ЕДНОКЛЕТЪЧНИ ОРГАНИЗМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАЗМНОЖАВАНЕ, ХРАНЕНЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На едноклетъчни организми са хора, чиито генетичен материал, ензимно машини, протеини и други молекули, необходими за живота са ограничени до една единствена клетка. Благодарение на това те са изключително сложни биологични образувания, често с много малък размер.

От трите области на живота два от тях - археи и бактерии - са съставени от едноклетъчни организми. Освен че са едноклетъчни, тези прокариотни организми нямат ядро ​​и са изключително разнообразни и в изобилие.

Източник pixabay.com

В останалия домейн, еукариотите, намираме както едноклетъчни, така и многоклетъчни организми. В рамките на едноклетъчните имаме протозои, някои гъбички и някои водорасли.

Основните функции

Преди около 200 години биолозите по това време считаха организмите, съставени от една-единствена клетка, за сравнително прости. Това заключение се дължи на малкото информация, която са получили от лещите, които са използвали за гледане.

Днес, благодарение на технологичния напредък, свързан с микроскопията, можем да визуализираме сложната мрежа от структури, които притежават едноклетъчните същества и голямото разнообразие, което тези родове проявяват. По-нататък ще обсъдим най-подходящите структури в едноклетъчните организми, както в еукариотите, така и в прокариотите.

Компоненти на прокариотна клетка

Генетичен материал

Най-забележителната характеристика на прокариотната клетка е липсата на мембрана, която ограничава генетичния материал. Тоест липсата на истинско ядро.

За разлика от тях, ДНК е разположена като видна структура: хромозомата. В повечето бактерии и археи ДНК се организира в голяма кръгова протеинова хромозома.

В моделна бактерия, като Escherichia coli (повече за нейната биология в следващите раздели), хромозомата достига линейна дължина до 1 mm, почти 500 пъти по-голяма от размера на клетката.

За да съхранява целия този материал, ДНК трябва да приеме супер-навита форма. Този пример може да бъде екстраполиран на повечето от членовете на бактериите. Физическата област, в която се намира тази компактна структура на генетичен материал, се нарича нуклеоид.

В допълнение към хромозомата, прокариотичните организми могат да притежават стотици допълнителни малки ДНК молекули, наречени плазмиди.

Те, подобно на хромозомата, кодират специфични гени, но са физически изолирани от нея. Тъй като са полезни при много специфични обстоятелства, те съставляват един вид помощни генетични елементи.

Рибозомите

За производството на протеини прокариотичните клетки разполагат със сложна ензимна машина, наречена рибозоми, които се разпределят в цялата клетъчна вътрешност. Всяка клетка може да съдържа около 10 000 рибозоми.

Фотосинтетични машини

Бактериите, които извършват фотосинтеза, имат допълнителни машини, които им позволяват да улавят слънчевата светлина и по-късно да я преобразуват в химическа енергия. Мембраните на фотосинтетичните бактерии имат инвагинации, където се съхраняват ензимите и пигментите, необходими за сложните реакции, които провеждат.

Тези фотосинтетични везикули могат да останат прикрепени към плазмената мембрана или да бъдат отделени и разположени вътре в клетката.

Цитоскелет

Както подсказва името, цитоскелетът е скелетът на клетката. Основата на тази структура е съставена от влакна от протеинов характер, които са от съществено значение за процеса на делене на клетките и за поддържане на формата на клетките.

Последните изследвания показват, че цитоскелетът при прокариотите е съставен от сложна мрежа от нишки и не е толкова прост, колкото се смяташе досега.

Органели в прокариоти

В исторически план една от най-поразителните характеристики на прокариотичния организъм беше липсата на вътрешни отделения или органели.

Днес е прието, че бактериите притежават специфични видове органели (отделения, обградени от мембрани), свързани със съхранението на калциеви йони, минерални кристали, които участват в клетъчната ориентация и ензимите.

Компоненти на едноклетъчна еукариотна клетка

В рода на еукариотите имаме и едноклетъчни организми. Те се характеризират с това, че генетичният материал е затворен в органела, заобиколена от динамична и сложна мембрана.

Машината за производство на протеини също се състои от рибозоми в тези организми. При еукариотите обаче те са по-големи. Всъщност разликата в размера в рибозомите е една от основните разлики между двете групи.

