პროკარიოტული უჯრედები: აგებულება, ფუნქციები და განსხვავება ეუკარიოტებისგან

პროკარიოტული უჯრედები ისეთი უჯრედებია, რომლებსაც მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი არ აქვთ. მათი გენეტიკური მასალა, დნმ, ძირითადად ნუკლეოიდის სახელით ცნობილ უბანშია თავმოყრილი, ხოლო ციტოპლაზმაში მდებარეობს რიბოსომები, რომლებიც ცილებს წარმოქმნიან. პროკარიოტებს მიეკუთვნებიან ბაქტერიები და არქეები. ისინი დედამიწის თითქმის ყველა გარემოში გვხვდებიან და მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ეკოსისტემების ფუნქციონირებაში.

მარტივი განმარტება: პროკარიოტული უჯრედი არის უჯრედი, რომელსაც არ გააჩნია ნამდვილი, ბირთვული გარსით გამოყოფილი ბირთვი და ეუკარიოტებისთვის დამახასიათებელი მემბრანული ორგანელები, მაგალითად, მიტოქონდრიები ან გოლჯის აპარატი. ამის მიუხედავად, მას აქვს სიცოცხლისთვის აუცილებელი სტრუქტურები: პლაზმური მემბრანა, ციტოპლაზმა, გენეტიკური მასალა და რიბოსომები.

ამ სტატიაში დეტალურად განვიხილავთ პროკარიოტული უჯრედის აგებულებას, მის ძირითად ნაწილებსა და ფუნქციებს, ბაქტერიებსა და არქეებს შორის განსხვავებებს, გამრავლების პროცესს და შედარებას ეუკარიოტულ უჯრედთან. ბოლოს მოცემულია სასკოლო კონსპექტი, ცხრილები და ხშირად დასმული კითხვები.

რა არის პროკარიოტული უჯრედი და რას ნიშნავს „პროკარიოტი“?

სიტყვა „პროკარიოტი“ ბერძნული წარმოშობისაა: „პრო-“ ნიშნავს „მანამდე“, ხოლო „კარიონ“ — „ბირთვს“. სახელწოდება ისტორიულად ბირთვის არქონაზე მიუთითებს, თუმცა ეს არ ნიშნავს, რომ თანამედროვე ბაქტერიები ან არქეები უბრალოდ არასრულყოფილი უჯრედებია. ისინი ევოლუციის ხანგრძლივი ისტორიის მქონე, თავიანთ გარემოს კარგად შეგუებული ორგანიზმები არიან.

უჯრედული სიცოცხლე ტრადიციულად იყოფა პროკარიოტულ და ეუკარიოტულ ორგანიზაციად. ეუკარიოტებს აქვთ მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი; მათ მიეკუთვნებიან ცხოველები, მცენარეები, სოკოები და პროტისტები. პროკარიოტები კი მოიცავენ ორ განსხვავებულ ჯგუფს: ბაქტერიებსა და არქეებს. არქეები ბაქტერიების უბრალოდ ერთ-ერთი სახეობა არ არის; ისინი ცოცხალი სამყაროს ცალკე დომენს წარმოადგენენ.

პროკარიოტები უმეტესად ერთუჯრედიანი ორგანიზმებია, თუმცა ზოგი სახეობა ქმნის კოლონიებს ან ძაფისებრ ერთობლიობებს. უჯრედის შედარებით მცირე ზომა, ჩვეულებრივ, საშუალებას აძლევს მათ სწრაფად გაცვალონ ნივთიერებები გარემოსთან.

პროკარიოტული უჯრედის მთავარი ნიშნები

• ბირთვი არ აქვს: დნმ ბირთვული გარსით არ არის შემოსაზღვრული.
• აქვს ნუკლეოიდი: გენეტიკური მასალა უჯრედის შიგნით განლაგებულ უბანშია თავმოყრილი.
• აქვს პლაზმური მემბრანა: ის არეგულირებს უჯრედსა და გარემოს შორის ნივთიერებათა გაცვლას.
• აქვს ციტოპლაზმა და რიბოსომები: მათში მიმდინარეობს მრავალი ბიოქიმიური პროცესი და ცილების სინთეზი.
• ჩვეულებრივ არ აქვს მემბრანით შემოსაზღვრული ორგანელები: ტიპურ პროკარიოტში არ გვხვდება მიტოქონდრიები, გოლჯის აპარატი და ენდოპლაზმური ბადე.
• ხშირად აქვს უჯრედის კედელი: თუმცა ყველა პროკარიოტს არა. უჯრედის კედლის შემადგენლობა ბაქტერიებსა და არქეებში განსხვავდება.
• ძირითადად იყოფა ორად: უჯრედების გამრავლების გავრცელებული ფორმაა ბინარული გაყოფა.

