ძირითადი მასალა

კურსი: ბიოლოგია > თემა 19

გაკვეთილი 1: პროკარიოტების სტრუქტურა

პროკარიოტების სტრუქტურა

პროკარიოტების (ბაქტერიებისა და არქეების) მიმოხილვა. პროკარიოტული უჯრედების სტრუქტურული თავისებურებები.

საკვანძო საკითხები:

პროკარიოტები ერთუჯრედიანი ორგანიზმებია, რომლებიც ბაქტერიებისა და არქეების ზესამეფოებს მიეკუთვნებიან.
პროკარიოტული უჯრედები ეუკარიოტულ უჯრედებზე ბევრად უფრო მცირე ზომისანი არიან. მათ არ აქვთ ბირთვი და ორგანელები.
ყველა პროკარიოტი უჯრედის კედლითაა შემოსილი. მრავალ მათგანს აგრეთვე აქვს პოლისაქარიდებისგან შედგენილი კაფსულა ან ლორწოვანი ფენა.
პროკარიოტებს თავიანთ ზედაპირზე ხშირად აქვთ გამონაზარდები (პროტრუზიები). შოლტები და პილუსები გადაადგილებისთვის გამოიყენება, ფოჩები (ფიმბრიები) უჯრედს ზედაპირზე მიმაგრებაში ეხმარება, ხოლო სასქესო პილუსი დნმ-ის მიმოცვლისთვის გამოიყენება.
პროკარიოტული უჯრედების უმეტესობას მხოლოდ ერთი წრიული ქრომოსომა აქვს. შესაძლოა, მათ ასევე ჰქონდეთ წრიული დნმ-ის უფრო პატარა ნაწილები, რომლებსაც პლაზმიდები ეწოდება.

შესავალი

ბაქტერიებს ხშირად უყენებენ ცუდ ბრალდებებს: ისინი აღიწერებიან, როგორც სახიფათო „მიკრობები“, რომლებიც დაავადებებს იწვევენ. მართალია, ზოგი ტიპის ბაქტერია მართლაც იწვევს დაავადებას (რაც გეცოდინებათ, თუკი თქვენთვის ოდესმე ანტიბიოტიკები დაუნიშნავთ), მაგრამ მრავალი სხვა ბაქტერია უწყინარია, ზოგი კი, სულაც, სასარგებლო.

ბაქტერიები პროკარიოტებად კლასიფიცირდებიან ერთუჯრედიანი ორგანიზმების კიდევ ერთ ჯგუფთან, არქეებთან, ერთად. პროკარიოტები ძალიან პატარები არიან, თუმცა, სინამდვილეში, ისინი დედამიწაზე დომინირებენ. ისინი ბინადრობენ თითქმის ყველგან — ყველა ზედაპირზე, მიწასა თუ წყალზე, და თქვენს სხეულებშიც კი.

განსაკუთრებული აქცენტის გაკეთებაა საჭირო ამ უკანასკნელზე: თქვენ, სავარაუდოდ, სხეულში იმავე რაოდენობის პროკარიოტული უჯრედი გაქვთ, რამდენიც ადამიანის უჯრედი

^{1}

! შესაძლოა, ეს შემაშფოთებლად ჟღერდეს, მაგრამ მრავალი ჩვენი პროკარიოტი „ასისტენტი“ მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩვენთვის ჯანმრთელობის შენარჩუნებაში.

ამ სტატიაში ჩვენ გავიგებთ, თუ რას წარმოადგენენ პროკარიოტები და ზუსტად რა განასხვავებთ მათ ეუკარიოტებისგან (მაგალითად, თქვენგან, ოთახის მცენარისგან ან სოკოსგან). შემდეგ ჩვენ განვიხილავთ იმ სტრუქტურებს, რომლებსაც გადასარჩენად იყენებენ ეს მარჯვე, ყველგან მსუფევი პატარა ორგანიზმები.

რა არის პროკარიოტი?

პროკარიოტები მიკროსკოპული ორგანიზმებია, რომლებიც ბაქტერიებისა (ლათ. Bacteria) და არქეების (ლათ. Archaea) ზესამეფოებს მიეკუთვნებიან, ეს უკანასკნელნი კი სიცოცხლის სამი მთავარი ზესამეფოდან ორს წარმოადგენენ (მესამე, Eukarya, მოიცავს ყველა ეუკარიოტს, მათ შორის ცხოველებს, მცენარეებსა და სოკოებს). ბაქტერიები და არქეები ერთუჯრედიანები არიან, ეუკარიოტების უმრავლესობა კი მრავალუჯრედიანია.

