Prokaryote celler: definisjon, struktur, funksjon (med eksempler)

Forskere mener at prokaryote celler var noen av de første livsformene på jorden. Disse cellene er fortsatt rikelig i dag og kan deles inn i bakterier og archaea.

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

Prokaryote celler er grunnleggende for å mestre cellebiologi på videregående skole. Les videre for å lære om de forskjellige cellulære komponentene i prokaryoter.

Prokaryoter pleier å være enkle, encellede organismer uten membranbundet organeller eller en kjerne. Eukaryoter har disse strukturene.

For milliarder av år siden kan prokaryoter ha utviklet seg fra membranbundne organiske molekyler protobionter. De kan ha vært de første livsformene på planeten.

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

(Merk at når du skriver om domenene, bør navnene være store og små. Du kan imidlertid la dem stå i små bokstaver når du skriver om de to gruppene generelt.)

Begge gruppene består av små, encellede organismer, men det er forskjeller mellom dem. Bakterier har peptidoglykaner i seg

Noen eksempler på vanlige bakterier inkluderer E. coli og Staphylococcus aureus (bedre kjent som staph). Saltholdige halofiler er et eksempel på archaea.

Bakterier er et av de to domenene som utgjør prokaryote celler. De er forskjellige livsformer og reproduserer ved binær fisjon.

Det er tre grunnleggende bakteriecelleformer: cocci, basiller og spirilla. Kokkene er ovale eller sfæriske bakterier, basillene er stavformede og spirillaen er spiraler.

Bakterier spiller en viktig rolle i menneskers sykdom og helse. Noen av disse mikroberne, som Staphylococcus aureus, kan forårsake infeksjoner hos mennesker. Imidlertid er andre bakterier gunstige, for eksempel Lactobacillus acidophilus, som hjelper kroppen din å bryte ned laktose som finnes i meieriprodukter.

Opprinnelig klassifisert som eldgamle bakterier og kalt "arkeobakterier", har archaea nå sitt eget domene. Mange arter av archaea er ekstremofiler og lever under ekstreme forhold, for eksempel kokende varme kilder eller surt vann, som bakterier ikke tåler.

Noen eksempler inkluderer hypertermofiler som eksisterer i temperaturer over 176 grader Fahrenheit (80 grader Celsius) og halofiler som kan leve i saltløsninger som varierer fra 10 til 30 prosent. Celleveggene i archaea gir beskyttelse og lar dem leve i ekstreme miljøer.

Archaea har mange forskjellige former og størrelser som spenner fra stenger til spiraler. Noen aspekter av archaeas oppførsel, som reproduksjon, ligner på bakterier. Imidlertid ligner annen atferd, som genuttrykk, eukaryoter.

Prokaryoter kan reprodusere på flere måter. De grunnleggende reproduksjonstypene inkluderer spirende, binær fisjon og fragmentering. Selv om noen bakterier har spordannelse, regnes det ikke som reproduksjon fordi det ikke er noen avkom dannet gjennom denne prosessen.

Spirende skjer når en celle lager en knopp som ser ut som en boble. Knoppen fortsetter å vokse mens den er festet til foreldercellen. Til slutt bryter knoppen fra foreldercellen.

Binær fisjon skjer når en celle deler seg i to identiske datterceller. Fragmentering skjer når en celle brytes i små biter eller fragmenter, og hvert stykke blir en ny celle.

Binær fisjon er en vanlig type reproduksjon i prokaryote celler. Prosessen innebærer at overordnede celle deles i to celler som er identiske. Det første trinnet i binær fisjon er å kopiere DNA. Deretter beveger det nye DNA seg til den motsatte enden av cellen.

Deretter begynner cellen å vokse og utvide seg. Til slutt, a septal ring dannes i midten og klemmer cellen i to stykker. Resultatet er to identiske celler.

Når du sammenligner binær fisjon med celledeling i eukaryote celler, kan du merke noen små likheter. For eksempel begge deler mitose og binær fisjon skaper identiske datterceller. Begge prosessene innebærer også duplisering av DNA.

Cellestrukturen til prokaryoter kan variere, men de fleste organismer har flere grunnleggende komponenter. Prokaryoter har en cellemembran eller plasmamembran som fungerer som et beskyttende deksel. De har også en stiv celleveggen for ekstra støtte og beskyttelse.

