Teave

Kas punased verelibled on prokarüootsed?


Pärast otsingut "kas antibiootikumid mõjutavad immuunsüsteemi" sain teada, et antibiootikumid on suunatud prokarüootsetele rakkudele. See kõik andis palju mõtet mõelda kõigile neile jogurti soovitustele, mida saate pärast antibiootikumide võtmist: tagatiskahjustus on prokarüootsetel rakkudel, mis elavad koos meiega, kuid ei ole meie.

Välja arvatud see, et ma mäletasin, et inimese punastel verelibledel pole tuuma, siis kus on minu segadus?

(Ma olen ainult bioloogia entusiast.)


Kas punased verelibled on prokarüootsed?

Ei!

  1. Prokarüootide ja eukarüootide vahel on palju rohkem erinevusi kui lihtsalt tuuma olemasolu. Lisateavet leiate DeNovo vastusest.

  2. Terminid prokarüoot vs eukarüoot viitavad mitte niivõrd raku füsioloogiale, vaid konkreetsele evolutsioonilisele liinile. Eukarüootid on isikud, kes kuuluvad monofüleetilisse rühma Eukarüota aka. Eukarya (vaadake siit sissejuhatust fülogeneesile). See, kas eukarüoot kaotab oma tuuma või hakkab välja nägema täpselt nagu E. coli, ei muuda midagi tõsiasjaks, et see rakk on alles Eukarüota sugupuu.


Kui prokarüootide ja eukarüootide erinevusi õpetatakse sissejuhatavas bioloogiakursuses, võrreldakse tavaliselt geneerilist prokarüootset rakku ja geneerilist eukarüootset rakku. Keerulise mitmerakulise organismi rakud, nagu inimene, on üsna mitmekesised. Inimese punased verelibled on üks näide kõrgelt spetsialiseerunud rakust, millel on küps vorm, mis erineb tüüpilisest eukarüootsest rakust. Teine näide on epidermise keratinotsüüdid (vt Rossi histoloogia, ptk 15). Mõlemal juhul toodavad need rakud suures koguses ühte valku, lõpetades lõpuks kõige küpsemas staadiumis valgu sünteesi, ekstrudeerides nende tuumad ja enamiku teisi organelle.

Kuid tuuma või muude organellide puudumine ei muuda kumbagi rakku tingimata antibakteriaalsete antibiootikumide suhtes vastuvõtlikumaks. Antibiootikumid on suunatud asjadele, mis bakteritel on (positiivsed erinevused), mitte tüüpiliste eukarüootsete struktuuride puudumisele. Peaaegu kõigil antibakteriaalsetel antibiootikumidel on üks kolmest sihtmärgist (vt Goodman ja Gilman Chs. 48, 52-55):

  • Bakteriraku sein või membraan

  • valgu sünteetilised masinad

  • bakteritele vajalikud metaboliidid

Nende struktuuride vahel (peaaegu) ei kattu bakterid ja struktuurid üheski inimrakkude mitmekesisuses. Üks osaline erand on mitokondriaalse ja bakteriaalse ribosoomi sarnasus, mis võib näiteks olla vastutav teatud osa klooramfenikooli toksilisuse eest (G&G ptk 55).


Ei. Prokaüootsed rakud on täisorganismid, millel on oma DNA, punased verelibled mitte.


Ei, need on küpsed (katkised) retikulotsüüdid, millel puudub võrgu struktuur ja ribosomaalne DNA, mis ise on küpsenud (katkised) normoblastid, mis on oma tuuma kaotanud.

Põhimõtteliselt on nad kunagi elusana jäänud plasmamembraan eukarüoot rakk, mis on nüüd täidetud peamiselt hemoglobiiniga ja vähe muud.

(Ülaltoodu ei pea tingimata kehtima kõigi loomade kohta, mõned on tuumad, kuid see kehtib imetajate ja seega ka inimeste kohta.)


Kas punased verelibled on prokarüootsed? - bioloogia

Rakud saab jagada kahte suurde rühma ja mdashprokarüootid, rakud, mille DNA ei ole eraldatud hästi määratletud tuumas, mis on ümbritsetud membraanse tuumaümbrisega, ja eukarüootid eukarüoot
, rakk või organism, mis koosneb rakkudest, millel on membraaniga seotud tuum ja organellid (mitokondrid, kloroplastid, vt raku, bioloogias) ja geneetilisest materjalist, mis on korraldatud kromosoomides, milles DNA on ühendatud histooni valkudega.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. , need, kellel on membraaniga ümbritsetud tuum. Tsüanobakterid ja bakterid (kuningriik Monera Monera,
taksonoomiline kuningriik, mis sisaldab prokarüoote (baktereid ja tsüanobaktereid). Prokarüootid on üherakulised organismid, millel puudub membraaniga seotud tuum ja tavaliselt puuduvad membraaniga seotud organellid (mitokondrid, kloroplastid, vt raku, bioloogias).
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ) on prokarüootid. Need on väiksemad ja sisemiselt lihtsamad kui eukarüootid ning arvatakse, et need on arenenud palju varem (vt arengut) evolutsioon,
kontseptsioon, mis kehastab veendumust, et olemasolevad loomad ja taimed arenesid välja järk -järgulise ja pideva muutumise käigus varasematest vormidest. See teooria, mida tuntakse ka kui modifikatsiooniga põlvnemist, kujutab endast orgaanilist evolutsiooni.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ). Kõik organismid peale tsüanobakterite ja bakterite koosnevad ühest või mitmest eukarüootsest rakust.

Kõigil rakkudel on mitmeid ühiseid omadusi, nad salvestavad teavet geenidesse geen,
elusorganismide pärimise struktuuriüksus. Geen on sisuliselt DNA segment, millel on konkreetne eesmärk, st mis kodeerib (sisaldab selle loomiseks vajalikku keemilist teavet) konkreetset ensüümi või muud valku.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. valmistatud DNA -st (vt nukleiinhape nukleiinhape,
mis tahes elusrakkude ja viiruste kromosoomides leiduvate orgaaniliste ainete rühm, millel on keskne roll päriliku teabe salvestamisel ja replikatsioonil ning selle teabe väljendamisel valkude sünteesi kaudu.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ) nad kasutavad valke valk,
mis tahes väga keeruliste orgaaniliste ühendite rühm, mida leidub kõigis elusrakkudes ja mis sisaldab kõigi bioloogiliste molekulide kõige rikkalikumat klassi. Valk moodustab umbes 50% raku kuivmassist.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. põhilise struktuurimaterjalina sünteesivad nad raku ribosoomides valke, kasutades DNA -s kodeeritud ja RNA abil mobiliseeritud teavet, kasutavad nad adenosiintrifosfaati adenosiintrifosfaat
(ATP), orgaaniline ühend, mis koosneb adeniinist, suhkru riboosist ja kolmest fosfaatrühmast. ATP on rakus peamine energiaallikas, et juhtida mitmeid bioloogilisi protsesse, nagu fotosüntees, lihaste kokkutõmbumine ja
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. energia edastamise vahendina raku siseprotsesside jaoks ja need on ümbritsetud rakumembraaniga, mis koosneb valkudest ja kahekordsest lipiidikihist lipiidid,
lai klass mahetooteid, mida leidub elusüsteemides. Enamik neist ei lahustu vees, kuid lahustuvad mittepolaarsetes lahustites. Mõiste ei hõlma fossiilsest materjalist saadud mineraalõlisid ja muid naftasaadusi.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. molekulid, mis kontrollivad materjalide liikumist rakku ja sealt välja.

