Inligting

3.1.1: Selstruktuur - Biologie

3.1.1: Selstruktuur - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Leerdoelwitte

  • Verduidelik die onderskeidende kenmerke van prokariotiese selle
  • Beskryf algemene selmorfologieë en sellulêre rangskikkings tipies van prokariotiese selle en verduidelik hoe selle hul morfologie handhaaf
  • Beskryf interne en eksterne strukture van prokariotiese selle in terme van hul fisiese struktuur, chemiese struktuur en funksie
  • Vergelyk die onderskeidende kenmerke van bakteriële en argaïese selle

Selteorie verklaar dat die sel die fundamentele eenheid van lewe is. Selle verskil egter aansienlik in grootte, vorm, struktuur en funksie. Op die eenvoudigste vlak van konstruksie beskik alle selle oor 'n paar fundamentele komponente. Dit sluit in sitosol ('n jelagtige stof wat bestaan ​​uit water en opgeloste chemikalieë wat nodig is vir groei), wat in 'n plasma membraan (ook 'n selmembraan of sitoplasmiese membraan genoem); een of meer chromosome (gekondenseerde DNA en proteïene), wat die genetiese bloudrukke van die sel bevat; en ribosome, organelle wat gebruik word vir die sintese van proteïene.

Behalwe hierdie basiese komponente, kan selle baie verskil tussen organismes, en selfs binne dieselfde veelsellige organisme. Die twee grootste kategorieë selle—prokariotiese selle en eukariotiese selle-word gedefinieer deur groot verskille in verskeie selstrukture. Prokariotiese selle (Figuur (PageIndex{1})) het nie 'n kern omring deur 'n komplekse kernmembraan nie en het gewoonlik 'n enkele, sirkelvormige chromosoom wat in 'n nukleoïed. Prokariotiese mikroörganismes word binne die domeine Archaea en Bacteria geklassifiseer.

Die strukture binne 'n sel is analoog aan die organe binne 'n menslike liggaam, met unieke strukture wat geskik is vir spesifieke funksies. Sommige van die strukture wat in prokariotiese selle gevind word, is soortgelyk aan dié wat in sommige eukariotiese selle voorkom; ander is uniek aan prokariote. Alhoewel daar 'n paar uitsonderings is, is eukariotiese selle geneig om groter as prokariotiese selle te wees. Die relatief groter grootte van eukariotiese selle dikteer die behoefte om verskeie chemiese prosesse binne verskillende areas van die sel te kompartementaliseer deur komplekse membraangebonde organelle te gebruik. Daarteenoor het prokariotiese selle oor die algemeen nie membraangebonde organelle nie; hulle bevat egter dikwels insluitings wat hul sitoplasma kompartementaliseer. Figuur (PageIndex{1}) illustreer strukture wat tipies met prokariotiese selle geassosieer word. Hierdie strukture word in meer besonderhede in die volgende afdeling beskryf.

Algemene selmorfologieë en -rangskikkings

Individuele selle van 'n spesifieke prokariotiese organisme is tipies soortgelyk in vorm, of sel morfologie. Alhoewel duisende prokariotiese organismes geïdentifiseer is, word slegs 'n handjievol selmorfologieë algemeen mikroskopies gesien. Figuur (PageIndex{2}) benoem en illustreer selmorfologieë wat algemeen in prokariotiese selle voorkom. Benewens sellulêre vorm, kan prokariotiese selle van dieselfde spesie in sekere kenmerkende rangskikkings saamgroepeer, afhangende van die vlak van seldeling. Sommige algemene rangskikkings word in Figuur (PageIndex{3}) getoon.

Prokariotiese selstrukture

Die Nukleoïed

Alle sellulêre lewe het 'n DNA-genoom wat in een of meer chromosome georganiseer is. Prokariotiese chromosome is tipies sirkelvormig, haploïed (ongepaard) en nie gebind deur 'n komplekse kernmembraan nie. Prokariotiese DNA en DNA-geassosieerde proteïene is gekonsentreer binne die nukleoïedgebied van die sel (Figuur (PageIndex{4})). In die algemeen, prokariotiese DNA interaksie met nukleoïed-geassosieerde proteïene (NAP's) wat help met die organisering en verpakking van die chromosoom. In bakterieë funksioneer NAP's soortgelyk aan histone, wat die DNA-organiserende proteïene is wat in eukariotiese selle voorkom. In archaea word die nukleoïed georganiseer deur óf NAP's óf histoonagtige DNA-organiseringsproteïene.

Plasmiede

Prokariotiese selle kan ook ekstrachromosomale DNA bevat, of DNA wat nie deel van die chromosoom is nie. Hierdie ekstrachromosomale DNA word gevind in plasmiede, wat klein, sirkelvormige, dubbelstring-DNS-molekules is. Selle wat plasmiede het, het dikwels honderde van hulle binne 'n enkele sel. Plasmiede word meer algemeen in bakterieë aangetref; plasmiede is egter in archaea en eukariotiese organismes gevind. Plasmiede dra dikwels gene wat voordelige eienskappe soos antibiotika weerstand verleen; dus is hulle belangrik vir die oorlewing van die organisme.

