Plik organizmy jednokomórkowe Są to istoty, których materiał genetyczny, maszyneria enzymatyczna, białka i inne niezbędne do życia cząsteczki są zamknięte w jednej komórce. Dzięki temu są niezwykle złożonymi bytami biologicznymi, często o bardzo małych rozmiarach..
Z trzech domen życia dwie z nich - archeony i bakterie - składają się z organizmów jednokomórkowych. Oprócz tego, że są jednokomórkowe, te organizmy prokariotyczne nie mają jądra i są niezwykle różnorodne i obfite..
W pozostałej domenie, eukariota, znajdujemy zarówno organizmy jednokomórkowe, jak i wielokomórkowe. W obrębie jednokomórkowej mamy pierwotniaki, trochę grzybów i trochę glonów.
Indeks artykułów
Około 200 lat temu biolodzy uważali wówczas organizmy jednokomórkowe za stosunkowo proste. Wniosek ten wynikał z niewielkiej ilości informacji, które otrzymali od obiektywów, których używali do oglądania..
Dzisiaj, dzięki postępowi technologicznemu związanemu z mikroskopią, możemy wizualizować złożoną sieć struktur, które posiadają istoty jednokomórkowe, oraz ogromną różnorodność, jaką wykazują te linie. Następnie omówimy najważniejsze struktury w organizmach jednokomórkowych, zarówno u eukariontów, jak i prokariotów..
Najbardziej wyróżniającą cechą komórki prokariotycznej jest brak błony oddzielającej materiał genetyczny. To znaczy brak prawdziwego jądra.
W przeciwieństwie do tego DNA jest zlokalizowane jako dominująca struktura: chromosom. W większości bakterii i archeonów DNA jest zorganizowane w duży okrągły chromosom związany z białkiem.
Na przykład w modelowej bakterii Escherichia coli (w kolejnych sekcjach omówimy więcej o jego biologii) chromosom osiąga długość liniową do 1 mm, prawie 500 razy większą od komórki.
Aby przechowywać cały ten materiał, DNA musi przyjąć konformację super-zwiniętą. Ten przykład można ekstrapolować na większość przedstawicieli bakterii. Region fizyczny, w którym znajduje się ta zwarta struktura materiału genetycznego, nazywany jest nukleoidem.
Oprócz chromosomu organizmy prokariotyczne mogą posiadać setki dodatkowych małych cząsteczek DNA, zwanych plazmidami..
Te, podobnie jak chromosomy, kodują określone geny, ale są od nich fizycznie izolowane. Ponieważ są przydatne w bardzo specyficznych okolicznościach, stanowią rodzaj pomocniczych elementów genetycznych.
Do produkcji białek komórki prokariotyczne mają złożoną maszynerię enzymatyczną zwaną rybosomami, rozmieszczoną we wnętrzu komórki. Każda komórka może zawierać około 10 000 rybosomów.
Bakterie, które przeprowadzają fotosyntezę, mają dodatkową maszynerię, która pozwala im wychwytywać światło słoneczne, a następnie przekształcać je w energię chemiczną. Błony bakterii fotosyntetycznych mają wgłębienia, w których przechowywane są enzymy i pigmenty niezbędne do złożonych reakcji, które przeprowadzają..
Te fotosyntetyczne pęcherzyki mogą pozostać przyczepione do błony komórkowej lub mogą zostać odłączone i umieszczone wewnątrz komórki..
Jak sama nazwa wskazuje, cytoszkielet jest szkieletem komórki. Podstawą tej struktury są włókna o charakterze białkowym, niezbędne w procesie podziału komórek i utrzymaniu kształtu komórki..
Ostatnie badania wykazały, że cytoszkielet u prokariotów składa się ze złożonej sieci włókien i nie jest tak prosty, jak wcześniej sądzono.
Historycznie jedną z najwybitniejszych cech organizmu prokariotycznego był brak wewnętrznych przegród lub organelli..
Obecnie przyjmuje się, że bakterie mają określone typy organelli (przedziały otoczone błonami) związane z magazynowaniem jonów wapnia, kryształów minerałów uczestniczących w orientacji komórek i enzymów.
W linii eukariotycznej mamy również organizmy jednokomórkowe. Charakteryzują się one tym, że materiał genetyczny jest zamknięty w organelli otoczonym dynamiczną i złożoną błoną..
Mechanizm do produkcji białek również składa się z rybosomów w tych organizmach. Jednak u eukariontów są one większe. W rzeczywistości różnica w wielkości rybosomów jest jedną z głównych różnic między dwiema grupami..
Komórki eukariotyczne są bardziej złożone niż komórki prokariotyczne opisane w poprzedniej sekcji, ponieważ mają podkomórki otoczone jedną lub większą liczbą błon zwanych organellami. Wśród nich są między innymi mitochondria, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, wakuole i lizosomy..
