JEDNOĆELIJSKI ORGANIZMI: KARAKTERISTIKE, RAZMNOŽAVANJE, ISHRANA - BIOLOGIJA - 2026

Su jednostaničnih organizama bića čiji genetski materijal, enzimska strojeva, proteine i druge molekule potrebne za život su vezani za jednu stanicu. Zahvaljujući tome, oni su izuzetno složeni biološki entiteti, često vrlo male veličine.

Od tri domene života dvije od njih - arheje i bakterije - čine jednostanični organizmi. Ovi prokariotski organizmi, osim što su jednoćelijski, nemaju jezgru, a izuzetno su raznoliki i obilni.

Izvor pixabay.com

U preostalom domenu, eukarioti, nalazimo i jednoćelijske i višećelijske organizme. Unutar jednoćelijskih imamo protozoe, neke gljivice i neke alge.

Glavne značajke

Prije otprilike 200 godina, biolozi su u to vrijeme organizme koji su se sastojali od jedne stanice smatrali relativno jednostavnim. Do ovog zaključka došlo je zbog malo informacija koje su dobili od leća koje su koristili za gledanje.

Danas, zahvaljujući tehnološkom napretku vezanom za mikroskopiju, možemo vizualizirati složenu mrežu struktura koje imaju jednostanična bića i veliku raznolikost koju pokazuju ove linije. Dalje ćemo razgovarati o najrelevantnijim strukturama jednoćelijskih organizama, i u eukariotama i prokariotima.

Komponente prokariotske stanice

Genetski materijal

Najistaknutija karakteristika prokariotske stanice je nedostatak membrane koja ograničava genetski materijal. Odnosno, odsutnost prave jezgre.

Suprotno tome, DNK se nalazi kao istaknuta struktura: kromosom. U većini bakterija i arheja DNK je organiziran u veliki kružni kromosom povezan s proteinima.

U bakteriji modela, poput Escherichia coli (detaljnije o njegovoj biologiji u sljedećim odjeljcima), kromosom doseže linearnu duljinu do 1 mm, gotovo 500 puta veću od veličine stanice.

Kako bi se pohranio sav taj materijal, DNK mora poprimiti supermotanu konformaciju. Ovaj se primjer može ekstrapolirati na većinu članova bakterija. Fizikalna regija u kojoj se nalazi ta kompaktna struktura genetskog materijala naziva se nukleoidom.

Pored kromosoma, prokariotski organizmi mogu posjedovati stotine dodatnih malih molekula DNK, nazvanih plazmidi.

Oni, poput kromosoma, kodiraju specifične gene, ali su fizički izolirani od njega. Kako su korisni u vrlo specifičnim okolnostima, čine svojevrsne pomoćne genetske elemente.

ribosoma

Prokariotske stanice za proizvodnju proteina imaju složen enzimski mehanizam zvan ribosomi, koji su raspoređeni u staničnoj unutrašnjosti. Svaka stanica može sadržavati oko 10 000 ribosoma.

Fotosintetski strojevi

Bakterije koje provode fotosintezu imaju dodatnu mehanizaciju koja im omogućuje hvatanje sunčeve svjetlosti i kasnije pretvaranje u kemijsku energiju. Membrane fotosintetskih bakterija imaju invazije gdje se pohranjuju enzimi i pigmenti potrebni za složene reakcije koje provode.

Ove fotosintetske vezikule mogu ostati vezane na plazma membranu ili se mogu odvojiti i smjestiti unutar stanice.

citoskelet

Kao što naziv govori, citoskelet je kostur stanice. Temelj ove strukture čine vlakna proteinske naravi, neophodna za proces stanične diobe i za održavanje oblika stanica.

Nedavna istraživanja pokazala su da se citoskelet u prokariotima sastoji od složene mreže niti i nije tako jednostavan kao što se mislilo.

Organele u prokariotima

Povijesno, jedna od najupečatljivijih karakteristika prokariotskog organizma bio je nedostatak unutarnjih odjeljaka ili organela.

Danas je prihvaćeno da bakterije posjeduju specifične vrste organela (odjeljci okruženi membranama) koji se odnose na skladištenje kalcijevih iona, mineralnih kristala koji sudjeluju u staničnoj orijentaciji i enzima.

Dijelovi jednoćelijske eukariotske stanice

U rodu eukariota imamo i jednoćelijske organizme. Za njih je karakteristično da genetski materijal drži u organeli okruženoj dinamičnom i složenom membranom.

Strojevi za stvaranje proteina također se sastoje od ribosoma u tim organizmima. Međutim, kod eukariota su te veće veličine. Zapravo, razlika u veličini ribosoma jedna je od glavnih razlika između dviju skupina.

