The jednobuněčné organismy Jsou to bytosti, jejichž genetický materiál, enzymový aparát, bílkoviny a další molekuly nezbytné pro život jsou omezeny na jedinou buňku. Díky tomu jsou to extrémně složité biologické entity, často velmi malé..
Ze tří domén života jsou dvě z nich - archea a bakterie - tvořeny jednobuněčnými organismy. Kromě toho, že jsou jednobuněčné, tyto prokaryotické organismy postrádají jádro a jsou extrémně rozmanité a hojné..
Ve zbývající doméně, eukaryotech, najdeme jednobuněčné i mnohobuněčné organismy. V jednobuněčných buňkách máme prvoky, některé houby a jiné řasy.
Rejstřík článků
Asi před 200 lety biologové v té době považovali jednobuněčné organismy za relativně jednoduché. Tento závěr byl způsoben malým množstvím informací, které dostávali z čoček, které používali k prohlížení..
Dnes díky technologickému pokroku souvisejícímu s mikroskopií můžeme vizualizovat složitou síť struktur, které jednobuněčné bytosti mají, a velkou rozmanitost, kterou tyto linie vykazují. Dále probereme nejdůležitější struktury v jednobuněčných organismech, a to jak u eukaryot, tak u prokaryot..
Nejvýraznější charakteristikou prokaryotické buňky je nedostatek membrány, která vymezuje genetický materiál. To znamená, že chybí skutečné jádro.
Naproti tomu DNA je umístěna jako prominentní struktura: chromozom. Ve většině bakterií a archaeí je DNA organizována do velkého kruhového chromozomu spojeného s proteinem.
V modelové bakterii, jako Escherichia coli (v následujících částech si povíme více o jeho biologii) dosahuje chromozom lineární délky až 1 mm, téměř 500krát větší než velikost buňky.
Aby bylo možné veškerý tento materiál uložit, musí DNA mít superspirálovou konformaci. Tento příklad lze extrapolovat na většinu členů bakterií. Fyzická oblast, kde se tato kompaktní struktura genetického materiálu nachází, se nazývá nukleoid.
Kromě chromozomu mohou prokaryotické organismy vlastnit stovky dalších malých molekul DNA, nazývaných plazmidy..
Ty, stejně jako chromozom, kódují specifické geny, ale jsou od něj fyzicky izolovány. Jelikož jsou užitečné za velmi specifických okolností, tvoří určitý druh pomocných genetických prvků.
Pro výrobu proteinů mají prokaryotické buňky komplexní enzymatický aparát zvaný ribozomy, distribuovaný po celém vnitřku buňky. Každá buňka může obsahovat asi 10 000 ribozomů.
Bakterie provádějící fotosyntézu mají další zařízení, které jim umožňuje zachytit sluneční světlo a později jej přeměnit na chemickou energii. Membrány fotosyntetických bakterií mají invaginace, kde jsou uloženy enzymy a pigmenty nezbytné pro komplexní reakce, které provádějí..
Tyto fotosyntetické vezikuly mohou zůstat připojené k plazmatické membráně nebo mohou být odděleny a umístěny uvnitř buňky..
Jak název napovídá, cytoskelet je kostrou buňky. Základ této struktury tvoří vlákna proteinové povahy, nezbytná pro proces buněčného dělení a pro udržení buněčného tvaru..
Nedávný výzkum ukázal, že cytoskelet u prokaryot je tvořen složitou sítí vláken a není tak jednoduchý, jak se dříve myslelo.
Historicky jednou z nejvýraznějších charakteristik prokaryotického organismu byl nedostatek vnitřních prostorů nebo organel..
Dnes se uznává, že bakterie mají specifické typy organel (komory obklopené membránami) související se skladováním iontů vápníku, minerálních krystalů, které se účastní buněčné orientace, a enzymy.
V rámci eukaryotické linie máme také jednobuněčné organismy. Ty se vyznačují tím, že mají genetický materiál uzavřený v organele obklopené dynamickou a složitou membránou..
Strojní zařízení na výrobu bílkovin je také tvořeno ribozomy v těchto organismech. V eukaryotech jsou však větší. Ve skutečnosti je rozdíl ve velikosti ribozomů jedním z hlavních rozdílů mezi těmito dvěma skupinami..
