Prokariota: struktur dan fitur fungsi vital

Pada artikel ini kita akan mempertimbangkan struktur prokariota dan eukariota. Organisme ini secara signifikan berbeda dalam tingkat organisasi. Dan alasannya adalah kekhasan struktur informasi genetik.

Keanehan struktur sel prokariotik

Prokariota adalah organisme hidup yang selnya tidak mengandung nukleus. Dari perwakilan lima alam alam modern yang hidup, hanya satu hal yang menjadi milik mereka - Bakteri. Prokariota, struktur yang kita pertimbangkan, juga mencakup perwakilan ganggang biru-hijau dan archaea.

Meskipun tidak adanya nukleus di dalam sel mereka, mereka mengandung materi genetik. Hal ini memungkinkan Anda untuk menyimpan dan mengirimkan informasi turun-temurun, namun membatasi beragam cara untuk berkembang biak. Reproduksi semua prokariota terjadi dengan membagi sel mereka menjadi dua. Mereka tidak mampu mitosis dan meiosis.

Struktur prokariota dan eukariota

Keunikan struktur prokariota dan eukariota, yang membedakannya, cukup signifikan. Selain struktur bahan genetik, ini juga berlaku untuk banyak organel. Eukariota, yang meliputi tanaman, jamur dan hewan, mengandung mitokondria di sitoplasma, kompleks Golgi, retikulum endoplasma, dan banyak plastida. Dalam prokariota mereka tidak hadir. Dinding sel, yang ada di dalamnya, berbeda dalam komposisi kimia. Bakteri dalam komposisinya meliputi pektin karbohidrat kompleks atau murine, sedangkan pada tumbuhan dasarnya adalah selulosa, dan pada jamur - chitin.

Sejarah penemuan

Keganjilan struktur dan aktivitas vital prokariota diketahui ilmuwan hanya di abad ke-17. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa makhluk-makhluk ini ada di planet ini sejak awal. Pada 1676, mereka pertama kali dipertimbangkan dalam mikroskop optik oleh penciptanya, Anthony van Leeuwenhoek. Seperti semua organisme mikroskopik, ilmuwan tersebut menyebut mereka "animalikulami." Istilah "bakteri" hanya muncul pada awal abad ke-19. Hal itu disarankan oleh naturalis Jerman terkenal Ehrenberg. Konsep "prokariota" muncul kemudian, di era penciptaan sebuah mikroskop elektron. Dan yang pertama, ilmuwan telah membuktikan fakta perbedaan struktur aparatus genetik sel makhluk yang berbeda. E. Chatton pada tahun 1937 mengusulkan untuk mempersatukan organisme tersebut menjadi dua kelompok: pro-dan eukariota. Pembagian ini ada sampai hari ini. Pada paruh kedua abad ke-20, perbedaan ditemukan di antara prokariota itu sendiri: archeas dan bakteri.

Fitur aparatus permukaan

Aparatus permukaan prokariota terdiri dari membran dan dinding sel. Masing-masing bagian ini memiliki ciri tersendiri. Membrannya dibentuk oleh lapisan ganda lipid dan protein. Prokariota, yang strukturnya cukup primitif, memiliki dua jenis struktur dinding sel. Jadi, pada bakteri gram positif terutama terdiri dari peptidoglikan, memiliki ketebalan hingga 80 nm dan dipatuhi dengan ketat pada membran. Ciri khas dari struktur ini adalah adanya pori-pori yang melaluinya sejumlah molekul menembus. Dinding sel bakteri gram negatif sangat tipis - maksimal 3 nm. Hal ini tidak nyaman terhadap membran. Beberapa perwakilan prokariota memiliki kapsul mukosa di luar. Melindungi organisme dari pengeringan, kerusakan mekanis, menciptakan penghalang osmotik tambahan.