Eukariotske ćelije su složenije od prokariotskih stanica opisanih u prethodnom odjeljku, jer imaju pododjelove okružene jednom ili više membrana koje se nazivaju organele. Među njima imamo, između ostalih, mitohondrije, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, vakuole i lizosome.

U slučaju organizama sposobnih fotosinteze, oni imaju enzimske strojeve i pigmente pohranjene u strukturama koje se nazivaju plast. Najpoznatiji su kloroplasti, iako između ostalih postoje i amiloplasti, kromoplasti, etioplasti.

Neki jednoćelijski eukarioti imaju stanične stijenke, poput algi i gljiva (iako se razlikuju po svojoj kemijskoj prirodi).

Razlike između bakterija i arheja

Kao što smo spomenuli, domene arheja i bakterija sastoje se od jednostaničnih jedinki. Međutim, činjenica dijeljenja ove karakteristike ne znači da su loze iste.

Ako temeljito usporedimo obje skupine, shvatit ćemo da se razlikuju na isti način na koji se mi - ili bilo koji drugi sisar - razlikujemo od ribe. Temeljne razlike su sljedeće.

Stanična membrana

Polazeći od staničnih granica, molekule koje čine zid i membranu obaju rodova se duboko razlikuju. U bakterijama se fosfolipidi sastoje od masnih kiselina vezanih na glicerol. Suprotno tome, arheje predstavljaju visoko razgranate fosfolipide (izoprenoide) vezane na glicerol.

Osim toga, veze koje tvore fosfolipide se također razlikuju, što rezultira stabilnijom membranom u arheama. Zbog toga arheje mogu živjeti u okruženjima gdje su temperatura, pH i ostali uvjeti ekstremni.

Stanični zid

Stanična stijenka je struktura koja štiti stanični organizam od osmotskog stresa nastalog razlikom koncentracije između stanične unutrašnjosti i okoliša, tvoreći svojevrsni egzoskelet.

Općenito, ova stanica pokazuje visoku koncentraciju topljenih tvari. Prema načelima osmoze i difuzije, voda bi ulazila u ćeliju, proširujući svoj volumen.

Zid štiti stanicu od puknuća, zahvaljujući čvrstoj i vlaknastoj strukturi. U bakterijama je glavna strukturna komponenta peptidoglikan, iako mogu biti prisutne određene molekule, poput glikolipida.

U slučaju arheje priroda stanične stijenke je prilično promjenjiva i u nekim slučajevima nepoznata. Međutim, peptidoglikan je do danas izostao u studijama.

Organizacija genoma

U pogledu strukturne organizacije genetskog materijala, arheje su sličnije eukariotskim organizmima, jer su geni prekinuti regijama koje se neće prevesti, a koje se nazivaju introni - izraz koji se koristi za regije koje će biti prevedene je "exon ».

Naprotiv, organizacija bakterijskog genoma provodi se uglavnom u operacijama gdje su geni u funkcionalnim jedinicama smještenim jedan za drugim, bez prekida.

Razlike s višećelijskim organizmima

Ključna razlika između višećelijskog organizma i jednoćelijskog je broj stanica koje čine organizam.

Višećelijski organizmi se sastoje od više stanica, a svaki je posebno specijaliziran za određeni zadatak, a podjela zadataka je jedna od njegovih najistaknutijih karakteristika.

Drugim riječima, s obzirom da stanica više ne mora obavljati sve aktivnosti potrebne za održavanje organizma živim, dolazi do podjele zadataka.

Na primjer, neuronske stanice obavljaju potpuno drugačije zadatke od stanica bubrega ili mišića.

Ta se razlika u obavljanim zadacima izražava u morfološkim razlikama. Odnosno, nisu sve stanice koje čine višećelijski organizam istog oblika - neuroni su u obliku stabla, mišićne stanice su izdužene i tako dalje.

Specijalizirane stanice višećelijskih organizama grupirane su u tkiva i to zauzvrat u organima. Organi koji obavljaju slične ili komplementarne funkcije grupiraju se u sustave. Dakle, imamo strukturnu hijerarhijsku organizaciju koja se ne pojavljuje u jednoćelijskim entitetima.

Reprodukcija

Bespolna reprodukcija

Jednoćelijski organizmi razmnožavaju se aseksualno. Imajte na umu da u tim organizmima nema posebnih struktura koje su uključene u razmnožavanje, kao što se događa kod različitih vrsta višećelijskih bića.

U ovoj vrsti aseksualne reprodukcije otac rađa potomstvo bez potrebe za seksualnim partnerom ili za fuziju gameta.

Aseksualna reprodukcija razvrstana je na različite načine, uglavnom se kao referenca koristi ravnina ili oblik podjele koji organizam koristi za dijeljenje.