Eukaryotické buňky jsou složitější než prokaryotické buňky popsané v předchozí části, protože mají dílčí části obklopené jednou nebo více membránami zvanými organely. Mezi nimi máme mimo jiné mitochondrie, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, vakuoly a lysozomy..
V případě organismů se schopností fotosyntézy mají enzymový aparát a pigmenty uložené ve strukturách nazývaných plasty. Nejznámější jsou chloroplasty, i když existují mimo jiné i amyloplasty, chromoplasty, etioplasty..
Některé jednobuněčné eukaryoty mají buněčné stěny, jako jsou řasy a houby (i když se liší svou chemickou povahou).
Jak jsme zmínili, domény archea a bakterií jsou tvořeny jednobuněčnými jedinci. Skutečnost sdílení této charakteristiky však neznamená, že linie jsou stejné..
Pokud důkladně porovnáme obě skupiny, uvědomíme si, že se liší stejně, jako se my - nebo jakýkoli jiný savec - liší od ryby. Základní rozdíly jsou následující.
Počínaje buněčnými hranicemi se molekuly, které tvoří stěnu a membránu obou linií, velmi liší. V bakteriích fosfolipidy sestávají z mastných kyselin připojených k glycerolu. Naproti tomu archaea obsahuje vysoce rozvětvené fosfolipidy (isoprenoidy) ukotvené na glycerolu.
Kromě toho se také liší vazby, které tvoří fosfolipidy, což vede ke stabilnější membráně v archaeách. Z tohoto důvodu může archaea žít v prostředích, kde jsou extrémní teploty, pH a další podmínky..
Buněčná stěna je struktura, která chrání buněčný organismus před osmotickým stresem generovaným rozdílem v koncentracích mezi buněčným interiérem a prostředím a tvoří jakýsi exoskeleton..
Buňka obecně vykazuje vysokou koncentraci rozpuštěných látek. Podle principů osmózy a difúze by voda vstupovala do buňky a zvětšovala svůj objem.
Stěna chrání buňku před prasknutím díky své pevné a vláknité struktuře. U bakterií je hlavní strukturální složkou peptidoglykan, i když mohou být přítomny určité molekuly, jako jsou glykolipidy.
V případě archaeí je povaha buněčné stěny poměrně proměnlivá a v některých případech neznámá. Peptidoglykan však dosud ve studiích chyběl.
Pokud jde o strukturální organizaci genetického materiálu, archaea je více podobná eukaryotickým organismům, protože geny jsou přerušeny oblastmi, které nebudou překládány, nazývanými introny - termín používaný pro překládané oblasti je „exon“.
Naproti tomu se organizace bakteriálního genomu provádí hlavně u operonů, kde jsou geny ve funkčních jednotkách umístěných jeden po druhém, bez přerušení..
Rozhodujícím rozdílem mezi mnohobuněčným a jednobuněčným organismem je počet buněk, které tvoří organismus..
Mnohobuněčné organismy se skládají z více než jedné buňky a každá se obecně specializuje na určitý úkol, přičemž rozdělení jeho úkolů je jednou z jeho nejvýraznějších charakteristik..
Jinými slovy, protože buňka již nemusí vykonávat všechny činnosti nezbytné k udržení organismu naživu, vzniká rozdělení úkolů.
Například neuronální buňky plní úplně jiné úkoly než ledviny nebo svalové buňky..
Tento rozdíl v prováděných úkolech je vyjádřen morfologickými rozdíly. To znamená, že ne všechny buňky, které tvoří mnohobuněčný organismus, mají stejný tvar - neurony jsou ve tvaru stromu, svalové buňky jsou podlouhlé atd..
Specializované buňky mnohobuněčných organismů jsou seskupeny do tkání a ty zase do orgánů. Orgány, které plní podobné nebo doplňkové funkce, jsou seskupeny do systémů. Máme tedy strukturální hierarchickou organizaci, která se neobjevuje v jednobuněčných entitách.
Jednobuněčné organismy se množí nepohlavně. Všimněte si, že v těchto organismech nejsou žádné speciální struktury podílející se na reprodukci, jak se vyskytuje u různých druhů mnohobuněčných bytostí..
