikke alle ilt som planteceller gør under processen.

Cyanobakterier er et eksempel på fototrofer. Lithotrofer bruger uorganiske molekyler som mad, og de er normalt afhængige af klipper som kilde. Imidlertid kan lithotrofer ikke få kul fra sten, så de har brug for luft eller andet stof, der har dette element. Organotrofer bruger organiske forbindelser til at få næringsstoffer.

Prokaryoter og eukaryoter er ikke de samme, fordi de typer celler, de har, er meget forskellige. Prokaryoter har ikke de membranbundne organeller og kerne, du finder i eukaryoter; deres DNA flyder inde i cytoplasmaet.

Derudover har prokaryoter et mindre overfladeareal sammenlignet med eukaryoter. Desuden er prokaryoter encellede på trods af at nogle organismer er i stand til at samle sig for at danne kolonier.

Prokaryote celler er mindre organiserede end eukaryote celler. Der er også forskelle i reguleringsniveauerne, såsom cellevækst, i prokaryoter. Du kan se dette i mutationshastighederne for bakterier, fordi færre regler tillader hurtige mutationer og multiplikation.

Da prokaryoter ikke har organeller, er deres metabolisme forskellig og mindre effektiv. Dette forhindrer dem i at vokse til en stor størrelse og undertiden begrænser deres evne til at reproducere. Ikke desto mindre er prokaryoter en vigtig del af alle økosystemer. Fra menneskers sundhed til videnskabelig forskning har disse små organismer betydning og kan påvirke dig meget.