განამარხებული ფორმები მოწმობს, რომ პროკარიოტები დედამიწაზე ჯერ კიდევ

3, 5

მილიარდი წლის წინ იყვნენ, და მეცნიერებს მიაჩნიათ, რომ დედამიწაზე დღეს არსებული სიცოცხლის ყველა ფორმას პროკარიოტულმა წინაპრებმა მისცეს დასაბამი

^{2, 3}

პროკარიოტები და ეუკარიოტები

პროკარიოტები და ეუკარიოტები რამდენიმე ფუნდამენტურ საკითხში ერთმანეთის მსგავსნი არიან, რაც მათი საერთო ევოლუციურ წინაპრის ამსახველია. მაგალითად, თქვენც და თქვენს ნაწლავებში მობინადრე ბაქტერიებიც გენებს ცილებად „შიფრავთ“ ტრანსკრიფციისა და ტრანსლაციის მეშვეობით. მსგავსად ამისა, თქვენც და თქვენი პროკარიოტული ბინადრებიც შთამომავლობას დნმ-ის სახით გადასცემთ გენეტიკურ ინფორმაციას.

სხვა მხრივ, პროკარიოტები და ეუკარიოტები საკმაოდ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. ეს განსაკუთრებით აშკარაა, როდესაც ადამიანებსა და ბაქტერიებს ვადარებთ ერთმანეთს. ყოველ შემთხვევაში, ჩემთვის ეს ნაკლებად აშკარაა, როდესაც ბაქტერიას საფუარა სოკოს ვადარებთ (რომელიც ძალიან პატარა და ერთუჯრედიანია, თუმცა ეუკარიოტია). ზუსტად რა განასხვავებს ორგანიზმთა ამ კატეგორიებს ერთმანეთისგან?

პროკარიოტებსა და ეუკარიოტებს შორის ყველაზე ძირეული განსხვავებები მათი უჯრედების აგებულებაშია. უფრო კონკრეტულად:

ეუკარიოტულ უჯრედებს აქვთ ბირთვი (ნუკლეუსი), მემბრანით შემოსაზღვრული „ოთახი“, რომელშიც დნმ ინახება, პროკარიოტებს კი ის არ აქვთ. ფორმალურად, სწორედ ეს მახასიათებელი განასხვავებს ამ ორ ჯგუფს.
ეუკარიოტებს, როგორც წესი, ბირთვთან ერთად მემბრანით შემოსაზღვრული სხვა ორგანელებიც აქვთ, პროკარიოტებს კი — არა.
უჯრედები, ზოგადად, პატარები არიან, მაგრამ პროკარიოტული უჯრედები ძალიან პატარებია. ტიპური პროკარიოტული უჯრედის სიგრძე $0, 2$ ‍ $-$ ‍ $2$ ‍ $μm$ ‍-ია დიამეტრში, ხოლო ტიპური ეუკარიოტული უჯრედისა — $10$ ‍ $-$ ‍ $100$ ‍ $μm$ ‍ $^{4}$ ‍.

მრავალ პროკარიოტულ უჯრედს აქვს სფერული, ძაფისებრი ან სპირალური ფორმა (როგორც ეს ქვემოთაა ნაჩვენები). შემდგომ სექციებში ჩვენ განვიხილავთ პროკარიოტული უჯრედის სტრუქტურას. დავიწყებთ გარედან, ნელ-ნელა კი უჯრედის შიგნით შევაღწევთ.

_სურათის წყარო „ბაქტერიული მორფოლოგიის დიაგრამა," ავტორი Mariana Ruiz Villareal (საჯარო დომენი)._

კაფსულა

მრავალ პროკარიოტს აქვს წებოვანი გარე შრე, რომელსაც კაფსულა ეწოდება და რომელიც, როგორც წესი, პოლისაქარისებისგან (შაქრის პოლიმერებისგან) არის აგებული.

კაფსულა პროკარიოტებს ერთმანეთსა და მათ გარემოში არსებულ განსხვავებულ ზედაპირებთან მიწებებაში უწყობს ხელს. ის აგრეთვე უჯრედს გამოშრობისგან იცავს. დაავადების გამომწვევი პროკარიოტების შემთხვევაში, რომლებმაც მასპინძელი ორგანიზმის სხეულის კოლონიზაცია მოახდინეს, კაფსულა ან ლორწოვანი ფენა პროკარიოტს მასპინძლის იმუნური სისტემისგანაც იცავს.

გახსოვთ გრიფიტის ექსპერიმენტი, რომელმაც აჩვენა „მატრანსფორმირებელი პრინციპის“ (დნმ-ის) არსებობა, რომელსაც შეეძლო ხორკლიანი, უწყინარი ბაქტერიები გლუვ, პათოგენურ ბაქტერიებად ექცია? ეს გლუვი ბაქტერიები გლუვები (და დაავადების ტარების უნარის მქონენი) იმიტომ იყვნენ, რომ კაფსულები ჰქონდათ!