Еукариотичните клетки са по-сложни от описаните в предишния раздел прокариоти, тъй като имат подчастици, заобиколени от една или повече мембрани, наречени органели. Сред тях имаме митохондриите, ендоплазмения ретикулум, апарата на Голджи, вакуолите и лизозомите.

В случай на организми, способни да фотосинтезират, те имат ензимните машини и пигменти, съхранявани в структури, наречени пласти. Най-известните са хлоропластите, въпреки че има и амилопласти, хромопласти, етиопласти.

Някои едноклетъчни еукариоти имат клетъчни стени, като водорасли и гъбички (въпреки че те се различават по своята химическа природа).

Разлики между бактериите и археите

Както споменахме, домейните на археите и бактериите са изградени от едноклетъчни индивиди. Фактът на споделянето на тази характеристика обаче не означава, че линиите са еднакви.

Ако щателно сравним и двете групи, ще разберем, че те се различават по същия начин, по който ние - или всеки друг бозайник - се различаваме от риба. Основните разлики са следните.

Клетъчна мембрана

Като се започне от границите на клетките, молекулите, които изграждат стената и мембраната на двете линии, се различават дълбоко. В бактериите фосфолипидите се състоят от мастни киселини, свързани с глицерол. За разлика от тях, археите представят силно разклонени фосфолипиди (изопреноиди), свързани с глицерол.

В допълнение, връзките, които образуват фосфолипиди, също се различават, което води до по-стабилна мембрана в археите. Поради тази причина археите могат да живеят в среда, където температурата, pH и други условия са екстремни.

Клетъчна стена

Клетъчната стена е структура, която защитава клетъчния организъм от осмотичния стрес, генериран от разликата в концентрациите между клетъчната вътрешност и околната среда, образувайки един вид екзоскелет.

Обикновено клетката проявява висока концентрация на разтворители. Според принципите на осмозата и дифузията водата ще влезе в клетката, разширявайки обема си.

Стената защитава клетката от разрушаване, благодарение на своята твърда и влакнеста структура. В бактериите основният структурен компонент е пептидогликан, въпреки че могат да присъстват определени молекули, като гликолипиди.

При археите естеството на клетъчната стена е доста променливо и в някои случаи неизвестно. Досега пептидогликанът отсъства в проучванията.

Организация на геном

По отношение на структурната организация на генетичния материал археите са по-подобни на еукариотните организми, тъй като гените са прекъснати от региони, които няма да бъдат преведени, наречени интрони - терминът, използван за регионите, които ще бъдат преведени, е „екзон ».

Напротив, организацията на бактериалния геном се осъществява главно в оперони, където гените са във функционални единици, разположени един след друг, без прекъсвания.

Разлики с многоклетъчните организми

Съществената разлика между многоклетъчния организъм и едноклетъчния е броят на клетките, съставляващи организма.

Многоклетъчните организми са изградени от повече от една клетка и като цяло всяка от тях е специализирана в определена задача, като разделението на задачите е една от най-забележителните й характеристики.

С други думи, тъй като клетката вече не трябва да изпълнява всички дейности, необходими, за да поддържа организма жив, възниква разделение на задачите.

Например, невронните клетки изпълняват напълно различни задачи от клетките на бъбреците или мускулите.

Тази разлика в изпълняваните задачи се изразява в морфологични различия. Тоест, не всички клетки, които съставляват многоклетъчен организъм, са еднакви по форма - невроните имат дървовидна форма, мускулните клетки са удължени и т.н.

Специализираните клетки на многоклетъчните организми са групирани в тъкани и те от своя страна в органи. Органи, които изпълняват подобни или допълващи се функции, се групират в системи. По този начин ние имаме структурна йерархична организация, която не се появява в едноклетъчни образувания.

репродукция

Безполово размножаване

Едноклетъчните организми се възпроизвеждат асексуално. Обърнете внимание, че в тези организми няма специални структури, участващи в репродукцията, както се среща при различни видове многоклетъчни същества.

При този тип асексуално възпроизвеждане бащата ражда потомство без нужда от сексуален партньор или от сливане на гамети.

