• Τι είναι ένα προκαρυωτικό κύτταρο;
• Μηχανισμοί διατροφής
• Τύποι προκαρυωτικών κυττάρων
• Μέρη και λειτουργίες ενός προκαρυωτικού κυττάρου
• Ευκαρυωτικό κύτταρο

Εξηγούμε τι είναι ένα προκαρυωτικό κύτταρο, τα συστατικά του και τις λειτουργίες τους. Επίσης πώς διαφέρει από ένα ευκαρυωτικό κύτταρο.

Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί προηγούνται εξελικτικά από τους ευκαρυώτες.

Τι είναι ένα προκαρυωτικό κύτταρο;

Τα προκαρυωτικά ή προκαρυωτικά κύτταρα σχηματίζουν ζωντανούς μονοκύτταρους οργανισμούς, που ανήκουν στο υπερβασίλειο ή στην αυτοκρατορία των Προκαρυωτών ή στους τομείς των Αρχαίων και Βακτηρίων, ανάλογα με τη βιολογική ταξινόμηση που προτιμάται.

Το κύριο χαρακτηριστικό των προκαρυωτικών κυττάρων είναι ότι δεν έχουν μεμβράνη που οριοθετεί το πυρήνα του κυττάρου και αντ' αυτού παρουσιάζουν τα δικά τους γενετικό υλικό διάσπαρτα στο κυτόπλασμα, μόλις συγκεντρώθηκε σε μια περιοχή που ονομάζεται νουκλεοειδές.

Προκαρυωτικοί οργανισμοί (υπέρ- σημαίνει «πριν» και karyo που αναφέρεται στον «πυρήνα») είναι εξελικτικά προγενέστερα των ευκαρυωτών, δηλαδή εκείνων που διαθέτουν κυτταρικό πυρήνα. Αν και τα προκαρυωτικά κύτταρα εμφανίστηκαν σε ένα πολύ μακρινό παρελθόν, αυτό δεν σημαίνει ότι έχουν εξαφανιστεί από το Γη. Στην πραγματικότητα, οι πιο απλές μορφές ζωής εξακολουθούν να είναι οι προκαρυωτικοί οργανισμοί, όπως π.χ βακτήρια και οι καμάρες.

Αυτή η απλότητα που χαρακτηρίζει τους προκαρυωτικούς οργανισμούς επέτρεψε τη μεγάλη διαφοροποίησή τους, η οποία μεταφράζεται σε μεταβολισμούς εξαιρετικά ποικιλόμορφο (όχι το ίδιο με τους ευκαρυώτες) και τεράστια ποικιλομορφία όσον αφορά την προσαρμογή σε διαφορετικά περιβάλλοντα, τύποι θρέψη ή ακόμα και τη δομή των κυττάρων.

Μηχανισμοί διατροφής

Τα προκαρυωτικά κύτταρα μπορεί να είναι αυτότροφα (φτιάχνουν τα δικά τους τροφή) ή ετερότροφα (τρέφονται με οργανική ύλη που παράγεται από άλλο ζωντανό ον), τόσο αερόβια (χρειάζονται οξυγόνο για να ζήσουν) όσο και αναερόβια (δεν χρειάζονται οξυγόνο για να ζήσουν), που μεταφράζεται σε διάφορους διατροφικούς μηχανισμούς:

• Φωτοσύνθεση. Σαν το φυτά, ορισμένοι προκαρυώτες μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια του ηλιακό φως να συνθέσει οργανικό υλικό από ανόργανο υλικό, τόσο παρουσία όσο και απουσία οξυγόνου. Υπάρχουν δύο τύποι φωτοσύνθεσης: η οξυγονική φωτοσύνθεση (η οποία παράγει οξυγόνο) και η ανοξυγονική φωτοσύνθεση (δεν παράγει οξυγόνο).
• Χημειοσύνθεση. Παρόμοιο με φωτοσύνθεση, τα κύτταρα αναλαμβάνουν την οξείδωση της ανόργανης ύλης ως μηχανισμό για να λάβουν την ενέργειά τους και να αποκτήσουν τη δική τους οργανική ύλη για να αναπτυχθούν. Η χημειοσύνθεση διαφέρει από τη φωτοσύνθεση στο ότι η τελευταία χρησιμοποιεί το ηλιακό φως ως πηγή ενέργειας.
• Σαπροφυτική διατροφή. Βασίζεται στην αποσύνθεση της οργανικής ύλης που αφήνει άλλες ζωντανά όντα, είτε μετά το θάνατο είτε ως απομεινάρια των δικών τους σίτιση.
• Συμβιωτική διατροφή. Μερικοί προκαρυώτες συνδέονται με άλλα έμβια όντα, αποκτούν την οργανική τους ύλη για να υπάρχει από αυτά και δημιουργείται αμοιβαίο όφελος.
• Παρασιτική διατροφή. Υπάρχουν προκαρυωτικοί οργανισμοί (παράσιτα) που τρέφονται με την οργανική ύλη ενός άλλου μεγαλύτερου (ξενιστή ή ξενιστή), τους οποίους βλάπτουν στη διαδικασία (αν και δεν το σκοτώνουν άμεσα).

