Cellteorins grundsatser indikerar att celler representerar de grundläggande byggnadsenheterna för allt liv, och allt liv består av en eller flera celler. Vid denna tidpunkt i studiet av alla livsformer finns det bara två typer av celler: eukaryoter och prokaryoter. Prokaryota celler skiljer sig från eukaryoter genom att de inte har en separerad kärna eller organeller bundna inuti ett membran i cellen, eftersom DNA och annat genetiskt material finns i den centrala delen av cellen som kallas nukleoiden.
Prokaryota celler är för det mesta för små för att kunna ses med blotta ögat (det finns några få undantag) och finns i Bacteria- och Archaea-domänerna i det Linnéa systemet för taxonomiklassificering som biologer , använder mikrobiologer och andra forskare för att kategorisera och rangordna allt liv på planeten.
Äldsta livsformen på jorden
På en jord som är minst 4 miljarder år eller mer gammal upptäckte forskare bevis på prokaryota bakterieceller från cirka 3,5 miljoner år sedan i mikrofossiler och i stora fossiliserade strukturer. De upptäckte också att dessa bakteriella prokaryota celler ser ut som dagens prokaryota bakteriesamhällen.
Archaea, en speciell typ av prokaryotisk bakteriecell som lever på kanten av vulkaniska öppningar djupt i havet och andra platser i världen, dateras också till denna tid. Eukaryota celler dök upp bara för cirka 1,2 miljarder år sedan. Även om bevis pekar på olika evolutionära vägar för cellulärt liv, hävdar forskare att allt liv uppstod på planeten från en enda och universell gemensam förfader. Människor, djur, växter, de flesta svampar och protister som är katalogiserade under Eukarya-riket är vanligtvis flercelliga, även om vissa encelliga eukaryoter existerar.
Var Prokaryota celler sätter upp hus
Prokaryota celler lever överallt på planeten; i de kallaste områdena på planeten till några av de hetaste områdena, som varma källor som finns nära kalderor eller vulkaner. De kan till och med överleva djupt i havet där det extrema trycket kan döda andra livsformer. Forskare upptäckte till och med encelliga arkéer – relaterade till både bakterier och eukaryota celler – som lever nära vulkaniska öppningar djupt under havet.
Människokroppen fungerar som ett hem för flera encelliga prokaryoter i form av bakterier, som, enligt National Institutes of Health, är fler än mänskliga celler 10 till en. Men nyare studier tyder på att förhållandet kan vara närmare en-till-en. Med 37,2 biljoner celler enbart i människokroppen betyder det att prokaryota bakterieceller som gör sina hem på eller i människokroppen också uppgår till minst 37,2 biljoner – eller möjligen tio gånger så mycket.
Vanliga prokaryota cellegenskaper
Prokaryota och eukaryota celler delar fyra gemensamma egenskaper:
Allt celler har ett yttre plasmamembran som täcker det som finns inuti cellen från miljön utanför cellen.
Material i cellen, kallat cytoplasma, där cellens övriga komponenter finns.
Genetiskt material – deoxiribonukleinsyra, förkortat DNA.
Ribosomer – små partiklar bestående av ribonukleinsyra, förkortat RNA, och dess relaterade proteiner.
Typiska prokaryota bakterieceller har:
Ett inre, cytoplasmatiskt membran inneslutet av en cellvägg och möjligen ett yttre membran.
Ett vätskeliknande inre (cirka 80 procent vatten) med en region som innehåller kärnmaterial och flera ribosomer som kallas nukleoiden.
En enda, cirkulär bit av DNA som kallas en plasmid, fäst vid cellmembranet (i vissa fall) och direkt i kontakt med cytoplasman innehåller det genetiska materialet för reproduktion.
Plasmiderna i vissa prokaryota bakterier kan överföras mellan celler, vilket gör att de kan dela antibiotikaresistenta egenskaper med andra celler.
Flera yttre strukturer som flageller, glycocalyx och pili.