მნიშვნელოვანია, რომ ზემოთ ჩამოთვლილი ყველა დამატებითი სტრუქტურა ყველა სახეობას ერთდროულად არ აქვს. მაგალითად, კაფსულა, შოლტი, პილუსები და პლაზმიდები ზოგ პროკარიოტში გვხვდება, ზოგში კი არა.

პროკარიოტული უჯრედის აგებულება: ნაწილები და ფუნქციები

ტიპური ბაქტერიული უჯრედის აგებულება შედარებით მარტივად შეიძლება წარმოვიდგინოთ: გარედან უჯრედის გარსის სხვადასხვა შრე, შიგნით კი ციტოპლაზმა, გენეტიკური მასალა და რიბოსომები. მიუხედავად ამ ზოგადი სქემისა, პროკარიოტებს შიდა ორგანიზებისა და ქიმიური შემადგენლობის მნიშვნელოვანი მრავალფეროვნება ახასიათებთ.

1. პლაზმური მემბრანა

პლაზმური მემბრანა ყველა უჯრედის აუცილებელი სტრუქტურაა. ის ერთმანეთისგან გამოყოფს უჯრედის შიდა გარემოსა და გარე სივრცეს, არეგულირებს საკვები ნივთიერებების, იონებისა და სხვა მოლეკულების გადაადგილებას. პროკარიოტებში მემბრანა ენერგიის გარდაქმნასთან დაკავშირებულ პროცესებშიც მონაწილეობს.

აქ მნიშვნელოვანია ერთი განსხვავება: ეუკარიოტებში უჯრედული სუნთქვის ძირითადი პროცესების მნიშვნელოვანი ნაწილი მიტოქონდრიებს უკავშირდება, მაშინ როდესაც ბაქტერიებს მიტოქონდრიები არ აქვთ და ენერგიის წარმოების მემბრანული ეტაპები მათ პლაზმურ მემბრანაზე მიმდინარეობს.

2. უჯრედის კედელი

მრავალ პროკარიოტს პლაზმური მემბრანის გარეთ აქვს უჯრედის კედელი, რომელიც იცავს უჯრედს, ეხმარება ფორმის შენარჩუნებაში და ამცირებს ოსმოსური წნევის ცვლილებებით გამოწვეული დაზიანების რისკს.

ბაქტერიების კედლისთვის დამახასიათებელია პეპტიდოგლიკანი (მურეინი), ხოლო არქეების კედელში პეპტიდოგლიკანი არ გვხვდება: ზოგ მათგანს აქვს ცილოვანი ზედაპირული შრე, ზოგს სხვა პოლიმერები. არსებობს გამონაკლისებიც, მაგალითად, Mycoplasma-ს გვარის ზოგი ბაქტერია უჯრედის კედლის გარეშე არსებობს.

ამიტომ სასკოლო წინადადება „ყველა პროკარიოტს აქვს კედელი“ ზედმეტად განზოგადებულია. სწორი ფორმულირებაა: პროკარიოტების უმეტესობას აქვს უჯრედის კედელი.

3. ციტოპლაზმა

ციტოპლაზმა უჯრედის შიგნით არსებული გარემოა, რომელიც შეიცავს წყალს, გახსნილ ნივთიერებებს, ცილებს, ფერმენტებსა და სხვადასხვა უჯრედულ კომპონენტს. პროკარიოტებში ციტოპლაზმაში მდებარეობს ნუკლეოიდი და რიბოსომები; აქვე მიმდინარეობს მრავალი მეტაბოლური პროცესი.

მეტი დეტალისთვის იხილეთ ჩვენი სასწავლო გზამკვლევი „ციტოპლაზმა: აგებულება, შემადგენლობა და ფუნქციები“. აქ განსაკუთრებული ყურადღება მიაქციეთ იმას, რომ პროკარიოტში დნმ ციტოპლაზმიდან ბირთვული მემბრანით არ არის გამოყოფილი.

4. ნუკლეოიდი და ქრომოსომა

ნუკლეოიდი არის უჯრედის ის უბანი, სადაც მისი ქრომოსომული დნმ არის თავმოყრილი. ნუკლეოიდი არ არის ნამდვილი ბირთვი: მას საკუთარი მემბრანული გარსი არ აქვს.

