Прокариотске ћелије: дефиниција, структура, функција (са примерима)

Научници верују да су прокарионтске ћелије биле један од првих облика живота на Земљи. Ове ћелије и данас обилују и могу се поделити на бактерије и археје.

Класичан пример прокариотске ћелије је Есцхерицхиа цоли (Е. цоли).

Прокариотске ћелије су кључне за савладавање биологије ћелија у средњој школи. Читајте даље да бисте сазнали више о разним ћелијским компонентама прокариота.

Прокариоти имају тенденцију да буду једноставни једноћелијски организми који нису везани за мембрану органеле или језгро. Еукариоти имају ове структуре.

Пре милијардама година, прокарионти су можда еволуирали од органских молекула везаних за мембрану протобионти. Можда су то били први облици живота на планети.

Прокариоте можете поделити на два домена: Бактерије и Арцхаеа.

(Имајте на уму да када пишете о доменима, имена треба писати великим словом. Међутим, можете их оставити малим словима када пишете о две групе уопште.)

Обе групе се састоје од малих једноћелијских организама, али међу њима постоје разлике. Бактерије имају пептидогликане у себи

Неки примери уобичајених бактерија укључују Е. цоли и Стапхилоцоццус ауреус (познатији као стапх). Халофили који живе у соли пример су археја.

Бактерије су један од два домена који чине прокариотске ћелије. Они су различити облици живота и размножавају се бинарном цепањем.

Три су основна облици бактеријских ћелија: коки, бацили и спирилла. Кокци су овалне или сферне бактерије, бацили су у облику штапића, а спирилла су спирале.

Бактерије играју важну улогу у људским болестима и здрављу. Неки од ових микроба, као Стапхилоцоццус ауреус, може изазвати инфекције код људи. Међутим, корисне су и друге бактерије, као нпр Лацтобациллус ацидопхилус, који помаже вашем телу да разгради лактозу која се налази у млечним производима.

У почетку класификоване као древне бактерије и називане „археобактеријама“, археје сада имају свој домен. Многе врсте археја су екстремофили и живе у екстремним условима, као што су врели врели извори или кисела вода, које бактерије не могу да поднесу.

Неки примери укључују хипертермофиле који постоје на температурама изнад 176 степени Фахренхеита (80 степени Целзијуса) и халофиле који могу да живе у растворима соли који се крећу од 10 до 30 процената. Зидови ћелија у архејама пружају заштиту и омогућавају им живот у екстремним условима.

Археје имају много различитих облика и величина које се крећу од шипки до спирала. Неки аспекти понашања археја, попут репродукције, слични су бактеријама. Међутим, друга понашања, попут експресије гена, подсећају на еукариоте.

Прокариоти се могу размножавати на неколико начина. Основни типови репродукције укључују пупање, Бинарни фисија и фрагментација. Иако неке бактерије стварају споре, то се не сматра репродукцијом, јер у том процесу нема потомства.

Пупање се дешава када ћелија направи пупољак који изгледа као мехур. Пупољак наставља да расте док је везан за матичну ћелију. На крају, пупољак се откида од родитељске ћелије.

Бинарни фисија се дешава када се ћелија подели на две идентичне ћерке ћелије. Фрагментација се дешава када се ћелија разбије на мале комаде или фрагменте и сваки комад постане нова ћелија.

Бинарна фисија је уобичајена врста размножавања у прокарионтским ћелијама. Процес укључује раздвајање матичне ћелије на две идентичне ћелије. Први корак у бинарној фисији је копирање ДНК. Тада се нова ДНК помера на супротни крај ћелије.

Даље, ћелија почиње да расте и шири се. На крају, а септал прстен се формира у средини и стеже ћелију на два дела. Резултат су две идентичне ћелије.

Када упоредите бинарну фисију са поделом ћелија у еукариотским ћелијама, приметићете неке мале сличности. На пример, обоје митоза а бинарна фисија ствара идентичне ћерке ћелије. Оба процеса такође укључују умножавање ДНК.