Ribosome

Alle sellulêre lewe sintetiseer proteïene, en organismes in al drie lewensdomeine besit ribosome, strukture wat verantwoordelik is vir proteïensintese. Ribosome in elk van die drie domeine verskil egter struktureel. Ribosome self word saam met ribosomale RNA (rRNA) uit proteïene saamgestel. Prokariotiese ribosome word in die sitoplasma aangetref. Hulle word 70S-ribosome genoem omdat hulle 'n grootte van 70S het (Figuur (PageIndex{5})), terwyl eukariotiese sitoplasmiese ribosome 'n grootte van 80S het. (Die S staan ​​vir Svedberg-eenheid, 'n maatstaf van sedimentasie in 'n ultrasentrifuge, wat gebaseer is op grootte, vorm en oppervlakkwaliteite van die struktuur wat ontleed word). Alhoewel hulle dieselfde grootte is, het bakteriese en argaeale ribosome verskillende proteïene en rRNA-molekules, en die argaeale weergawes is meer soortgelyk aan hul eukariotiese eweknieë as aan dié wat in bakterieë voorkom.

Plasma membraan

Strukture wat die sitoplasma en interne strukture van die sel omsluit, staan ​​gesamentlik bekend as die selomhulsel. In prokariotiese selle verskil die strukture van die selomhulsel na gelang van die tipe sel en organisme. Alle selle (prokarioties en eukarioties) het 'n plasmamembraan (ook genoem sitoplasmiese membraan of selmembraan) wat selektiewe deurlaatbaarheid vertoon, wat sommige molekules toelaat om die sel binne te gaan of te verlaat terwyl die deurgang van ander beperk word.

Die struktuur van die plasmamembraan word dikwels beskryf in terme van die vloeibare mosaïekmodel, wat verwys na die vermoë van membraankomponente om vloeibaar binne die vlak van die membraan te beweeg, sowel as die mosaïekagtige samestelling van die komponente, wat 'n diverse verskeidenheid lipied- en proteïenkomponente (Figuur (PageIndex{6})). Die plasmamembraanstruktuur van die meeste bakteriese en eukariotiese seltipes is 'n dubbellaag wat hoofsaaklik bestaan ​​uit fosfolipiede wat met esterbindings en proteïene gevorm word. Hierdie fosfolipiede en proteïene het die vermoë om lateraal binne die vlak van die membrane sowel as tussen die twee fosfolipiedlae te beweeg.

Argeale membrane verskil fundamenteel van bakteriële en eukariotiese membrane op 'n paar belangrike maniere. Eerstens word argaeale membraanfosfolipiede met eterbindings gevorm, in teenstelling met die esterbindings wat in bakteriële of eukariotiese selmembrane voorkom. Tweedens, argaeale fosfolipiede het vertakte kettings, terwyl dié van bakteriële en eukariotiese selle reguit ketting is. Ten slotte, alhoewel sommige argaeale membrane uit dubbellae gevorm kan word soos dié wat in bakterieë en eukariote voorkom, is ander argaeale plasmamembrane lipiedmonolae.

Proteïene op die sel se oppervlak is belangrik vir 'n verskeidenheid funksies, insluitend sel-tot-sel kommunikasie, en die waarneming van omgewingstoestande en patogeniese virulensiefaktore. Membraanproteïene en fosfolipiede kan koolhidrate (suikers) hê wat daarmee geassosieer word en word onderskeidelik glikoproteïene of glikolipiede genoem. Hierdie glikoproteïen- en glikolipiedekomplekse strek vanaf die oppervlak van die sel uit, wat die sel toelaat om met die eksterne omgewing te reageer (Figuur (PageIndex{6})). Glikoproteïene en glikolipiede in die plasmamembraan kan aansienlik verskil in chemiese samestelling tussen archaea, bakterieë en eukariote, wat wetenskaplikes in staat stel om dit te gebruik om unieke spesies te karakteriseer.

Plasmamembrane van verskillende seltipes bevat ook unieke fosfolipiede, wat vetsure bevat. Fosfolipied-afgeleide vetsuur-analise (PLFA) profiele kan gebruik word om unieke tipes selle te identifiseer gebaseer op verskille in vetsure. Archaea, bakterieë en eukariote het elk 'n unieke PFLA-profiel.

Fotosintetiese membraanstrukture

Sommige prokariotiese selle, naamlik sianobakterieë, het membraanstrukture wat hulle in staat stel om fotosintese uit te voer. Hierdie strukture bestaan ​​uit 'n invou van die plasmamembraan wat fotosintetiese pigmente soos groen chlorofille en bakteriochlorofille omsluit. In sianobakterieë word hierdie membraanstrukture genoem tilakoïede; in ander fotosintetiese bakterieë word hulle chromatofore, lamelle of chlorosome genoem.

