เซลล์โปรคาริโอต: ความหมาย โครงสร้าง หน้าที่ (พร้อมตัวอย่าง)

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเซลล์โปรคาริโอตเป็นรูปแบบชีวิตแรกบนโลก เซลล์เหล่านี้ยังคงมีอยู่มากในปัจจุบันและสามารถแบ่งออกเป็นแบคทีเรียและอาร์เคีย

ตัวอย่างคลาสสิกของเซลล์โปรคาริโอตคือ เอสเชอริเชีย โคไล (E. โคไล).

เซลล์ Prokaryotic เป็นพื้นฐานในการเรียนรู้ชีววิทยาของเซลล์ในโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย อ่านเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับส่วนประกอบเซลล์ต่างๆ ของโปรคาริโอต

โปรคาริโอตมีแนวโน้มที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เรียบง่ายโดยไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ ออร์แกเนลล์ หรือนิวเคลียส ยูคาริโอต มีโครงสร้างเหล่านี้

หลายพันล้านปีมาแล้ว โปรคาริโอตอาจมีวิวัฒนาการมาจากโมเลกุลอินทรีย์ที่จับกับเมมเบรนที่เรียกว่า protobionts. พวกเขาอาจเป็นสิ่งมีชีวิตรูปแบบแรกในโลก

คุณสามารถแบ่งโปรคาริโอตออกเป็นสองโดเมน: แบคทีเรีย และ อาร์เคีย.

(โปรดทราบว่าเมื่อคุณเขียนเกี่ยวกับโดเมน ชื่อควรเป็นตัวพิมพ์ใหญ่ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถปล่อยให้มันเป็นตัวพิมพ์เล็กเมื่อเขียนเกี่ยวกับทั้งสองกลุ่มโดยทั่วไป)

ทั้งสองกลุ่มประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวขนาดเล็ก แต่มีความแตกต่างระหว่างพวกเขา แบคทีเรียมี peptidoglycans อยู่ในตัว ผนังเซลล์ และอาร์เคียทำไม่ได้ นอกจากนี้ แบคทีเรียยังมี

ตัวอย่างของแบคทีเรียทั่วไป ได้แก่ อี โคไล และ Staphylococcus aureus (รู้จักกันดีในนาม staph). ฮาโลฟิลที่อาศัยอยู่ในเกลือเป็นตัวอย่างของอาร์เคีย

แบคทีเรียเป็นหนึ่งในสองโดเมนที่ประกอบเป็นเซลล์โปรคาริโอต พวกมันมีรูปแบบชีวิตที่หลากหลายและสืบพันธุ์โดยการแบ่งแยกแบบไบนารี

มีสามพื้นฐาน three รูปร่างของเซลล์แบคทีเรีย: cocci, แบคทีเรีย และ สไปริลล่า. cocci เป็นแบคทีเรียรูปวงรีหรือทรงกลม แบคทีเรียมีรูปร่างเป็นแท่งและสไปริลลาเป็นเกลียว

แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญในโรคและสุขภาพของมนุษย์ จุลินทรีย์บางชนิดเช่น Staphylococcus aureus,สามารถทำให้เกิดการติดเชื้อในคนได้ อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียชนิดอื่นมีประโยชน์ เช่น แลคโตบาซิลลัส แอซิโดฟิลัสซึ่งช่วยให้ร่างกายของคุณสลายแลคโตสที่พบในผลิตภัณฑ์นม

ในขั้นต้นจำแนกเป็นแบคทีเรียโบราณและเรียกว่า "อาร์เคโอแบคทีเรีย" ปัจจุบันอาร์เคียมีโดเมนของตัวเอง อาร์เคียหลายชนิดได้แก่ extremophiles และอาศัยอยู่ในสภาวะที่รุนแรง เช่น น้ำพุร้อนเดือดหรือน้ำที่เป็นกรด ซึ่งแบคทีเรียไม่สามารถทนได้

ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่ hyperthermophiles ที่มีอยู่ในอุณหภูมิสูงกว่า 176 องศาฟาเรนไฮต์ (80 องศาเซลเซียส) และ halophiles ที่สามารถอาศัยอยู่ในสารละลายเกลือที่มีตั้งแต่ 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ผนังเซลล์ในอาร์เคียให้การปกป้องและอนุญาตให้พวกมันอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

อาร์เคียมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันมากมายตั้งแต่แท่งจนถึงเกลียว พฤติกรรมบางอย่างของอาร์เคีย เช่น การสืบพันธุ์ มีความคล้ายคลึงกับแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมอื่นๆ เช่น การแสดงออกของยีน คล้ายกับยูคาริโอต

โปรคาริโอตสามารถสืบพันธุ์ได้หลายวิธี ประเภทพื้นฐานของการขยายพันธุ์ ได้แก่ การแตกหน่อ ฟิชชันไบนารี และการกระจายตัว แม้ว่าแบคทีเรียบางชนิดจะมีการสร้างสปอร์ แต่ก็ไม่ถือว่าเป็นการสืบพันธุ์เนื่องจากไม่มีลูกหลานเกิดขึ้นจากกระบวนการนี้

กำลังเบ่งบาน เกิดขึ้นเมื่อเซลล์สร้างตาที่ดูเหมือนฟองสบู่ ตูมยังคงเติบโตในขณะที่ติดกับเซลล์แม่ ในที่สุดตาจะแตกออกจากเซลล์แม่

ฟิชชันไบนารี เกิดขึ้นเมื่อเซลล์แยกออกเป็นสองเซลล์ลูกสาวที่เหมือนกัน การแยกส่วน เกิดขึ้นเมื่อเซลล์แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยและแต่ละชิ้นกลายเป็นเซลล์ใหม่

การแยกตัวแบบไบนารีเป็นการสืบพันธุ์แบบทั่วไปในเซลล์โปรคาริโอต กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับเซลล์หลักที่แยกออกเป็นสองเซลล์ที่เหมือนกัน ขั้นตอนแรกในการแตกตัวแบบไบนารีคือการคัดลอกดีเอ็นเอ จากนั้น DNA ใหม่จะเคลื่อนไปที่ปลายอีกด้านหนึ่งของเซลล์

ถัดไป เซลล์เริ่มเติบโตและขยายออก ในที่สุด a ผนังกั้น วงแหวนอยู่ตรงกลางและบีบเซลล์ออกเป็นสองส่วน ผลที่ได้คือสองเซลล์ที่เหมือนกัน

เมื่อคุณเปรียบเทียบฟิชชันไบนารีกับการแบ่งเซลล์ในเซลล์ยูคาริโอต คุณอาจสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ทั้ง ไมโทซิส และฟิชชันแบบไบนารีจะสร้างเซลล์ลูกสาวที่เหมือนกัน กระบวนการทั้งสองยังเกี่ยวข้องกับการทำซ้ำของดีเอ็นเอ

โครงสร้างเซลล์ของโปรคาริโอตอาจแตกต่างกันไป แต่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีองค์ประกอบพื้นฐานหลายประการ โปรคาริโอตมี เยื่อหุ้มเซลล์ หรือ เมมเบรนพลาสม่า ที่ทำหน้าที่เหมือนเกราะกำบัง พวกเขายังมีความแข็งแกร่ง ผนังเซลล์ สำหรับการสนับสนุนและการป้องกันเพิ่มเติม

เซลล์โปรคาริโอตมี ไรโบโซมซึ่งเป็นโมเลกุลที่สร้างโปรตีน สารพันธุกรรมของพวกมันอยู่ใน นิวเคลียสซึ่งเป็นภูมิภาคที่ DNA อาศัยอยู่ วงแหวนเพิ่มเติมของ DNA เรียกว่า พลาสมิด ลอยไปรอบ ๆ ไซโตพลาสซึม. สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าโปรคาริโอตไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส

นอกจากโครงสร้างภายในเหล่านี้แล้ว เซลล์โปรคาริโอตบางเซลล์ยังมี a pilus หรือ เฆี่ยน เพื่อช่วยให้พวกเขาเคลื่อนไหว pilus เป็นลักษณะภายนอกที่มีขนในขณะที่แฟลเจลลัมเป็นลักษณะภายนอกที่คล้ายแส้ โปรคาริโอตบางชนิดเช่นแบคทีเรียมีแคปซูลอยู่นอกผนังเซลล์ การจัดเก็บสารอาหารอาจแตกต่างกันไป แต่โปรคาริโอตจำนวนมากใช้เม็ดเก็บรักษาในไซโตพลาสซึมของพวกมัน

ข้อมูลทางพันธุกรรมในโปรคาริโอตมีอยู่ภายในนิวคลีออยด์ โปรคาริโอตแตกต่างจากยูคาริโอตไม่มีนิวเคลียสที่จับกับเมมเบรน แทนที่จะเป็นอย่างนั้น โมเลกุล DNA แบบวงกลมจะอาศัยอยู่ในบริเวณของไซโตพลาสซึมแทน ตัวอย่างเช่น โครโมโซมแบคทีเรียแบบวงกลมเป็นวงใหญ่หนึ่งวงแทนที่จะเป็นโครโมโซมเดี่ยว

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอในแบคทีเรียเริ่มต้นด้วยการเริ่มต้นการจำลองแบบที่ลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะ จากนั้นเกิดการยืดตัวเพื่อเพิ่มนิวคลีโอไทด์ใหม่ ถัดไป การสิ้นสุดจะเกิดขึ้นหลังจากเกิดโครโมโซมใหม่

ในโปรคาริโอต การแสดงออกของยีนเกิดขึ้นในวิธีที่ต่างออกไป ทั้งแบคทีเรียและอาร์เคียสามารถมีการถอดความและการแปลได้ในเวลาเดียวกัน

ซึ่งหมายความว่าเซลล์สามารถสร้าง กรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีนได้ตลอดเวลา

ผนังเซลล์ในโปรคาริโอตมีวัตถุประสงค์หลายประการ ช่วยปกป้องเซลล์และให้การสนับสนุน นอกจากนี้ยังช่วยให้เซลล์รักษารูปร่างและหยุดไม่ให้แตกออก โครงสร้างโดยรวมของผนังเซลล์ตั้งอยู่นอกเมมเบรนพลาสม่า โครงสร้างโดยรวมของผนังเซลล์มีความซับซ้อนมากกว่าที่พบในพืช

ในแบคทีเรีย ผนังเซลล์ประกอบด้วย peptidoglycan หรือ มูรินซึ่งประกอบด้วยสายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์ อย่างไรก็ตาม ผนังเซลล์มีความแตกต่างกันระหว่างแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ

แบคทีเรียแกรมบวกมีผนังเซลล์หนา ในขณะที่แบคทีเรียแกรมลบมีผนังเซลล์บาง เนื่องจากผนังของพวกมันบาง แบคทีเรียแกรมลบจึงมีชั้นไลโปโพลีแซ็กคาไรด์เพิ่มขึ้นอีกชั้นหนึ่ง

ยาปฏิชีวนะและยาอื่นๆ สามารถกำหนดเป้าหมายผนังเซลล์ในแบคทีเรียได้โดยไม่ทำร้ายมนุษย์ เนื่องจากคนไม่มีผนังประเภทนี้ในเซลล์ อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิดพัฒนาการดื้อยาปฏิชีวนะ และยาก็หยุดใช้ได้ผล

การดื้อยาปฏิชีวนะเกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียมีวิวัฒนาการ และแบคทีเรียที่มีการกลายพันธุ์ที่ยอมให้พวกมันรอดชีวิตจากยาก็สามารถเพิ่มจำนวนขึ้นได้

การเก็บรักษาสารอาหารเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโปรคาริโอต เนื่องจากบางชนิดมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ทำให้ยากที่จะมีเสบียงอาหารที่สอดคล้องกัน โปรคาริโอตได้พัฒนาโครงสร้างเฉพาะสำหรับการจัดเก็บสารอาหาร

แวคิวโอล ทำหน้าที่เป็นฟองสำหรับเก็บอาหารหรือสารอาหาร แบคทีเรียก็มี รวมซึ่งเป็นโครงสร้างสำหรับเก็บสำรองไกลโคเจนหรือแป้ง ไมโครคอมพาร์ตเมนต์ ในโปรคาริโอตมีเปลือกโปรตีนและสามารถเก็บเอนไซม์หรือโปรตีนได้ มีไมโครคอมพาร์ตเมนต์เฉพาะประเภทเช่น แมกนีโตโซม และ คาร์บอกซีโซม.