Структура ћелија прокариота може да варира, али већина организама има неколико основних компоненти. Прокариоти имају а ћелијске мембране или Плазма мембране који делује као заштитни поклопац. Такође имају круту Ћелијски зид за додатну подршку и заштиту.

Прокариотске ћелије имају рибозоми, који су молекули који стварају протеине. Њихов генетски материјал је у нуклеоидни, што је регион у коме живи ДНК. Позвани су додатни прстенови ДНК плазмиди лебде око цитоплазме. Важно је напоменути да прокарионти немају нуклеарну мембрану.

Поред ових унутрашњих структура, неке прокариотске ћелије имају и пилус или флагеллум да им помогне у кретању. Пилус је спољашња особина налик на длаку, док је бичевац спољашња особина налик бичу. Неки прокариоти попут бактерија имају капсулу изван својих ћелијских зидова. Складиштење хранљивих састојака такође може да варира, али многи прокарионти користе грануле за складиштење у својој цитоплазми.

Генетске информације у прокарионима постоје унутар нуклеоида. За разлику од еукариота, прокарионти немају језгро везано за мембрану. Уместо тога, кружни молекули ДНК живе у региону цитоплазме. На пример, кружни бактеријски хромозом је једна велика петља уместо појединачних хромозома.

Синтеза ДНК у бактеријама започиње започињањем репликације на одређеној нуклеотидној секвенци. Затим долази до издужења ради додавања нових нуклеотида. Даље, прекид се дешава након формирања нових хромозома.

Код прокариота се експресија гена дешава на другачији начин. И бактерије и археје могу истовремено да имају транскрипцију и транслацију.

То значи да ћелије могу да праве амино киселине, који су градивни блокови протеина, у било ком тренутку.

Ћелијски зид прокариота има неколико намена. Штити ћелију и нуди подршку. Поред тога, помаже ћелији да одржи свој облик и спречава је да пукне. Смештена изван плазматске мембране, укупна структура ћелијског зида је сложенија од оне која се налази у биљкама.

У бактеријама се ћелијски зид састоји од пептидогликан или муреин, који је сачињен од полисахаридних ланаца. Међутим, ћелијски зидови се разликују међу грам-позитивним и грам-негативним бактеријама.

Грам-позитивне бактерије имају дебели ћелијски зид, док грам-негативне имају танак. Пошто су њихови зидови танки, грам негативне бактерије имају додатни слој липополисахарида.

Антибиотици и други лекови могу циљати ћелијске зидове бактерија без штете по људе јер људи немају ове врсте зидова у својим ћелијама. Међутим, неке бактерије развијају резистенцију на антибиотике, а лекови престају да буду ефикасни.

Отпорност на антибиотике дешава се када бактерије еволуирају, а оне са мутацијама које им омогућавају да преживе, лекови се могу множити.

Складиштење хранљивих састојака важно је за прокариоте, јер неки од њих постоје у срединама које отежавају доследно снабдевање храном. Прокариоти су развили специфичне структуре за складиштење хранљивих састојака.

Вацуолес делују као мехурићи за складиштење хране или хранљивих састојака. Бактерије такође могу имати инклузије, који су структуре за чување резерви гликогена или скроба. Микрокоморе код прокариота имају протеинске љуске и могу да држе ензиме или протеине. Постоје специјализоване врсте микроодјела као што су магнетосоми и карбоксисоми.

Широм света постоји све већа забринутост због резистенције на антибиотике. Отпорност на антибиотике се дешава када бактерије могу да еволуирају и више не реагују на лекове који су их претходно уништили. То значи да људи који узимају антибиотик неће моћи да убију бактерије у свом телу.

Природна селекција промовише резистенцију код бактерија. На пример, неке бактерије имају случајне мутације које им омогућавају да се одупру антибиотицима. Када узмете лек, он неће деловати на ове отпорне бактерије. Даље, ове бактерије могу расти и размножавати се.

Такође могу да дају отпор другим бактеријама делећи гене, стварајући супербубе које је тешко лечити. Отпоран на метицилин Стапхилоцоццус ауреус (МРСА) је пример супербубе која је отпорна на антибиотике.

ДНК репликација код прокариота се јавља брже од еукариота, тако да се бактерије могу размножавати много брже него што то могу људи. Недостатак контролних тачака током репликације код бактерија у поређењу са еукариотима такође омогућава више случајних мутација. Сви ови фактори доприносе резистенцији на антибиотике.

Иако бактерије често узрокују људске болести, људи такође имају симбиотичке односе са неким микробима. Корисне бактерије су важне за здравље коже, уста и варења.

На пример, Бифидобактерије живети у цревима и помоћи вам да разбијете храну. Они су пресудни делови здравог цревног система.

Пребиотици су намирнице које помажу микрофлори у цревима. Неки уобичајени примери укључују бели лук, лук, празилук, банане, зеленило маслачка и шпароге. Пребиотици пружају влакна и хранљиве састојке који су потребни за раст корисних цревних бактерија.

С друге стране, пробиотици су живе бактерије које вам могу помоћи у варењу. Пробиотичке организме можете пронаћи и у намирницама као што су јогурт или кимцхи.

Постоје три главне врсте преноса гена код прокариота: трансдукција, коњугација и трансформација. Трансдукција је хоризонтални пренос гена који се дешава када вирус помаже у премештању ДНК са једне бактерије на другу.

Коњугација укључује привремену фузију микроба за пренос ДНК. Овај процес обично укључује пилус. Трансформација се дешава када прокариот узима комаде ДНК из свог окружења.

Пренос гена важан је за болест, јер омогућава микробима да деле ДНК и постану отпорни на лекове. На пример, бактерије отпорне на антибиотик могу делити гене са другим бактеријама. Можете се сусрести са преносом гена међу микробима на часовима науке, посебно у лабораторијама факултета, јер је то значајно за научна истраживања.

Метаболизам код прокариота варира више од онога што ћете наћи код еукариота. Омогућава прокарионима попут екстремофила да живе у екстремним окружењима. Неки организми користе фотосинтезу, али други енергију могу добити из неорганског горива.

Прокариоте можете класификовати у аутотрофи и хетеротрофи. Аутотрофи добијају угљеник из угљен-диоксида и сопствену органску храну праве од неорганских материјала, али хетеротрофи добијају угљеник од других живих бића и не могу сами да направе органску храну.

Главне врсте аутотрофа су фототрофи, литотрофи и органотрофи. Фототрофи користе фотосинтезу за добијање енергије и стварање горива. Међутим, не стварају сви кисеоник попут биљних ћелија током процеса.

Цијанобактерије су пример фототрофа. Литотрофи користе неорганске молекуле као храну, а обично се ослањају на стене као извор. Међутим, литотрофи не могу да добију угљеник из стена, па им је потребан ваздух или друга материја која садржи овај елемент. Органотрофи користе органска једињења да би добили хранљиве састојке.

Прокариоти и еукариоти нису исто јер се врсте ћелија које имају увелико разликују. Прокариоти немају органеле и језгро везано за мембрану које налазите код еукариота; њихова ДНК плута унутар цитоплазме.

Поред тога, прокарионти имају мању површину у поређењу са еукарионима. Штавише, прокариоти су једноћелијски упркос томе што неки организми могу да се агрегирају и формирају колоније.

Прокариотске ћелије су мање организоване од еукариотских ћелија. Такође постоје разлике у нивоима регулације, као што је раст ћелија, код прокариота. То можете видети по стопи мутације бактерија јер мање прописа омогућава брзе мутације и размножавање.

Будући да прокариоти немају органеле, њихов метаболизам је другачији и мање ефикасан. То их спречава да нарасту до велике величине, а понекад ограничава њихову способност размножавања. Ипак, прокариоти су важан део свих екосистема. Од људског здравља до научног истраживања, ови мали организми су важни и могу у великој мери утицати на вас.