W przypadku organizmów zdolnych do fotosyntezy posiadają one maszynerię enzymatyczną i pigmenty zmagazynowane w strukturach zwanych tworzywami sztucznymi. Najbardziej znane to chloroplasty, chociaż są też m.in.amyloplasty, chromoplasty, etioplasty..
Niektóre jednokomórkowe eukarionty mają ściany komórkowe, takie jak algi i grzyby (chociaż różnią się pod względem chemicznym).
Jak wspomnieliśmy, domeny archeonów i bakterii składają się z osobników jednokomórkowych. Jednak fakt dzielenia tej cechy nie oznacza, że linie rodowe są takie same..
Jeśli dokładnie porównamy obie grupy, zdamy sobie sprawę, że różnią się one w ten sam sposób, w jaki my - lub jakikolwiek inny ssak - różnimy się od ryb. Podstawowe różnice są następujące.
Wychodząc od granic komórki, cząsteczki tworzące ścianę i błonę obu linii znacznie się różnią. U bakterii fosfolipidy składają się z kwasów tłuszczowych przyłączonych do glicerolu. W przeciwieństwie do archeonów występują silnie rozgałęzione fosfolipidy (izoprenoidy) zakotwiczone w glicerolu.
Ponadto wiązania, które tworzą fosfolipidy, również się różnią, co skutkuje bardziej stabilną błoną archeonów. Z tego powodu archeony mogą żyć w środowiskach, w których temperatura, pH i inne warunki są ekstremalne..
Ściana komórkowa jest strukturą chroniącą organizm komórkowy przed stresem osmotycznym generowanym przez różnicę stężeń między wnętrzem komórki a środowiskiem, tworząc rodzaj egzoszkieletu..
Ogólnie komórka wykazuje wysokie stężenie substancji rozpuszczonych. Zgodnie z zasadami osmozy i dyfuzji woda przedostawała się do komórki zwiększając jej objętość.
Ściana chroni komórkę przed pęknięciem dzięki swojej zwartej i włóknistej strukturze. U bakterii głównym składnikiem strukturalnym jest peptydoglikan, chociaż mogą występować pewne cząsteczki, takie jak glikolipidy.
W przypadku archeonów charakter ściany komórkowej jest dość zmienny, aw niektórych przypadkach nieznany. Jednak do tej pory peptydoglikan nie był obecny w badaniach.
Pod względem strukturalnej organizacji materiału genetycznego archeony są bardziej podobne do organizmów eukariotycznych, ponieważ geny są przerywane przez regiony, które nie będą podlegały translacji, zwane intronami - termin używany dla regionów, które są tłumaczone, to „ekson”.
Natomiast organizacja genomu bakterii odbywa się głównie w operonach, gdzie geny znajdują się w jednostkach funkcjonalnych zlokalizowanych jeden po drugim, bez zakłóceń..
Zasadniczą różnicą między organizmem wielokomórkowym a jednokomórkowym jest liczba komórek, z których składa się organizm..
Organizmy wielokomórkowe składają się z więcej niż jednej komórki i na ogół każda z nich specjalizuje się w określonym zadaniu, a podział zadań jest jedną z jej najbardziej wyróżniających się cech.
Innymi słowy, skoro komórka nie musi już wykonywać wszystkich czynności niezbędnych do utrzymania organizmu przy życiu, następuje podział zadań.
Na przykład komórki neuronalne wykonują zupełnie inne zadania niż komórki nerek lub mięśni..
Ta różnica w wykonywanych zadaniach wyraża się w różnicach morfologicznych. Oznacza to, że nie wszystkie komórki tworzące organizm wielokomórkowy mają taki sam kształt - neurony mają kształt drzewa, komórki mięśniowe są wydłużone i tak dalej..
Wyspecjalizowane komórki organizmów wielokomórkowych są zgrupowane w tkankach, a te z kolei w narządy. Narządy, które pełnią podobne lub uzupełniające się funkcje, są pogrupowane w systemy. Tak więc mamy strukturalną organizację hierarchiczną, która nie pojawia się w jednostkach jednokomórkowych.
Organizmy jednokomórkowe rozmnażają się bezpłciowo. Należy zauważyć, że w tych organizmach nie ma specjalnych struktur zaangażowanych w rozmnażanie, jak ma to miejsce w różnych gatunkach istot wielokomórkowych..
W tego typu rozmnażaniu bezpłciowym ojciec rodzi potomstwo bez potrzeby posiadania partnera seksualnego lub fuzji gamet.