Čest tip je binarna fisija, gdje pojedinac rađa dva organizma, identična roditelju. Neki imaju mogućnost obavljanja fisije stvaranjem više od dva potomstva, što je poznato kao višestruka fisija.

Druga vrsta je pupoljka, gdje organizam rađa manji. U tim slučajevima roditeljski organizam klija produljenje koje nastavlja rasti na odgovarajuću veličinu i nakon toga se odvaja od roditelja. Ostali jednoćelijski organizmi mogu se razmnožavati formiranjem spora.

Iako je aseksualna reprodukcija tipična za jednostanične organizme, ona nije jedinstvena za ovu lozu. Određeni višećelijski organizmi, kao što su alge, spužve, iglokožci, mogu se reproducirati putem ovog modaliteta.

Horizontalni prijenos gena

Iako ne postoji spolna reprodukcija u prokariotskim organizmima, oni mogu razmjenjivati ​​genetski materijal s drugim pojedincima putem događaja koji se naziva horizontalni prijenos gena. Ova razmjena ne uključuje prenošenje materijala s roditelja na djecu, već se događa između pojedinaca iste generacije.

To se događa pomoću tri temeljna mehanizma: konjugacija, transformacija i transdukcija. U prvom tipu, dugi komadi DNK mogu se razmijeniti fizičkim vezama između dvije jedinke pomoću seksualnih pilija.

U oba mehanizma, veličina izmjenjene DNK je manja. Transformacija je uzimanje gole DNA bakterijom, a transdukcija je prijem strane DNK kao posljedica virusne infekcije.

Obilje

Život se može podijeliti u tri glavne domene: arheje, bakterije i eukariote. Prva dva su prokariotska jer njihova jezgra nije okružena membranom i svi su jednoćelijski organizmi.

Prema sadašnjim procjenama, na zemlji postoji više od 3,10 ³⁰ jedinki bakterija i arheja, od kojih je većina neimenovana i bez opisa. U stvari, naše vlastito tijelo sastoji se od dinamične populacije tih organizama, koja uspostavlja simbiotske odnose s nama.

ishrana

Prehrana u jednoćelijskim organizmima izuzetno je raznolika. Postoje i heterotrofni i autotrofni organizmi.

Prvi moraju konzumirati hranu iz okoliša, općenito zahvaćajući prehrambene čestice. Autotrofne inačice imaju sve potrebne strojeve za pretvorbu svjetlosne energije u kemiju, pohranjene u šećere.

Kao i svaki živi organizam, jednoćelijskim biljkama su potrebne određene hranjive tvari kao što su voda, izvor ugljika, mineralni ioni, između ostalog, za njihov optimalan rast i razmnožavanje. Međutim, neki također zahtijevaju određene hranjive tvari.

Primjeri jednoćelijskih organizama

Zbog velike raznolikosti jednostaničnih organizama, teško je nabrojati primjere. Međutim, spomenut ćemo modelne organizme u biologiji i organizme od medicinskog i industrijskog značaja:

Escherichia coli

Najbolje proučavani organizam je bez sumnje bakterija Escherichia coli. Iako neki sojevi mogu imati negativne zdravstvene posljedice, E. coli je normalna i obilna komponenta ljudske mikrobiote.

To je korisno iz različitih perspektiva. U našem probavnom traktu bakterije pomažu u proizvodnji određenih vitamina i konkurentno isključuju patogene mikroorganizme koji bi mogli ući u naše tijelo.

Pored toga, u biološkim laboratorijima to je jedan od najčešće korištenih modelnih organizama, što je vrlo korisno za otkrića u znanosti.

Trypanosoma cruzi

To je protozojski parazit koji živi unutar stanica i uzrokuje Chagasovu bolest. Ovo se smatra važnim javnozdravstvenim problemom u više od 17 zemalja koje se nalaze u tropima.

Jedna od najistaknutijih karakteristika ovog parazita je prisustvo flagela za kretanje i jednog mitohondrija. Prenose ih svom sisavcu domaćinu insekti iz porodice Hemiptera, zvani triatomini.

Ostali primjeri mikroorganizama su Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, između ostalih.

Reference

1. Alexander, M. (1961). Uvod u mikrobiologiju tla. John Wiley i sinovi, Inc..
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Pregled i ponovna analiza domena specifičnih 16S prajmera. Časopis za mikrobiološke metode, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF i Weissfeld, AS (2007). Dijagnostička mikrobiologija. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Biološka znanost. Pearson Education.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS, i Pfaller, MA (2015). Medicinska mikrobiologija. Elsevier Health Sciences.
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologija. Pearsonovo obrazovanje.