Прокариотические клетки: определение, структура, функции (с примерами)

Ученые считают, что прокариотические клетки были одними из первых форм жизни на Земле. Этих клеток все еще много, и их можно разделить на бактерии и археи.

Классическим примером прокариотической клетки является Кишечная палочка (E. coli).

Прокариотические клетки имеют фундаментальное значение для усвоения клеточной биологии в средней школе. Читайте дальше, чтобы узнать о различных клеточных компонентах прокариот.

Прокариоты, как правило, представляют собой простые одноклеточные организмы, не связанные с мембранами. органеллы или ядро. Эукариоты есть эти структуры.

Миллиарды лет назад прокариоты могли развиться из связанных с мембраной органических молекул, называемых протобионты. Возможно, они были первыми формами жизни на планете.

Вы можете разделить прокариот на два домена: Бактерии а также Архей.

(Обратите внимание, что когда вы пишете о доменах, имена следует писать с заглавной буквы. Однако вы можете оставить их в нижнем регистре, когда пишете о двух группах в целом.)

Обе группы состоят из небольших одноклеточных организмов, но между ними есть различия. Бактерии содержат пептидогликаны. клеточные стенки а археи - нет. Кроме того, у бактерий есть жирные кислоты в липидах плазматической мембраны, в то время как археи имеют фитанил группы.

Некоторые примеры распространенных бактерий включают: Э. кишечная палочка а также Золотистый стафилококк (более известный как стафилококк). Соляные галофилы - пример архей.

Бактерии - это один из двух доменов, из которых состоят прокариотические клетки. Они представляют собой разнообразные формы жизни и воспроизводятся путем деления на две части.

Есть три основных формы бактериальных клеток: кокки, бациллы а также спирилла. Кокки - это бактерии овальной или сферической формы, бациллы - палочковидные, а спириллы - спиралевидные.

Бактерии играют важную роль в болезнях и здоровье человека. Некоторые из этих микробов, например Золотистый стафилококк, может вызывать инфекции у людей. Однако полезны и другие бактерии, такие как Lactobacillus acidophilus, который помогает организму расщеплять лактозу, содержащуюся в молочных продуктах.

Первоначально классифицированные как древние бактерии и называемые «археобактериями», археи теперь имеют свои собственные владения. Многие виды архей экстремофилы и живут в экстремальных условиях, таких как кипящие горячие источники или кислая вода, которые бактерии не переносят.

Некоторые примеры включают гипертермофилы, которые существуют при температурах выше 176 градусов по Фаренгейту (80 градусов по Цельсию), и галофилы, которые могут жить в солевых растворах, диапазон которых составляет от 10 до 30 процентов. Стенки клеток у архей обеспечивают защиту и позволяют им жить в экстремальных условиях.

Археи бывают разных форм и размеров, от стержней до спиралей. Некоторые аспекты поведения архей, такие как размножение, схожи с бактериями. Однако другие формы поведения, такие как экспрессия генов, напоминают эукариотические.

Прокариоты могут размножаться несколькими способами. К основным типам размножения относятся бутонизация, двойное деление и фрагментация. Хотя у некоторых бактерий есть споры, это не считается размножением, потому что в результате этого процесса не образуется потомство.

Почкование происходит, когда клетка образует бутон, похожий на пузырь. Бутон продолжает расти, пока он прикреплен к родительской клетке. В конце концов почка отламывается от родительской клетки.

Двойное деление происходит, когда клетка распадается на две идентичные дочерние клетки. Фрагментация происходит, когда ячейка распадается на мелкие кусочки или фрагменты, и каждая часть становится новой ячейкой.

Бинарное деление - распространенный тип воспроизводства в прокариотических клетках. Процесс включает разделение родительской ячейки на две идентичные ячейки. Первый шаг в бинарном делении - это копирование ДНК. Затем новая ДНК перемещается на противоположный конец клетки.

Далее клетка начинает расти и расширяться. В конце концов, септальный кольцо образуется в середине и сжимает ячейку на две части. В результате получились две идентичные клетки.

Когда вы сравниваете бинарное деление с делением клеток в эукариотических клетках, вы можете заметить некоторые небольшие сходства. Например, оба митоз и двойное деление создают идентичные дочерние клетки. Оба процесса также включают дублирование ДНК.

