Components of Prokaryotic Cells
Wszystkie komórki mają cztery wspólne komponenty: 1) błona plazmatyczna, zewnętrzna powłoka, która oddziela wnętrze komórki od otaczającego ją środowiska; 2) cytoplazma, składająca się z galaretowatego cytozolu wewnątrz komórki, w którym znajdują się inne składniki komórkowe; 3) DNA, materiał genetyczny komórki; oraz 4) rybosomy, które syntetyzują białka. Jednak prokariota różni się od komórki eukariotycznej na kilka sposobów.
Prokariota jest prostym, przeważnie jednokomórkowym organizmem, który nie posiada jądra ani żadnych innych organelli związanych z błoną. Wkrótce przekonamy się, że u eukariotów jest znacznie inaczej. DNA prokariotyczne znajduje się w centralnej części komórki: nukleoidzie (rysunek).
Większość prokariotów ma ścianę komórkową z peptydoglikanu, a wiele z nich ma polisacharydową kapsułę (rysunek \(\PageIndex{1}}). Ściana komórkowa działa jako dodatkowa warstwa ochronna, pomaga komórce utrzymać jej kształt i zapobiega odwodnieniu. Kapsułka umożliwia komórce przyczepianie się do powierzchni w jej środowisku. Niektóre prokariota posiadają flagelle, pili lub fimbriae. Flagi służą do poruszania się. Pili służą do wymiany materiału genetycznego podczas rozmnażania zwanego koniugacją. Fimbriae są używane przez bakterie do przyczepiania się do komórki gospodarza.
Mikrobiolog: Najskuteczniejszym działaniem, jakie każdy może podjąć, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się chorób zakaźnych, jest mycie rąk. Dlaczego? Ponieważ mikroby (organizmy tak małe, że można je zobaczyć tylko pod mikroskopem) są wszechobecne. Żyją na klamkach do drzwi, pieniądzach, Twoich rękach i wielu innych powierzchniach. Jeśli ktoś kichnie w rękę i dotknie klamki, a potem Ty dotkniesz tej samej klamki, mikroby ze śluzu kichającego znajdują się teraz na Twoich rękach. Jeśli dotkniesz rękami ust, nosa lub oczu, te mikroby mogą dostać się do Twojego ciała i spowodować chorobę.
Jednakże nie wszystkie mikroby (zwane również mikroorganizmami) powodują choroby; większość z nich jest wręcz korzystna. W twoich jelitach znajdują się mikroby, które wytwarzają witaminę K. Inne mikroorganizmy są używane do fermentacji piwa i wina.
Mikrobiolodzy to naukowcy, którzy badają mikroby. Mikrobiolodzy mogą realizować wiele karier. Nie tylko pracują w przemyśle spożywczym, ale są również zatrudniani w weterynarii i medycynie. Mogą pracować w sektorze farmaceutycznym, odgrywając kluczową rolę w badaniach i rozwoju poprzez identyfikację nowych źródeł antybiotyków, które mogą być stosowane w leczeniu infekcji bakteryjnych.
Mikrobiolodzy środowiskowi mogą poszukiwać nowych sposobów wykorzystania specjalnie wyselekcjonowanych lub genetycznie zmodyfikowanych mikrobów do usuwania zanieczyszczeń z gleby lub wód gruntowych, a także niebezpiecznych elementów ze skażonych miejsc. Takie zastosowania mikrobów nazywane są technologiami bioremediacji. Mikrobiolodzy mogą również pracować w dziedzinie bioinformatyki, dostarczając specjalistyczną wiedzę i wgląd w projektowanie, rozwój i specyfikę modeli komputerowych, na przykład epidemii bakteryjnych.
Rozmiar komórek
Komórki prokariotyczne o średnicy od 0,1 do 5,0 μm są znacznie mniejsze niż komórki eukariotyczne, których średnica waha się od 10 do 100 μm (rysunek \(\PageIndex{2}). Mały rozmiar prokariotów pozwala jonom i cząsteczkom organicznym, które dostają się do ich wnętrza, na szybką dyfuzję do innych części komórki. Podobnie, wszelkie odpady produkowane w komórce prokariotycznej mogą szybko dyfundować na zewnątrz. Inaczej jest w komórkach eukariotycznych, które rozwinęły różne adaptacje strukturalne w celu usprawnienia transportu wewnątrzkomórkowego.
Niewielkie rozmiary, ogólnie rzecz biorąc, są niezbędne dla wszystkich komórek, zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Zbadajmy, dlaczego tak jest. Po pierwsze, weźmiemy pod uwagę powierzchnię i objętość typowej komórki. Nie wszystkie komórki mają kształt kulisty, ale większość ma tendencję do przybliżania się do kuli. Być może pamiętasz z kursu geometrii w szkole średniej, że wzór na pole powierzchni kuli to \(4\pi r^2\), podczas gdy wzór na jej objętość to \(4\pi r^2/3\). Tak więc wraz ze wzrostem promienia komórki jej powierzchnia rośnie jak kwadrat promienia, ale jej objętość rośnie jak sześcian promienia (znacznie szybciej). Dlatego też, w miarę jak komórka zwiększa swoje rozmiary, stosunek jej powierzchni do objętości maleje. Ta sama zasada obowiązywałaby, gdyby komórka miała kształt sześcianu (rysunek \). Jeśli komórka stanie się zbyt duża, błona plazmatyczna nie będzie miała wystarczającej powierzchni, aby utrzymać tempo dyfuzji wymagane dla zwiększonej objętości. Innymi słowy, gdy komórka rośnie, staje się mniej wydajna. Jednym ze sposobów na zwiększenie wydajności jest podział, innym – wykształcenie organelli, które wykonują określone zadania. Te adaptacje prowadzą do rozwoju bardziej wyrafinowanych komórek zwanych komórkami eukariotycznymi.
Komórki prokariotyczne są znacznie mniejsze od komórek eukariotycznych. Jakie korzyści może przynieść komórce mały rozmiar komórki? Jakie zalety może mieć duży rozmiar komórki?