Rakkude struktuur

Eukarüootsete rakkude tuumas on DNA koos teatud valkudega paigutatud pikkadeks õhukesteks niitideks, mida nimetatakse kromatiinikiududeks ja mis koonduvad kromosoomideks kromosoom
, pärilike tunnuste struktuurne kandja, mida leidub iga raku tuumas ja mis on saanud nime värvainete neelamisvalmiduse tõttu. Termin kromosoom
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. meioosi ajal meioos
, tuumajagunemise protsess elusrakus, mille abil vähendatakse kromosoomide arvu poolele algsest arvust. Meioos esineb ainult gametogeneesi protsessis, st sugurakkude või sugurakkude (munarakk ja sperma) moodustumisel.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. . Tuum sisaldab ka ühte või mitut nukleooli (laul., Nukleool), mis osalevad ribosoomide RNA tootmisel. Raku osa väljaspool tuuma, mida nimetatakse tsütoplasmaks, sisaldab mitmeid täiendavaid rakustruktuure (sageli nimetatakse neid organellideks). Oluliste organellide hulgas, mis võivad esineda, on ribosoomid endoplasmaatiline retikulum, väga keerdunud membraanide süsteem, mis arvatakse olevat tuumaümbrisega pidev ja vastutab teatud vastvalminud valkude, mitokondrite transportimise eest, mida leidub peaaegu kõigis eukarüootsetes rakkudes ja ekstraktis. energiat, lõhustades hingamise ajal keeruliste toitainete molekulides olevad keemilised sidemed ja täites muid funktsioone kloroplastid, mis esinevad ainult rohelistes taimedes ja muudavad päikesevalguse energia fotosünteesi käigus fotosüntees
, protsess, mille käigus rohelised taimed, vetikad ja tsüanobakterid kasutavad päikesevalguse energiat süsinikdioksiidist ja veest klorofülli juuresolekul süsivesikute tootmiseks. Mõned taimed, millel puudub klorofüll, nt.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. lüsosoomid, mis sisaldavad seedeensüüme peroksisoomid, mis sisaldavad mitmeid spetsialiseeritud ensüüme tsentrosoomid, mis toimivad rakkude jagunemise ajal, Golgi aparaat, mis toimib erinevate rakuproduktide niitide ja mikrotuubulite sünteesis, ladustamises ja sekretsioonis, mis moodustavad omamoodi luustiku süsteem, mida nimetatakse tsütoskeletiks ning osalevad ka toitu sisaldavate rakkude ja organellide vakuoolide liikumises seedimise erinevates etappides (vt endotsütoos endotsütoos
, bioloogias protsess, mille käigus ained viiakse rakku. Kui rakumembraan puutub kokku sobiva toiduga, tõuseb osa rakutsütoplasmast materjaliga kokku ja ümbritseb seda ning rakuseinas moodustub süvend.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ) ja inertsed graanulid ja kristallid. Taimerakkudes on lisaks rakumembraanile paksenenud rakusein, mis koosneb tavaliselt peamiselt tselluloosist tselluloos,
taimede rakuseinte peamine koostisosa. Keemiliselt on see süsivesik, mis on suure molekulmassiga polüsahhariid. Toores puuvill koosneb 91% puhtast tselluloosist, muud olulised looduslikud allikad on lina, kanep, džuut, õled ja puit.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. rakkude sekreteeritav.

Rakkude uurimine

Kuna peaaegu kõik rakud on mikroskoopilised, suurenesid teadmised raku komponentidest proportsionaalselt mikroskoobi arenguga mikroskoop,
optiline instrument, mida kasutatakse objekti näiva suuruse suurendamiseks. Lihtsad mikroskoobid

Suurendusklaas, tavaline kahekordne kumer lääts, millel on lühike fookuskaugus, on lihtne mikroskoop. Lugemislääts ja käsilääts on seda tüüpi instrumendid.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ja muud spetsialiseeritud instrumendid ning nendega seotud katsetehnikad. Nende hulgas, kes aitasid mikroskoobi abil rakkude varajastesse teadmistesse kaasa, olid Antony van Leeuwenhoek Leeuwenhoek, Antony van
, 1632 �, Hollandi loodusloo üliõpilane ja mikroskoopide valmistaja, s. Delft. Tema läätsede kasutamine riide uurimisel draperi õpipoisina tõi tõenäoliselt kaasa huvi läätsede valmistamise vastu.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. , Robert Hooke Hooke, Robert
, 1635 �, inglise füüsik, matemaatik ja leiutaja. Temast sai kuningliku seltsi eksperimentide kuraator (1662), Greshami kolledži geomeetriaprofessor (1665) ja pärast 1666. aasta tulekahju Londoni linnamõõtja.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ja Marcello Malpighi Malpighi, Marcello
, 1628 󈟊, Itaalia anatoom. Mikroskoobi kasutamise pioneer tegi palju väärtuslikke tähelepanekuid taimede ja loomade struktuuri kohta.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. . 19. sajandil. Matthias J. Schleiden Schleiden, Matthias Jakob
, 1804 󈞽, saksa botaanik. Ta oli professor Jena (1839 󈞫) ja Dorpati (1863 󈞬) ülikoolides. Koos Theodor Schwanniga tunnustatakse teda rakuteooria aluste loomisel.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. ja Theodor Schwann Schwann, Theodor
, 1810 󈞾, saksa füsioloog ja histoloog. Ta oli J. P. M & uumllleri õpilane ja Louvaini (1838 󈞜) ning Li & egravege'i (aastast 1848) ülikoolide professor.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. arendas välja selle, mida praegu tuntakse rakuteooriana. Teooriat propageeriti laialdaselt pärast seda, kui 1855. aastal kuulutas Rudolf Virchow, et "omnis cellulae e cellula" [Kõik rakud tekivad rakkudest]. Rakustruktuuri uurimist hakati nimetama tsütoloogiaks ja kudede histoloogiat. 20. sajandil. õitses raku biokeemia hindamine ja selle struktuuri parem mõistmine, rakubioloogia integreerib nüüd nii keemilist kui ka struktuuriteavet.

Vaata ka biokeemiat biokeemia,
teadus, mis tegeleb peamiselt bioloogiliste protsesside keemiaga, püüab eluskeemi selgitamiseks kasutada keemia, eriti orgaanilise ja füüsikalise keemia vahendeid ja kontseptsioone.
. Lisateabe saamiseks klõpsake linki. .

Bibliograafia

Vt L. Thomas, Raku elu (1974) D. M. Prescott, Rakud (1988) B. Alberts jt, Raku molekulaarbioloogia (2. toim. 1989) J. M. Lackie ja J. A. Dowe, toim. Rakubioloogia sõnaraamat (1989).


Sisu

Rakke on kahte tüüpi: eukarüootsed, mis sisaldavad tuuma, ja prokarüootsed, mida mitte. Prokarüootid on üherakulised organismid, samas kui eukarüootid võivad olla kas ühe- või mitmerakulised.

Prokarüootsed rakud

Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid ja arhaiad, kaks eluvaldkonda kolmest. Prokarüootsed rakud olid esimene eluvorm Maal, mida iseloomustasid olulised bioloogilised protsessid, sealhulgas rakkude signaalimine. Need on lihtsamad ja väiksemad kui eukarüootsed rakud ning neil puudub tuum ja muud membraaniga seotud organellid. Prokarüootse raku DNA koosneb ühest ümmargusest kromosoomist, mis on otseses kontaktis tsütoplasmaga. Tsütoplasmas paiknevat tuumapiirkonda nimetatakse nukleoidiks. Enamik prokarüoote on kõigist organismidest väikseim, läbimõõduga 0,5–2,0 μm. [13]

Prokarüootsel rakul on kolm piirkonda:

  • Rakku ümbritseb raku ümbris - koosneb tavaliselt rakumüüriga kaetud plasmamembraanist, mis mõne bakteri puhul võib olla kaetud kolmanda kihiga, mida nimetatakse kapsliks. Kuigi enamikul prokarüootidel on nii rakumembraan kui ka rakusein, on erandeid, näiteks Mükoplasma (bakterid) ja Termoplasma (arhead), millel on ainult rakumembraanikiht. Ümbrik annab rakule jäikuse ja eraldab raku sisemuse keskkonnast, toimides kaitsefiltrina. Rakusein koosneb bakterites peptiidoglükaanist ja toimib täiendava tõkkena välisjõudude vastu. Samuti hoiab see ära hüpotoonilisest keskkonnast tuleneva raku paisumise ja osmootse rõhu lõhkemise (tsütolüüsi). Mõnel eukarüootsel rakul (taimerakud ja seenrakud) on ka rakusein.
  • Raku sees on tsütoplasmaatiline piirkond, mis sisaldab genoomi (DNA), ribosoome ja mitmesuguseid lisandeid. [4] Geneetilist materjali leidub vabalt tsütoplasmas. Prokarüootid võivad kanda kromosoomiväliseid DNA elemente, mida nimetatakse plasmiidideks, mis on tavaliselt ringikujulised. Lineaarseid bakteriaalseid plasmiide ​​on tuvastatud mitmetes spirochete bakterite liikides, sealhulgas perekonna liikmetes Borrelia eriti Borrelia burgdorferi, mis põhjustab borrelioosi. [14] Kuigi DNA ei moodusta tuuma, on see kondenseerunud nukleoidiks. Plasmiidid kodeerivad täiendavaid geene, näiteks antibiootikumiresistentsuse geene.
  • Väljastpoolt eenduvad flagella ja pili raku pinnalt. Need on struktuurid (ei esine kõigis prokarüootides), mis on valmistatud valkudest, mis hõlbustavad rakkude vahelist liikumist ja suhtlemist.

