Едноклетъчни организми: характеристики, възпроизводство, хранене и примери

Едноклетъчните организми са същества, чийто генетичен материал, ензимна техника, протеини и други молекули, необходими за живота, са ограничени до една клетка. Благодарение на това те са много сложни биологични единици, често много малки по размер.

От трите сфери на живота, две от тях - археи и бактерии - са съставени от едноклетъчни организми. Освен че са едноклетъчни, тези прокариотни организми нямат ядро ​​и са изключително разнообразни и изобилни.

В останалите области, еукариоти, откриваме едноклетъчни и многоклетъчни организми. В рамките на едноклетъчния имаме протозои, някои гъби и някои водорасли.

Основни характеристики

Преди около 200 години биолозите от това време смятат, че организмите, образувани от една клетка, са относително прости. Това заключение се дължи на малкото информация, която получиха от лещите, които използваха за гледане.

Днес, благодарение на технологичния напредък, свързан с микроскопията, можем да визуализираме сложната мрежа от структури, които едноклетъчните същества притежават и голямото разнообразие, което тези линии показват. След това ще обсъдим най-важните структури в едноклетъчните организми, както при 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. Това е липсата на истинско ядро.

Обратно, ДНК е разположена като видна структура: хромозомата. В повечето бактерии и археи, ДНК е организирана в голяма кръгова хромозома, свързана с протеини.

В моделна бактерия, като Escherichia coli (в следващите раздели ще говорим повече за неговата биология), 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 вземе супер-навита конформация. Този пример може да бъде екстраполиран към повечето от членовете на бактериите. Физическата област, в която се намира тази компактна структура на генетичния материал, се нарича нуклеоид.

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

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

рибозоми

За производството на протеини, прокариотните клетки имат сложно ензимно устройство, наречено рибозоми, разпределени в клетъчния интериор. Всяка клетка може да съдържа около 10 000 рибозоми.

Фотосинтетични машини

Бактериите, които извършват фотосинтеза, имат допълнителна машина, която им позволява да улавят слънчевата светлина и по-късно да я преобразуват в химическа енергия. Мембраните на фотосинтетичните бактерии имат инвагинации, където необходимите ензими и пигменти се съхраняват за сложните реакции, които те извършват.

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

цитоскелет

Както подсказва името му, цитоскелетът е скелет на клетката. Основата на тази структура е съставена от влакна с протеанов характер, съществени за процеса на клетъчно деление и за поддържане на клетъчната форма.

Последните изследвания показват, че цитоскелетът в прокариотите се формира от сложна мрежа от нишки и не е толкова проста, колкото се смяташе преди.

Органелите в прокариотите

Исторически, една от най-забележителните характеристики на прокариотния организъм е липсата на вътрешни отделения или органели.

Днес се приема, че бактериите притежават специфични видове органели (отделения, заобиколени от мембрани), свързани с съхранението на калциеви йони, минерални кристали, които участват в ориентацията на клетките, и ензими.

Компоненти на едноклетъчна еукариотна клетка

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

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

Еукариотните клетки са по-сложни от прокариотите, описани в предишния раздел, тъй като те имат подчасти, заобиколени от една или няколко мембрани, наречени органели. Сред тях имаме митохондриите, ендоплазмения ретикулум, апарата на Голджи, вакуолите и лизозомите.

В случай на организми с капацитет за извършване на фотосинтеза, те имат ензимната техника и пигменти, съхранявани в структури, наречени пластиди. Най-известни са хлоропластите, въпреки че има и амилопласти, хромопласти, етиопластос.

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

Разлики между бактерии и археи

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

Ако сравним двете групи добре, ще разберем, че те се различават по същия начин, по който ние - или всеки друг бозайник - се различаваме от рибата. Основните различия са следните.

Клетъчна мембрана

Започвайки от клетъчните граници, молекулите, които образуват стената и мембраната на двете линии, се различават дълбоко. При бактериите фосфолипидите се състоят от мастни киселини, свързани с глицерол. Обратно, археите имат силно разклонени фосфолипиди (изопреноиди), прикрепени към глицерола.

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, рН и други условия са крайни.

Клетъчна стена

Клетъчната стена е структура, която предпазва клетъчния организъм от осмотичния стрес, генериран от разликата в концентрациите между вътрешността на клетката и околната среда, образувайки един вид екзоскелет.

Обикновено, клетката показва висока концентрация на разтворени вещества. Според принципите на осмоза и дифузия, водата ще влезе в клетката, разширявайки нейния обем.

Стената предпазва клетката от скъсване, благодарение на нейната твърда и влакнеста структура. При бактериите основният структурен компонент е пептидогликан, въпреки че някои молекули, като гликолипиди, могат да присъстват.

В случая на археята, природата на клетъчната стена е доста променлива и в някои случаи неизвестна. Пептидогликан обаче липсва в проучванията, проведени до момента.

Организация на генома

От гледна точка на структурната организация на генетичния материал, археите са по-сходни с еукариотните организми, тъй като гените са прекъснати от региони, които няма да бъдат преведени, наречени интрони - терминът, използван за регионите, които се превеждат, е «екзон ".