V tomto typu nepohlavního rozmnožování otec vede k potomkům bez potřeby sexuálního partnera nebo splynutí gamet.
Nepohlavní rozmnožování se klasifikuje různými způsoby, obvykle se jako reference používá rovina nebo forma dělení, které organismus používá k dělení.
Běžným typem je binární štěpení, kdy jedinec vede ke vzniku dvou organismů, identických s rodiči. Některé mají schopnost provádět štěpení generováním více než dvou potomků, což se označuje jako vícenásobné štěpení..
Dalším typem je pučící, kdy organismus vede k menšímu. V těchto případech rodičovský organismus vypěstuje prodloužení, které stále roste na přiměřenou velikost a je následně odděleno od svého rodiče. Jiné jednobuněčné organismy se mohou množit tvorbou spor.
Ačkoli nepohlavní rozmnožování je typické pro jednobuněčné organismy, není pro tuto linii jedinečné. Určité mnohobuněčné organismy, jako jsou řasy, houby, ostnokožci, mimo jiné, se mohou množit touto modalitou.
Ačkoli v prokaryotických organismech nedochází k sexuální reprodukci, mohou si vyměňovat genetický materiál s jinými jedinci prostřednictvím události zvané horizontální přenos genů. Tato výměna nezahrnuje předávání materiálu od rodičů dětem, ale probíhá mezi jednotlivci stejné generace..
K tomu dochází třemi základními mechanismy: konjugací, transformací a transdukcí. V prvním typu mohou být dlouhé kousky DNA vyměňovány prostřednictvím fyzických spojení mezi dvěma jedinci pomocí sexuální pili..
V obou mechanismech je velikost vyměněné DNA menší. Transformace je odběr nahé DNA bakterií a transdukce je příjem cizí DNA v důsledku virové infekce..
Život lze rozdělit do tří hlavních domén: archea, bakterie a eukaryota. První dva jsou prokaryotické, protože jejich jádro není obklopeno membránou a všechny jsou jednobuněčné organismy..
Podle současných odhadů jich je více než 3,1030 jednotlivci bakterií a archea na Zemi, většinou nepojmenovaní a nepopsaní. Naše vlastní tělo je ve skutečnosti tvořeno dynamickými populacemi těchto organismů, které s námi navazují symbiotické vztahy..
Výživa jednobuněčných organismů je extrémně různorodá. Existují jak heterotrofní, tak autotrofní organismy.
První z nich musí konzumovat potravu z prostředí, obvykle pohlcující částice výživy. Autotrofní varianty mají veškerý aparát nezbytný pro přeměnu světelné energie na chemii a jsou uloženy v cukrech.
Jako každý živý organismus, i jednobuněčné vyžadují pro svůj optimální růst a reprodukci určité živiny, jako je voda, zdroj uhlíku, minerální ionty, mimo jiné. Některé však také vyžadují specifické živiny.
Vzhledem k velké rozmanitosti jednobuněčných organismů je obtížné uvést příklady. Zmíníme však modelové organismy v biologii a organismy s lékařským a průmyslovým významem:
Nejlépe studovaným organismem je bezpochyby bakterie Escherichia coli. Ačkoli některé kmeny mohou mít negativní zdravotní důsledky, E-coli je normální a hojnou složkou lidské mikrobioty.
Je to prospěšné z různých hledisek. V našem zažívacím traktu pomáhají bakterie produkci určitých vitamínů a kompetitivně vylučují patogenní mikroorganismy, které by se mohly dostat do našeho těla..
Kromě toho je v biologických laboratořích jedním z nejpoužívanějších modelových organismů a je velmi užitečný pro vědecké objevy..
Jedná se o parazita prvoka, který žije uvnitř buněk a způsobuje Chagasovu chorobu. To je považováno za důležitý problém veřejného zdraví ve více než 17 zemích v tropech..
Jednou z nejvýraznějších vlastností tohoto parazita je přítomnost bičíku pro pohyb a jednoho mitochondria. Jsou přenášeny na svého savčího hostitele hmyzem patřícím do rodiny Hemiptera, nazývaným triatominy..
Další příklady mikroorganismů jsou Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, mezi ostatními.
Zatím žádné komentáře