Eukarüootsed rakud

Taimed, loomad, seened, lima hallitusseened, algloomad ja vetikad on kõik eukarüootsed. Need rakud on umbes viisteist korda laiemad kui tüüpiline prokarüoot ja nende maht võib olla isegi tuhat korda suurem. Eukarüootide peamine eristav omadus võrreldes prokarüootidega on lahterdamine: membraaniga seotud organellide (sektsioonide) olemasolu, milles toimuvad spetsiifilised tegevused. Kõige olulisem neist on raku tuum, [4] organell, mis sisaldab raku DNA -d. See tuum annab eukarüootile oma nime, mis tähendab "tõeline tuum (tuum)". Muud erinevused hõlmavad järgmist:

  • Plasmamembraan sarnaneb funktsionaalselt prokarüootide omaga, seadistuses on väikesed erinevused. Rakuseinad võivad esineda või mitte.
  • Eukarüootne DNA on organiseeritud ühes või mitmes lineaarses molekulis, mida nimetatakse kromosoomideks ja mis on seotud histooni valkudega. Kogu kromosomaalne DNA talletatakse rakutuumas, eraldatud tsütoplasmast membraaniga. [4] Mõned eukarüootsed organellid, näiteks mitokondrid, sisaldavad ka mõnda DNA -d.
  • Paljud eukarüootsed rakud on ripsmelised primaarsete ripsmetega. Esmased ripsmed mängivad olulist rolli kemosensatsioonis, mehhanisatsioonis ja termosensatsioonis. Seega võib igat ripsmepilti "vaadelda kui sensoorset rakulist antenni, mis koordineerib suurt hulka rakulisi signaaliradu, seostades mõnikord signaalimise tsiliaarse liikuvusega või alternatiivselt rakkude jagunemise ja diferentseerumisega." [15]
  • Liikuvad eukarüootid võivad liikuda liikuvate ripsmete või lipukeste abil. Okaspuudel ja õistaimedel puuduvad liikuvad rakud. [16] Eukarüootsed flagellad on keerukamad kui prokarüootidel. [17]

Kõigil rakkudel, olgu need siis prokarüootsed või eukarüootsed, on membraan, mis ümbritseb rakku, reguleerib sisse- ja väljaliikumist (valikuliselt läbilaskev) ning säilitab raku elektrilise potentsiaali. Membraani sees võtab tsütoplasma suurema osa raku mahust. Kõigil rakkudel (välja arvatud punased verelibled, millel puudub rakutuum ja enamik organelle, et hemoglobiini jaoks maksimaalselt ruumi saada) on DNA, geenide pärilik materjal ja RNA, mis sisaldab teavet, mis on vajalik erinevate valkude, näiteks ensüümide, raku esmase masina loomiseks. . Rakkudes on ka teisi biomolekule. Selles artiklis on loetletud need esmased rakukomponendid ja seejärel lühidalt nende funktsioon.

Membraan

Rakumembraan ehk plasmamembraan on bioloogiline membraan, mis ümbritseb raku tsütoplasmat. Loomadel on plasmamembraan raku välispiir, taimedel ja prokarüootidel on see tavaliselt kaetud rakuseinaga. Selle membraani eesmärk on eraldada ja kaitsta rakke ümbritsevast keskkonnast ning see on valmistatud peamiselt kahekordsest fosfolipiidikihist, mis on amfifiilsed (osaliselt hüdrofoobsed ja osaliselt hüdrofiilsed). Seetõttu nimetatakse kihti fosfolipiidide kahekihiliseks või mõnikord vedelaks mosaiikmembraaniks. Selle membraani sisse on paigutatud makromolekulaarne struktuur, mida nimetatakse porosoomiks, universaalseks sekretoorseks portaaliks rakkudes ja mitmesuguseid valgumolekule, mis toimivad kanalite ja pumpadena, mis liigutavad erinevaid molekule rakku ja sealt välja. [4] Membraan on poolläbilaskev ja selektiivselt läbilaskev, kuna see võib kas lasta ainel (molekulil või ioonil) vabalt läbi, läbida piiratud ulatuses või üldse mitte. Rakupinna membraanid sisaldavad ka retseptorvalke, mis võimaldavad rakkudel tuvastada väliseid signaalimolekule, näiteks hormoone.

Tsütoskelett

Tsütoskeleti ülesanne on organiseerida ja säilitada raku kuju, ankurdades organellid paika, aitab endotsütoosi ajal, raku poolt välismaterjalide omastamisel ja tsütokineesil, tütarrakkude eraldumisel pärast rakkude jagunemist ning liigutab raku osi kasvu- ja liikuvusprotsessides . Eukarüootne tsütoskelett koosneb mikrotuubulitest, vahefilamentidest ja mikrokiududest. Neuroni tsütoskeletis on vahefilamentideks tuntud neurofilamendid. Nendega on seotud suur hulk valke, millest igaüks kontrollib raku struktuuri, suunates, komplekteerides ja joondades hõõgniite. [4] Prokarüootset tsütoskeleti on vähem uuritud, kuid see on seotud rakkude kuju, polaarsuse ja tsütokineesi säilitamisega. [19] Mikrofilamentide alaühiku valk on väike monomeerne valk, mida nimetatakse aktiiniks. Mikrotuubulite alaühik on dimeerne molekul, mida nimetatakse tubuliiniks. Vahekiud on heteropolümeerid, mille allüksused varieeruvad erinevate kudede rakutüüpide vahel. Kuid mõned vahefilamentide subühiku valgud hõlmavad vimentiini, desmiini, laminaati (kihid A, B ja C), keratiini (mitu happelist ja aluselist keratiini), neurofilamentvalke (NF - L, NF - M).

Geneetiline materjal

On olemas kahte tüüpi geneetilist materjali: desoksüribonukleiinhape (DNA) ja ribonukleiinhape (RNA). Rakud kasutavad oma pikaajaliseks teabe salvestamiseks DNA-d. Organismis sisalduv bioloogiline teave on kodeeritud selle DNA järjestuses. [4] RNA -d kasutatakse teabe edastamiseks (nt mRNA) ja ensümaatilisteks funktsioonideks (nt ribosomaalne RNA). Aminohapete lisamiseks valkude translatsiooni ajal kasutatakse ülekande -RNA (tRNA) molekule.

Prokarüootne geneetiline materjal on korraldatud tsütoplasma nukleoidses piirkonnas lihtsas ümmarguses bakterikromosoomis. Eukarüootne geneetiline materjal on jagatud erinevateks [4] lineaarseteks molekulideks, mida nimetatakse kromosoomideks diskreetse tuuma sees, tavaliselt lisatakse täiendavat geneetilist materjali mõnes organellis, näiteks mitokondrites ja kloroplastides (vt endosümbiootiline teooria).

Inimese rakul on geneetiline materjal, mis sisaldub raku tuumas (tuumagenoom) ja mitokondrites (mitokondriaalne genoom). Inimestel on tuumagenoom jagatud 46 lineaarseks DNA molekuliks, mida nimetatakse kromosoomideks, sealhulgas 22 homoloogset kromosoomipaari ja paar sugukromosoomi. Mitokondriaalne genoom on ringikujuline DNA molekul, mis erineb tuuma DNA -st. Kuigi mitokondriaalne DNA on tuumakromosoomidega võrreldes väga väike, [4] kodeerib see 13 mitokondriaalse energiatootmisega seotud valku ja spetsiifilisi tRNA -sid.

Võõrast geneetilist materjali (kõige sagedamini DNA -d) saab rakusse kunstlikult sisestada ka protsessi abil, mida nimetatakse transfektsiooniks. See võib olla mööduv, kui DNA ei ole raku genoomi sisestatud, või kui see on stabiilne. Teatud viirused sisestavad genoomi ka oma geneetilise materjali.

Organellid

Organellid on raku osad, mis on kohandatud ja/või spetsialiseerunud ühe või mitme elutähtsa funktsiooni täitmiseks, analoogselt inimkeha organitele (nagu süda, kops ja neerud, kusjuures iga organ täidab erinevat funktsiooni). [4] Nii eukarüootsetel kui ka prokarüootsetel rakkudel on organellid, kuid prokarüootsed organellid on üldiselt lihtsamad ega ole membraaniga seotud.

Rakus on mitut tüüpi organelle. Mõned (näiteks tuum ja golgi aparaat) on tavaliselt üksildased, teised (näiteks mitokondrid, kloroplastid, peroksisoomid ja lüsosoomid) võivad olla arvukad (sajad kuni tuhanded). Tsütosool on želatiinne vedelik, mis täidab raku ja ümbritseb organelle.