Τέλος, η αναπαραγωγή των προκαρυωτικών κυττάρων μπορεί να είναι δύο τύπων: ασεξουαλική (με τον μηχανισμό του μίτωσις) ή παρασεξουαλικό (τρεις διαδικασίες παρεμβαίνουν που σχετίζονται με την ανταλλαγή και την ενσωμάτωση αλλαγών στο γενετικό υλικό: σύζευξη, μεταγωγή και μετασχηματισμός του DNA).

Τύποι προκαρυωτικών κυττάρων

Τα βακτήρια της καρύδας έχουν λίγο πολύ σφαιρικό και ομοιόμορφο σχήμα.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα μπορεί να έχουν πολλά διαφορετικά σχήματα και συχνά τα ίδια είδος μπορεί να πάρει μεταβαλλόμενες μορφές, που ονομάζεται πλειομορφισμός. Ωστόσο, μπορούν να διακριθούν τρεις κύριοι τύποι μορφολογίας:

• Καρύδα. Είναι ένας τυπικός μορφολογικός τύπος βακτηρίων, που έχει λίγο πολύ σφαιρικό και ομοιόμορφο σχήμα. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να εμφανιστούν στους κόκκους σε ομάδες των δύο (διπλόκοκκοι), στους κόκκους σε ομάδες των τεσσάρων (τετράκοκκος), στους κόκκους σε αλυσίδες (στρεπτόκοκκος) και στους κόκκους σε ακανόνιστες ή ομαδοποιημένες ομάδες (σταφυλόκοκκος). Για παράδειγμα: Streptococcus pneumoniae, ένας από τους αιτιολογικούς παράγοντες της βακτηριακής πνευμονίας.
• Βακίλλος. Σε σχήμα ράβδου με στρογγυλεμένες άκρες, περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα βακτηρίων και άλλων ελεύθερων σαπροφυτικών οργανισμών. Οι βάκιλλοι μπορούν επίσης να βρεθούν σε ομάδες των δύο ή σε νήματα. Για παράδειγμα: Escherichia coli και Clostridium botulinum.
• Spirilum Ελικοειδής μορφή, είναι συνήθως πολύ μικρά και κυμαίνονται από παθογόνα έως αυτότροφα βακτήρια. Για παράδειγμα: είδη του γένους Campylobacter, όπως το Campylobacter jejuni, τροφιμογενές παθογόνο, που προκαλεί καμπυλοβακτηρίωση.
• Σπειροχαίτη. Έχουν επίσης ελικοειδή σχήματα αλλά είναι πολύ επιμήκεις και εύκαμπτοι. Για παράδειγμα: τα είδη του γένους Leptospira που προκαλούν λεπτοσπείρωση.
• Δονήσεις Είναι ράβδοι σε σχήμα κόμματος. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει εκείνα του τύπου vibrio, ένα γένος πρωτεοβακτηρίων που ευθύνονται για τις περισσότερες μολυσματικές ασθένειες στον άνθρωπο και στα ανώτερα ζώα, ειδικά εκείνες που είναι τυπικές του πεπτικού συστήματος. Το πιο γνωστό είναι το Vibrio cholerae, ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας.
• Παραλλαγές αυτών των μορφών είναι οι κοκκοβάκιλλοι (οβάλ) και τα βακτηρίδια κορυφοειδούς μορφής, ακανόνιστοι βάκιλλοι με φουσκωμένο άκρο.

Μέρη και λειτουργίες ενός προκαρυωτικού κυττάρου

Το προκαρυωτικό κύτταρο έχει τις ακόλουθες δομές:

