โครงสร้างเซลล์โปรคาริโอต

เซลล์โปรคาริโอตเป็นแผนโครงสร้างที่แบคทีเรีย (และอาร์เคีย) ใช้ร่วมกัน: เป็นเซลล์ที่สารพันธุกรรมอยู่ในไซโทพลาสซึมอย่างอิสระโดยไม่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้ม ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ และในแบคทีเรียส่วนใหญ่มีผนังเซลล์ และมีโครงสร้างพื้นผิวและภายในที่ทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่ การยึดเกาะ และเคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

Definition

โครงสร้างเซลล์โปรคาริโอตคือการจัดระเบียบของเซลล์แบคทีเรียที่มีลักษณะเฉพาะคือไม่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้มและไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม โดยมีโครโมโซมจัดเรียงตัวเป็นนิวคลีออยด์ และการสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการโดยไรโบโซม 70S

Scope

หัวข้อนี้อธิบายถึงส่วนประกอบที่พบได้ทั่วไปในเซลล์แบคทีเรีย ได้แก่ นิวคลีออยด์และพลาสมิด ไซโทพลาสซึมและไรโบโซม 70S เยื่อหุ้มเซลล์ ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ และส่วนยื่นบนพื้นผิว เช่น แฟลเจลลา พิลไล และแคปซูล และเปรียบเทียบแผนโครงสร้างของโปรคาริโอตกับเซลล์ยูคาริโอต โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกายวิภาคอ้างอิง ส่วนเยื่อหุ้มเซลล์ รูปร่าง และการย้อมสีจะกล่าวถึงโดยละเอียดในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง

Core questions

• โครงสร้างใดบ้างที่พบได้ทั่วไปในเซลล์แบคทีเรียเกือบทั้งหมด?
• โครโมโซมของแบคทีเรียมีการจัดระเบียบและจัดเรียงตัวในอวกาศอย่างไรโดยไม่มีนิวเคลียส?
• อะไรคือสิ่งที่ทำให้แผนโครงสร้างเซลล์โปรคาริโอตแตกต่างจากเซลล์ยูคาริโอต?

Key concepts

• นิวคลีออยด์และพลาสมิด
• ไรโบโซม 70S
• เยื่อหุ้มเซลล์
• ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์
• โปรตีนโครงร่างเซลล์ (เช่น MreB, FtsZ)
• ส่วนยื่นบนพื้นผิว: แฟลเจลลา, พิลไล, แคปซูล
• การไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม

Mechanisms

เซลล์แบคทีเรียห่อหุ้มไซโทพลาสซึมไว้ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่ในการถ่ายทอดพลังงานและการขนส่ง ในสปีชีส์ส่วนใหญ่ผนังเซลล์ภายนอกจะให้รูปร่างและการป้องกัน โครโมโซมมักจะเป็นโมเลกุล DNA วงกลมที่ควบแน่นเป็นนิวคลีออยด์และไม่ได้แยกออกจากไซโทพลาสซึมด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียส ดังนั้นการถอดรหัสและการแปลรหัสจึงสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ ยีนเพิ่มเติมอาจอยู่ในพลาสมิด การสังเคราะห์โปรตีนใช้ไรโบโซม 70S แม้ว่าจะถูกมองว่าไม่มีโครงสร้างมานานแล้ว แต่แบคทีเรียก็มีโปรตีนโครงร่างเซลล์ เช่น MreB ซึ่งเป็นโปรตีนที่คล้ายแอคติน และ FtsZ ซึ่งเป็นโปรตีนที่คล้ายทูบูลิน ที่จัดระเบียบเซลล์ กำหนดตำแหน่งโครโมโซม และควบคุมการแบ่งเซลล์และรูปร่าง โครงสร้างพื้นผิว ได้แก่ แฟลเจลลาสำหรับการเคลื่อนที่ พิลไลสำหรับการยึดเกาะและการรวมตัว และแคปซูลหรือชั้นเมือก ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

Clinical relevance

โครงสร้างเฉพาะของโปรคาริโอตหลายอย่าง เช่น ผนังเซลล์ ไรโบโซม 70S และกลไกเยื่อหุ้มและการแบ่งเซลล์ที่เป็นเอกลักษณ์ เป็นจุดที่ชีววิทยาของโปรคาริโอตและยูคาริโอตแตกต่างกัน และดังนั้นจึงมีความสำคัญต่อวิธีการที่นักจุลชีววิทยาอธิบายและแยกแยะเซลล์แบคทีเรีย ข้อมูลนี้เป็นกายวิภาคอ้างอิงเชิงพรรณนาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

ข้อมูลโครงสร้างได้รับการรวบรวมในตำราจุลชีววิทยามาตรฐาน ในขณะที่ความแตกต่างระดับโมเลกุลของโดเมนโปรคาริโอตและการค้นพบโครงร่างเซลล์ของแบคทีเรียอ้างอิงจากวรรณกรรมหลักในด้านวิวัฒนาการชาติพันธุ์ระดับโมเลกุลและชีววิทยาของเซลล์

History

ความแตกต่างระหว่างโปรคาริโอตและยูคาริโอตได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยอาศัยการไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ และวิวัฒนาการชาติพันธุ์ระดับโมเลกุลในทศวรรษ 1970 ได้กำหนดโลกของโปรคาริโอตขึ้นใหม่ การค้นพบในภายหลังว่าแบคทีเรียมีโปรตีนโครงร่างเซลล์ได้พลิกภาพเก่าของเซลล์แบคทีเรียว่าเป็นถุงเอนไซม์ที่ไม่มีโครงสร้าง

Key figures

• Carl Woese
• Lucy Shapiro
• Zemer Gitai

Seminal works

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

Frequently asked questions

ความแตกต่างหลักระหว่างเซลล์โปรคาริโอตและเซลล์ยูคาริโอตคืออะไร?

เซลล์โปรคาริโอตไม่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้มและไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม โครโมโซมของพวกมันอยู่ในไซโทพลาสซึมในรูปของนิวคลีออยด์ และพวกมันใช้ไรโบโซม 70S แทนที่จะเป็น 80S

แบคทีเรียมีโครงร่างเซลล์หรือไม่?

มี แบคทีเรียมีโปรตีนโครงร่างเซลล์ เช่น MreB (โปรตีนที่คล้ายแอคติน) และ FtsZ (โปรตีนที่คล้ายทูบูลิน) ที่จัดระเบียบรูปร่างเซลล์ ตำแหน่งโครโมโซม และการแบ่งเซลล์