Eukarüootne

  • Raku tuum: Raku teabekeskus, raku tuum on eukarüootses rakus leiduv kõige silmatorkavam organell. See sisaldab raku kromosoome ja on koht, kus toimub peaaegu kogu DNA replikatsioon ja RNA süntees (transkriptsioon). Tuum on sfääriline ja eraldatud tsütoplasmast kahekordse membraaniga, mida nimetatakse tuumaümbriks. Tuumaümbris eraldab ja kaitseb raku DNA -d erinevate molekulide eest, mis võivad kogemata kahjustada selle struktuuri või häirida selle töötlemist. Töötlemise ajal DNA transkribeeritakse või kopeeritakse spetsiaalsesse RNA -sse, mida nimetatakse messenger RNA -ks (mRNA). See mRNA transporditakse seejärel tuumast välja, kus see transleeritakse spetsiifiliseks valgumolekuliks. Nukleool on tuuma spetsialiseeritud piirkond, kus ribosoomi alaühikud on kokku pandud. Prokarüootides toimub DNA töötlemine tsütoplasmas. [4]
  • Mitokondrid ja kloroplastid: toota raku jaoks energiat. Mitokondrid on iseenesest replitseeruvad organellid, mis esinevad erineva arvu, kuju ja suurusega kõigi eukarüootsete rakkude tsütoplasmas. [4] Hingamine toimub raku mitokondrites, mis genereerivad raku energia oksüdatiivse fosforüülimise teel, kasutades hapnikku, et vabastada rakulistes toitainetes (tavaliselt glükoosiga seotud) salvestatud energia ATP tekitamiseks. Mitokondrid paljunevad binaarse lõhustumise teel, nagu prokarüootid. Kloroplaste leidub ainult taimedes ja vetikates ning need püüavad fotosünteesi teel päikeseenergiat süsivesikute tootmiseks.
  • Endoplasmaatiline retikulum: Endoplasmaatiline retikulum (ER) on transpordivõrk molekulidele, mis on suunatud teatud modifikatsioonidele ja konkreetsetele sihtkohtadele, võrreldes tsütoplasmas vabalt hõljuvate molekulidega. ER -il on kaks vormi: töötlemata ER, mille pinnal on ribosoomid, mis eritavad valke ER -i, ja sile ER, millel puuduvad ribosoomid. [4] Sujuv ER mängib rolli kaltsiumi sidumisel ja vabanemisel.
  • Golgi aparaat: Golgi aparaadi esmane ülesanne on töödelda ja pakkida rakus sünteesitud makromolekule, näiteks valke ja lipiide.
  • Lüsosoomid ja peroksisoomid: Lüsosoomid sisaldavad seedeensüüme (happehüdrolaase). Nad seedivad liigseid või kulunud organelle, toiduosakesi ning neelatud viirusi või baktereid. Peroksisoomidel on ensüümid, mis vabastavad rakud toksilistest peroksiididest. Rakk ei suutnud neid hävitavaid ensüüme majutada, kui neid ei sisalda membraaniga seotud süsteem. [4]
  • Tsentrosoom: tsütoskeleti korraldaja: tsentrosoom toodab raku mikrotuubuleid - tsütoskeleti põhikomponenti. See juhib transporti läbi ER ja Golgi aparaadi. Tsentrosoomid koosnevad kahest tsentrioolist, mis eralduvad rakkude jagunemise ajal ja aitavad moodustada mitootilist spindlit. Loomarakkudes on üks tsentrosoom. Neid leidub ka mõnedes seene- ja vetikarakkudes.
  • Vakuoolid: Vakuoolid eraldavad jääkaineid ja taimerakkudes hoiavad vett. Neid kirjeldatakse sageli kui vedelikuga täidetud ruumi ja neid ümbritseb membraan. Mõned rakud, eriti Amoeba, omada kokkutõmbuvaid vakuoole, mis võivad vett liigsest rakust välja pumbata. Taimerakkude ja seenrakkude vakuoolid on tavaliselt suuremad kui loomarakkudel.

Eukarüootsed ja prokarüootsed

  • Ribosoomid: Ribosoom on suur RNA ja valgumolekulide kompleks. [4] Need mõlemad koosnevad kahest alaühikust ja toimivad monteerimisliinina, kus tuuma RNA -d kasutatakse valkude sünteesimiseks aminohapetest. Ribosoomid võivad olla vabalt ujuvad või seotud membraaniga (töötlemata endoplasmaatiline retikulum eukarüootides või rakumembraan prokarüootides). [20]

Paljudel rakkudel on ka struktuurid, mis eksisteerivad täielikult või osaliselt väljaspool rakumembraani. Need struktuurid on tähelepanuväärsed, kuna neid ei kaitse poolläbilaskev rakumembraan väliskeskkonna eest. Nende struktuuride kokkupanekuks tuleb nende komponendid ekspordiprotsessidega üle rakumembraani kanda.

Raku sein

Paljudel prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude tüüpidel on rakusein. Rakusein kaitseb rakku mehaaniliselt ja keemiliselt selle keskkonna eest ning on rakumembraani täiendav kaitsekiht. Eri tüüpi rakkudel on rakuseinad, mis koosnevad erinevatest materjalidest. Taimede rakuseinad koosnevad peamiselt tselluloosist, seente rakuseinad koosnevad kitiinist ja bakterite rakuseinad peptidoglükaanist.

Prokarüootne

Kapsel

Želatiinkapsel esineb mõnes väljaspool rakumembraani ja rakuseina asuvas bakteris. Kapsel võib olla polüsahhariid nagu pneumokokk, meningokokk või polüpeptiid Bacillus anthracis või hüaluroonhape nagu streptokokkides. Kapsleid ei tähistata tavaliste värvimisprotokollidega ja neid saab tuvastada India tindiga või metüülsinisega, mis võimaldab vaatamiseks rakkude vahel suuremat kontrasti. [21]: 87

Flagella

Flagellad on rakkude liikuvuse organellid. Bakteriaalne flagellum ulatub tsütoplasmast läbi rakumembraani (membraanide) ja väljub rakuseina kaudu. Need on pikad ja paksud niiditaolised lisandid, oma olemuselt valgud. Teist tüüpi flagellumit leidub arheides ja teist tüüpi eukarüootides.

Fimbriae

Fimbria (mitmuses fimbriae, tuntud ka kui pilus, mitmuses pili) on lühike õhuke karvataoline hõõgniit, mis on leitud bakterite pinnalt. Fimbriad on moodustatud proteiinist nimega pilin (antigeenne) ja vastutavad bakterite kinnitumise eest inimese rakkude spetsiifilistele retseptoritele (rakkude adhesioon). Bakterite konjugatsiooniga on seotud eri tüüpi pilid.

Replikatsioon

Rakkude jagunemine hõlmab ühte rakku (nn emarakk) jaguneb kaheks tütarrakuks. See viib mitmerakuliste organismide kasvu (kudede kasv) ja üherakuliste organismide paljunemiseni (vegetatiivne paljunemine). Prokarüootsed rakud jagunevad binaarse lõhustumise teel, samas kui eukarüootsed rakud läbivad tavaliselt tuumajagunemisprotsessi, mida nimetatakse mitoosiks, millele järgneb raku jagunemine, mida nimetatakse tsütokineesiks. Diploidne rakk võib läbida ka meioosi, et toota haploidrakke, tavaliselt nelja. Haploidsed rakud on mitmerakulistes organismides sugurakkudena, sulandudes uute diploidsete rakkude moodustamiseks.

DNA replikatsioon või raku genoomi dubleerimise protsess [4] juhtub alati siis, kui rakk jaguneb mitoosi või binaarse lõhustumise teel. See toimub rakutsükli S -faasis.

Meioosi korral replitseeritakse DNA ainult üks kord, samal ajal kui rakk jaguneb kaks korda. DNA replikatsioon toimub ainult enne meioosi I. DNA replikatsioon ei toimu, kui rakud jagunevad teist korda, II meioosi korral. [22] Replikatsioon, nagu kõik rakulised tegevused, nõuab töö tegemiseks spetsiaalseid valke. [4]

DNA parandamine

Üldiselt sisaldavad kõigi organismide rakud ensüümsüsteeme, mis skaneerivad nende DNA kahjustusi ja viivad kahjustuste avastamisel läbi parandusprotsesse. [23] Organismides on bakteritest inimesteni välja kujunenud mitmekesised parandusprotsessid. Nende parandusprotsesside laialdane levimus näitab, kui tähtis on säilitada raku DNA kahjustamata olekus, et vältida rakkude surma või replikatsioonivigu kahjustuste tõttu, mis võivad põhjustada mutatsiooni. E. coli bakterid on hästi uuritud näide rakulisest organismist, millel on erinevad täpselt määratletud DNA parandusprotsessid. Nende hulka kuuluvad: (1) nukleotiidide ekstsisiooni parandamine, (2) DNA mittevastavuse parandamine, (3) kaheahelaliste katkestuste mittehomoloogiline otsaühendus, (4) rekombinatsiooniline remont ja (5) valgusest sõltuv remont (fotoreaktiveerimine).