უჯრედის კედელი

ყველა პროკარიოტულ უჯრედს აქვს უჯრედის კედელი, რომელიც კაფსულის შიგნით მდებარეობს (თუკი უჯრედს კაფსულა აქვს). ეს სტრუქტურა უჯრედს ფორმას უნარჩუნებს, იცავს მის შემცველობას და უჯრედს გასკდომის საშუალებას არ აძლევს, როდესაც იგი წყლით ივსება.

თითქმის ყველა ბაქტერიის უჯრედის კედელი შეიცავს პეპტიდოგლიკანს, პოლიმერს, რომელიც ერთმანეთთან დაკავშირებული შაქრებისა და პოლიპეპტიდებისგან შედგება. პეპტიდოგლიკანი უცნაურია, რადგან ის არამხოლოდ L ამინომჟავებს შეიცავს, რომლებიც ჩვეულებრივ ცილების სინთეზისთვის გამოიყენება, არამედ ასევე D ამინომჟავებს (L ამინომჟავების „სარკისებრ ანარეკლს"). არქეების უჯრედების კედლები არ შეიცავს პეპტიდოგლიკანებს, თუმცა ზოგი მათგანი შეიცავს მსგავს მოლეკულას — ფსევდოპეპტიდოგლიკანს, დანარჩენები კი ცილებისა და პოლიმერების სხვა სახეობებისგან შედგებიან

^{5, 6}

ზოგ ეუკარიოტს, მაგალითად, მცენარეებსა და სოკოებს, ასევე, აქვს უჯრედის კედელი, თუმცა ის პროკარიოტების კედლისგან განსხვავებული ნივთიერებებისგან შედგება. მცენარეების უჯრედების კედლები ძირითადად ცელულოზასგან შედგება, სოკოსი კი - მოდიფიცირებული პოლისაქარიდი ქიტინისგან. ცელულოზასა და ქიტინზე უფრო ვრცლად შეგიძლიათ წაიკითხოთ სტატიაში ნახშირწყლები.

_სურათის წყარო „პროკარიოტების სტრუქტურა: მე-2 გამოსახულება," ავტორი ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია (CC BY 3,0)._

ზოგიერთი ანტიბიოტიკი, რომელიც ადამიანებისა და ცხოველების ბაქტერიულ ინფექციებს ებრძვის, უჯრედის კედელს უტევს. მაგალითად, ზოგი ანტიბიოტიკი შეიცავს პეპტიდოგლიკანის სინთეზში გამოყენებულის მსგავს D ამინომჟავებს და ამით „თავს ინიღბავენ" იმ ფერმენტებად, რომლებიც ბაქტერიული უჯრედის კედელს აშენებენ (ადამიანის უჯრედებზე გავლენას არ ახდენენ, რადგან ისინი D ამინომჟავებს არ იყენებენ პოლიპეპტიდების სინთეზისთვის)

^{5, 7}

გრამის წესით შეღებვა

მართალია, ბაქტერიული უჯრედის კედლების უმეტესობა პეპტიდოგლიკანს შეიცავს, მაგრამ ისინი სხვა მხრივ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. მეტიც, სწორედ ეს განსხვავებები გამოიყენება ბაქტერიების კლასიფიკაციისთვის, როდესაც გრამის წესით შეღებვის ტექნიკას ვიყენებთ. დანიელი ფიზიკოსის, კრისტიან გრამის, მიერ მე-19 საუკუნეში შემუშავებული ეს ტექნიკა ბაქტერიებს ორ ჯგუფად ყოფს: გრამდადებითი და გრამუარყოფითი.

შეღებვის დროს ბაქტერიების შერჩევას ორ საღებავს ადებენ. თავდაპირველად გამოიყენება იისფერი საღებავი და იოდი, რომლებიც ერთმანეთს უკავშირდებიან და ბაქტერიების უჯრედის კედლებში წარმოქმნიან დიდ მოლეკულას. შემდეგ შერჩევა ალკოჰოლით „ირეცხება“, რითიც მას შორდება ნარჩენი ან არამჭიდროდ შეკავშირებული იისფერი საღებავისა და იოდის კომპლექსები, და ნიმუშს ამჯერად წითელი საღებავი ედება.

ბაქტერიების უჯრედის კედლის სტრუქტურა განსაზღვრავს, თუ რომელი საღებავი იქნება ხილული ამ პროცედურის შემდეგ. გრამდადებით ბაქტერიებს აქვთ სქელი უჯრედის კედელი, პეპტიდოგლიკანისგან აგებული, რომელიც იჭერს იისფერი საღებავისა და იოდის ნაერთის მოლეკულებს (წითელი საღებავიც ებმის, თუმცა იისფერი მას ფარავს). გრამუარყოფით ბაქტერიებს, მეორე მხრივ, პეპტიდოგლიკანის თხელი შრე აქვთ და დამატებითი გარე მემბრანა (იხილეთ ქვედა სურათი). პეპტიდოგლიკანის თხელი შრე მხოლოდ წითელ საღებავს ინარჩუნებს, რაც გრამუარყოფით ბაქტერიებს მოვარდისფრო შეფერილობას სძენს.