Organel prokariotik

Struktur sel prokariotik dan sel eukariotik memiliki perbedaan yang signifikan, yang terutama terdiri dari adanya organel tertentu. Struktur permanen ini menentukan tingkat perkembangan organisme pada umumnya. Dalam prokariota, sebagian besar tidak hadir. Sintesis protein dalam sel ini terjadi ribosom. Prokariota air mengandung aerosom. Ini adalah rongga gas yang memberikan daya apung dan mengatur tingkat perendaman organisme. Hanya di sel prokariota adalah mesosom. Lipatan membran sitoplasma ini terjadi hanya selama penggunaan metode fiksasi kimia selama pembuatan sel prokariotik ke mikroskopi. Organel dari pergerakan bakteri dan archaea adalah silia atau flagella. Dan keterikatan pada substrat dilakukan oleh gergaji. Struktur ini, yang dibentuk oleh silinder protein, juga disebut villi dan pili.

Apa itu nukleoid?

Tapi perbedaan yang paling signifikan adalah pada struktur gen prokariotik dan eukariotik. Informasi turun temurun dimiliki oleh semua organisme ini. Dalam eukariota, terletak di dalam nukleus yang dihias. Organel double-membrane ini memiliki matriks tersendiri, yang disebut nucleoplasm, envelope dan chromatin. Bukan hanya penyimpanan informasi genetik, tapi juga sintesis molekul RNA. Dalam nukleolus mereka, subunit ribosom - organel yang bertanggung jawab untuk sintesis protein kemudian terbentuk.

Struktur gen prokariotik lebih sederhana. Bahan turun temurun mereka diwakili oleh nukleoid atau wilayah nuklir. DNA dalam prokariota tidak dikemas ke dalam kromosom, namun memiliki struktur tertutup melingkar. Nukleoid juga mencakup molekul RNA dan protein. Yang terakhir serupa fungsinya dengan histones eukariota. Mereka terlibat dalam penggandaan DNA, mensintesis RNA, mengembalikan struktur kimia dan pemecahan asam nukleat.

Fitur aktivitas kehidupan

Prokariota, yang strukturnya tidak sulit, melakukan proses aktivitas vital yang cukup rumit. Makanan, pernapasan, reproduksi jenis mereka sendiri, gerakan, metabolisme ... Dan semua ini mungkin hanya satu sel mikroskopis, yang dimensinya berkisar dari 250 mikron! Jadi Anda hanya bisa berbicara tentang primitif relatif.

Fitur struktur prokariota menentukan mekanisme fisiologi mereka. Misalnya, mereka bisa menerima energi dengan tiga cara. Yang pertama adalah fermentasi. Hal ini dilakukan oleh beberapa bakteri. Proses ini didasarkan pada reaksi reduksi oksidasi, dimana molekul ATP disintesis. Ini adalah senyawa kimia, pemisahan yang melepaskan energi dalam beberapa tahap. Karena itu, tidak sia-sia disebut "baterai seluler". Cara berikutnya adalah bernafas. Inti dari proses ini adalah oksidasi zat organik. Beberapa prokariota mampu melakukan fotosintesis. Contohnya adalah ganggang biru-hijau dan bakteri ungu, yang mengandung plastida dalam sel. Tapi archaea mampu melakukan fotosintesis klorofilik. Selama proses ini, karbon dioksida tidak tetap, dan molekul ATP terbentuk langsung. Oleh karena itu, faktanya, ini adalah fotofosforilasi nyata.

Jenis makanan

Bakteri dan archaea adalah prokariota, strukturnya memungkinkan mereka melakukan berbagai cara untuk memberi makan. Beberapa di antaranya adalah autotrof. Organisme ini sendiri mensintesis zat organik selama fotosintesis. Dalam sel prokariota seperti itu ada klorofil. Beberapa bakteri mendapatkan energi dengan cara membelah beberapa senyawa organik. Jenis makanan mereka disebut hemotropik. Perwakilan dari kelompok ini adalah bakteri besi dan belerang. Yang lain menyerap hanya senyawa siap pakai. Mereka disebut heterotrof. Kebanyakan dari mereka menjalani hidup parasit dan hidup hanya di dalam sel makhluk lain. Variasi kelompok ini adalah saprotrof. Mereka memakan produk aktivitas vital atau menguraikan zat organik. Seperti yang bisa Anda lihat, cara makan prokariota cukup beragam. Fakta ini dan berkontribusi terhadap distribusi luas mereka di semua habitat.