Kasv ja ainevahetus

Järjestikuste rakkude jagunemiste vahel kasvavad rakud rakkude ainevahetuse toimimise kaudu. Rakkude metabolism on protsess, mille käigus üksikud rakud töötlevad toitainete molekule. Ainevahetusel on kaks erinevat jaotust: katabolism, mille käigus rakk lagundab energia tootmiseks ja võimsuse vähendamiseks keerukaid molekule, ja anabolism, kus rakk kasutab energiat ja redutseerivat jõudu keeruliste molekulide ehitamiseks ja muude bioloogiliste funktsioonide täitmiseks. Organismi tarbitud komplekssuhkruid saab lagundada lihtsamateks suhkru molekulideks, mida nimetatakse monosahhariidideks nagu glükoos. Rakku sisenedes lagundatakse glükoos, et saada adenosiintrifosfaat (ATP), [4] molekul, millel on kahe erineva tee kaudu kergesti kättesaadav energia.

Valkude süntees

Rakud on võimelised sünteesima uusi valke, mis on raku aktiivsuse moduleerimiseks ja säilitamiseks hädavajalikud. See protsess hõlmab aminohapete ehitusplokkidest uute valgumolekulide moodustamist DNA/RNA -s kodeeritud teabe põhjal. Valkude süntees koosneb tavaliselt kahest peamisest etapist: transkriptsioon ja translatsioon.

Transkriptsioon on protsess, kus DNA geneetilist teavet kasutatakse komplementaarse RNA ahela tootmiseks. Seejärel töödeldakse seda RNA ahelat, et saada messenger RNA (mRNA), mis võib vabalt migreeruda läbi raku. mRNA molekulid seonduvad tsütosoolis paiknevate valgu-RNA kompleksidega, mida nimetatakse ribosoomideks, kus need transleeritakse polüpeptiidjärjestusteks. Ribosoom vahendab mRNA järjestusel põhineva polüpeptiidjärjestuse moodustumist. MRNA järjestus on otseselt seotud polüpeptiidjärjestusega, seondudes RNA (tRNA) adaptermolekulide ülekandmiseks ribosoomi sidumistaskutesse. The new polypeptide then folds into a functional three-dimensional protein molecule.

Motiilsus

Unicellular organisms can move in order to find food or escape predators. Common mechanisms of motion include flagella and cilia.

In multicellular organisms, cells can move during processes such as wound healing, the immune response and cancer metastasis. For example, in wound healing in animals, white blood cells move to the wound site to kill the microorganisms that cause infection. Cell motility involves many receptors, crosslinking, bundling, binding, adhesion, motor and other proteins. [24] The process is divided into three steps – protrusion of the leading edge of the cell, adhesion of the leading edge and de-adhesion at the cell body and rear, and cytoskeletal contraction to pull the cell forward. Each step is driven by physical forces generated by unique segments of the cytoskeleton. [25] [26]

Navigation, control and communication

In August 2020, scientists described one way cells – in particular cells of a slime mold and mouse pancreatic cancer–derived cells – are able to navigate efficiently through a body and identify the best routes through complex mazes: generating gradients after breaking down diffused chemoattractants which enable them to sense upcoming maze junctions before reaching them, including around corners. [27] [28] [29]


22.1 Prokaryotic Diversity

Selle jaotise lõpuks saate teha järgmist.

  • Describe the evolutionary history of prokaryotes
  • Discuss the distinguishing features of extremophiles
  • Explain why it is difficult to culture prokaryotes

Prokaryotes are ubiquitous. They cover every imaginable surface where there is sufficient moisture, and they also live on and inside virtually all other living things. Tüüpilises inimkehas on prokarüootsete rakkude arv inimkeha rakkude arvult kümme kuni üks. Need moodustavad suurema osa elusolenditest kõigis ökosüsteemides. Mõned prokarüootid õitsevad keskkonnas, mis on enamiku elusolendite jaoks ebasobiv. Prokaryotes recycle nutrients —essential substances (such as carbon and nitrogen)—and they drive the evolution of new ecosystems, some of which are natural and others man-made. Prokarüootid on Maal olnud juba ammu enne mitmerakulise elu ilmumist. Indeed, eukaryotic cells are thought to be the descendants of ancient prokaryotic communities.

Prokaryotes, the First Inhabitants of Earth

When and where did cellular life begin? Millised olid tingimused Maal, kui elu algas? We now know that prokaryotes were likely the first forms of cellular life on Earth, and they existed for billions of years before plants and animals appeared. The Earth and its moon are dated at about 4.54 billion years in age. See hinnang põhineb meteoriidimaterjali radiomeetrilisel dateerimisel koos teiste Maa ja Kuu substraatmaterjalidega. Early Earth had a very different atmosphere (contained less molecular oxygen) than it does today and was subjected to strong solar radiation thus, the first organisms probably would have flourished where they were more protected, such as in the deep ocean or far beneath the surface of the Earth. Strong volcanic activity was common on Earth at this time, so it is likely that these first organisms—the first prokaryotes—were adapted to very high temperatures. Because early Earth was prone to geological upheaval and volcanic eruption, and was subject to bombardment by mutagenic radiation from the sun, the first organisms were prokaryotes that must have withstood these harsh conditions.

Mikroobsed matid

Mikroobsed matid või suured biofilmid võivad kujutada endast prokarüootsete elude kõige varasemaid vorme Maal, on olemas fossiilseid tõendeid nende olemasolu kohta umbes 3,5 miljardit aastat tagasi. On tähelepanuväärne, et rakuline elu ilmus Maale vaid miljard aastat pärast Maa enda tekkimist, mis viitab sellele, et rakueelne “elu”, mis võiks ennast korrata, on arenenud palju varem. A microbial mat is a multi-layered sheet of prokaryotes (Figure 22.2) that includes mostly bacteria, but also archaeans. Mikroobimatid on vaid mõne sentimeetri paksused ja kasvavad tavaliselt erinevat tüüpi materjalide kokkupuutekohtades, enamasti niisketel pindadel. Neid sisaldavad erinevat tüüpi prokarüootid viivad läbi erinevaid ainevahetusradasid ja see on nende värvide põhjuseks. Mikroobimatis olevaid prokarüoote hoiab koos liimitaoline kleepuv aine, mida nad eritavad rakuväline maatriks.

Esimesed mikroobimatid said oma energia tõenäoliselt hüdrotermiliste ventilatsiooniavade läheduses leiduvatest kemikaalidest. A hüdrotermiline ventilatsiooniava on purunemine või pragu Maa pinnal, mis eraldab geotermiliselt kuumutatud vett. With the evolution of photosynthesis about three billion years ago, some prokaryotes in microbial mats came to use a more widely available energy source—sunlight—whereas others were still dependent on chemicals from hydrothermal vents for energy and food.

Stromatoliidid

Kivistunud mikroobimatid kujutavad endast varaseimat rekordit Maa elust. A stromatolite is a sedimentary structure formed when minerals are precipitated out of water by prokaryotes in a microbial mat (Figure 22.3). Stromatoliidid moodustavad kihilisi kive, mis on valmistatud karbonaadist või silikaadist. Kuigi enamik stromatoliite on mineviku esemed, leidub Maal kohti, kus stromatoliite alles moodustub. Näiteks on leitud kasvavaid stromatoliite Californias San Diego maakonnas asuvast Anza-Borrego kõrbeparkist.

Muinasaegne atmosfäär

Evidence indicates that during the first two billion years of Earth’s existence, the atmosphere was anoxic , meaning that there was no molecular oxygen. Seega ainult need organismid, kes suudavad ilma hapnikuta kasvada -anaeroobsed organismid—were able to live. Autotrophic organisms that convert solar energy into chemical energy are called phototrophs , and they appeared within one billion years of the formation of Earth. Then, cyanobacteria , also known as “blue-green algae,” evolved from these simple phototrophs at least one billion years later. It was the ancestral cyanobacteria (Figure 22.4) that began the “oxygenation” of the atmosphere: Increased atmospheric oxygen allowed the evolution of more efficient O2-kasulikud kataboolsed rajad. Samuti avas see maa suurema koloniseerimise, sest mõned O2 muundatakse O -ks3 (ozone) and ozone effectively absorbs the ultraviolet light that could have otherwise caused lethal mutations in DNA. The current evidence suggests that the increase in O2 kontsentratsioonid võimaldasid teiste eluvormide arengut.