Prokaryote celler har ribosomer, som er molekyler som lager proteiner. Deres genetiske materiale er i nukleoid, som er regionen der DNA lever. Ytterligere ringer av DNA kalt plasmider flyte rundt cytoplasma. Det er viktig å merke seg at prokaryoter ikke har en kjernemembran.

I tillegg til disse interne strukturene har noen prokaryote celler en pilus eller flagellum for å hjelpe dem med å bevege seg. En pilus er en håraktig ekstern funksjon, mens en flagellum er en piskelignende ekstern funksjon. Noen prokaryoter som bakterier har en kapsel utenfor celleveggene. Oppbevaring av næringsstoffer kan også variere, men mange prokaryoter bruker lagringskorn i cytoplasmaet.

Genetisk informasjon i prokaryoter finnes inne i nukleoid. I motsetning til eukaryoter har ikke prokaryoter en membranbundet kjerne. I stedet lever de sirkulære DNA-molekylene i en region av cytoplasmaet. For eksempel er det sirkulære bakteriekromosomet en stor sløyfe i stedet for individuelle kromosomer.

DNA-syntese i bakterier starter med initiering av replikasjon ved en spesifikk nukleotidsekvens. Deretter oppstår forlengelse for å tilsette nye nukleotider. Deretter skjer avslutning etter at det nye kromosomet dannes.

I prokaryoter skjer genuttrykk på en annen måte. Både bakterier og archaea kan ha transkripsjon og translasjon skje samtidig.

Dette betyr at celler kan lage aminosyrer, som er byggesteinene til proteiner, når som helst.

Celleveggen i prokaryoter har flere formål. Den beskytter cellen og tilbyr støtte. I tillegg hjelper det cellen med å opprettholde formen og hindrer den i å sprekke. Ligger utenfor plasmamembranen, er den samlede strukturen til celleveggen mer komplisert enn den som finnes i planter.

I bakterier består celleveggen av peptidoglykan eller murein, som består av polysakkaridkjeder. Imidlertid er celleveggene forskjellige mellom gram-positive og gram-negative bakterier.

Grampositive bakterier har en tykk cellevegg, mens gramnegative bakterier har en tynn. Siden veggene er tynne, har gramnegative bakterier et ekstra lag med lipopolysakkarider.

Antibiotika og andre medisiner kan målrette celleveggene i bakterier uten å skade mennesker fordi folk ikke har denne typen vegger i cellene. Noen bakterier utvikler imidlertid antibiotikaresistens, og medisinene slutter å være effektive.

Antibiotikaresistens skjer når bakterier utvikler seg, og de med mutasjoner som lar dem overleve medisinene er i stand til å formere seg.

Oppbevaring av næringsstoffer er viktig for prokaryoter, fordi noen av dem finnes i miljøer som gjør det vanskelig å ha jevn mat. Prokaryoter har utviklet spesifikke strukturer for lagring av næringsstoffer.

Vacuoles fungere som lagringsbobler for mat eller næringsstoffer. Bakterier kan også ha inneslutninger, som er strukturer for å holde reserver av glykogen eller stivelse. Mikrorom i prokaryoter har proteinskall og kan inneholde enzymer eller proteiner. Det finnes spesialiserte typer mikrorom som magnetosomer og karboksysomer.

Det er økende bekymring for antibiotikaresistens over hele verden. Antibiotikaresistens skjer når bakterier er i stand til å utvikle seg og ikke lenger reagerer på medisiner som tidligere ødela dem. Dette betyr at folk som tar et antibiotikum ikke vil være i stand til å drepe bakteriene i kroppen.

Naturlig utvalg fremmer resistens hos bakterier. For eksempel har noen bakterier tilfeldige mutasjoner som lar dem motstå antibiotika. Når du tar et medikament, vil det ikke virke på disse resistente bakteriene. Deretter kan disse bakteriene vokse og formere seg.

De kan også gi motstand mot andre bakterier ved å dele gener, og skape superbugs som er vanskelige å behandle. Meticillin-resistent Staphylococcus aureus (MRSA) er et eksempel på en superbug som er resistent mot antibiotika.