Клеточная структура прокариот может быть разной, но большинство организмов состоит из нескольких основных компонентов. Прокариоты имеют клеточная мембрана или же плазматическая мембрана действует как защитная крышка. У них также есть жесткая клеточная стенка для дополнительной поддержки и защиты.

Прокариотические клетки имеют рибосомы, которые представляют собой молекулы, из которых состоят белки. Их генетический материал находится в нуклеоид, это область, в которой живет ДНК. Дополнительные кольца ДНК называются плазмиды плавать вокруг цитоплазма. Важно отметить, что у прокариот нет ядерной мембраны.

Помимо этих внутренних структур, некоторые прокариотические клетки имеют пилус или же жгутик чтобы помочь им двигаться. Пилус представляет собой волосовидный внешний элемент, а жгутик - это внешний элемент, напоминающий хлыст. У некоторых прокариот, таких как бактерии, есть капсула за пределами клеточных стенок. Запасы питательных веществ также могут варьироваться, но многие прокариоты используют накопительные гранулы в своей цитоплазме.

Генетическая информация у прокариот существует внутри нуклеоида. В отличие от эукариот, прокариоты не имеют ядра, связанного с мембраной. Вместо этого кольцевые молекулы ДНК живут в области цитоплазмы. Например, круговая бактериальная хромосома представляет собой одну большую петлю, а не отдельные хромосомы.

Синтез ДНК у бактерий начинается с инициации репликации определенной нуклеотидной последовательности. Затем происходит удлинение для добавления новых нуклеотидов. Затем завершение происходит после образования новой хромосомы.

У прокариот экспрессия генов происходит по-другому. И бактерии, и археи могут иметь транскрипцию и трансляцию одновременно.

Это означает, что клетки могут производить аминокислоты, которые являются строительными блоками белков, в любое время.

Клеточная стенка прокариот выполняет несколько задач. Он защищает клетку и предлагает поддержку. Кроме того, он помогает клетке сохранять свою форму и не дает ей разорваться. Общая структура клеточной стенки, расположенной за пределами плазматической мембраны, более сложна, чем у растений.

У бактерий клеточная стенка состоит из пептидогликан или же Murein, который состоит из полисахаридных цепей. Однако клеточные стенки у грамположительных и грамотрицательных бактерий различаются.

У грамположительных бактерий толстая клеточная стенка, а у грамотрицательных - тонкая. Поскольку их стенки тонкие, грамотрицательные бактерии имеют дополнительный слой липополисахаридов.

Антибиотики и другие лекарства могут воздействовать на клеточные стенки бактерий, не причиняя вреда человеку, потому что у людей нет таких стенок в своих клетках. Однако у некоторых бактерий развивается устойчивость к антибиотикам, и лекарства перестают быть эффективными.

Устойчивость к антибиотикам возникает, когда бактерии развиваются, и те, у кого есть мутации, которые позволяют им выжить, лекарства могут размножаться.

Хранение питательных веществ важно для прокариот, потому что некоторые из них существуют в окружающей среде, которая затрудняет обеспечение постоянных запасов пищи. Прокариоты разработали особые структуры для хранения питательных веществ.

Вакуоли действуют как пузыри для хранения пищи или питательных веществ. Бактерии также могут иметь включения, которые являются структурами для хранения запасов гликогена или крахмала. Микрокоммеры У прокариот есть белковые оболочки и они могут удерживать ферменты или белки. Существуют специализированные типы микрокомпонентов, такие как магнитосомы а также карбоксисомы.

Во всем мире растет беспокойство по поводу устойчивости к антибиотикам. Устойчивость к антибиотикам возникает, когда бактерии могут развиваться и больше не реагируют на лекарства, которые ранее их уничтожили. Это означает, что люди, принимающие антибиотики, не смогут убить бактерии внутри своего тела.

Естественный отбор способствует устойчивости бактерий. Например, у некоторых бактерий есть случайные мутации, которые позволяют им сопротивляться антибиотикам. Когда вы принимаете лекарство, оно не действует на эти устойчивые бактерии. Затем эти бактерии могут расти и размножаться.