มีความกังวลเกี่ยวกับการดื้อยาปฏิชีวนะเพิ่มขึ้นทั่วโลก การดื้อยาปฏิชีวนะเกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียสามารถวิวัฒนาการได้และไม่ตอบสนองต่อยาที่ทำลายไปก่อนหน้านี้อีกต่อไป ซึ่งหมายความว่าผู้ที่ทานยาปฏิชีวนะจะไม่สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียภายในร่างกายได้

การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ส่งเสริมการดื้อต่อแบคทีเรีย ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียบางชนิดมีการกลายพันธุ์แบบสุ่มซึ่งทำให้พวกมันสามารถต้านทานยาปฏิชีวนะได้ เมื่อคุณทานยาจะไม่ทำงานกับแบคทีเรียที่ดื้อยาเหล่านี้ ต่อไป แบคทีเรียเหล่านี้สามารถเติบโตและเพิ่มจำนวนได้

พวกเขายังสามารถให้ความต้านทานต่อแบคทีเรียอื่น ๆ ได้ด้วยการแบ่งปันยีนสร้าง superbugs ที่ยากต่อการรักษา ดื้อต่อเมธิซิลลิน Staphylococcus aureus (MRSA) เป็นตัวอย่างของ superbug ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ

การจำลองดีเอ็นเอ เกิดขึ้นในโปรคาริโอตเร็วกว่ายูคาริโอต ดังนั้นแบคทีเรียจึงสามารถแพร่พันธุ์ได้เร็วกว่ามนุษย์มาก การขาดจุดตรวจระหว่างการจำลองแบบในแบคทีเรียเมื่อเทียบกับยูคาริโอตยังช่วยให้เกิดการกลายพันธุ์แบบสุ่มมากขึ้น ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดการดื้อยาปฏิชีวนะ

แม้ว่าแบคทีเรียมักก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ แต่ผู้คนก็มีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับจุลินทรีย์บางชนิด แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์มีความสำคัญต่อสุขภาพผิว ปาก และทางเดินอาหาร

ตัวอย่างเช่น, ไบฟิโดแบคทีเรีย อาศัยอยู่ในลำไส้ของคุณและช่วยย่อยอาหาร พวกเขาเป็นส่วนสำคัญของระบบลำไส้ที่แข็งแรง

พรีไบโอติกเป็นอาหารที่ช่วยจุลินทรีย์ในลำไส้ของคุณ ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ กระเทียม หัวหอม กระเทียมต้น กล้วย ดอกแดนดิไลออน และหน่อไม้ฝรั่ง พรีไบโอติกให้เส้นใยและสารอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในลำไส้

ในทางกลับกัน โปรไบโอติกเป็นแบคทีเรียที่มีชีวิตซึ่งสามารถช่วยย่อยอาหารของคุณได้ นอกจากนี้คุณยังสามารถหาสิ่งมีชีวิตที่เป็นโปรไบโอติกในอาหารเช่นโยเกิร์ตหรือกิมจิ

การถ่ายโอนยีนในโปรคาริโอตมีสามประเภทหลัก: การถ่ายทอด การผัน และการแปลง การถ่ายโอนคือการถ่ายโอนยีนในแนวนอนที่เกิดขึ้นเมื่อไวรัสช่วยย้าย DNA จากแบคทีเรียตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง

การผันคำกริยา เกี่ยวข้องกับการรวมตัวของจุลินทรีย์ชั่วคราวเพื่อถ่ายโอน DNA กระบวนการนี้มักจะเกี่ยวข้องกับ pilus การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเมื่อโปรคาริโอตดึงชิ้นส่วนของดีเอ็นเอออกจากสิ่งแวดล้อม

การถ่ายทอดยีนมีความสำคัญต่อโรคเพราะช่วยให้จุลินทรีย์สามารถแบ่งปัน DNA และดื้อต่อยาได้ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะสามารถแบ่งปันยีนกับแบคทีเรียชนิดอื่นได้ คุณอาจพบการถ่ายโอนยีนระหว่างจุลินทรีย์ในชั้นเรียนวิทยาศาสตร์ของคุณ โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการของวิทยาลัย เนื่องจากมีความสำคัญต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

เมแทบอลิซึมในโปรคาริโอตแตกต่างกันมากกว่าที่พบในยูคาริโอต ช่วยให้โปรคาริโอตเช่น extremophiles อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง แต่บางชนิดสามารถได้รับพลังงานจากเชื้อเพลิงอนินทรีย์

คุณสามารถจำแนกโปรคาริโอตเป็น autotrophs และ heterotrophs. ออโตโทรฟได้รับคาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์และทำอาหารอินทรีย์จากวัสดุอนินทรีย์ แต่เฮเทอโรโทรฟได้คาร์บอนจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ และไม่สามารถสร้างอาหารอินทรีย์ของพวกมันเองได้

autotrophs ประเภทหลักคือ phototrophs, lithotrophs และ ออร์กาโนโทรฟ. Phototrophs ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อให้ได้พลังงานและผลิตเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทั้งหมดที่ผลิตออกซิเจนเหมือนเซลล์พืชที่ทำในระหว่างกระบวนการ

ไซยาโนแบคทีเรีย เป็นตัวอย่างของโฟโตโทรฟ Lithotrophs ใช้โมเลกุลอนินทรีย์เป็นอาหารและมักใช้หินเป็นแหล่ง อย่างไรก็ตาม lithotrophs ไม่สามารถดึงคาร์บอนจากหินได้ ดังนั้นพวกมันจึงต้องการอากาศหรือสสารอื่นๆ ที่มีองค์ประกอบนี้ Organotrophs ใช้สารประกอบอินทรีย์เพื่อรับสารอาหาร

โปรคาริโอตและยูคาริโอตไม่เหมือนกันเพราะชนิดเซลล์ที่พวกมันมีความแตกต่างกันอย่างมาก โปรคาริโอตไม่มีออร์แกเนลล์และนิวเคลียสที่จับกับเมมเบรนที่คุณพบในยูคาริโอต DNA ของพวกมันลอยอยู่ภายในไซโตพลาสซึม

นอกจากนี้ โปรคาริโอตยังมีพื้นที่ผิวที่เล็กกว่าเมื่อเทียบกับยูคาริโอต นอกจากนี้ โปรคาริโอตยังเป็นเซลล์เดียวแม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดจะสามารถรวมตัวกันเป็นอาณานิคมได้

เซลล์โปรคาริโอตมีการจัดระเบียบน้อยกว่าเซลล์ยูคาริโอต นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างในระดับของการควบคุม เช่น การเติบโตของเซลล์ ในโปรคาริโอต คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้ในอัตราการกลายพันธุ์ของแบคทีเรีย เนื่องจากมีกฎระเบียบที่น้อยลงทำให้เกิดการกลายพันธุ์และการคูณอย่างรวดเร็ว

เนื่องจากโปรคาริโอตไม่มีออร์แกเนลล์ เมแทบอลิซึมของพวกมันจึงแตกต่างกันและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้พวกมันเติบโตเป็นขนาดใหญ่และบางครั้งก็จำกัดความสามารถในการสืบพันธุ์ อย่างไรก็ตาม โปรคาริโอตเป็นส่วนสำคัญของระบบนิเวศทั้งหมด ตั้งแต่สุขภาพของมนุษย์ไปจนถึงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเหล่านี้มีความสำคัญและอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณ