Prokaryota celler: definition, struktur, funktion (med exempel)

Forskare tror att prokaryota celler var några av de första livsformerna på jorden. Dessa celler är fortfarande rikliga idag och kan delas in i bakterier och archaea.

Ett klassiskt exempel på en prokaryot cell är Escherichia coli (E. coli).

Prokaryota celler är grundläggande för att behärska cellbiologi i gymnasiet. Läs vidare för att lära dig mer om de olika cellulära komponenterna i prokaryoter.

Prokaryoter tenderar att vara enkla, encelliga organismer utan membranbundna organeller eller en kärna. Eukaryoter har dessa strukturer.

För miljarder år sedan kan prokaryoter ha utvecklats från kallade membranbundna organiska molekyler protobionter. De kan ha varit de första livsformerna på planeten.

Du kan dela upp prokaryoter i två domäner: Bakterie och Archaea.

(Observera att när du skriver om domänerna ska namnen ha stora bokstäver. Du kan dock lämna dem i gemener när du skriver om de två grupperna i allmänhet.)

Båda grupperna består av små, encelliga organismer, men det finns skillnader mellan dem. Bakterier har peptidoglykaner i sig

Några exempel på vanliga bakterier inkluderar E. coli och Staphylococcus aureus (bättre känd som staph). Saltboende halofiler är ett exempel på archaea.

Bakterier är en av de två domänerna som utgör prokaryota celler. De är olika livsformer och reproduceras genom binär klyvning.

Det finns tre grundläggande bakteriecellformer: cocci, baciller och spirilla. Kockarna är ovala eller sfäriska bakterier, basillerna är stavformade och spirillorna är spiraler.

Bakterier spelar en viktig roll för människors sjukdom och hälsa. Några av dessa mikrober, som Staphylococcus aureus, kan orsaka infektioner hos människor. Men andra bakterier är fördelaktiga, såsom Lactobacillus acidophilus, vilket hjälper din kropp att bryta ner laktos som finns i mejeriprodukter.

Ursprungligen klassificerad som forntida bakterier och kallas "arkeobakterier" har archaea nu sin egen domän. Många arter av archaea är extremofiler och lever under extrema förhållanden, såsom kokande varma källor eller surt vatten, som bakterier inte tål.

Några exempel inkluderar hypertermofiler som finns i temperaturer över 176 grader Fahrenheit (80 grader Celsius) och halofiler som kan leva i saltlösningar som sträcker sig från 10 till 30 procent. Cellväggarna i archaea erbjuder skydd och låter dem leva i extrema miljöer.

Archaea har många olika former och storlekar som sträcker sig från stavar till spiraler. Vissa aspekter av archaeas beteende, som reproduktion, liknar bakterier. Men andra beteenden, såsom genuttryck, liknar eukaryoter.

Prokaryoter kan reproducera på flera sätt. De grundläggande typerna av reproduktion inkluderar spirande, binär fission och fragmentering. Även om vissa bakterier har sporbildning, anses det inte vara reproduktion eftersom det inte finns några avkommor som bildas genom denna process.

Gryende händer när en cell skapar en knopp som ser ut som en bubbla. Knoppen fortsätter att växa medan den är fäst vid föräldercellen. Så småningom bryts knoppen från föräldercellen.

Binär fission händer när en cell delar sig i två identiska dotterceller. Splittring händer när en cell bryts i små bitar eller fragment, och varje bit blir en ny cell.

Binär fission är en vanlig reproduktionstyp i prokaryota celler. Processen innebär att föräldercellen delas upp i två celler som är identiska. Det första steget i binär fission är att kopiera DNA. Sedan flyttar det nya DNA: t till den motsatta änden av cellen.

Därefter börjar cellen växa och expandera. Så småningom kan en septal ringen bildas i mitten och klämmer cellen i två delar. Resultatet är två identiska celler.

När du jämför binär fission med celldelning i eukaryota celler kan du märka några små likheter. Till exempel båda mitos och binär fission skapar identiska dotterceller. Båda processerna involverar också duplicering av DNA.