Stort yta-till-volymförhållande
De flesta prokaryota celler kräver ett mikroskop för att se dem. På grund av sin lilla storlek har prokaryota celler ett större yta-till-volymförhållande – den prokaryota cellens yta jämfört med dess volym – vilket gör att näringsämnen lätt och snabbt når alla delar av cellens inre. Prokaryota celler är också enklare i sin sammansättning jämfört med de mer komplexa eukaryota cellerna.
Prokaryotisk cellväggskomposition
Materialet som utgör den prokaryota cellens ytterväggar är annorlunda jämfört med eukaryota celler. Omgiven av en kapsel, ett löst slemlager eller båda, hjälper cellens yttervägg och lager den att fästa på ytor i miljön med hjälp av korta hårliknande filament som kallas fimbriae. Prokaryota celler i bakteriedomänen består av peptidoglykan, en tät nätliknande vägg som består av aminosockerkedjor länkade av peptider (två eller flera aminosyror kopplade i en kedja). Prokaryota celler i Archaea-domänen består av proteiner, komplexa kolhydrater eller distinkta molekyler som liknar, men inte är samma som peptidoglykan.
Inuti vissa prokaryota cellväggar finns det ett hudliknande cytoplasmatiskt skikt, bestående av en tvåskikts organisk förening – lipider – vanligtvis olösliga i vatten och saknar steroidalkoholer. Vissa bakterier har celluppdelning, där dessa membran omsluter delar av det inre av cellen som grupper av DNA eller ribosomer, liknande de egenskaper som finns i eukaryota celler.
Eftersom detta cytoplasmatiska membran är halvabsorberande, styr det vilka molekyler som kan gå in i eller lämna cellen. Alla celler kräver förmågan att dra in och behålla flera kemikalier för att hjälpa metaboliska processer – kemiska procedurer som förekommer i alla celler för att upprätthålla liv. Ingredienser rör sig över detta membran på ett av tre sätt: aktiv transport, underlättad diffusion och passiv diffusion.
Hur prokaryota celler gör mat
Prokaryota celler, precis som alla levande varelser, kräver organiska föreningar för energi som molekyler som innehåller kol eller väte. Organiska näringsämnen inkluderar kolhydrater – stärkelse och socker – lipider och proteiner.
Prokaryota cellulära organismer är antingen autotrofer, celler som gör sin egen mat, eller heterotrofer, celler som konsumerar mat som finns i deras miljöer.
Prokaryota autotrofer faller in i en av två kategorier: de som gör mat med hjälp av solen (som växtfotosyntes), som kallas fotosyntetiska autotrofer, och kemosyntetiska autotrofer, celler som gör mat med energi från oorganiska kemikalier.
Biologer klassificerar heterotrofa prokaryota celler efter deras matningssätt: saprotrofa, parasitiska eller mutualisitiska. Saprotrofa prokaryota celler fungerar som nedbrytare och spelar en viktig roll för att frigöra eller återvinna näringsämnen som är bundna i kropparna av döda organismer som de livnär sig på.
Parasitiska prokaryota celler verkar i ett symbiotiskt förhållande och livnär sig på en värdorganism , i allmänhet utan att döda värden. Mutualistiska prokaryotceller fungerar i ett fördelaktigt förhållande till båda arterna, som de kvävefixerande bakteriecellerna som lever i knölar fästa vid växtrötter. De prokaryota bakterierna omvandlar atmosfäriskt kväve i atmosfären till en struktur som kan användas av växter, medan växter förser dessa encelliga organismer med kolhydrater.
En nukleoid istället för en membranbunden kärna
Prokaryota celler har inte ett separat område inuti sig inneslutet i ett hölje för att hålla genetiskt material. Istället innehåller kärnkroppen i en prokaryot cell, som kallas en nukleoid, vanligtvis en cirkulär kromosom som består av DNA. Prokaryota celler har inte en tät sfärisk struktur som kallas en nukleolus som innehåller kärnan. DNA:t inuti den prokaryota cellen blir ritningen för dottercellerna när den prokaryota cellen reproducerar.