სურათი ეფუძნება მსგავს ნამუშევარს რისისა და კოლეგების ავტორობით $^{8}$ ‍

პლაზმური მემბრანა

უჯრედის კედლის ქვემოთ პლაზმური მემბრანაა განლაგებული. პლაზმური მემბრანის მთავარი საშენი ბლოკია ფოსფოლიპიდი — ლიპიდი, რომელიც შედგება ჰიდროფილური (წყლის მოყვარული) ფოსფატის თავსა და ორი ჰიდროფობური (წყლის მოშიში) ცხიმოვანი მჟავის კუდზე მიბმული გლიცერინის მოლეკულისგან. ეუკარიოტული ან ბაქტერიული მემბრანის ფოსფოლიპიდები ორ შრედ ლაგდება და წარმოქმნის ორმაგ ფოსფოლიპიდურ შრეს.

_სახეცვლილი სურათის წყაროა „ლიპიდები: სურათი 8 და 9," მფლობელი ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია (CC BY 4,0)_

არქეების პლაზმურ მემბრანას რამდენიმე განსაკუთრებული თვისება აქვს, რომლებიც მას ბაქტერიებისა და ეუკარიოტების პლაზმური მემბრანებისგან განასხვავებს. მაგალითად, ზოგიერთ სახეობაში, საპირისპიროდ მიმართული ფოსფოლიპიდების კუდები ერთიანდება ერთ კუდად და ორმაგი შრის ნაცვლად ერთმაგ შრეს წარმოქმნის (ისე, როგორც ქვემოთაა ნაჩვენები). ამ ცვლილებამ მემბრანა შეიძლება უფრო სტაბილური გახადოს მაღალ ტემპერატურებზე, რაც არქეებს მდუღარე ცხელ წყაროებში ბედნიერად ცხოვრების საშუალებას აძლევს.

ზოგ შემთხვევაში ერთშრიანი ფენების ქონასთან ერთად არქეების პლაზმური მემბრანა სხვა მხრივაც განსხვავდება ბაქტერიებისა და ეუკარიოტების პლაზმური მემბრანებისგან. ქვემოთ მოყვანილია სამი ძირითადი განსხვავება

^{9}

პირველ ყოვლისა, არქეებს აქვთ ისეთი ფოსფოლიპიდები, რომლებსაც ცხიმოვანი მჟავის კუდების ნაცვლად იზოპრენული კუდები აქვთ. იზოპრენული კუდები განტოტვილია, ცხიმოვანი მჟავისები კი — არა.
მეორე, გლიცერინის მოლეკულის იზოპრენულ კუდებთან დამაკავშირებელი ბმა არქეებში არის ეთერული ბმა. ამის საპირისპიროდ, ბაქტერიებში (და ეუკარიოტებში) გლიცერინი ცხიმოვან მჟავას ესტერული ბმით უკავშირდება, როგორც ეს ქვემოთაა ნაჩვენები.
მესამე, გლიცერინის მოლეკულები, რომლებიც არქეების ფოსფოლიპიდების ასაგებად გამოიყენება, წარმოადგენენ სარკულ გამოსახულებას იმ მოლეკულებისა, რომლებითაც იგება ბაქტერიული და ეუკარიოტული ფოსფოლიპიდები (როდესაც სამგანზომილებიან სივრცეში განვიხილავთ). გლიცერინის ეს ფორმები ერთმანეთის ენანტიომერებია და მათ L-გლიცერინი (გვხვდება არქეებში) და D-გლიცერინი (გვხვდება ბაქტერიებსა და ეუკარიოტებში) ეწოდება.

_სურათის წყარო „არქეების მემბრანა," ავტორი Fransciscosp2 (საჯარო დომენი)._

გამონაზარდები

პროკარიოტულ უჯრედებს ხშირად აქვთ გამონაზარდები (უჯრედის ზედაპირიდან), რომლებიც უჯრედს ზედაპირებზე მიწებებაში, მოძრაობაში ან სხვა უჯრედებისთვის დნმ-ის გადაცემაში ეხამრება.

წვრილი ფილამენტები, რომლებსაც ფოჩები (ფიმბრიები) ეწოდება, მაგალითად, როგორც ქვემოთ მოცემულ სურათზეა ნაჩვენები, გამოიყენება ადჰეზიისთვის (შეწებებისთვის) — ეს ნიშნავს, რომ ისინი უჯრედებს მათ გარემოში არსებულ ობიექტებსა და ზედაპირებზე მიწებებაში ეხმარება.