DNA-replikasjon forekommer raskere i prokaryoter enn eukaryoter, slik at bakterier kan reprodusere i en mye raskere hastighet enn mennesker kan. Mangelen på sjekkpunkter under replikasjon i bakterier sammenlignet med eukaryoter gir også mulighet for mer tilfeldige mutasjoner. Alle disse faktorene bidrar til antibiotikaresistens.

Selv om bakterier ofte forårsaker menneskelige sykdommer, har folk også symbiotiske forhold til noen mikrober. Gunstige bakterier er viktige for helse, munn og fordøyelseshelse.

For eksempel, Bifidobakterier bo i tarmene og hjelpe deg med å bryte ned mat. De er viktige deler av et sunt tarmsystem.

Prebiotika er mat som hjelper mikrofloraen i tarmen. Noen vanlige eksempler inkluderer hvitløk, løk, purre, bananer, løvetanngrønnsaker og asparges. Prebiotika gir fiber og næringsstoffer som gunstige tarmbakterier trenger for å vokse.

På den annen side er probiotika levende bakterier som kan hjelpe fordøyelsen. Du kan også finne probiotiske organismer i matvarer som yoghurt eller kimchi.

Det er tre hovedtyper av genoverføring i prokaryoter: transduksjon, konjugasjon og transformasjon. Transduksjon er horisontal genoverføring som skjer når et virus hjelper med å flytte DNA fra en bakterie til en annen.

Bøyning innebærer midlertidig fusjon av mikrober for å overføre DNA. Denne prosessen involverer vanligvis en pilus. Transformasjon skjer når en prokaryot tar opp biter av DNA fra omgivelsene.

Genoverføring er viktig for sykdom fordi det gjør at mikrober kan dele DNA og bli resistente mot medisiner. For eksempel kan bakterier som er resistente mot et antibiotikum dele gener med andre bakterier. Du kan støte på genoverføring blant mikrober i vitenskapsklassene dine, spesielt høyskolelaboratorier, fordi det er viktig for vitenskapelig forskning.

Metabolisme i prokaryoter varierer mer enn hva du finner i eukaryoter. Det lar prokaryoter som ekstremofiler leve i ekstreme miljøer. Noen organismer bruker fotosyntese, men andre kan hente energi fra uorganisk drivstoff.

Du kan klassifisere prokaryoter i autotrofer og heterotrofer. Autotrofer henter karbon fra karbondioksid og lager sin egen organiske mat av uorganiske materialer, men heterotrofer får karbon fra andre levende ting og kan ikke lage sin egen organiske mat.

De viktigste typene autotrofer er fototrofer, litotrofer og organotrofer. Fototrofer bruker fotosyntese for å få energi og lage drivstoff. Imidlertid lager ikke alle oksygen som planteceller gjør under prosessen.

Cyanobakterier er et eksempel på fototrofer. Litotrofer bruker uorganiske molekyler som mat, og de stoler vanligvis på bergarter som kilde. Imidlertid kan litotrofer ikke få karbon fra bergarter, så de trenger luft eller annet materiale som har dette elementet. Organotrofer bruker organiske forbindelser for å få næringsstoffer.

Prokaryoter og eukaryoter er ikke de samme fordi celletypene de har er veldig forskjellige. Prokaryoter har ikke de membranbundne organellene og kjernen du finner i eukaryoter; deres DNA flyter inne i cytoplasmaet.

I tillegg har prokaryoter et mindre overflateareal sammenlignet med eukaryoter. Videre er prokaryoter encellede til tross for at noen organismer klarer å samle seg for å danne kolonier.

Prokaryote celler er mindre organisert enn eukaryote celler. Det er også forskjeller i nivåene av regulering, som cellevekst, i prokaryoter. Du kan se dette i mutasjonshastighetene til bakterier fordi færre reguleringer tillater raske mutasjoner og multiplikasjon.

Siden prokaryoter ikke har organeller, er metabolismen deres annerledes og mindre effektiv. Dette forhindrer dem i å vokse til en stor størrelse og noen ganger begrenser deres evne til å reprodusere. Likevel er prokaryoter en viktig del av alle økosystemer. Fra menneskers helse til vitenskapelig forskning har disse små organismer betydning og kan påvirke deg sterkt.