Архитектура прокариотической клетки

Архитектура прокариотической клетки описывает структурную организацию бактерий и архей, чьи клетки достигают сложных функций без ядра или мембранных органелл.

Definition

Архитектура прокариотической клетки — это пространственная и структурная организация прокариотической клетки, включая ее мембрану, геном, цитоплазматическое содержимое и внешние приспособления.

Scope

Эта тема охватывает цитоплазматическую мембрану и ее функции; нуклеоид и организацию генома; рибосомы и цитоплазму; поверхностные структуры, такие как капсулы, слизистые слои, жгутики, фимбрии и пили; газовые вакуоли и запасные включения; а также отличительные особенности клеток архей. Она устанавливает структурную терминологию, используемую во всей микробиологии.

Core questions

• Как организован генетический материал в клетке, лишенной ядра?
• Какую роль играют внешние приспособления, такие как жгутики и пили?
• Чем структурно отличаются клетки архей от бактерий?
• Какие функции выполняет цитоплазматическая мембрана помимо барьерной?

Key concepts

• Нуклеоид и отсутствие мембранного ядра
• Цитоплазматическая мембрана как барьер проницаемости и сохранения энергии
• Жгутики и подвижность
• Фимбрии, пили и прикрепление к поверхности
• Капсулы, слизистые слои и запасные включения

Mechanisms

Цитоплазматическая мембрана окружает цитоплазму и служит местом транспорта, сохранения энергии и многих биосинтетических реакций. Геном обычно представляет собой одну кольцевую хромосому, уплотненную в нуклеоид, при этом трансляция осуществляется рибосомами 70S. Поверхностные приспособления, такие как жгутики, обеспечивают подвижность, в то время как пили и фимбрии опосредуют прикрепление и, в некоторых случаях, генетический обмен.

Clinical relevance

Поверхностные структуры, такие как капсулы и пили, влияют на то, как микробы прикрепляются к поверхностям и сопротивляются защитным механизмам хозяина, а подвижность жгутиков определяет, как бактерии колонизируют окружающую среду, что делает архитектуру клетки центральной для понимания микробного поведения в естественных и прикладных условиях.

History

Тонкая структура прокариотических клеток стала доступной только с появлением электронного микроскопа в середине двадцатого века, который выявил нуклеоид, мембранные системы и приспособления, которые не могли быть разрешены световой микроскопией, уточнив более ранние описания, основанные на окрашивании и видимой морфологии.

Key figures

• Antonie van Leeuwenhoek
• Roger Stanier

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Есть ли у прокариот какие-либо внутренние компартменты?

Большинству не хватает мембранных органелл, но многие имеют специализированные структуры, такие как запасные включения, газовые вакуоли и микрокомпартменты, ограниченные белками, а некоторые бактерии имеют обширные внутренние мембранные системы. Определяющей особенностью является отсутствие мембранного ядра.