_სურათის წყარო „ნაწლავის ჩხირის ფიმბრია," ავტორი Manu Forero (CC BY 2,5)._

უფრო გრძელი გამონაზარდები, რომლებსაც პილუსები ეწოდებათ (ინგლ. pilus (მხ.), pili (მრ.)), რამდენიმე ტიპის არსებობს და თითოეულს განსხვავებული როლი აქვს. მაგალითად, სასქესო პილუსი ორ ბაქტერიულ უჯრედს ერთმანეთთან აკავშირებს და მათ შორის დნმ-ის გადაცემის საშუალებას იძლევა იმ პროცესის მეშვეობით, რომელსაც კონიუგაცია (შეუღლება) ეწოდება. ბაქტერიული პილუსების კიდევ ერთი კლასი, IV ტიპის პილუსი, ბაქტერიას გარემოში მოძრაობაში უწყობს ხელს

^{10}

მიუხედავად ამისა, მოძრაობისთვის განკუთვნილი ყველაზე ხშირი გამონაზარდებია შოლტები (წამწამები). ეს კუდისმაგვარი სტრუქტურები პროპელერებივით ტრიალებენ, რათა უჯრედმა თხევად გარემოში გადაადგილება მოახერხოს.

დიახ, შოლტები მხოლოდ ბაქტერიებსა და არქეებში არ გვხვდება, ისინი ეუკარიოტულ უჯრედებსაც აქვს. მიუხედავად ამისა, შოლტების სტრუქტურა და ქიმიური შემადგენლობა განსხვავებულია ყველა ჯგუფისთვის, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ შოლტების სამი ტიპი ევოლუციურად ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად წარმოიშვა

^{11}

ქრომოსომა და პლაზმიდები

პროკარიოტების უმრავლესობას აქვს ერთი წრიული ქრომოსომა და, შესაბამისად, გენეტიკური მასალის მხოლოდ ერთი ასლი. ამის საპირისპიროდ, ეუკარიოტებს, მაგალითად, ადამიანებს, როგორც წესი, რამდენიმე ძაფისებრი ქრომოსომა და თავიანთი გენეტიკური მასალის ორი ასლი აქვთ (ჰომოლოგიურ ქრომოსომებზე).

ზოგიერთი პროკარიოტი ნორმალური პროკარიოტებისგან განსხვავდება. აღწერილია

^{12}

სახეობები წრფივი ქრომოსომებით, რამდენიმე ქრომოსომით ან ერთისა და იმავე ქრომოსომის რამდენიმე ასლით.

გარდა ამისა, პროკარიოტული გენომები, ზოგადად, გაცილებით უფრო მცირე ზომისაა, ვიდრე ეუკარიოტული გნეომები. მაგალითად, E. coli-ს გენომი ზომაში საფუარა სოკოს (მარტივი ერთუჯრედიანი ეუკარიოტის) გენომის ნახევარზე ნაკლებია და ადამიანის გენომზე დაახლოებით

700

-ჯერ უფრო პატარა

^{13}

განმარტების თანახმად, პროკარიოტებს არ აქვთ მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი, რომელიც მის ქრომოსომებს „დაიჭერს“. ნაცვლად ამისა, პროკარიოტის ქრომოსომა მდებარეობს ციტოპლაზმის იმ ნაწილში, რომელსაც ნუკლეოიდი ეწოდება.

ამ ქრომოსომასთან ერთად მრავალ პროკარიოტს აქვს პლაზმიდები, რომლებიც ორჯაჭვიანი ექსტრაქრომოსომული („ქრომოსომის გარეთ მყოფი“) დნმ-ის პატარა რგოლებს წარმოადგენენ. პლაზმიდები ატარებენ შეცვლადი გენების მცირე ოდენობას და ისინი უჯრედის შიგნითვე კოპირდებიან ქრომოსომისგან დამოუკიდებლად. შესაძლოა, ისინი გადაეცეს პოპულაციის სხვა პროკარიოტებს, რისი მეშვეობითაც ზოგჯერ ვრცელდება გადარჩენისთვის სასარგებლო გენები.

მაგალითად, ზოგი პლაზმიდი ატარებს გენებს, რომლებიც ბაქტერიებს ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადს ხდის (ამ გენებს R გენები ეწოდება). როდესაც R გენების მქონე პლაზმიდები მიმოიცვლება პოპულაციაში, მათ სწრაფად შეუძლიათ, პოპულაცია ანტიბიოტიკური პრეპარატებისადმი მდგრადი გახადონ. მართალია, ბაქტერიებისთვის ეს სასარგებლოა, თუმცა ეს პროცესი ექიმებს საზიანო ბაქტერიული ინფექციების მკურნალობას ურთულებს.

