4.4: Komórki prokariotyczne

Prokarioty to małe organizmy jednokomórkowe obejmujące domeny — Archaea i Bakterie. Bakterie obejmują wiele pospolitych organizmów, takich jak Salmonella i E. coli, natomiast do Archeonów zaliczają się ekstremofile żyjące w trudnych warunkach, takich jak źródła wulkaniczne.

Podobnie jak komórki eukariotyczne, wszystkie komórki prokariotyczne są otoczone błoną plazmatyczną, mają materiał genetyczny w postaci pojedynczego, kolistego DNA, cytoplazmę wypełniającą wnętrze komórki oraz rybosomy syntetyzujące białka. Jednakże, w przeciwieństwie do komórek eukariotycznych, prokarioty nie mają jądra ani innych organelli wewnątrzkomórkowych związanych z błoną. Ich składniki komórkowe swobodnie unoszą się w cytoplazmie, chociaż ich DNA jest skupione w regionie zwanym nukleoidem.

Wewnątrz cytoplazmy wiele prokariotów ma małe, okrągłe, dwuniciowe fragmenty DNA zwane plazmidami. Różnią się one od chromosomalnego DNA komórki i zawierają tylko kilka specjalnych genów, które zapewniają bakteriom zalety w zakresie przeżycia, takie jak oporność na antybiotyki. Plazmidy są samoreplikujące i mogą być przenoszone pomiędzy komórkami prokariotycznymi.

Większość prokariotów ma ścianę komórkową zbudowaną z peptydoglikanu, która leży na zewnątrz ich błony komórkowej. Fizycznie chroni komórkę i pomaga jej utrzymać ciśnienie osmotyczne w różnych środowiskach. Wiele prokariotów ma również lepką warstwę kapsułki, która pokrywa ścianę komórkową i pozwala im przyklejać się do podłoża lub do siebie nawzajem, zapewniając w ten sposób dodatkową ochronę.

Chociaż prokarioty nie mają organelli związanych z błoną, niektóre mają wloty błony komórkowej, które pełnią wyspecjalizowane funkcje—takie jak fotosynteza u cyjanobakterii. Dlatego chociaż prokarioty są prostymi komórkami w porównaniu do eukariontów, mają pewne unikalne struktury, które pomagają im wykonywać złożone funkcje i pozwalają im żyć w różnorodnych środowiskach.

Archeony i bakterie to prokariota, małe organizmy jednokomórkowe.

Wszystkie komórki prokariotyczne są otoczone selektywnie przepuszczalną błoną plazmatyczną, która może być pokryta ścianą peptydoglikanu. Polimery aminokwasów i cukrów dla dodatkowego poziomu ochrony, głównie w celu utrzymania zarówno ciśnienia osmotycznego, jak i ogólnego kształtu. Na zewnątrz tej koperty znajduje się kolejna warstwa obrony. Kapsułka hydrofilowa, obwódka polisacharydowa, która wspomaga przyczepność. Wewnątrz kilka składników jest po prostu zawieszonych w cytoplazmie lepka, w tym materiał genetyczny.

Zamiast jądra, DNA jest ułożone jako pojedyncza, podwójna nić skupiona w centralnej części zwanej nukleoidem, gdzie może wchodzić w interakcje z swobodnie pływającymi białkami. Mniejsze okrągłe kawałki, plazmidy są psychicznie oddzielone od tego chromosomalnego DNA i mogą replikować się niezależnie, zapewniając przewagę w przetrwaniu, taką jak oporność na antybiotyki. Poza tymi uniwersalnymi podobieństwami strukturalnymi, różne gatunki zawierają unikalne organelle związane z białkami i lipidami.

Na przykład cyjanobakterie posiadają mikrofunkcje, takie jak karboksysomy wiążące węgiel i fotosyntetyczne tylakoidy do zbierania światła o bardzo niskiej intensywności. Podczas gdy bakterie magnetotaktyczne mają magnetosomy, które kierują swój ruch wzdłuż linii pola magnetycznego. Inne tryby obejmują tworzenie zarodników i inkluzje do przechowywania nadmiaru składników odżywczych.

Pomimo swojej reputacji jako prostych z niskim stopniem kompartmentalizacji komórek, komórki prokariotyczne ewoluowały, aby przetrwać w złożonym otoczeniu.