ბაქტერიების უმეტესობას ერთი ძირითადი, წრიული ქრომოსომა აქვს. თუმცა არსებობს გამონაკლისები: ზოგი ბაქტერია ხაზოვან ქრომოსომას ან ერთზე მეტ ქრომოსომას ფლობს. ამიტომ „ყველა პროკარიოტს ერთი წრიული დნმ აქვს“ უნივერსალური წესი არ არის.

5. პლაზმიდები

პლაზმიდა დამატებითი დნმ-ის მოლეკულაა, რომელიც ზოგ ბაქტერიასა და არქეაში ქრომოსომისგან განცალკევებით არსებობს. მას შეუძლია შეიცავდეს ისეთ გენებს, რომლებიც გარკვეულ გარემოში უპირატესობას ანიჭებს უჯრედს, მაგალითად ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობასთან დაკავშირებულ გენებს.

პლაზმიდები ყველა ბაქტერიას არ აქვს. ასევე, პლაზმიდა და ძირითადი ქრომოსომა ერთი და იგივე არ არის. პლაზმიდები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მიკრობიოლოგიაში, გენეტიკურ კვლევებსა და ბიოტექნოლოგიაში.

6. რიბოსომები

რიბოსომები ცილების სინთეზს უზრუნველყოფენ. ისინი გვხვდება როგორც პროკარიოტულ, ისე ეუკარიოტულ უჯრედებში და მემბრანით არ არის შემოსაზღვრული. პროკარიოტული უჯრედების ციტოპლაზმაში ჩვეულებრივ გვხვდება 70S ტიპის რიბოსომები — სახელწოდება მათი დალექვის სიჩქარეს აღნიშნავს და არა რიბოსომის პირდაპირ ზომას.

ბირთვის არქონა არ ნიშნავს, რომ პროკარიოტს ცილების წარმოება არ შეუძლია: ამ სასიცოცხლო პროცესს სწორედ რიბოსომები ასრულებენ.

7. კაფსულა და ზედაპირული საფარი

ზოგი ბაქტერიის გარეთ მდებარეობს კაფსულა, რომელიც ხშირად პოლისაქარიდებისგან შედგება. კაფსულა უჯრედს გამოშრობისგან იცავს, ეხმარება ზედაპირზე მიმაგრებაში და ზოგ შემთხვევაში მასპინძლის იმუნური სისტემისგან თავის არიდებაშიც მონაწილეობს. ყველა ბაქტერიას კაფსულა არ გააჩნია.

8. შოლტი, პილუსები და ფიმბრიები

შოლტი (ფლაგელუმი) ზოგი პროკარიოტის მოძრაობას უზრუნველყოფს. პილუსები და ფიმბრიები ზედაპირთან ან სხვა უჯრედებთან მიმაგრებაში მონაწილეობენ. ზოგი სპეციალიზებული პილუსი გენეტიკური მასალის გადაცემასთანაც არის დაკავშირებული.

აქაც მნიშვნელოვანია გამონაკლისი: ყველა პროკარიოტი არ მოძრაობს შოლტით; ზოგს ის საერთოდ არ აქვს. არქეების მოძრაობის აპარატი ბაქტერიული შოლტისგან აგებულებით განსხვავდება.

პროკარიოტული უჯრედის აგებულება მოკლედ: ცხრილი

ცხრილი ასახავს ტიპურ სტრუქტურებს. პროკარიოტების რეალური მრავალფეროვნება ამ ზოგად მოდელზე ფართოა: მათ შორის არსებობს უჩვეულო ზომის, ფორმისა და უჯრედშიდა ორგანიზების მქონე ორგანიზმებიც.

პროკარიოტული და ეუკარიოტული უჯრედები: ძირითადი განსხვავებები

პროკარიოტული და ეუკარიოტული უჯრედების მთავარი განსხვავება ბირთვისა და მემბრანული კომპარტმენტების ორგანიზებაშია. ეუკარიოტებს დნმ ძირითადად ბირთვში აქვთ მოთავსებული და მრავალი ფუნქციისთვის ცალკე მემბრანულ ორგანელებს იყენებენ. პროკარიოტებს ასეთი ტიპის ბირთვი არ აქვთ.

შენიშვნა: ზომები მხოლოდ ზოგადი საორიენტაციო დიაპაზონებია და გამონაკლისები ორივე ჯგუფში არსებობს. ასევე, ეუკარიოტული უჯრედის მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებს საკუთარი რიბოსომები აქვთ, რომელთა მახასიათებლები ციტოზოლის 80S რიბოსომებისგან განსხვავდება.