ანტიბიოტიკები საკვანძოა საზიანო ბაქტერიული ინფექციების, მაგალითად, პნევმონიისა და ტუბერკულოზის, სამკურნალოდ. მიუხედავად ამისა, ანტიბიოტიკების ხშირმა გამოყენებამ წარმოქმნა პათოგენური ბაქტერიების ისეთი შტამები, რომლებიც მათ მიმართ მდგრადია. როგორ მოხდა ეს?

ზოგიერთი ბაქტერია ატარებს გენებს (ან გენთა სპეციფიკურ ვერსიებს), რომლებიც მას ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობას სძენენ. ეს გენები ბაქტერიებს სხვა ორგანიზმების მიერ გამოთავისუფლებულ ბუნებრივ ანტიბიოტიკებთან კონკურენციისა თუ დაცვისთვის „ბრძოლაში“ ეხმარება. თუკი ანტიბიოტიკების მქონე გარემოში მათ მიმართ მდგრადი ბაქტერია აღმოჩნდა, იგი გადარჩება და არამდგრად ბაქტერიებზე უფრო მეტად გამრავლდება (ეს ნიშნავს, რომ ბუნებრივი გადარჩევა მათ გამოარჩევს). თუკი მდგრადობის მქონე ინდივიდებს ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობის გენები პლაზმიდებში აქვთ, მათ შეუძლიათ, მდგრადობა პოპულაციის სხვა ინდივიდებსაც გადასცენ.

ამ მექანიზმების მეშვეობით სწრაფადაა შესაძლებელი მდგრადი ბაქტერიების კოლონიების წარმოქმნა, მათი დახოცვა კი ზოგჯერ ძალიან რთულია. ამის გამო მრავალი მეცნიერი დაჟინებით გვაფრთხილებს ანტიბიოტიკების ფართოდ გამოყენებასთან დაკავშირებით.

შიდა განყოფილებები

პროკარიოტები არ არიან „ვალდებულნი“, ჰქონდეთ შიდა განყოფილებები, როგორებიც, მაგალითად, ეუკარიოტების ორგანელებია, და დიდწილად მათ ისინი არც აქვთ. მიუხედავად ამისა, პროკარიოტულ უჯრედებს ზოგჯერ სჭირდებათ მემბრანის ზედაპირის ფართობის გაზრდა რეაქციებისთვის ან თავისი ფერმენტის გარშემო სუბსტრატის კონცენტრაცია, როგორც ეს ეუკარიოტული უჯრედების შემთხვევაშია. ამის გამო ზოგიერთ პროკარიოტს აქვს მემბრანული ნაკეცები, ანუ განყოფილებები, რომლებიც ფუნქციურად ეუკარიოტებში არსებულებს ჰგვანან.

მაგალითად, ფოტოსინთეზურ ბაქტერიებს ხშირად აქვთ მრავალრიცხოვანი მემბრანული ნაკეცები, რათა სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციების დროს გაზარდონ ზედაპირის ფართობი, რაც მცენარეული უჯრედის თილაკოიდური მემბრანის მსგავსია. ასეთ ბაქტერიებს ზოგჯერ კარბოქსიმებიც აქვთ — ცილით შემოსაზღვრული უჯრედული განყოფილებები, რომლებშიც ნახშირორჟანგი კონცენტრირდება კალვინის ციკლის დროს ფიქსაციისთვის

^{14}

შეამოწმეთ თვენი ცოდნა!

თქვენ მიკროსკოპში უყურებთ ახლახან აღმოჩენილ ერთუჯრედიან ორგანიზმს.
როგორ უნდა განსაზღვროთ, ორგანიზმი პროკარიოტია თუ ეუკარიოტი?

აირჩიეთ 1 პასუხი:
(Choice A)

ის ერთუჯრედიანია, ამიტომ აუცილებლად პროკარიოტი უნდა იყოს
(Choice B)
თუ მას მემბრანული ნაკეცები აქვს ფოტოსინთეზისათვის, მაშინ ის ეუკარიოტია
(Choice C)
თუ უჯრედის კედელი აქვს, პროკარიოტი უნდა იყოს
(Choice D)