Mikroobid on kohandatavad: elu mõõdukas ja äärmuslikus keskkonnas

Mõned organismid on välja töötanud strateegiad, mis võimaldavad neil karmides tingimustes üle elada. Peaaegu kõigil prokarüootidel on rakusein, kaitsekonstruktsioon, mis võimaldab neil ellu jääda nii hüpertoonilises kui ka hüpotoonilises vesikeskkonnas. Mõned mullabakterid on võimelised moodustuma endosporid mis taluvad kuumust ja põuda, võimaldades organismil ellu jääda, kuni soodsad tingimused korduvad. Need kohandused koos teistega võimaldavad bakteritel jääda kõige rikkalikumaks eluvormiks kõigis maismaa- ja veeökosüsteemides.

Prokarüootid õitsevad paljudes keskkondades: mõned kasvavad tingimustes, mis tunduvad meile väga normaalsed, samas kui teised on võimelised arenema ja kasvama tingimustes, mis tapavad taime või looma. Baktereid ja arheasid, mis on kohandatud kasvama ekstreemsetes tingimustes, nimetatakse ekstremofiilideks, mis tähendab "äärmuste armastajad". Extremophiles have been found in all kinds of environments: the depths of the oceans, hot springs, the Arctic and the Antarctic, in very dry places, deep inside Earth, in harsh chemical environments, and in high radiation environments (Figure 22.5), just to mention a few. Kuna neil on spetsiaalsed kohandused, mis võimaldavad neil elada äärmuslikes tingimustes, ei saa paljud ekstremofiilid mõõduka keskkonnaga ellu jääda. Ekstremofiilide rühmi on palju: neid identifitseeritakse nende tingimuste põhjal, milles nad kõige paremini kasvavad, ning mitmed elupaigad on mitmel viisil äärmuslikud. For example, a soda lake is both salty and alkaline, so organisms that live in a soda lake must be both alkaliphiles and halophiles (Table 22.1). Other extremophiles, like radioresistant organisms, do not prefer an extreme environment (in this case, one with high levels of radiation), but have adapted to survive in it (Figure 22.5). Sellised organismid aitavad meil paremini mõista prokarüootset mitmekesisust ja avavad võimaluse leida uusi prokarüootseid liike, mis võivad viia uute terapeutiliste ravimite avastamiseni või millel on tööstuslikud rakendused.

Äärmuslik Optimaalse kasvu tingimused
Acidofiilid pH 3 või alla selle
Alkalifiilid pH 9 või üle selle
Termofiilid Temperatuur 60–80 ° C (140–176 ° F)
Hüpertermofiilid Temperatuur 80–122 ° C (176–250 ° F)
Psührofiilid Temperatuur -15-10 ° C (5-50 ° F) või madalam
Halofiilid Soola kontsentratsioon vähemalt 0,2 M
Osmofiilid Kõrge suhkru kontsentratsioon

Prokarüootid Surnumeres

Üks näide väga karmist keskkonnast on Surnumeri - hüpersaline bassein, mis asub Jordaania ja Iisraeli vahel. Hüperpaline keskkond on sisuliselt kontsentreeritud merevesi. Surnumeres on naatriumi kontsentratsioon mereveest 10 korda kõrgem ja vesi sisaldab suures koguses magneesiumi (umbes 40 korda rohkem kui merevees), mis oleks mürgine enamikule elusolenditele. Raud, kaltsium ja magneesium, elemendid, mis moodustavad kahevalentseid ioone (Fe 2+, Ca 2+ ja Mg 2+), toodavad nn kõva vett. Taken together, the high concentration of divalent cations, the acidic pH (6.0), and the intense solar radiation flux make the Dead Sea a unique, and uniquely hostile, ecosystem 1 (Figure 22.6).

Milliseid prokarüoote leiame Surnumerest? Äärmiselt soola taluvate bakterivaibade hulka kuuluvad Halobacterium, Haloferax vulkaanid (mida leidub ka mujal, mitte ainult Surnumerel), Halorubrum sodomenseja Halobaculum gomorrense, ja arhelane Haloarcula marismortui, teiste hulgas.

Kultiveerimatud prokarüootid ja elujõuline, kuid mittekultuuritav riik

Bakterite kasvatamise protsess on keeruline ja on üks kaasaegse teaduse suurimaid avastusi. Saksa arstile Robert Kochile omistatakse puhta kultuuri meetodite avastamine, sealhulgas värvimine ja kasvukeskkonna kasutamine. Mikrobioloogid kasvatavad tavaliselt laboris prokarüoote, kasutades sobivat söötet, mis sisaldab kõiki sihtorganismi jaoks vajalikke toitaineid. Sööde võib olla vedel, puljong või tahke. After an incubation time at the right temperature, there should be evidence of microbial growth (Figure 22.7). Koch's assistant Julius Petri invented the Petri dish, whose use persists in today’s laboratories. Koch töötas peamiselt koos Mycobacterium tuberculosis bacterium that causes tuberculosis and developed guidelines, called Koch's postulates , to identify the organisms responsible for specific diseases. Koch's postulates continue to be widely used in the medical community. Kochi postulaadid hõlmavad seda, et organismi saab tuvastada haiguse põhjusena, kui see esineb kõigis nakatunud proovides ja puudub kõigis tervetes proovides, ning see on võimeline pärast mitmekordset kultiveerimist infektsiooni paljundama. Tänapäeval on kultuurid meditsiinis ja teistes molekulaarbioloogia valdkondades peamine diagnostiline vahend.

Koch's postulates can be fully applied only to organisms that can be isolated and cultured. Mõned prokarüootid ei saa aga laboritingimustes kasvada. Tegelikult on üle 99 protsendi bakteritest ja arheidest kultuuritu. Enamasti on see tingitud teadmiste puudumisest selle kohta, mida neid organisme toita ja kuidas neid kasvatada, sest neil võivad olla erilised kasvunõuded, mis pole teadlastele teada, näiteks spetsiifiliste mikroelementide vajadus, pH, temperatuur, rõhk, kaasfaktorid või kaasmetaboliidid. Mõnda bakterit ei saa kultiveerida, sest nad on kohustuslikud rakusisesed parasiidid ja neid ei saa kasvatada väljaspool peremeesrakku.

Muudel juhtudel kultiveeritavad organismid muutuda stressirohketes tingimustes kultiveerimatuks, kuigi sama organismi võis varem kultiveerida. Need organismid, mida ei saa kultiveerida, kuid kes pole surnud, on elujõulises, kuid mittekultuurses (VBNC) olekus. VBNC olek tekib siis, kui prokarüootid reageerivad keskkonnastressoritele, sisenedes puhkeolekusse, mis võimaldab nende ellujäämist. VBNC olekusse sisenemise kriteeriumid pole täielikult mõistetavad. Protsessis, mida nimetatakse elustamiseks, võib prokarüoot keskkonnatingimuste paranedes naasta normaalse elu juurde.

Kas VBNC riik on prokarüootide jaoks ebatavaline eluviis? Tegelikult on enamik pinnases või ookeanivetes elavatest prokarüootidest kultuurita. On öeldud, et ainult väikest osa, võib -olla üks protsent prokarüoote saab laboritingimustes kasvatada. Kui need organismid ei ole kultiveeritavad, siis kuidas on teada, kas nad on olemas ja elus? Mikrobioloogid kasutavad molekulaarseid meetodeid, näiteks polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR), et võimendada prokarüootide DNA valitud osi, nt 16S rRNA geene, näidates nende olemasolu. (Tuletame meelde, et PCR võib teha miljardeid koopiaid DNA segmendist protsessis, mida nimetatakse võimenduseks.)

The Ecology of Biofilms

Some prokaryotes may be unculturable because they require the presence of other prokaryotic species. Until a couple of decades ago, microbiologists used to think of prokaryotes as isolated entities living apart. See mudel ei kajasta aga prokarüootide tõelist ökoloogiat, millest enamik eelistab elada kogukondades, kus nad saavad suhelda. As we have seen, a biofilm is a microbial community (Figure 22.8) held together in a gummy-textured matrix that consists primarily of polysaccharides secreted by the organisms, together with some proteins and nucleic acids. Biofilms typically grow attached to surfaces. Some of the best-studied biofilms are composed of prokaryotes, although fungal biofilms have also been described, as well as some composed of a mixture of fungi and bacteria.

Biofilms are present almost everywhere: they can cause the clogging of pipes and readily colonize surfaces in industrial settings. In recent, large-scale outbreaks of bacterial contamination of food, biofilms have played a major role. They also colonize household surfaces, such as kitchen counters, cutting boards, sinks, and toilets, as well as places on the human body, such as the surfaces of our teeth.

Interactions among the organisms that populate a biofilm, together with their protective exopolysaccharidic (EPS) environment, make these communities more robust than free-living, or planktonic, prokaryotes. The sticky substance that holds bacteria together also excludes most antibiotics and disinfectants, making biofilm bacteria hardier than their planktonic counterparts. Overall, biofilms are very difficult to destroy because they are resistant to many common forms of sterilization.

