Строение прокариотической клетки

Прокариотическая клетка — это структурный план, характерный для бактерий (и архей): клетка, генетический материал которой свободно расположен в цитоплазме без окруженного мембраной ядра, ограниченная плазматической мембраной и, у большинства бактерий, клеточной стенкой, и оснащенная поверхностными и внутренними структурами, которые обеспечивают подвижность, прикрепление и основные химические процессы жизнедеятельности.

Definition

Строение прокариотической клетки — это клеточная организация бактерий, характеризующаяся отсутствием окруженного мембраной ядра и окруженных мембраной органелл, с хромосомой, организованной в виде нуклеоида, и синтезом белка, осуществляемым 70S рибосомами.

Scope

Эта тема описывает компоненты, общие для бактериальных клеток: нуклеоид и плазмиды, цитоплазму и 70S рибосомы, плазматическую мембрану, клеточную стенку и оболочку, а также поверхностные придатки, такие как жгутики, пили и капсулы, и сравнивает прокариотический план с эукариотической клеткой. Эти структуры рассматриваются как справочная анатомия; оболочка, форма и окрашивание подробно освещаются в смежных темах.

Core questions

• Какие структуры являются общими для практически всех бактериальных клеток?
• Как организована и пространственно расположена бактериальная хромосома без ядра?
• Что отличает прокариотический клеточный план от эукариотического?

Key concepts

• Нуклеоид и плазмиды
• 70S рибосомы
• Плазматическая мембрана
• Клеточная стенка и оболочка
• Цитоскелетные белки (например, MreB, FtsZ)
• Поверхностные придатки: жгутики, пили, капсула
• Отсутствие окруженных мембраной органелл

Mechanisms

Бактериальная клетка заключает свою цитоплазму в плазматическую мембрану, которая осуществляет преобразование энергии и транспорт; у большинства видов внешняя стенка обеспечивает форму и защиту. Хромосома представляет собой обычно кольцевую молекулу ДНК, конденсированную в нуклеоид, и не отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поэтому транскрипция и трансляция могут происходить одновременно; дополнительные гены могут находиться на плазмидах. Синтез белка осуществляется с помощью 70S рибосом. Хотя долгое время бактерии считались бесструктурными, они обладают цитоскелетными белками, такими как гомолог актина MreB и гомолог тубулина FtsZ, которые организуют клетку, позиционируют хромосому и направляют деление и формирование. Поверхностные структуры — жгутики для подвижности, пили для прикрепления и конъюгации, а также капсулы или слизистые слои — опосредуют взаимодействие с окружающей средой.

Clinical relevance

Некоторые специфические для прокариот структуры — стенка, 70S рибосома, а также уникальные мембранные и делительные механизмы — являются точками расхождения прокариотической и эукариотической биологии и, следовательно, играют центральную роль в том, как микробиологи описывают и различают бактериальные клетки. Эта статья является описательной справочной анатомией и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Структурное описание консолидировано в стандартных учебниках по микробиологии, в то время как молекулярное различие прокариотического домена и открытие бактериального цитоскелета основаны на первичной литературе по молекулярной филогении и клеточной биологии.

History

Различие между прокариотами и эукариотами было формализовано в середине XX века на основе отсутствия ядра и органелл, а молекулярная филогения 1970-х годов переопределила прокариотический мир. Более позднее открытие того, что бактерии обладают цитоскелетными белками, опровергло прежнее представление о бактериальной клетке как о бесструктурном мешке с ферментами.

Key figures

• Carl Woese
• Lucy Shapiro
• Zemer Gitai

Seminal works

• woese-1977
• silhavy-2010
• gitai-2005

Frequently asked questions

В чем основное различие между прокариотической и эукариотической клеткой?

Прокариотические клетки не имеют окруженного мембраной ядра и окруженных мембраной органелл; их хромосома находится в цитоплазме в виде нуклеоида, и они используют 70S, а не 80S рибосомы.

Есть ли у бактерий цитоскелет?

Да. Бактерии обладают цитоскелетными белками, такими как MreB (гомолог актина) и FtsZ (гомолог тубулина), которые организуют форму клетки, положение хромосомы и деление.