Cellstrukturen hos prokaryoter kan variera, men de flesta organismer har flera grundläggande komponenter. Prokaryoter har en cellmembranet eller plasmamembran som fungerar som ett skyddshölje. De har också en stel cellvägg för extra stöd och skydd.

Prokaryota celler har ribosomer, som är molekyler som gör proteiner. Deras genetiska material finns i nukleoid, som är regionen där DNA lever. Ytterligare ringar av DNA kallas plasmider flyter runt cytoplasma. Det är viktigt att notera att prokaryoter inte har ett kärnmembran.

Förutom dessa interna strukturer har vissa prokaryota celler en pilus eller flagellum för att hjälpa dem att röra sig. En pilus är en hårig extern funktion, medan en flagell är en piskliknande extern funktion. Vissa prokaryoter som bakterier har en kapsel utanför cellväggarna. Förvaring av näringsämnen kan också variera, men många prokaryoter använder lagringskorn i deras cytoplasma.

Genetisk information i prokaryoter finns inne i nukleoid. Till skillnad från eukaryoter har prokaryoter ingen membranbunden kärna. Istället lever de cirkulära DNA-molekylerna i en region av cytoplasman. Till exempel är den cirkulära bakteriekromosomen en stor slinga istället för enskilda kromosomer.

DNA-syntes i bakterier börjar med initiering av replikering vid en specifik nukleotidsekvens. Därefter sker förlängning för att lägga till nya nukleotider. Därefter sker avslutning efter de nya kromosomformerna.

I prokaryoter sker genuttryck på ett annat sätt. Både bakterier och archaea kan få transkription och översättning att ske samtidigt.

Detta innebär att celler kan skapa aminosyror, som är byggstenarna för proteiner, när som helst.

Cellväggen i prokaryoter har flera syften. Det skyddar cellen och erbjuder support. Dessutom hjälper det cellen att behålla sin form och hindrar den från att spricka. Beläget utanför plasmamembranet är cellväggens övergripande struktur mer komplicerad än den som finns i växter.

I bakterier består cellväggen av peptidoglykan eller murein, som består av polysackaridkedjor. Cellväggarna skiljer sig emellertid mellan gram-positiva och gram-negativa bakterier.

Grampositiva bakterier har en tjock cellvägg, medan gramnegativa bakterier har en tunn. Eftersom väggarna är tunna har gramnegativa bakterier ett extra lager lipopolysackarider.

Antibiotika och andra läkemedel kan rikta sig mot cellväggarna i bakterier utan att skada människor eftersom människor inte har denna typ av väggar i sina celler. Vissa bakterier utvecklar dock antibiotikaresistens och läkemedlen slutar vara effektiva.

Antibiotikaresistens händer när bakterier utvecklas, och de med mutationer som gör att de kan överleva kan läkemedlen föröka sig.

Förvaring av näringsämnen är viktigt för prokaryoter eftersom vissa av dem finns i miljöer som gör det svårt att ha konsekvent matförsörjning. Prokaryoter har utvecklat specifika strukturer för lagring av näringsämnen.

Vakuoler fungera som förvaringsbubblor för mat eller näringsämnen. Bakterier kan också ha inneslutningar, som är strukturer för att hålla reserver för glykogen eller stärkelse. Mikroutrymmen i prokaryoter har proteinskal och kan innehålla enzymer eller proteiner. Det finns specialiserade typer av mikroutrymmen som magnetosomer och karboxysomer.

Det finns ökande oro för antibiotikaresistens runt om i världen. Antibiotikaresistens händer när bakterier kan utvecklas och inte längre svarar på läkemedel som tidigare förstörde dem. Detta innebär att människor som tar ett antibiotikum inte kommer att kunna döda bakterierna i kroppen.

Naturligt urval främjar resistens hos bakterier. Till exempel har vissa bakterier slumpmässiga mutationer som gör att de kan motstå antibiotika. När du tar ett läkemedel fungerar det inte på dessa resistenta bakterier. Därefter kan dessa bakterier växa och föröka sig.

De kan också ge sitt motstånd mot andra bakterier genom att dela gener och skapa superbugs som är svåra att behandla. Meticillin-resistent Staphylococcus aureus (MRSA) är ett exempel på en superbug som är resistent mot antibiotika.