თუ მას მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი აქვს, მაშინ ის ეუკარიოტი უნდა იყოს
ყველა პროკარიოტულ უჯრედს აქვს უჯრედის დამცავი კედელი, თუმცა ზოგიერთ ეუკარიოტულ უჯრედსაც აქვს უჯრედის კედელი (მაგ., მცენარეები, სოკოები და წყალმცენარეები). შესაბამისად, უჯრედის კედლის არსებობა-არარსებობით პროკარიოტს ეუკარიოტისგან ვერ გავარჩევთ.
ყველა პროკარიოტი ერთუჯრედიანია (ერთუჯრედიანი ორგანიზმია). ასევე ზოგიერთი ეუკარიოტიც ერთუჯრედიანია (მაგალითად, მტკნარ წყალში მცხოვრები ამება).
გარკვეულ პროკარიოტებს მემბრანებში განსაკუთრებული ნაკეცები აქვთ, რომელთა მეშვეობით ისინი ზრდიან ზედაპირის ფართობს გარკვეული პროცესების ჩასატარებლად, მაგალითად ფოტოსინთეზის და სხვა მეტაბოლური ფუნქციების. (ეუკარიოტები ფოტოსინთეზს აწარმოებენ მემბრანებთან მიბმულ ორგანელებში, რომლებსაც ქლოროპლასტები ეწოდებათ.)
ყველა ეუკარიოტის დნმ-ი მემბრანით შემოსაზღვრულ ბირთვშია. პროკარიოტული დნმ-ი კი ბირთვში არ არის, ის ციტოპლაზმის იმ რეგიონში „დაცურავს", რომელსაც ნუკლეოიდი ჰქვია.
ბირთვის არქონა პროკარიოტული უჯრედის განმსაზღვრელი მახასიათებელია, ბირთვის ქონა კი — ეუკარიოტული უჯრედის განმსაზღვრელი მახასიათებელი.

სტატია ვრცელდება ლიცენზიით: CC BY-NC-SA 4,0.

ციტირებული შრომები:

Abbott, Allison. (8 იანვარი, 2016). Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells. In Nature news & comment. წყარო: http://www.nature.com/news/scientists-bust-myth-that-our-bodies-have-more-bacteria-than-human-cells-1,19136.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). The first single-celled organisms. In Campbell biology (10th ed., p. 526). San Francisco, CA: Pearson.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). The first eukaryotes. In Campbell biology (10th ed., p. 528-529). San Francisco, CA: Pearson.
Rollins, David M. (n.d.). Comparison between prokaryotic and eukaryotic cells. მოპოვების თარიღი: ივლისი 30, 2016 წყარო http://www.life.umd.edu/classroom/bsci424/BSCI223WebSiteFiles/ProkaryoticvsEukaryotic.htm.
ოპენსტაქსის კოლეჯი, Biology. (2014, March 28). Structure of prokaryotes. In OpenStax CNX. წყარო: https://cnx.org/contents/nnx1QFeU@11/Structure-of-Prokaryotes.
Albers, Sonja-Verena and Meyer, Benjamin H. (2011). The archaeal cell envelope. Nature Reviews Microbiology, 9, 416-418. http://dx.doi.org/10,1038/nrmicro2576.
Martinez-Rodriguez, S. Martinez-Gomez, A. I., Rodriguez-Vico, F., Clemente-Jimenez, J. M., and Las Heras-Vazquez, F. J. (2010). Natural occurrence and industrial applications of D-amino acids: An overview. Chemistry and Biodiversity, 7, 1534.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Bacteria and archaea. In Campbell biology (10th ed., p. 569). San Francisco, CA: Pearson.
Waggoner, B., and Speer, B. R. (2006). Archaea: Morphology. In Regents of the University of California. Retrieved from http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaeamm.html.
Telford, John L., Michèle A. Barocchi, Immaculada Margarit, Rino Rappuoli, and Guido Grandi. „Pili in Gram-positive Pathogens." Nature Reviews Microbiology Nat Rev Micro 4, no. 7 (2006): 511. http://dx.doi.org/10,1038/nrmicro1443. წყარო: https://med.uth.edu/mmg/files/2014/12/Ton-That_Telford_012215.pdf.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Bacteria and archaea. In Campbell biology (10th ed., p. 570). San Francisco, CA: Pearson.
Bacterial genomes. (2016). In Department of microbiology, Cornell University. წყარო: https://micro.cornell.edu/research/epulopiscium/bacterial-genomes.
გენომი. (18 ივლისი, 2016). მოძიების თარიღი და ადგილი: 30 ივლისი, 2016 Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Genome.
Murat, D., Byrne, M., and Komeili, A. (2010). Cell biology of prokaryotic organelles. Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 2, a000422, pp. 8, 12-13. http://dx.doi.org/10,1101/cshperspect.a000422.

წყაროები:

Abbott, Allison. (8 იანვარი, 2016). Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells. In Nature news & comment. წყარო: http://www.nature.com/news/scientists-bust-myth-that-our-bodies-have-more-bacteria-than-human-cells-1,19136.

Albers, Sonja-Verena and Meyer, Benjamin H. (2011). The archaeal cell envelope. Nature Reviews Microbiology, 9, 414-426. http://dx.doi.org/10,1038/nrmicro2576.

არქეები. (2 მარტი, 2016). მოძიების თარიღი და ადგილი: 2 მარტი, 2016 Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Archaea#Membranes

Bacterial genomes. (2016). In Department of microbiology, Cornell University. წყარო: https://micro.cornell.edu/research/epulopiscium/bacterial-genomes.

Bacterial conjugation. (2003, March 18). In Physics forums. მოპოვების თარიღი: მარტი 2, 2016 წყარო https://www.physicsforums.com/threads/bacterial-conjugation.129/.

ბაქტერიების ზრდა. (31 დეკემბერი, 2015). მოძიების თარიღი და ადგილი: 2 მარტი, 2016, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Bacterial_growth.

Chromosomes in bacteria: are they all single and circular? (13 დეკემბერი, 2012). მოძიების თარიღი და ადგილია 2 მარტი, 2016, MicrobeWiki: https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Chromosomes_in_Bacteria:_Are_they_all_single_and_circular%3F.

Frazer, J. (12 იანვარი, 2013). Archaea are more wonderful than you know. In Scientific American. წყარო: http://blogs.scientificamerican.com/artful-amoeba/archaea-are-more-wonderful-than-you-know/.

გენომი. (18 ივლისი, 2016). მოძიების თარიღი და ადგილი: 30 ივლისი, 2016 Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Genome.

Mandal, A. (2013). Chromosomes in prokaryotes. InNews-Medical.net. წყარო: http://www.news-medical.net/health/Chromosomes-in-Prokaryotes.aspx.

Martinez-Rodriguez, S. Martinez-Gomez, A. I., Rodriguez-Vico, F., Clemente-Jimenez, J. M., and Las Heras-Vazquez, F. J. (2010). Natural occurrence and industrial applications of D-amino acids: An overview. Chemistry and Biodiversity, 7, 1531-1548.

Meyer, R. R. (2003). Chromosome, prokaryotic. In Genetics. წყარო: http://www.encyclopedia.com/doc/1G2-3406500050.html.

Murat, D., Byrne, M., and Komeili, A. (2010). Cell biology of prokaryotic organelles. Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 2, a000422, pp. 8, 12-13. http://dx.doi.org/10,1101/cshperspect.a000422.

ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია. (28 მარტი, 2014). პროკარიოტების სტრუქტურა. In OpenStax CNX. წყარო: https://cnx.org/contents/nnx1QFeU@11/Structure-of-Prokaryotes.

პილუსი. (13 de febrero, 2016). მოძიების თარიღი და ადგილი: 2 მარტი, 2016 Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Pilus.

Prokaryotic chromosomes. (21 იანვარი, 2016). მოძიების თარიღი და ადგილია 2 მარტი, 2016, WikiLectures: http://www.wikilectures.eu/index.php/Prokaryotic_Chromosomes.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). Bacteria and archaea: the prokaryotic domains. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 524-542). Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). Cells: The basic units of life. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 65-66). Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). The genetics of viruses and prokaryotes. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 257-277). Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Bacteria and archaea. In Campbell biology (10th ed., pp. 567-575). San Francisco, CA: Pearson.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). The first eukaryotes. In Campbell biology (10th ed., p. 528-529). San Francisco, CA: Pearson.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). The first single-celled organisms. In Campbell biology (10th ed., p. 526). San Francisco, CA: Pearson.

Rollins, David M. (n.d.). Comparison between prokaryotic and eukaryotic cells. მოძიების თარიღია 30 ივლისი, 2016. წყარო: http://www.life.umd.edu/classroom/bsci424/BSCI223WebSiteFiles/ProkaryoticvsEukaryotic.htm.

Rohde, R. E. (2016) Course notes for intro to microbiology-Bio 2420. In Austin community college. წყარო: http://www.austincc.edu/rohde/CHP4.HTM.

Structural biochemistry/lipids/ isoprenoids (4 თებერვალი, 2011). მოძიების თარიღი და ადგილია 1-ლი თებერვალი, 2016, Wikibooks: https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Lipids/Isoprenoids.

Telford, John L., Michèle A. Barocchi, Immaculada Margarit, Rino Rappuoli, and Guido Grandi. „Pili in Gram-positive Pathogens." Nature Reviews Microbiology Nat Rev Micro 4, no. 7 (2006): 509-19. http://dx.doi.org/10,1038/nrmicro1443. წყარო: https://med.uth.edu/mmg/files/2014/12/Ton-That_Telford_012215.pdf.

Waggoner, B., and Speer, B. R. (2006). Archaea: Morphology. In Regents of the University of California. წყარო: http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaeamm.html.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

შესვლა

დავალაგოთ:

პოსტები ჯერ არ არის.

გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.