Асексуалното възпроизводство се класифицира по различни начини, като обикновено се използва като еталон равнината или формата на деление, които организмът използва за разделяне.

Често срещан тип е бинарното делене, при което индивидът поражда два организма, идентични на родителя. Някои имат способността да извършват делене, като генерират повече от две потомства, което е известно като многократно делене.

Друг вид е пъпката, при която организмът поражда по-малък. В тези случаи родителският организъм покълва удължаване, което продължава да расте до адекватен размер и впоследствие се отделя от своя родител. Други едноклетъчни организми могат да се размножават чрез образуване на спори.

Въпреки че асексуалното размножаване е типично за едноклетъчните организми, то не е уникално за тази линия. Определени многоклетъчни организми, като водорасли, гъби, ехинодерми, могат да се размножават чрез тази модалност.

Хоризонтален трансфер на ген

Въпреки че няма сексуална репродукция при прокариотни организми, те могат да обменят генетичен материал с други индивиди чрез събитие, наречено хоризонтален трансфер на гени. Този обмен не включва предаването на материала от родители на деца, а се случва между индивиди от едно и също поколение.

Това се случва чрез три основни механизма: конюгация, трансформация и трансдукция. При първия тип дълги парчета ДНК могат да се обменят чрез физически връзки между два индивида с помощта на сексуални пили.

И в двата механизма размерът на разменената ДНК е по-малък. Трансформацията е вземане на гола ДНК от бактерия, а трансдукцията е прием на чужда ДНК като следствие от вирусна инфекция.

изобилие

Животът може да бъде разделен на три основни области: археи, бактерии и еукариоти. Първите две са прокариотни, защото тяхното ядро ​​не е заобиколено от мембрана и всички те са едноклетъчни организми.

Според сегашните оценки на земята има повече от 3,10 ³⁰ индивида бактерии и археи, повечето от тях неназовани и без описание. Всъщност собственото ни тяло е изградено от динамични популации на тези организми, които установяват симбиотични връзки с нас.

хранене

Храненето в едноклетъчните организми е изключително разнообразно. Има както хетеротрофни, така и автотрофни организми.

Първите трябва да консумират храната си от околната среда, като обикновено поглъщат хранителни частици. Автотрофните варианти разполагат с всички машини, необходими за превръщането на светлинната енергия в химия, съхранявани в захари.

Както всеки жив организъм, едноклетъчните растения се нуждаят от определени хранителни вещества като вода, източник на въглерод, минерални йони, наред с други, за техния оптимален растеж и възпроизводство. Някои обаче изискват и специфични хранителни вещества.

Примери за едноклетъчни организми

Поради голямото разнообразие на едноклетъчните организми е трудно да се изброят примери. Ще споменем обаче моделните организми в биологията и организмите с медицинско и промишлено значение:

Ешерихия коли

Най-добре изследвания организъм са без съмнение бактериите Escherichia coli. Въпреки че някои щамове могат да имат отрицателни последици за здравето, E. coli е нормален и изобилен компонент на човешката микробиота.

Той е от полза от различни гледни точки. В храносмилателния ни тракт бактериите помагат за производството на определени витамини и конкурентно изключват патогенни микроорганизми, които биха могли да навлязат в тялото ни.

Освен това в лабораториите по биология той е един от най-използваните моделни организми, като е много полезен за открития в науката.

Trypanosoma cruzi

Това е протозоен паразит, който живее вътре в клетките и причинява болест на Chagas. Това се счита за важен проблем за общественото здраве в повече от 17 държави, разположени в тропиците.

Една от най-забележителните характеристики на този паразит е наличието на фланела за локомоция и единичен митохондрион. Те се предават на своя бозайник-домакин от насекоми, принадлежащи към семейство Hemiptera, наречени триатомини.

Други примери за микроорганизми са Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, наред с други.

Препратки

1. Александър, М. (1961). Въведение в почвената микробиология. Джон Уайли и синове, Inc..
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Преглед и повторен анализ на доменни 16S праймери. Списание за микробиологични методи, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Диагностична микробиология. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Биологична наука. Pearson Education.
5. Мъри, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Медицинска микробиология. Elsevier Health Sciences.
6. Рийз, Дж.Б., Ури, Лос Анджелис, Кейн, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Биология на Кембъл. Pearson образование.