DNA-replikation förekommer snabbare i prokaryoter än eukaryoter, så bakterier kan reproducera sig mycket snabbare än människor kan. Bristen på kontrollpunkter under replikering hos bakterier jämfört med eukaryoter möjliggör också mer slumpmässiga mutationer. Alla dessa faktorer bidrar till antibiotikaresistens.

Även om bakterier ofta orsakar sjukdomar hos människor, har människor också symbiotiska förhållanden med vissa mikrober. Nyttiga bakterier är viktiga för hud-, oral- och matsmältningshälsan.

Till exempel, Bifidobakterier lev i dina tarmar och hjälp dig att bryta ner mat. De är viktiga delar av ett hälsosamt tarmsystem.

Prebiotika är livsmedel som hjälper mikrofloran i tarmen. Några vanliga exempel är vitlök, lök, purjolök, bananer, maskrosgrönsaker och sparris. Prebiotika ger fiber och näringsämnen som välgörande tarmbakterier behöver växa.

Å andra sidan är probiotika levande bakterier som kan hjälpa din matsmältning. Du kan också hitta probiotiska organismer i livsmedel som yoghurt eller kimchi.

Det finns tre huvudtyper av genöverföring i prokaryoter: transduktion, konjugering och transformation. Transduktion är horisontell genöverföring som händer när ett virus hjälper till att flytta DNA från en bakterie till en annan.

Konjugation innebär tillfällig fusion av mikrober för att överföra DNA. Denna process involverar vanligtvis en pilus. Transformation inträffar när en prokaryot tar upp bitar av DNA från sin miljö.

Genöverföring är viktigt för sjukdomar eftersom det gör att mikrober kan dela DNA och bli resistenta mot läkemedel. Till exempel kan bakterier som är resistenta mot ett antibiotikum dela gener med andra bakterier. Du kan stöta på genöverföring mellan mikrober i dina vetenskapsklasser, särskilt högskolelaboratorier, eftersom det är viktigt för vetenskaplig forskning.

Metabolism i prokaryoter varierar mer än vad du hittar i eukaryoter. Det gör att prokaryoter som extremofiler kan leva i extrema miljöer. Vissa organismer använder fotosyntes, men andra kan hämta energi från oorganiskt bränsle.

Du kan klassificera prokaryoter i autotrofer och heterotrofer. Autotrofer hämtar kol från koldioxid och gör sina egna organiska livsmedel av oorganiska material, men heterotrofer får kol från andra levande saker och kan inte göra sin egen organiska mat.

De viktigaste typerna av autotrofer är fototrofer, litotrofer och organotrofer. Fototrofer använder fotosyntes för att få energi och göra bränsle. Men inte alla av dem gör syre som växtceller gör under processen.

Cyanobakterier är ett exempel på fototrofer. Litotrofer använder oorganiska molekyler som mat, och de brukar förlita sig på stenar som källa. Dock kan litotrofer inte få kol från stenar, så de behöver luft eller andra ämnen som har detta element. Organotrofer använder organiska föreningar för att få näringsämnen.

Prokaryoter och eukaryoter är inte desamma eftersom de typer av celler de har skiljer sig mycket åt. Prokaryoter har inte de membranbundna organeller och kärnor som du hittar i eukaryoter; deras DNA flyter inuti cytoplasman.

Dessutom har prokaryoter en mindre yta jämfört med eukaryoter. Dessutom är prokaryoter encelliga trots att vissa organismer kan samlas för att bilda kolonier.

Prokaryota celler är mindre organiserade än eukaryota celler. Det finns också skillnader i nivåerna av reglering, såsom celltillväxt, i prokaryoter. Du kan se detta i bakteriernas mutationshastigheter eftersom färre regler möjliggör snabba mutationer och multiplikation.

Eftersom prokaryoter inte har organeller är deras ämnesomsättning annorlunda och mindre effektiv. Detta hindrar dem från att växa till en stor storlek och ibland begränsar deras förmåga att reproducera. Ändå är prokaryoter en viktig del av alla ekosystem. Från människors hälsa till vetenskaplig forskning har dessa små organismer betydelse och kan påverka dig mycket.