Bentuk reproduksi

Prokariota, yang strukturnya diwakili oleh sel tunggal, kalikan dengan membaginya menjadi dua bagian atau dengan tunas. Fitur ini juga disebabkan oleh struktur aparatus genetiknya. Proses pembagian biner didahului dengan dua kali lipat, atau replikasi DNA. Dalam kasus ini, molekul asam nukleat pertama kali tidak digunakan, setelah itu setiap untai diduplikasi sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Kromosom yang dihasilkan menyimpang ke kutub. Sel bertambah besar, di antaranya terbentuk penyempitan dan kemudian isolasi terakhir mereka terjadi. Beberapa bakteri juga mampu membentuk sel reproduksi aseksual - spora.

Bakteri dan Archaea: ciri khas

Untuk waktu yang lama, archaea, bersama dengan bakteri, adalah perwakilan Kerajaan Drobyanka. Dan memang, mereka memiliki banyak fitur serupa dari strukturnya. Ini terutama ukuran dan bentuk sel mereka. Namun, penelitian biokimia telah menunjukkan bahwa mereka memiliki sejumlah kesamaan dengan eukariota. Ini adalah sifat enzim, di bawah pengaruh proses sintesis molekul RNA dan protein.

By the way mereka makan, kebanyakan dari mereka adalah hemotrophs. Dan zat yang terbelah dalam proses mendapatkan energi Archaean lebih beragam. Ini dan karbohidrat kompleks, dan amonia, dan senyawa logam. Ada di antara archaea dan autotrophs. Sangat sering mereka masuk ke dalam hubungan simbiosis. Tidak ada parasit di antara archaea. Paling sering di alam ada commensals dan mutualists. Dalam kasus pertama, makanan kuno mengandung zat organisme inang, namun tidak membahayakannya. Tidak seperti simbiosis semacam ini, dengan hubungan mutualistik, kedua organisme menguntungkan. Beberapa di antaranya adalah metagenes. Seperti arkeans hidup dalam sistem pencernaan manusia dan hewan mamalia ruminansia, menyebabkan pembentukan gas berlebihan di dalam usus. Organisme ini berkembang biak dengan pembagian biner, tunas, atau fragmentasi.

Orang-orang Arke menguasai hampir semua habitat. Mereka sangat beragam dalam komposisi plankton. Awalnya, semua archaeos dirujuk ke kelompok extremophiles, karena mereka dapat menghuni sumber air panas dan di badan air dengan peningkatan salinitas, dan pada kedalaman dengan tekanan yang cukup.

Arti prokariota di alam dan kehidupan manusia

Peran prokariota di alam cukup besar. Pertama-tama, mereka adalah organisme hidup pertama yang muncul di planet ini. Para ilmuwan telah menetapkan bahwa bakteri dan arkeans muncul sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Teori simbiogenesis menunjukkan bahwa beberapa organel sel eukariotik juga berasal dari mereka. Secara khusus, kita berbicara tentang plastida dan mitokondria.

Banyak prokariota menemukan aplikasinya dalam bioteknologi dengan tujuan mendapatkan obat-obatan, antibiotik, enzim, hormon, pupuk, herbisida. Manusia telah lama menggunakan sifat yang berguna dari bakteri asam laktat untuk membuat produk keju, kefir, yoghurt, asinan kubis. Dengan bantuan organisme, badan air dan tanah dimurnikan, dan bijih dari berbagai logam diperkaya. Bakteri membentuk mikroflora usus manusia dan banyak hewan. Seiring dengan Archean mereka mengedarkan banyak zat: nitrogen, besi, belerang, hidrogen.

Di sisi lain, banyak bakteri merupakan agen penyebab penyakit berbahaya, yang mengatur jumlah banyak spesies tumbuhan dan hewan. Ini termasuk wabah, sifilis, kolera, antraks, difteri.

Jadi, prokariota disebut organisme, sel-selnya tidak memiliki inti formal. Bahan genetik mereka diwakili oleh nukleoid yang terdiri dari molekul DNA melingkar. Di antara organisme modern, prokariota termasuk bakteri dan archaea.