Visuaalne ühendus

Võrreldes vabalt hõljuvate bakteritega näitavad biokilede bakterid sageli suurenenud resistentsust antibiootikumide ja detergentide suhtes. Mis te arvate, miks see nii võib olla?


Details Are Red blood cells prokaryotic or eukaryotic ?

A: The small intestine is the organ of the digestive tract where complete digestion of food and absorpt.

Q: If one of the DNA strands being replicated “reads” CGAATG, what will be the base sequence of the cor.

A: DNA(deoxyribonucleic acid) is a double-stranded helical genetic material containing thousands of gen.

Q: In what general ways is the balance of Ca21 achieved in the blood?

A: Answer: Introduction: Calcium balance shows the alteration among calcium consumption and production .

Q: Mr. Dent is discovered to have an ADH-secreting tumor.Predict what will happen to the amount of aldo.

A: ADH is anti- diuretic hormone. It acts on the kidneys and helps in absorption of water. It makes the.

Q: Identify the key features of the feedback loop that regulates your blood sugar after a meal. Recepto.

A: Animal physiology is the systematic study of the supporting features, roles, and processes of animal.

Q: Briefly explain how and why the yolk distribution in mammalian eggs has changed from their telolecit.

A: According to Bartleby expert, when multiple questions are posted we are allowed to answer the first .

Q: Banana plants, which are triploid, are seedless and therefore sterile. Propose a possible explanatio.

A: Triploids: Most agricultural species were polyploids, less common in forest tree and rar.

Q: The major threats to biodiversity include _______ ,_______ ,_______ ,_______,and_______ . For most e.

A: Biodiversity refers to the various type of life forms present on Earth. This term can be used for a .

Q: 3. What is the difference between the coarse adjustment knob and the fine adjustme knob? When is it .

A: Coarse adjustment knob: it is used to raises and lowers the stage more rapidly. It is the large knob.


Biology Blog

11 comments:

I think that this group has done a good job, however, it could still be improved. I personallay think that they should not use words that are too sophisicated as some of us might not understand. If it is a scientific tearm, i hope that the group could futher elaborate.

In this report, I learnt that haemoglobin is found in the cytoplasm of red blood cells. I also learnt more about the structure of haemoglobin based on the diagrams.

From this report, I learnt that haemoglobin is found in the cytoplasm in the red blood cells and it helps to bind the oxygen and release them throughout the body.
However, there were some sophisticated words that I did not understand. They should have used less sophisticated words so that the readers would be able to understand.

through this report, i have learnt that haemoglobin is present in red blood cells,and that it helps in binding oxygen to release throughout the body, though i must say that there some complex words here. it would be best if we could understand everything.

Interesting fact learnt: The haemogoblin in the cytoplasm helps to bind the oxygen and release them throughout the body. Due to this, we would not have any difficulty breathing or suffocate to death.

Short and simple but i feel that you could elaborate more and give more details

I do understand everything they've written as I've read about them before. But as my classmates do not understand some of the complex organelles, I thhink it's also better that they try to use more simplified terms.

I I learnt that the heamoglobin is present in the red blood cell.
However, i also feel that you could elaborate more on the details.

Can't find any information on functions of organelles in a premature red blood cell?


Prokaryotes Examples

A cell is the smallest biological unit of life with most having a nucleus in its center. However, there are cells without a nucleus, which are called prokaryotes. They are a group of organisms which lack a cell nucleus. The organisms with this type of cell are called prokaryotic organisms or prokaryotes. These organisms were the first to be found in the planet Earth.

A prokaryotic cell is mostly composed of a plasma membrane, cell wall, cytoplasm, genetic material in the nucleoid and ribosome. They are single-celled and are much smaller compared to eukaryotic cells. They exist in different shapes including spherical, rod, flat, coccus, spirochete, and some are also shapeless, not having a consistent shape.

Only a few of them can move, swim, spin, or rotate with the help of a helical shaped membrane called flagella. The ways prokaryotes receive nutrients include synthesizing their own food by using light energy from the atmosphere, prepare its own food by the process of chemosynthesis, or depend on other substances for nutrition when they cannot synthesize their own food.

1. Escherichia Coli Bacterium (E. coli)

It is a rod-shaped bacterium commonly found in the lower intestine of warm-blooded organisms. Most E. coli strains are harmless, but some can cause food poisoning, and are occasionally responsible for food recalls. Harmless E. coli can be beneficial by producing vitamin K2 and preventing the intestine in becoming colonized with pathogenic bacteria.

2. Streptococcus Bacterium

This prokaryote is responsible for strep throat. It is an infection of the back of the throat which includes the tonsils. Symptoms include fever, red tonsils, sore throat and enlarged lymph nodes in the neck. Cell division in this bacterium occurs along a single axis and they grow in chains or pairs.

3. Streptomyces Soil Bacteria

Over 500 of this type of bacteria have been described. They are predominantly found in soil and in decaying vegetation, with most producing spores. They have a distinct earthy odor resulting from the production of a volatile metabolite, geosmin.

The subclass of archaea are prokaryotes and are able to survive in very harsh environments. An example of archaea can be found in geothermally active areas and live in extremely acidic mud pots, which is called sulfolobus acidocaldarius archeobacterium.


Umuc Biology 102 103 Lab 3 Cell Structure And Function Answer Key

Our leading custom writing service provides custom written papers in 80+ disciplines. Order essays, research papers, term papers, book reviews, assignments, dissertation, thesis or extensive dissertations & our expert ENL writers will easily prepare a paper according to your requirements.

You’ll get your high quality plagiarism-free paper according to your deadline! No Bullshit!!

Special offer! Get 20% discount on your first order. Promo code: SAVE20

This contains 100% correct material for UMUC Biology 103 LAB03. However, this is an Answer Key, which means, you should put it in your own words. Here is a sample for the Pre lab questions answered:

1. Identify the major similarities and differences between prokaryotic and eukaryotic cells. (2 pts)

Prokaryotes tend to be less complex than eukaryotic cells, with fewer organelles and (generally) fewer requirements for survival. Eukaryotes have a nucleus, while prokaryotes do not. Both eukaryotes and prokaryotes have DNA, a cell membrane, and cytoplasm.

2. Where is the DNA housed in a prokaryotic cell? Where is it housed in a eukaryotic cell? (2 pts)

DNA is housed in the nucleus in eukaryotic cells. Prokaryotic cells do not have a nucleus, and thus DNA exists freely in the cytoplasm.

3. Identify three structures which provide support and protection in a eukaryotic cell. (2 pts)

The cell membrane, the cytoplasm, and the cytoskeleton (microtubules, microfilaments, etc.).

The rest of the questions are answered as well:

Experiment 1: Cell Structure and Function

1. Label each of the arrows in the following slide image:

2. What is the difference between the rough and smooth endoplasmic reticulum?

3. Would an animal cell be able to survive without a mitochondria? Miks või miks mitte?

4. What could you determine about a specimen if you observed a slide image showing the specimen with a cell wall, but no nucleus or mitochondria?

5. Hypothesize why parts of a plant, such as the leaves, are green, but other parts, such as the roots, are not. Use scientific reasoning to support your hypothesis.


Animal-Like Protists

There are four separate phyla of protists with animal characteristics. In early classification schemes, they were clumped together and called algloomad to separate them from the more plantlike protists:

Bionote

Malaria is still a problem in developing tropical countries where millions of people become infected annually.

Sporozoa

Sporozoa are among the best known protists because they are all parasites, including human parasites. They usually live in a host organism and reproduce by spores, which are dormant cells enclosed in a protective membrane. Whenever the spores land on an appropriate host, they are able to enter by various means and then grow to maturity as parasites. The parasitic cells have specialized organelles for penetrating host cell membranes. More exotic sporozoa have life cycles that involve two hosts.

The plasmodium is the parasite that causes malaria by entering human red blood cells and digesting their nutritional contents until the red blood cells become nonfunctional. The plasmodium then grows, reproduces, and infects neighboring red blood cells. Occasionally a female anopheles mosquito will withdraw some plasmodium-infected blood as part of her normal dietary requirement and then transfer the plasmodium to another unsuspecting victim.

Sarcodina

The phylum Sarcodina is best known for their bloblike structures, called pseudopodia, that provide a means of locomotion. Pseudopods are temporary membrane-bound cytoplasm projections that direct the motion of the sarcodines. This innate flexibility allows the sarcodines to assume virtually any shape. Amoebas are typical sarcodines that use pseudopods to locate, surround, and engulf food sources. Other interesting examples include the foraminifera, which are aquatic protists mostly known by the calcium carbonate shells they secrete, which sometimes accumulate in large deposits when they die, such as the famous White Cliffs of Dover, England. Because foraminifers only inhabit warm waters, whenever a geologist discovers a strata containing their fossilized shells, the climate for that aquatic environment at that time can be estimated fairly accurately.