• Μεμβράνη πλάσματος. Είναι το σύνορο που χωρίζει το εσωτερικό και το εξωτερικό του κύτταρο και αυτό χρησιμεύει ως φίλτρο που επιτρέπει την είσοδο ή/και την έξοδο από ουσίες (όπως η ενσωμάτωση θρεπτικών συστατικών ή η απόρριψη απορριμμάτων).
• Κυτταρικό τοίχωμα. Αποτελείται από ένα ισχυρό και άκαμπτο στρώμα που βρίσκεται έξω από την κυτταρική μεμβράνη, το οποίο δίνει στο κύτταρο ένα καθορισμένο σχήμα και ένα επιπλέον στρώμα προστασίας. Η παρουσία του κυτταρικού τοιχώματος είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό μεταξύ των φυτών, των φυκιών και μανιτάρια, αν και η σύνθεση αυτής της κυτταρικής δομής είναι διαφορετική σε καθεμία από αυτές τις ομάδες οργανισμών.
• Κυτόπλασμα. Είναι μια πολύ λεπτή κολλοειδής ουσία που συνθέτει το «σώμα» του κυττάρου και βρίσκεται μέσα στο κύτταρο.
• Νουκλεοειδή. Δεν γίνεται πυρήνας, είναι μια πολύ διασπαρμένη περιοχή που είναι μέρος του κυτταροπλάσματος, όπου συνήθως υπάρχει ένα μόνο κυκλικό μόριο DNA που μπορεί να συσχετιστεί με μια μικρή ποσότητα RNA και μη ιστονικές πρωτεΐνες Αυτό το μόριο DNA είναι απαραίτητο για την αναπαραγωγή.
• Ριβοσώματα. Είναι συμπλέγματα του πρωτεΐνη και κομμάτια RNA που επιτρέπουν την έκφραση και μετάφραση του Γενετική πληροφορίαΜε άλλα λόγια, συνθέτουν τις πρωτεΐνες που απαιτούνται από το κύτταρο στις διάφορες βιολογικές διεργασίες του, όπως ορίζεται στο DNA.
• Προκαρυωτικά διαμερίσματα. Είναι μοναδικά για τα προκαρυωτικά κύτταρα. Διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του οργανισμού και έχουν πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες στο μεταβολισμό σας. Μερικά παραδείγματα είναι: τα χλωροσώματα (απαραίτητα για τη φωτοσύνθεση), τα καρβοξυλώματα (για τη διόρθωση του διοξείδιο του άνθρακα (CO2), φυκοφιλισώματα (μοριακές χρωστικές για τη συλλογή του ηλιακού φωτός), μαγνητοσώματα (επιτρέπουν τον προσανατολισμό σύμφωνα με το μαγνητικό πεδίο της Γης) κ.λπ.

Επιπλέον, αυτά τα κύτταρα μπορούν να παρουσιάζουν άλλες δομές όπως:

• Flagellum. Είναι ένα οργανίδιο σε σχήμα μαστίγιου που χρησιμοποιείται για την κινητοποίηση του κυττάρου, ως προωθητική ουρά.
• Εξωτερική μεμβράνη. Είναι ένας πρόσθετος κυτταρικός φραγμός που χαρακτηρίζει τα gram-αρνητικά βακτήρια.
• Κάψουλα. Είναι ένα στρώμα που σχηματίζεται από πολυμερή οργανικό που εναποτίθεται έξω από το κυτταρικό τοίχωμα. Έχει προστατευτική λειτουργία και χρησιμοποιείται επίσης ως χώρος αποθήκευσης τροφίμων και απόρριψης απορριμμάτων.
• Περίπλασμα. Είναι ένας χώρος που περιβάλλει το κυτταρόπλασμα και το χωρίζει από τις εξωτερικές μεμβράνες, γεγονός που επιτρέπει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα σε διαφορετικούς τύπους ανταλλαγής ενέργειας.
• Πλασμίδια Είναι μορφές μη χρωμοσωμικού DNA, κυκλικού σχήματος, που σε ορισμένα βακτήρια συνοδεύουν το βακτηριακό DNA και αναπαράγονται ανεξάρτητα, γεγονός που τους δίνει βασικά χαρακτηριστικά για μεγαλύτερη προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον.

Ευκαρυωτικό κύτταρο

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα διακρίνονται από τα προκαρυωτικά κύτταρα στο ότι έχουν έναν καθορισμένο πυρήνα στο κυτταρόπλασμά τους (όπου περιέχεται το μεγαλύτερο μέρος του DNA του κυττάρου) και στο ότι έχουν την παρουσία μεμβρανωδών οργανιδίων (τα οποία έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες μέσα στο κύτταρο, όπως το μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες).

Αν και αυτή η διαφορά μπορεί να φαίνεται λεπτή, στηρίζει μια γιγάντια αλλαγή στην αναπαραγωγή και σε άλλες ζωτικές διαδικασίες που οδήγησαν σε υψηλότερο επίπεδο κυτταρικής πολυπλοκότητας, χωρίς την οποία δεν θα μπορούσαν να αναπτυχθούν πολυκύτταρα όντα με περίπλοκους και ανώτερους οργανισμούς.