Rozmnażanie bezpłciowe jest klasyfikowane na różne sposoby, na ogół wykorzystując jako odniesienie płaszczyznę lub formę podziału, których organizm używa do podziału.
Powszechnym typem jest rozszczepienie binarne, w którym z osobnika powstają dwa organizmy, identyczne z rodzicem. Niektóre mają zdolność wykonywania rozszczepienia poprzez generowanie więcej niż dwóch potomków, co jest znane jako rozszczepienie wielokrotne..
Innym rodzajem jest pączkowanie, w którym organizm rodzi mniejszy. W takich przypadkach organizm rodzicielski wypuszcza przedłużenie, które nadal rośnie do odpowiedniego rozmiaru, a następnie jest oddzielane od swojego rodzica. Inne organizmy jednokomórkowe mogą rozmnażać się, tworząc zarodniki.
Chociaż rozmnażanie bezpłciowe jest typowe dla organizmów jednokomórkowych, nie jest unikalne dla tej linii. Niektóre organizmy wielokomórkowe, takie jak między innymi glony, gąbki, szkarłupnie, mogą rozmnażać się dzięki tej modalności.
Chociaż w organizmach prokariotycznych nie ma rozmnażania płciowego, mogą one wymieniać materiał genetyczny z innymi osobnikami poprzez zdarzenie zwane poziomym transferem genów. Ta wymiana nie polega na przekazywaniu materiału od rodziców do dzieci, ale zachodzi między osobami z tego samego pokolenia..
Dzieje się to poprzez trzy podstawowe mechanizmy: koniugację, transformację i transdukcję. W pierwszym typie długie fragmenty DNA można wymieniać poprzez fizyczne połączenia między dwiema osobami za pomocą pilusów płciowych..
W obu mechanizmach rozmiar wymienianego DNA jest mniejszy. Transformacja to pobranie nagiego DNA przez bakterię, a transdukcja to odbiór obcego DNA w wyniku infekcji wirusowej..
Życie można podzielić na trzy główne domeny: archeony, bakterie i eukarionty. Pierwsze dwa są prokariotyczne, ponieważ ich jądro nie jest otoczone błoną i wszystkie są organizmami jednokomórkowymi..
Według aktualnych szacunków jest ich ponad 3,1030 osobniki bakterii i archeonów na ziemi, w większości nienazwanych i nieopisanych. W rzeczywistości nasze własne ciało składa się z dynamicznych populacji tych organizmów, które nawiązują z nami symbiotyczne relacje..
Żywienie organizmów jednokomórkowych jest niezwykle zróżnicowane. Istnieją organizmy zarówno heterotroficzne, jak i autotroficzne.
Ci pierwsi muszą spożywać swoje pożywienie ze środowiska, na ogół pochłaniając cząsteczki składników odżywczych. Warianty autotroficzne mają całą maszynerię niezbędną do przekształcania energii świetlnej w chemiczną, zmagazynowaną w cukrach.
Jak każdy organizm żywy, jednokomórkowe wymagają pewnych składników odżywczych, takich jak woda, źródło węgla, jony mineralne, między innymi, do optymalnego wzrostu i rozmnażania. Jednak niektóre wymagają również określonych składników odżywczych.
Ze względu na dużą różnorodność organizmów jednokomórkowych trudno wymienić przykłady. Wspomnimy jednak o organizmach modelowych w biologii oraz organizmach o znaczeniu medycznym i przemysłowym:
Najlepiej zbadanym organizmem jest bez wątpienia bakteria Escherichia coli. Chociaż niektóre szczepy mogą mieć negatywne konsekwencje zdrowotne, E coli jest normalnym i występującym w dużych ilościach składnikiem ludzkiej mikroflory.
Jest to korzystne z różnych perspektyw. W naszym przewodzie pokarmowym bakterie pomagają w produkcji pewnych witamin i konkurencyjnie wykluczają chorobotwórcze mikroorganizmy, które mogłyby dostać się do naszego organizmu..
Ponadto w laboratoriach biologicznych jest jednym z najczęściej wykorzystywanych organizmów modelowych, bardzo przydatnym do odkryć naukowych..
Jest to pierwotniak pasożytniczy, który żyje w komórkach i powoduje chorobę Chagasa. Uważa się to za ważny problem zdrowia publicznego w ponad 17 krajach położonych w tropikach..
Jedną z najbardziej wyróżniających się cech tego pasożyta jest obecność wici służącej do poruszania się i pojedynczego mitochondrium. Są przenoszone na swojego żywiciela - ssaka przez owady należące do rodziny Hemiptera, zwane triatominami..
Inne przykłady mikroorganizmów to Giardia, Euglena, Plasmodium, Pantofelek, Saccharomyces cerevisiae, pośród innych.
Jeszcze bez komentarzy