Prokaryota celler reproducerar genom binär fission
DNA i prokaryota celler finns i en enda cirkulär DNA-struktur som kallas en plasmid inuti cytoplasman. Reproduktion börjar med kromosomreplikation, där den gör en kopia av sig själv och bildar nytt DNA som fäster vid plasmamembranet. Vid denna tidpunkt rör sig varje kromosom till motsatta ändar av cellen medan ett membran i mitten växer mellan de två kromosomerna tills det separerar dem i olika sektioner. Varje sektion innehåller genetiskt material för en separat cell. När membranet växer för att separera varje del av cellen med sitt individuella genetiska material, delar det sig sedan i mitten för att bilda två nya dotterceller. Eftersom de är mer komplexa, reproducerar eukaryota celler med hjälp av mitos.
Typer och former av prokaryota celler
Som varierande och otroligt rikliga små livsformer är mikrobiologer vanligtvis katalogisera bakterier med tre grundläggande, men distinkta former: coccus, stav eller spiral.
Coccus: Visas som ovala eller sfäriska celler.
Stav: Kallas även baciller, dessa är som de låter, formade som en stav.
Men det här är inte de enda formerna som enstaka- cellbakterier har. Andra former inkluderar flikiga, filamentösa, flera former av olika typer, mantlade, spindelformade, skaftade, stjärnformade och trikombildande bakterier.
Prokaryota bakterier cellkänslighet mot antibiotika
Gramfärgningsprocessen, som ursprungligen utvecklades av den danske läkaren Hans Christian Gram, är en annan metod som en mikrobiolog använder för att identifiera okända bakterier. Denna process har två resultat: gramnegativa eller grampositiva. Testet går ut på att använda olikfärgade fläckar som signalerar cellens förmåga att absorbera fläcken eller inte. Den kemiska sammansättningen av cellväggarna i den prokaryota bakteriecellen avgör vilken färg bakteriecellerna får.
Efter att ha infogat en koloni av celler på en bild, mikrobiologen lägger till flera kemikalier till gruppen av celler i olika stadier av processen, och börjar med att lägga till en lilafärgad kemikalie till objektglaset och jod för att sätta fläcken. Etanol tvättar bort det lila färgämnet för att tillåta tillsats av ett rödfärgat färgämne . Gram-positiva celler blir lila, medan gram-negativa celler blir rosa på objektglasen som undersöks under ett mikroskop. Gram-positiva bakterier har mycket permeabla väggar som tillåter specifika antibiotika in, medan gramnegativa bakterier inte är lika mottagliga. Ett exempel på en grampositiv prokaryotisk cell är en spiroket som ansvarar för syfilis.
Cyanobakterier prokaryota celler
Prokaryota celler i Archaea-domänen och kungariket
Innan forskare upptäckte att arkéer skilde sig tydligt från bakterier, kallade dem arkebakterier, till skillnad från bakterier. Dessa encelliga organismer existerar mellan bakterie- och eukaryarikena och delar vissa cellegenskaper hos båda samtidigt som de har sina egna unika egenskaper.
Membranen i archaea prokaryota celler består av grenade kolvätekedjor och deras cellväggar innehåller inga peptidoglykaner. Vissa prokaryota archaea-celler svarar på antibiotika som påverkar celler i Eukarya-domänen, men svarar inte på vissa av de antibiotika som vissa bakterier är känsliga för. rRNA-materialet i archaea är helt annorlunda än det genetiska material som finns i prokaryota bakterieceller. De flesta av de andra egenskaperna hos archaea-celler liknar egenskaperna hos bakteriers prokaryota celler.
Mellan prokaryota celler
En speciell grupp av prokaryota bakterieceller – ett superfylum –
inkluderar tre medlemmar i sin klassificering: planctomycetes, verrucomicrobia och chlamydiae, förkortade till PVC. Dessa celler, kategoriserade i bakteriedomänen, uppvisar egenskaper som finns i både Archaea- och Eukarya-celler. Vissa av dem har cellbrunnar som saknar peptidoglykaner, besläktade med eukaryoter och arkéer och vissa har membran som omger delar av cellens genetiska material, typiska egenskaper hos eukaryota celler. Vissa prokaryota PVC-celler delar sig genom en spirande process eller innehåller steroler i sina membran, till skillnad från de flesta prokaryota bakterier.