პროკარიოტების ორი დომენი: ბაქტერიები და არქეები

ბაქტერიები

ბაქტერიები პროკარიოტების ფართო ჯგუფია, რომლის წარმომადგენლები ნიადაგში, წყალში, ცოცხალ ორგანიზმებში და მრავალი სხვა გარემოში გვხვდებიან. მათ შორის არიან როგორც ადამიანის ჯანმრთელობისთვის მნიშვნელოვანი სასარგებლო მიკროორგანიზმები, ისე დაავადების გამომწვევი სახეობები.

ბაქტერიების კედელში ტიპურად გვხვდება პეპტიდოგლიკანი. მაგალითად, Escherichia coli-ს სხვადასხვა შტამი ადამიანის ნაწლავში ბინადრობს, ხოლო ციანობაქტერიები ფოტოსინთეზის შედეგად ორგანულ ნივთიერებებს წარმოქმნიან და ჟანგბადის ბიოგეოქიმიურ ციკლში მონაწილეობენ.

არქეები

არქეები ცალკე ევოლუციური დომენია. ისინი ბაქტერიებივით პროკარიოტული აგებულების არიან, მაგრამ განსხვავდებიან მემბრანების ქიმიური შემადგენლობით, უჯრედის კედლის სტრუქტურებით და გენეტიკური ინფორმაციის დამუშავების მრავალი მექანიზმით.

არქეების ნაწილი ცხოვრობს ძალიან მარილიან, ცხელ ან უჟანგბადო გარემოში. თუმცა შეცდომაა იმის მტკიცება, რომ ყველა არქეა ექსტრემოფილია: ისინი ჩვეულებრივ ნიადაგებში, ზღვის წყალსა და ცოცხალი ორგანიზმების მიკრობულ საზოგადოებებშიც გვხვდებიან.

რით განსხვავდებიან ბაქტერიები და არქეები?

ამ განსხვავებების ცოდნა გვიცავს გავრცელებული შეცდომისგან: პროკარიოტი და ბაქტერია სინონიმები არ არის, რადგან პროკარიოტებს არქეებიც მიეკუთვნებიან.

რა ფორმები აქვთ პროკარიოტულ უჯრედებს?

პროკარიოტები მრავალფეროვანი ფორმის არიან. სასკოლო ბიოლოგიაში ბაქტერიების სამი ძირითადი ფორმა განიხილება:

• კოკები: მრგვალი ან თითქმის სფეროსებრი უჯრედები; ზოგი ერთეულებადაა, სხვები წყვილებს, ჯაჭვებსა და ჯგუფებს ქმნიან.
• ბაცილები: ჩხირისებრი ფორმის ბაქტერიები.
• სპირალური ფორმები: მოღუნული ან სპირალურად დაგრეხილი უჯრედები, მათ შორის სპირილები და სპიროქეტები.

ფორმა შეიძლება დაკავშირებული იყოს მოძრაობასთან, გარემოსთან შეხების ფართობთან და უჯრედის ეკოლოგიურ შეგუებებთან. თუმცა ბაქტერიის ფორმის მიხედვით ყოველთვის ვერ განვსაზღვრავთ, სასარგებლოა ის თუ დაავადების გამომწვევი.

როგორ მრავლდებიან პროკარიოტული უჯრედები?

პროკარიოტული ორგანიზმების გამრავლების ყველაზე გავრცელებული გზა არის ბინარული გაყოფა, ანუ ერთი დედა უჯრედის ორ შვილეულ უჯრედად გაყოფა. ეს უსქესო გამრავლების ფორმაა.

ბინარული გაყოფის ძირითადი ეტაპები

1. დნმ-ის გაორმაგება: უჯრედი თავისი ქრომოსომული დნმ-ის ასლს ქმნის.
2. უჯრედის ზრდა და გენეტიკური მასალის განაწილება: დნმ-ის ასლები სხვადასხვა უბნისკენ გადაადგილდება.
3. უჯრედის გაყოფის ადგილის ჩამოყალიბება: მემბრანა და, კედლის მქონე ბაქტერიებში, კედელი შუა ნაწილში იზრდება.
4. ორი შვილეული უჯრედის წარმოქმნა: უჯრედი იყოფა და თითოეული შვილეული უჯრედი გენეტიკურ მასალას იღებს.

