Prokariote

Šema građe prokariotske ćelije: 1- kapsula; 2- ćelijski zid; 3- ćelijska membrana; 4- citoplazma; 5- ribozomi; 6- mezozom; 7- nukleoid; 8- flagelum

Ukratko

Prokariotske ćelije (grč. pro = pre; karyon = jedro; pre jedra) su ćelije jednostavne građe, sa ćelijskim zidom i membranom, a nemaju jedro niti ćelijske organele. Prokariotskim organizmima pripadaju bakterije dok su svi ostali organizmi, bilo jednoćelijski, bilo višećelijski, eukarioti.

Struktura citoplazme

Genetički materijal (DNK) se nalazi slobodan, u delu citoplazme koji se naziva nukleoid (znači sličan jedru, zato što nije odvojen membranom od ostalog dela citoplazme).

Razmnožavaju se prostom ćelijskom deobom (amitozom ili binarnom deobom). Mitoza i mejoza u takvom obliku kod njih ne postoje.

Pored toga što nema pravo, diferencirano jedro, prokariotska ćelija ne sadrži ni ćelijske organele. Ribozomi, u kojima se sintetišu proteini, prokariota su sitniji od eukariotskih i označavaju se kao 70S (S je koeficijent sedimentacije, tj. taloženja, koji određuje veličinu i oblik nekog molekula; naziva se još i Svedbergova konstanta).

Nukleoid

Nukleoid je oblast unutar bakterijske ćelije, nepravilnog oblika koja sadrži sav ili veći deo genetičkog materijala (DNK). Za razliku od jedra eukariotske ćelije ne poseduje membranu. DNK je u obliku prstena (kružna, cirkularna DNK) i najčešće jedna prokariotska ćelija ima jedan molekul dvolančane DNK (jedan ''hromozom''). Molekul DNK je vezan za proteine, ali ta veza nije tako čvrsta i stabilna kao kod eukariota. Nukleoid je veoma dinamična struktura, što je verovatno povezano sa time da se prokariotske ćelije dele na svakih 15-20 minuta.

Nukleoid se jasno uočava u citoplazmi elektronskim mikroskopom. Može se videti i svetlosnim mikroskopom, ako se DNK oboji posebnom metodom bojenja (Feulgen). Eksperimentalni dokazi ukazuju da se nukleotid u najvećoj meri sastoji od DNK (oko 60%) i manje količine RNK i proteina. Od RNK je to uglavnom iRNK, a proteini su trankripcioni faktori koji regulišu funkcije bakterijskog genoma. Proteini koji su vezani za DNK (nukleotidni proteini) održavaju njenu superspiralizaciju čime omogućavaju da se velika dužina DNK spakuje u sićušnu bakterijsku ćeliju. Nukleotidni proteini prokariota razlikuju se od histonskih proteina eukariota. Nasuprot njima ovi proteini ne obrazuju nukleozome u kojima se DNK namotava od proteina već koriste druge mehanizme ''pakovanja'' DNK (npr. petlje).

Genom bakterije

Genom bakterija se najčešće sastoji od jednog molekula cirkularne (kružne, prstenaste) dvolančane, spiralne DNK. Bakterije nemaju histone pa je njihova DNK organizovana u nukleoid (bakterijski ''hromozom''). Krajevi molekula DNK su međusobno spojeni u zatvoreni prsten i savijeni u visoko namotane strukture (superspiralizacija) pričvršćene proteinima. Proteini su slični histonima, ali kod bakterija ne grade nukleozome.

Osim ''hromozoma'' u bakteriji se mogu nalaziti i mali kružni molekuli DNK, plazmidi. Oni se dupliraju nezavisno od ''hromozoma''. Sadrže mali broj gena koji bakteriji nisu neophodni za život, ali mogu biti korisni (npr. geni kojima stiče otpornost na antibiotike). (Plazmidi su značajni za genetički inženjering.)

Veličina genoma se mnogo razlikuje kod različitih vrsta bakterija. Generalno gledano iznosi najmanje nekoliko miliona baznih parova.

Vanćelijske strukture

Ćelijski zid je jedinstven po sastavu jer sadrži peptidoglikane, polimere jedinstvene za prokariote. Za razliku od biljaka eukariota, prokariotski ćelijski zid nikada ne sadrži celulozu. Neke bakterije su osim ćelijskim zidom obavijene još i kapsulom koja je izgrađena od polisaharida ili polipeptida.

Neke bakterije oko ćelije obrazuju ogroman broj proteinskih filamenata, tzv. pila, koje služe za pričvršćivanje za odgovarajuću podlogu. Pokretljive bakterije obrazuju dugačke bičeve (flagelume) izgrađene od proteina flagelina.

Funkcije

Iako je bez ćelijskih organela ova ćelija obavlja slične funkcije kao i eukariotska i to u određenim delovima ćelije. Ćelijsko disanje obavlja se pomoću niza enzima (respiratorni lanac enzima) koji su vezani za ćelijsku membranu. Osim toga za membranu je, najmanje na jednom mestu, vezana DNK, a vezani su i enzimi koji učestvuju u replikaciji i deobi. Da bi se ukupna površina membrane povećala, a time i intezitet procesa vezanih za nju, dolazi do obrazovanja uvrata membrane nazvanih mezozomi. Kod cijanobakterija, koje mogu da obavljaju fotosintezu, za uvrate membrane su vezani pigmenti i enzimi koji učestvuju u fotosintezi.

Razmnožavanje

Binarna deoba je tip razmnožavanja bakterija pri kome se jedna ćelija podeli na dve nove ćelije-bakterije. Brzina i intezitet razmnožavanja su ogromni o čemu govori podatak da se u povoljnim uslovima neke bakterije dele na svakih 20 do 30 minuta. Pre deobe DNK se pričvrsti za ćelijsku membranu,a zatim se izvrši njena replikacija. Bakterija sadrže 1 molekul DNK u obliku prstena, a posle izvršene replikacije u ćeliji su tada dva molekula kružne DNK. Novonastali molekul se pričvrsti za ćelijsku membranu. Ćelija poraste i nakon toga se bakterija podeli na dva jednaka ili nejednaka dela sa po jednim molekulom DNK u svakom delu.

Podela

Današnje prokariote, u koje ubrajamo sve različite tipove bakterija, podeljene su na:

arhebakterije (arhee) i
eubakterije

Ove dve grupe su se rano razdvojile tokom evolucije. Neke arhebakterije žive u ekstremnim sredinama koje danas nisu uobičajene, ali su verojatno prevladavale na primitivnoj Zemlji. Tako, termoacidofili žive u vrućim sumpornim izvorima u temperaturama do 800 C sa niskom pH vrijednosti do 2.

Eubakterije, među koje spadaju uobičajeni oblici današnjih bakterija, velika su grupa organizama koja živi u različitim vrstama spoljašnje sredine kao što su zemlja, voda, i drugi organizmi.