ENOCELIČNI ORGANIZMI: ZNAČILNOSTI, RAZMNOŽEVANJE, PREHRANA - BIOLOGIJA - 2025

V enocelični organizmi so bitja, katerih genski material, encimska stroji, proteinov in drugih molekul, ki so potrebni za življenje, so omejeni na eno celico. Zahvaljujoč temu so izredno zapleteni biološki entiteti, pogosto zelo majhne velikosti.

Od treh področij življenja dve izmed njih - arheje in bakterije - sestavljajo enocelični organizmi. Ti prokariotski organizmi poleg enoceličnih celic nimajo jedra in so izjemno raznoliki in obilni.

Vir pixabay.com

V preostali domeni, evkarionti, najdemo tako enocelične kot večcelične organizme. Znotraj enoceličnih imamo protozoe, nekaj gliv in nekaj alg.

Glavne značilnosti

Pred približno 200 leti so takratni biologi smatrali, da so organizmi, sestavljeni iz ene same celice, relativno preprosti. Do tega sklepa je prišlo zaradi malo informacij, ki so jih prejeli od objektivov, ki so jih uporabljali za ogled.

Danes lahko zahvaljujoč tehnološkemu napredku, ki je povezan z mikroskopijo, predstavimo zapleteno mrežo struktur, ki jih imajo enocelična bitja, in veliko raznolikost teh vrst. Nato bomo razpravljali o najpomembnejših strukturah v enoceličnih organizmih, tako pri evkariotih kot prokariotih.

Sestavine prokariotske celice

Genetski material

Najbolj izstopa značilnost prokariotske celice je pomanjkanje membrane, ki omejuje genetski material. Se pravi odsotnost pravega jedra.

V nasprotju s tem je DNK lociran kot izrazita struktura: kromosom. V večini bakterij in arhej je DNK organiziran v velik krožni kromosom, povezan z beljakovinami.

V vzorčni bakteriji, kot je Escherichia coli (več o njeni biologiji v naslednjih razdelkih), kromosom doseže linearno dolžino do 1 mm, kar je skoraj 500-krat večja od celice.

Za shranjevanje vsega tega materiala mora DNK prevzeti super navit konformacijo. Ta primer je mogoče ekstrapolirati na večino članov bakterij. Fizikalno območje, kjer se nahaja ta kompaktna struktura genskega materiala, se imenuje nukleoid.

Prokariontski organizmi lahko poleg kromosoma posedujejo na stotine dodatnih majhnih molekul DNK, imenovanih plazmidi.

Ti, podobno kot kromosom, kodirajo specifične gene, vendar so fizično izolirani od njega. Ker so uporabni v zelo specifičnih okoliščinah, tvorijo neke vrste pomožne genetske elemente.

Ribosomi

Prokariotske celice za izdelavo beljakovin imajo zapleteno encimsko napravo, imenovano ribosomi, ki se porazdelijo po celični notranjosti. Vsaka celica lahko vsebuje približno 10.000 ribosomov.

Fotosintetični stroji

Bakterije, ki izvajajo fotosintezo, imajo dodatne stroje, ki jim omogočajo, da zajamejo sončno svetlobo in jo kasneje pretvorijo v kemično energijo. Na membranah fotosintetskih bakterij so invazije, kjer so shranjeni encimi in pigmenti, potrebni za kompleksne reakcije, ki jih izvajajo.

Ti fotosintetski vezikli lahko ostanejo pritrjeni na plazemski membrani ali pa se lahko odtrgajo in se nahajajo znotraj celice.

Citoskelet

Kot pove že ime, je citoskelet okostje celice. Osnovo te strukture sestavljajo vlakna beljakovinske narave, ki so nujna za proces delitve celic in za vzdrževanje oblike celic.

Nedavne raziskave so pokazale, da citoskelet v prokariotih sestavlja kompleksna mreža nitk in ni tako preprosta, kot se je prej mislilo.

Organele v prokariotih

Zgodovinsko gledano je bila ena najbolj presenetljivih značilnosti prokariotskega organizma pomanjkanje notranjih oddelkov ali organelov.

Danes je sprejeto, da imajo bakterije posebne vrste organelov (oddelki, obdane z membranami), povezane s shranjevanjem kalcijevih ionov, mineralnih kristalov, ki sodelujejo v celični orientaciji, in encimov.

Sestavni deli enocelične evkariontske celice

V rodu evkariotov imamo tudi enocelične organizme. Za njih je značilno, da je genetski material zaprt v organeli, obdan z dinamično in kompleksno membrano.

Stroji za pridobivanje beljakovin sestavljajo tudi ribosomi v teh organizmih. Vendar so pri evkariontih te večje. Pravzaprav je razlika v velikosti ribosomov ena glavnih razlik med obema skupinama.