Они также могут придавать устойчивость другим бактериям, разделяя гены, создавая супербактерий, которые трудно лечить. Метициллин-устойчивый Золотистый стафилококк (MRSA) - пример супербактерии, устойчивой к антибиотикам.

Репликация ДНК происходит быстрее у прокариот, чем у эукариот, поэтому бактерии могут размножаться гораздо быстрее, чем люди. Отсутствие контрольных точек во время репликации у бактерий по сравнению с эукариотами также допускает более случайные мутации. Все эти факторы способствуют устойчивости к антибиотикам.

Хотя бактерии часто вызывают болезни человека, люди также имеют симбиотические отношения с некоторыми микробами. Полезные бактерии важны для здоровья кожи, полости рта и пищеварения.

Например, Бифидобактерии живут в вашем кишечнике и помогают расщеплять пищу. Они являются важнейшими составляющими здорового кишечника.

Пребиотики - это продукты, которые помогают микрофлоре кишечника. Некоторые распространенные примеры включают чеснок, лук, лук-порей, бананы, зелень одуванчика и спаржу. Пребиотики содержат клетчатку и питательные вещества, необходимые для роста полезных кишечных бактерий.

С другой стороны, пробиотики - это живые бактерии, которые могут помочь вашему пищеварению. Вы также можете найти пробиотические организмы в таких продуктах, как йогурт или кимчи.

У прокариот существует три основных типа переноса генов: трансдукция, конъюгация и трансформация. Трансдукция - это горизонтальный перенос генов, который происходит, когда вирус помогает переносить ДНК от одной бактерии к другой.

Конъюгация включает временное слияние микробов для передачи ДНК. В этом процессе обычно участвует пилус. Трансформация происходит, когда прокариот забирает фрагменты ДНК из окружающей среды.

Перенос генов важен при заболеваниях, поскольку он позволяет микробам обмениваться ДНК и становиться устойчивыми к лекарствам. Например, бактерии, устойчивые к антибиотикам, могут иметь общие гены с другими бактериями. Вы можете столкнуться с передачей генов среди микробов на уроках естествознания, особенно в лабораториях колледжа, потому что это важно для научных исследований.

Метаболизм прокариот варьируется в большей степени, чем у эукариот. Это позволяет прокариотам, подобным экстремофилам, жить в экстремальных условиях. Некоторые организмы используют фотосинтез, но другие могут получать энергию из неорганического топлива.

Вы можете классифицировать прокариот на автотрофы а также гетеротрофы. Автотрофы получают углерод из углекислого газа и делают свою собственную органическую пищу из неорганических материалов, но гетеротрофы получают углерод из других живых существ и не могут производить свою собственную органическую пищу.

Основные типы автотрофов: фототрофы, литотрофы а также органотрофы. Фототрофы используют фотосинтез для получения энергии и производства топлива. Однако не все они производят кислород, как клетки растений.

Цианобактерии являются примером фототрофов. Литотрофы используют неорганические молекулы в качестве пищи, и они обычно полагаются на камни в качестве источника. Однако литотрофы не могут получать углерод из горных пород, поэтому им нужен воздух или другое вещество, содержащее этот элемент. Органотрофы используют органические соединения для получения питательных веществ.

Прокариоты и эукариоты не одно и то же, потому что типы клеток, которые у них есть, сильно различаются. Прокариоты не имеют мембраносвязанных органелл и ядер, которые есть у эукариот; их ДНК плавает внутри цитоплазмы.

Кроме того, прокариоты имеют меньшую площадь поверхности по сравнению с эукариотами. Более того, прокариоты одноклеточные, несмотря на то, что некоторые организмы способны объединяться с образованием колоний.

Прокариотические клетки менее организованы, чем эукариотические клетки. Также существуют различия в уровнях регуляции, например, роста клеток у прокариот. Вы можете увидеть это по частоте мутаций бактерий, потому что меньшее количество правил допускает быстрые мутации и размножение.

Поскольку прокариоты не имеют органелл, их метаболизм другой и менее эффективен. Это не дает им вырасти до больших размеров и иногда ограничивает их способность к размножению. Тем не менее прокариоты - важная часть всех экосистем. Эти маленькие организмы имеют большое значение и могут сильно повлиять на вас - от здоровья человека до научных исследований.