Conţinutul principal
Biblioteca de biologie
Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 8
Lecția 2: Celule procariote și eucarioteCelule procariote
Caracteristici universale ale celulelor. Caracteristici ale celulelor procariote. Raportul suprafaţă-volum.
Introducere
Stai un moment şi uită-te la tine. Câte organisme vezi? Primul tău gând ar putea fi că există doar unul: tu însuţi. Cu toate acestea, dacă ai privi mai aproape, pe suprafaţa pielii sau în interiorul tubului digestiv, ai vedea că de fapt există multe organisme care trăiesc acolo. Așa este - găzduiești aproximativ 100 de trilioane de celule bacteriene!
Asta înseamnă că, de fapt, corpul tău este un ecosistem. Înseamnă, de asemenea, că tu - pentru o anumită definiție a cuvântului tu - într-adevăr ești format din ambele tipuri majore de celule: procariote și eucariote.
Toate celulele se încadrează într-una din aceste două categorii largi. Organismele unicelulare ale domeniilor Bacteria şi Archaea sunt procariote – pro înseamnă înainte şi kary înseamnă nucleu. Animalele, plantele, ciupercile şi protistele sunt toate eucariote - eu înseamnă adevărat - şi sunt compuse din celule eucariote. Adesea, —chiar și la om — există nişte prieteni procarioţi care ne înconjoară.
Componentele celulelor procariote
Există unele ingrediente-cheie de care are nevoie o celulă pentru a fi o celulă, indiferent dacă este procariotă sau eucariotă. Toate celulele împart patru componente cheie:
- Membrana celulară este un înveliş exterior care separă interiorul celulei de mediul înconjurător.
- Citoplasma constă din citosolul de tip gelatinos din interiorul celulei, plus structurile celulare suspendate în el. La eucariote, citoplasma înseamnă în mod specific regiunea din afara nucleului, dar din interiorul membranei celulare.
- ADN este materialul genetic al celulei.
- Ribozomi sunt mecanisme moleculare care sintetizează proteine.
În ciuda acestor asemănări, procariotele și eucariotele diferă între ele prin caracteristici importante. O procariotă este un organism simplu, unicelular, care nu are un nucleu şi organite legate de membrană. Vom vorbi mai mult despre nucleu şi organite în următorul articol despre celulele eucariote, dar cel mai important lucru de avut în vedere, deocamdată, este că interiorul celulelor procariote nu este divizat prin pereţi membranari, ci constă într-un singur spațiu deschis.
Majoritatea start text, A, D, N, end text-ului procariotic se găsește într-o regiune centrală a celulei numită nucleoid şi constă, de obicei, dintr-o singură buclă mare numită cromozom circular. Nucleoidul și alte caracteristici observate frecvent ale procariotelor sunt prezentate în diagrama de mai jos, a unei bacterii în formă de bastonaș.
Bacteriile constituie un grup divers, astfel că nu fiecare tip de bacterie va avea toate caracteristicile prezentate în diagramă.
Cu toate acestea, majoritatea bacteriilor sunt înconjurate de un perete celular rigid alcătuit din peptidoglicani, un polimer compus din lanțuri de carbohidrați și din proteine mici. Peretele celular asigură celuleiprotecție, o ajută să-şi menţină forma şi previne deshidratarea. Multe bacterii au, de asemenea, un strat periferic de carbohidrați numit capsula. Capsula este lipicioasă şi ajută celula să se ataşeze la suprafeţele din mediul său.
Unele bacterii au, de asemenea, structuri specializate care se găsesc pe suprafața celulei, ceea ce le poate ajuta să se miște, să se atașeze de suprafețe sau chiar să schimbe material genetic cu alte bacterii. De exemplu, flagelul este o structură asemănătoare unui bici care acționează ca un motor rotativ pentru a ajuta bacteriile să se miște.
Fimbrilele sunt structuri numeroase, asemănătoare firelor de păr, care sunt utilizate pentru fixarea pe celulele gazdă şi pe alte suprafeţe. Bacteriile pot avea, de asemenea, structuri filamentoase scurte și rigide, cunoscute sub numele de pili, cu diferite roluri. De exemplu, unele tipuri de pili permit unei bacterii să transfere molecule start text, A, D, N, end text către alte bacterii, în timp ce altele sunt implicate în locomoție — ajutând bacteriile să se miște.
Arheele pot avea, de asemenea, majoritatea acestor caracteristici celulare, dar diferitele tipuride arhebacterii au aracteristici particulare de obicei diferite de cele ale bacteriilor. De exemplu, deşi arheea are un perete celular, acesta nu este formată din peptidoglicani—deşi conţine polizaharide şi proteine.
Dimensiunea celulei
Celulele procariote tipice variază între 0,1 şi 5. micrometri (μm) în diametru şi sunt semnificativ mai mici decât celulele eucariote, care au de obicei diametrul cuprins între 10 şi 100 μm.
Figura de mai jos prezintă dimensiunile celulelor procariote - bacterii şi eucariote - vegetale şi animale precum şi alte molecule şi organisme, pe o scară logaritmică. Fiecare unitate de creştere a unei scări logaritmice reprezintă o creştere de 10 ori a cantităţii măsurate, deci vorbim despre diferenţe mari de mărime!
Cu câteva excepții grozave - vezi algele marine unicelulare Caulerpa—celulele trebuie să rămână destul de mici, indiferent dacă sunt procariote sau eucariote. De ce ar trebui să se întâmple acest lucru? Răspunsul de bază este că, pe măsură ce celulele devin mai mari, le este mai greu să schimbe destui nutrienţi şi deşeuri cu mediul lor. Pentru a vedea cum funcționează acest lucru, hai să ne uităm la raportul suprafață-arie-volum al unei celule.
Să presupunem, de dragul de a păstra lucrurile simple, că avem o celulă care are forma unui cub. Unele celule vegetale sunt, de fapt, în formă de cub. În cazul în care lungimea uneia dintre laturile cubului este l, aria cubului va fi 6, l, squared, iar volumul cubului va fi l, cubed. Asta înseamnă că pe măsură ce l se mărește, aria va crește rapid, având în vedere că se schimbă cu pătratul l-ului. Cu toate acestea, volumul va crește și mai repede, deoarece se schimbă cu cubul l-ului.
Astfel, pe măsură ce celula se măreşte, raportul dintre suprafaţă şi volum scade. De exemplu, celula în formă de cub din stânga are volumul de 1 mmcubed și suprafața de 6 mmsquared, cu raportul suprafață-volum de șase la unu, În timp ce celula în formă de cub din dreapta are volumul de 8 mmcubed și aria suprafeței de 24 mmsquared, cu raportul suprafață-volum de trei la unu.
Raportul suprafață-volum este important, deoarece membrana celulară este interfaţa celulei cu mediul. Dacă celula are nevoie să preia nutrienţi, trebuie să facă acest lucru prin membrană, iar dacă este necesar să elimine deşeurile, membrana este din nou singura cale.
Fiecare bucată de membrană poate schimba numai o anumită cantitate dintr-o anumită substanţă, într-o anumită perioadă de timp – de exemplu, pentru că are un număr limitat de canale. Dacă celula crește prea mare, membrana sa nu va avea o capacitate suficientă de schimb (suprafață de schimb, funcţie pătrată) pentru a susţine rata de schimb necesară pentru creşterea activităţii sale metabolice (volum, funcţie cubică).
Problema suprafață-volum este doar una dintr-o serie de dificultăţi legate de o celulă de dimensiune mare. Pe măsură ce celulele devin din ce în ce mai mari, transportarea materialelor în interiorul acestora durează mai mult. Aceste consideraţii stabilesc o limită superioară a dimensiunii celulelor, cu care celule eucariote să depăşească celulele procariote, datorită caracteristicilor lor structurale şi metabolice - pe care le vom explora în secţiunea următoare.
Unele celule folosesc şi trucuri geometrice pentru a ocoli problema suprafață-arie-volum. De exemplu, unele celule sunt lungi și subțiri sau au multe proeminențe pe suprafață, caracteristici care cresc aria suprafeței în raport cu volumulsquared.
Vrei să te alături conversației?
Nici o postare încă.