Ciliata

The ciliates (phylum Ciliophora) exhibit several advancements not associated with the previous protists. They exist as free-living, nonparasitic, fresh- or saltwater, unicellular or colonial organisms. They also have developed short, hairlike structures, called ripsmed that move in rhythm for locomotion. Cilia are often described as functioning similar to oars for movement of a ship, which is accurate except cilia sometimes surround the entire organism. They allow directed movement toward a food source and away from inhospitable territories. Paramecia are a common example of a ciliate and exhibit another interesting phenomenon?they have two nuclei. A large macronucleus controls the everyday activities of the cell, and a smaller micronucleus (often more than one) functions during gamete exchange. Under normal conditions, paramecia reproduce asexually by binary fission (refer to Cell Theory, Form, and Function) during periods of stress, however, they conjugate, meaning they exchange haploid micronuclei with another paramecium. Vaadake joonist Paramecium conjugation for a pictorial representation.

Because no offspring or fertilized eggs are produced, technically, sexual reproduction did not occur, but gametes were exchanged by mature adults, resulting in a new genetic complement for both paramecia! Paramecia also contain most organelles that more advanced life-forms utilize. For instance, in addition to the mitochondria and nucleus, they also use food vacuoles containing digestive enzymes, an anal pore for waste removal, and contractile or water vacuoles for water transportation.

Zoomastigina

Zoomastigina, also known as flagellates, are known for their specialized flagella, which are whiplike structures that propel the flagellates through their aquatic environment. Typically flagellates have only one flagella, but may have up to four working in sync. Although most flagellates are harmless, simply surrounding and engulfing their food, others are human parasites. One of the most interesting parasites is the trypanosome, which causes African sleeping sickness. The symptoms are well known: fever, chills, and skin rash. Affected individuals become very weak, unconscious, and may fall into a fatal coma.

The trypanosome is transmitted by the tsetse fly and lives in the bloodstream, and continually change their surface molecular structure to gain invisibility to the host's immune system and remain undetected in attacks on the host. The disease attacks the nervous system of infected individuals.


Are red blood cells prokaryotic? - bioloogia

The astounding ultrastructural change of developing erythroblasts

Some of our CFU-E cells managed to survive and produced erythroblasts, our first immature red blood cells. These cells are big, possess a large nucleus and a plasmalemma with abundant short filopodia. They basically look like some kind of leukocyte instead of the small biconcave red blood cells we are used to see (see Figure 1, left). These big cells will have to undergo an extensive metamorphosis in order to become mature erythrocytes, their nuclei will become smaller and its chromatin will become condensed, they're going to get rid of all their organelles (including and especially the nucleus) and finally change their plasma membrane and cortex structure into a rigid yet elastic envelope for the cell.


The ghost of apoptosis haunts the erythroid cell line during all its development. Mõned cell death mechanisms we discussed in the previous section are activated again in the erythroblast line after and independently of the rescue of their CFU-E progenitor cells. We can see in Figure 3, left how genes of the apoptosis cascade like Nix, PUMA, BIM and MCL1 are induced in the erythroblast cell line. The cocnentrations of some of this factors increases with time while the concentration of some others decreases. But why activating apoptosis? What's the common link between apoptosis and erythroblast metamorphosis? Most processes occuring under apoptosis also happen during this metamorphosis: dramatic chromatin condensation and autophagy of the cell's organelles are the main ones. Küps mammalian erythrocytes don't have any nucleus or organelles. Although apoptosis ends up in the entire breakdown of cell integrity, this doesn't happen in erythroblasts. Erythroblasts seem to use a partial version of apoptosis, they even activate the core proteins of apoptosis, the caspases. Caspase-3 and Caspase-9 are activated in erythroblasts, (Yael Zermati et al. 2001) these activated cysteine proteases will end up destroying the cell in a controlled way. The first and most visible change in erythroblast maturation is the progressive condensation of nuclear chromatin and decrease in nuclear size. Vara normoblasts(nucleated erythroblasts) have a big nucleus with relatively low-condensed chromatin (click here to see their ultrastructure). Chromatin is mainly condensed in vivo by specific enzymes: histone deacetylases (HDACs) that will remove the acetyl groups attached to the histones that bind to the DNA, and histone methyltransferases (HMTs) that will cover the histone tails with methyl groups and finally condense the DNA (see Figure 3, right). Acetylated DNA is loose, overmethylated DNA is condensed, these enzymes just turn loose DNA into condensed DNA. This will just inactivate the genes, compact condensation of nuclear DNA also requires other factors to proceed. Nucleoplasmin is a protein that decompacts the sperm's nuclear DNA after entering the oocyte. Deactivating this protein by dephosphorilation (removing a phosphate group) seems to play a crucial role in DNA compaction during apoptosis (Zhigang Lu et al. 2004), this process is mediated by a protein phosphatase probably activated during apoptosis. Subsequently, DNA is finally destroyed by Caspase Activated DNAses (CAD) and related proteins, leaving a ravaged nucleus that will soon be expelled out of the cell.

Getting rid of the nucleus

Mammalian red blood cells are small enucleated cells, which means that they had to get rid of the condensed nucleus at some point during their development. It is important to note that, unlike what happens during normal apoptosis, the nucleus retains its structural integrity and does not break down. This breaking down is mediated during normal apoptosis(and cell division) by the phosphorylation of the lamin intermediate filaments that form a network under the nuclear envelope and maintain its structure. This doesn't happen in erythroblasts, nuclei are expelled out of the cell in a single unit. This process has deeply fascinated cytologists for a long time and several hypothesis emerged to explain how it happened. Some argued a kind of unequal cytokinesis that would move the nuclei out of the cell by using the force of the mytotic spindle, others argued a spindle-independent mechanism. Recent findings seem to confirm the latter (Ganesan Keerthivasan et al, 2010), as big vacuoles form in the boundary between the nucleus and the cell cytoplasm and seem to finally separate the nucleus from the cell by the controlled fusion of these vesicles (see Fig. 4):

These nuclei and the membrane around them will be recognized and endocytosed by the BM stromal macrophages, click here to see how.

Devouring your own organelles

Having no nucleus means no protein turnover and the unstoppable senescence and breakdown of your organelles as no one is producing replacement proteins for the ones that inevitably will break down. This is outright dangerous for the cell seeing how mitochondria regulate cell death and will start cell destruction pathways if broken or impaired or how breaking down lysosomes may impair the cell, so the cell organelles need to be destroyed too. Instead of just kicking them out of the cell like the nucleus, the cell starts a process called autophagy in which it surrounds its own organelles into digestive compartments. This is also a usual phenomenon during apoptosis and cell starvation and is in fact partly mediated by one of the apoptosis proteins we talked about in the previous section, our good old friend Nix ( Rachel L. Schweers et al, 2007).

As we already commented, proerythroblasts start as relatively rounded cells many times larger than mature erythrocytes. How do they manage to modify their shape into the biconcave one we all know? Erythroblasts become smaller and smaller every time they undergo cell division until their decaying nuclei can no longer divide and are expelled out of the cell. The cell then undergoes a programmed process of huge endocytosis of plasmalemma, but what does this process accomplish?

There is an organized framework of filaments under the plasmalemma called the cell cortex. In the immature erythrobalst this layer is highly dynamic and allows the formation of membrane protrusions and gives the cell an overall rounded shape. Mature erythrocytes (and reticulocytes) have a rigid cortex consisting of crosslinked cytoskeletal filaments like spectrin.
which are mechanically coupled to the plasmalemma. The point of such a change in cortex organization is that the crosslinked spectrin network provides the mature red blood cell an increased capacity to survive the shear forces it will encounter in blood vessels. It may seem a minor problem at first sight, but shear forces are a great mortality factor in, for instance, metastatic cancer cells that lack a rigid cortex and enter the blood circulation. These cells will usually break up and burst, but some cancer cells have developed the capacity to bind platelets and shield themselves. By engulfing the plasmalemma and the old cell cortex attached to it, the cell may be able to rapidly "update" the cell cortex into the new organization. Despite its rigid nature, the red blood cell cortex is very elastic allowing a great deformability to resist both the shear force and the passge through the incredibly narrow blood capillaries.

But what is the relationship with cell shape? The spectrin network exerts a tensional force on the membrane through its attachments to it (mediated by ERM family proteins) and the biconcave shape is the one resulting from an equilibrium between the tensional forced imposed by the cortex and the less strained shape, a biconcave disc.