Обратно, организацията на бактериалния геном се извършва главно в оперони, където гените са разположени във функционални единици, разположени една след друга, без прекъсвания.

Разлики с многоклетъчни организми

Основната разлика между многоклетъчния и едноклетъчния организъм е броят на клетките, които образуват организма.

Многоклетъчните организми са съставени от повече от една клетка и обикновено всеки един е специализиран в определена задача, тъй като разделянето на задачите е една от най-забележителните му характеристики.

С други думи, тъй като клетката вече не трябва да извършва всички дейности, необходими за поддържане на жив организъм, възниква разделението на задачите.

Например, невронните клетки изпълняват задачи, които са напълно различни от тези, извършвани от бъбреците или мускулните клетки.

Тази разлика в изпълняваните задачи се изразява в морфологични различия. Това означава, че не всички клетки, съставляващи многоклетъчен организъм, са еднакви по форма - невроните са дървовидни, мускулните клетки са удължени и така нататък.

Специализираните клетки на многоклетъчните организми са групирани в тъкани, а те - в органи. Органите, които изпълняват подобни или допълващи се функции, са групирани в системи. По този начин имаме структурна йерархична организация, която не се появява в едноклетъчни единици.

репродукция

Асексуално размножаване

Едноклетъчните организми се размножават асексуално. Имайте предвид, че в тези организми няма специални структури, които да участват в размножаването, както се случва при различни видове многоклетъчни същества.

При този вид безполово размножаване, бащата дава произход на потомството без нужда от сексуален партньор или сливането на гамети.

Асексуалното възпроизвеждане се класифицира по различни начини, като обикновено се използва като референтна равнина или формата на разделяне, използвана от организма за разделяне.

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

Друг вид е пъпките, където организмът поражда по-малък. В тези случаи, родителският организъм покълва едно удължение, което продължава да расте до адекватен размер и след това се отделя от родителя си. Други едноклетъчни организми могат да се размножават чрез образуването на спори.

Въпреки че асексичното размножаване е типично за едноклетъчни организми, то не е уникално за този род. Някои многоклетъчни организми, като водорасли, гъби, бодлокожи, наред с други, могат да се възпроизвеждат чрез тази модалност.

Хоризонтален трансфер на гени

Въпреки че половото размножаване не съществува в прокариотните организми, те могат да обменят генетичен материал с други индивиди чрез събитие, наречено хоризонтален трансфер на гени. Този обмен не включва преминаването на материал от родители към деца, а се случва между индивиди от едно и също поколение.

Това става чрез три основни механизма: конюгация, трансформация и трансдукция. В първия тип, дълги парчета от ДНК могат да бъдат обменяни чрез физически връзки между две индивиди чрез сексуален пили.

И в двата механизма размерът на обменяната ДНК е по-малък. Трансформацията е вземането на гола ДНК от бактерия и трансдукцията е приемане на чужда ДНК като последица от вирусна инфекция.

изобилие

Животът може да бъде разделен на три основни области: археи, бактерии и еукариоти. Първите две са прокариоти, тъй като ядрото им не е обградено от мембрана и всички те са едноклетъчни организми.

Според настоящите изчисления, в земята има повече от 3.1030 индивида от бактерии и археи, повечето от които без име и без описание. Всъщност, нашето собствено тяло се състои от динамични популации на тези организми, които установяват симбиотични отношения с нас.

хранене

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

Първите трябва да консумират храната си от околната среда, като обикновено фагоцитират хранителните частици. Автотрофните варианти притежават всички необходими машини за преобразуване на светлинната енергия в химията, съхранявана в захари.

Както всеки жив организъм, едноклетъчните такива изискват някои хранителни вещества като вода, въглероден източник, минерални йони, между другото, за оптималния им растеж и възпроизводство. Някои от тях обаче изискват специфични хранителни вещества.

Примери за едноклетъчни организми

Поради голямото разнообразие на едноклетъчни организми е сложно да се направи списък с примери. Въпреки това ще споменем моделните организми в биологията и организмите с медицинско и промишлено значение:

Escherichia coli

Най-добре изследваният организъм е, без съмнение, бактерията Escherichia coli. Въпреки че някои щамове могат да имат отрицателни последици за здравето, Е. coli е нормален и обилен компонент на човешката микробиота.

Тя е полезна при различни перспективи. В нашия храносмилателен тракт бактериите помагат за производството на определени витамини и конкурентно изключват патогенни микроорганизми, които могат да навлязат в тялото ни.

Освен това, в биологичните лаборатории е един от най-използваните моделни организми, които са много полезни за открития в науката.

Trypanosoma cruzi

Той е протозоен паразит, който живее вътре в клетките и причинява болест на Chagas. Това се счита за важен обществен здравен проблем в повече от 17 страни, разположени в тропиците.

Една от най-забележителните характеристики на този паразит е наличието на флагелум за придвижване и единична митохондрия. Те се предават на домакините си от бозайници от насекоми, принадлежащи към семейство Hemiptera, наречени триатомини.

Други примери за микроорганизми са Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae и др.