Evkariontske celice so bolj zapletene kot prokarioti, opisani v prejšnjem razdelku, saj imajo poddelke, ki jih obdaja ena ali več membran, imenovanih organele. Med njimi imamo med drugim mitohondrije, endoplazemski retikulum, Golgijev aparat, vakuole in lizosome.

V primeru organizmov, ki so sposobni fotosinteze, imajo encimske stroje in pigmente shranjene v strukturah, imenovanih plasti. Najbolj znani so kloroplasti, čeprav med drugim obstajajo tudi amiloplasti, kromoplasti, etioplasti.

Nekateri enocelični evkarioti imajo celične stene, kot so alge in glive (čeprav se razlikujejo po svoji kemični naravi).

Razlike med bakterijami in arhami

Kot smo omenili, domene arhe in bakterij sestavljajo enocelični posamezniki. Vendar deljenje te lastnosti ne pomeni, da so linije enake.

Če temeljito primerjamo obe skupini, bomo ugotovili, da se razlikujeta enako, kot se mi - ali kateri koli drug sesalec - razlikujemo od rib. Temeljne razlike so naslednje.

Celična membrana

Od mej celic se molekule, ki sestavljajo steno in membrano obeh linij, močno razlikujejo. V bakterijah so fosfolipidi sestavljeni iz maščobnih kislin, vezanih na glicerol. V nasprotju s tem imajo arheje visoko razvejane fosfolipide (izoprenoide), vezane na glicerol.

Poleg tega se vezi, ki tvorijo fosfolipide, tudi razlikujejo, kar ima za posledico stabilnejšo membrano v arhejah. Zaradi tega lahko arheje živijo v okoljih, kjer so temperatura, pH in drugi pogoji ekstremni.

Celična stena

Celična stena je struktura, ki ščiti celični organizem pred osmotskim stresom, ki nastane zaradi razlike v koncentracijah med notranjostjo celice in okoljem ter tvori nekakšen eksoskelet.

Na splošno ima celica visoko koncentracijo topljenih snovi. Po načelih osmoze in difuzije bi voda vstopila v celico in tako širila svoj volumen.

Stena ščiti celico pred rupturo, zahvaljujoč svoji čvrsti in vlaknasti strukturi. Pri bakterijah je glavna strukturna komponenta peptidoglikan, čeprav so lahko prisotne nekatere molekule, na primer glikolipidi.

V primeru arhai je narava celične stene precej spremenljiva in v nekaterih primerih neznana. Vendar je bil peptidoglikan v raziskavah do zdaj odsoten.

Organizacija genoma

Arheje so glede na strukturno organizacijo genskega materiala bolj podobne evkariontskim organizmom, saj gene prekinjajo regije, ki jih ne bomo prevedli, imenovane introni - izraz, ki se uporablja za regije, ki bodo prevedene, je "exon ».

Nasprotno, organizacija bakterijskega genoma poteka predvsem v operonih, kjer so geni v funkcionalnih enotah, nameščenih drug za drugim, brez prekinitev.

Razlike z večceličnimi organizmi

Ključna razlika med večceličnim in enoceličnim je število celic, ki tvorijo organizem.

Večcelični organizmi so sestavljeni iz več kot ene celice in na splošno je vsak specializiran za določeno nalogo, pri čemer je delitev nalog ena izmed njegovih najbolj izjemnih lastnosti.

Z drugimi besedami, ker celici ni več treba izvajati vseh aktivnosti, ki so potrebne za ohranjanje organizma pri življenju, se pojavi delitev nalog.

Na primer, nevronske celice opravljajo popolnoma drugačne naloge kot ledvične ali mišične celice.

Ta razlika v opravljenih nalogah se izraža v morfoloških razlikah. Se pravi, da niso vse celice, ki sestavljajo večcelični organizem, enake oblike - nevroni so v obliki drevesa, mišične celice so podolgovate in podobno.

Specializirane celice večceličnih organizmov so razvrščene v tkiva, ti pa v organe. Organi, ki izvajajo podobne ali dopolnilne funkcije, so združeni v sisteme. Tako imamo strukturno hierarhično organizacijo, ki se ne pojavlja v enoceličnih entitetah.

Razmnoževanje

Aseksualna reprodukcija

Enocelični organizmi se razmnožujejo aseksualno. Upoštevajte, da v teh organizmih ni posebnih struktur, ki sodelujejo pri razmnoževanju, kot se to dogaja pri različnih vrstah večceličnih bitij.

Pri tej vrsti aseksualnega razmnoževanja oče rodi potomce brez potrebe po spolnem partnerju ali zaradi zlitja gameta.