Selwand

Die primêre funksie van die selwand is om die sel te beskerm teen strawwe toestande in die buite-omgewing. Die meeste (maar nie alle) prokariotiese selle het 'n selwand, maar die samestelling van hierdie selwand verskil.

Die hoofkomponent van bakteriese selwande word genoem peptidoglikaan (of murein); dit word net in bakterieë aangetref. Struktureel lyk peptidoglikaan soos 'n laag gaaswerk of stof. Aangesien peptidoglikaan uniek is aan bakterieë, is baie antibiotika-middels ontwerp om in te meng met peptidoglikaansintese, die selwand te verswak en bakteriële selle meer vatbaar te maak vir die effekte van osmotiese druk. Daarbenewens is sekere selle van die menslike immuunstelsel in staat om bakteriële patogene te "herken" deur peptidoglikaan op die oppervlak van 'n bakteriële sel op te spoor; hierdie selle verswelg en vernietig dan die bakteriese sel deur ensieme soos lisosiem te gebruik, wat die peptidoglikaan in hul selwande afbreek en verteer.

Filamentagtige aanhangsels

Baie bakteriese selle het proteïen-aanhangsels wat binne hul selkoeverte ingebed is wat na buite strek, wat interaksie met die omgewing moontlik maak. Hierdie aanhangsels kan aan ander oppervlaktes heg, DNA oordra of beweging verskaf. Filamentagtige aanhangsels sluit in fimbriae, pili, en flagella.

Fimbriae en Pili

Fimbriae en pili is struktureel soortgelyk en, omdat differensiasie tussen die twee problematies is, word hierdie terme dikwels uitruilbaar gebruik. Die term fimbriae verwys gewoonlik na korthareagtige proteïene wat honderde van die seloppervlak uitsteek. Fimbriae stel 'n sel in staat om aan oppervlaktes en aan ander selle te heg. Vir patogene bakterieë is aanhegting van gasheerselle belangrik vir kolonisasie, aansteeklikheid en virulensie. Aanhegting aan oppervlaktes is ook belangrik in biofilmvorming.

Die term pili (enkelvoud: pilus) verwys gewoonlik na langer, minder talryke proteïenaanhangsels wat help met hegting aan oppervlaktes (Figuur (PageIndex{19})). 'n Spesifieke tipe pilus, genoem die F pilus of sekspilus, is belangrik in die oordrag van DNS tussen bakteriële selle, wat plaasvind tussen lede van dieselfde generasie wanneer twee selle fisies dele van hul onderskeie genome oordra of uitruil (sien Hoe ongeslagtelike prokariote Bereik genetiese diversiteit).

Flagella

Flagella is strukture wat deur selle gebruik word om in waterige omgewings te beweeg. Bakteriese flagella tree op soos propellers. Hulle is stywe spiraalfilamente wat bestaan ​​uit flagellienproteïensubeenhede wat uit die sel uitstrek en in oplossing spin. Verskillende tipes beweeglike bakterieë vertoon verskillende rangskikkings van flagella (Figuur (PageIndex{8})).

Opsomming

  • Prokariotiese selle verskil van eukariotiese selle deurdat hul genetiese materiaal vervat is in a nukleoïed eerder as 'n membraangebonde kern. Daarbenewens het prokariotiese selle oor die algemeen nie membraangebonde organelle nie.
  • Prokariotiese selle van dieselfde spesie deel tipies 'n soortgelyke sel morfologie en sellulêre rangskikking.
  • Die meeste prokariotiese selle het 'n selwand wat die organisme help om sellulêre morfologie te handhaaf en teen veranderinge in osmotiese druk te beskerm.
  • Buite die nukleoïed kan prokariotiese selle ekstrachromosomale DNA bevat plasmiede.
  • Prokarioties ribosome wat in die sitoplasma gevind word, het 'n grootte van 70S.
  • Bakteriese membrane is saamgestel uit fosfolipiede met integrale of perifere proteïene. Die vetsuurkomponente van hierdie fosfolipiede is estergekoppel en word dikwels gebruik om spesifieke tipes bakterieë te identifiseer. Die proteïene dien 'n verskeidenheid funksies, insluitend vervoer, sel-tot-sel kommunikasie en waarneming van omgewingstoestande. Argeale membrane is onderskei deurdat hulle saamgestel is uit vetsure wat eter-gekoppel is aan fosfolipiede.
  • Prokariotiese selwande kan bestaan ​​uit peptidoglikaan (bakterieë) of pseudopeptidoglikaan (archaea).
  • Sommige prokariotiese selle het fimbriae of pili, filamentagtige aanhangsels wat help met hegting aan oppervlaktes. Pili word ook gebruik in die oordrag van genetiese materiaal tussen selle.
  • Sommige prokariotiese selle gebruik een of meer flagella deur water te beweeg.