Aseksualno razmnoževanje razvrščamo na različne načine, na splošno se za referenco uporablja ravnina ali oblika delitve, ki jo organizem deli.

Pogosta vrsta je binarna cepitev, pri kateri posameznik rodi dva organizma, enaka matičnemu. Nekateri imajo možnost izvajanja cepitve tako, da ustvarijo več kot dva potomca, kar je znano kot večkratna cepitev.

Druga vrsta je brstenje, pri katerem organizem rodi manjšega. V teh primerih starševski organizem požene podaljšek, ki še naprej raste do ustrezne velikosti in se nato izloči od matičnega. Drugi enocelični organizmi se lahko razmnožujejo tako, da tvorijo spore.

Čeprav je aseksualno razmnoževanje značilno za enocelične organizme, ni edinstveno za to rodovno vrsto. Nekateri večcelični organizmi, kot so alge, spužve, iglokožci, se lahko med drugim razmnožujejo s to modaliteto.

Vodoravni prenos genov

Čeprav pri prokariotskih organizmih ni spolne reprodukcije, lahko z dogodkom, ki se imenuje horizontalni prenos genov, izmenjujejo genetski material z drugimi posamezniki. Ta izmenjava ne vključuje prenosa gradiva od staršev do otrok, ampak se dogaja med posamezniki iste generacije.

Do tega pride s tremi temeljnimi mehanizmi: konjugacija, transformacija in transdukcija. Pri prvi vrsti se lahko dolgi koščki DNK izmenjajo s fizičnimi povezavami med dvema posameznikoma s pomočjo spolnih pilijev.

V obeh mehanizmih je velikost izmenjane DNK manjša. Transformacija je odvzem gole DNK bakteriji, transdukcija pa je sprejem tuje DNK kot posledica virusne okužbe.

Obilje

Življenje lahko razdelimo na tri glavna področja: arheje, bakterije in evkariote. Prva dva sta prokariotska, ker njuno jedro ni obdano z membrano in so vsi enocelični organizmi.

Po trenutnih ocenah naj bi bilo na zemlji več kot 3,10 ³⁰ posameznikov bakterij in arhej, večina pa je neimenovanih in brez opisa. Pravzaprav je naše lastno telo sestavljeno iz dinamičnih populacij teh organizmov, ki z nami vzpostavljajo simbiotske odnose.

Prehrana

Prehrana pri enoceličnih organizmih je izjemno raznolika. Obstajajo tako heterotrofni kot avtotrofni organizmi.

Prve morajo hrano zaužiti iz okolja, ki na splošno zajema prehranske delce. Autotrofične različice imajo vse stroje, potrebne za pretvorbo svetlobne energije v kemijo, shranjene v sladkorjih.

Tako kot vsak živi organizem tudi enocelične rastline za svojo optimalno rast in razmnoževanje potrebujejo določena hranila, kot so voda, vir ogljika, mineralni ioni. Vendar pa nekateri potrebujejo tudi posebna hranila.

Primeri enoceličnih organizmov

Zaradi velike raznolikosti enoceličnih organizmov je težko našteti primere. Vendar bomo omenili modelne organizme v biologiji in organizme z zdravstvenim in industrijskim pomenom:

Escherichia coli

Najbolje raziskani organizem je brez dvoma bakterija Escherichia coli. Čeprav imajo lahko nekateri sevi negativne posledice za zdravje, je E. coli normalen in bogat sestavni del človeške mikrobiote.

Koristi z različnih vidikov. V našem prebavnem traktu bakterije pomagajo pri proizvodnji nekaterih vitaminov in konkurenčno izločajo patogene mikroorganizme, ki bi lahko vstopili v naše telo.

Poleg tega je v bioloških laboratorijih eden najpogosteje uporabljenih modelnih organizmov, saj je zelo koristen za odkritja v znanosti.

Trypanosoma cruzi

Je protozojski parazit, ki živi znotraj celic in povzroča Chagasovo bolezen. To velja za pomemben javnozdravstveni problem v več kot 17 državah, ki se nahajajo v tropih.

Ena najbolj izjemnih lastnosti tega zajedavca je prisotnost flagellum za premikanje in en sam mitohondrij. Na svojega sesalca prenašajo žuželke iz družine Hemiptera, imenovane triatomini.

Drugi primeri mikroorganizmov so Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae.

Reference

1. Aleksander, M. (1961). Uvod v mikrobiologijo tal. John Wiley in sinovi, Inc ..
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Pregled in ponovna analiza domenskih 16S prajmerjev. Časopis za mikrobiološke metode, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Diagnostična mikrobiologija. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Biološka znanost. Pearsonova vzgoja.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS, in Pfaller, MA (2015). Medicinska mikrobiologija. Elsevier Health Sciences.
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologija. Pearsonova vzgoja.