ბინარული გაყოფა არ არის მიტოზი. მიტოზი ეუკარიოტული ბირთვის ქრომოსომების განაწილების პროცესია, ხოლო პროკარიოტებს ბირთვი არ აქვთ. ზოგ პროკარიოტში გამრავლების სხვა გზებიც არსებობს, მაგრამ ბინარული გაყოფა ყველაზე გავრცელებულია.

ზოგ ბაქტერიას ხელსაყრელ პირობებში ძალიან სწრაფად შეუძლია გამრავლება, თუმცა ეს ტემპი სახეობის, საკვების, ტემპერატურისა და გარემოს სხვა პირობების მიხედვით მკვეთრად განსხვავდება. არასწორი იქნებოდა იმის თქმა, რომ ყველა ბაქტერია ერთსა და იმავე დროში იყოფა.

ბაქტერიების გენეტიკური მრავალფეროვნება: კონიუგაცია, ტრანსფორმაცია, ტრანსდუქცია

ბინარული გაყოფა ახალი უჯრედების წარმოქმნას უზრუნველყოფს, მაგრამ ბაქტერიებს შეუძლიათ გენეტიკური მასალის გაცვლაც. ამ პროცესებს ჰორიზონტალური გენების გადაცემა ეწოდება. სამი კარგად შესწავლილი მექანიზმია:

• კონიუგაცია: გენეტიკური მასალის გადაცემა უჯრედებს შორის უშუალო კონტაქტით, ზოგჯერ სპეციალიზებული პილუსის მონაწილეობით;
• ტრანსფორმაცია: გარემოში არსებული დნმ-ის ფრაგმენტების მიღება უჯრედის მიერ;
• ტრანსდუქცია: გენების გადატანა ბაქტერიოფაგების, ანუ ბაქტერიებზე მოქმედი ვირუსების საშუალებით.

ეს პროცესები ახალი უჯრედების წარმოქმნის უშუალო ფორმები არ არის, ამიტომ არ უნდა აგვერიოს უსქესო გამრავლებაში. ისინი ზრდიან გენეტიკურ მრავალფეროვნებას და ზოგ შემთხვევაში ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობის გავრცელებასაც უწყობენ ხელს.

როგორ იღებენ ენერგიას პროკარიოტები?

პროკარიოტული ორგანიზმები მეტაბოლური შესაძლებლობებით ძალიან მრავალფეროვანი არიან. ზოგი იყენებს ორგანულ ნივთიერებებს, ზოგი სინათლის ენერგიას, ზოგი კი ქიმიური რეაქციებიდან მიღებულ ენერგიას.

ფოტოავტოტროფები

მაგალითად, ციანობაქტერიები სინათლის ენერგიას იყენებენ და ფოტოსინთეზისას ჟანგბადს წარმოქმნიან. მათ ქლოროპლასტები არ აქვთ; ფოტოსინთეზი სპეციალიზებულ მემბრანულ სტრუქტურებში მიმდინარეობს.

ქემოავტოტროფები

ზოგი ბაქტერია და არქეა ენერგიას არაორგანული ნივთიერებების გარდაქმნიდან იღებს. ეს მიკროორგანიზმები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ, მაგალითად, აზოტისა და გოგირდის ბუნებრივ ციკლებში.

ჰეტეროტროფები

მრავალი ბაქტერია მზა ორგანულ ნივთიერებებს იყენებს. ზოგი მათგანი მკვდარი ორგანული მასალის დაშლაში მონაწილეობს და ეკოსისტემაში ნივთიერებების მიმოქცევას უწყობს ხელს.

ამიტომ პროკარიოტების შესწავლა მხოლოდ ადამიანის დაავადებების კონტექსტში არ უნდა შემოვფარგლოთ: ისინი დედამიწაზე ნივთიერებათა ცვლის პროცესების ერთ-ერთი ძირითადი მონაწილეები არიან.

სად გვხვდებიან პროკარიოტები და რატომ არიან მნიშვნელოვანი?

ბაქტერიები და არქეები გვხვდებიან ნიადაგში, მტკნარ და მარილიან წყალში, ცოცხალ ორგანიზმებში, ღრმა ზღვის ჰიდროთერმულ წყაროებში და სხვა გარემოებში. მათი როლი მოიცავს:

• ნივთიერებების ბუნებრივი ციკლების უზრუნველყოფას: ორგანული ნარჩენების დაშლა და აზოტის, ნახშირბადის თუ გოგირდის გარდაქმნებში მონაწილეობა;
• საკვების წარმოებას: ზოგი ბაქტერია გამოიყენება იოგურტის, ყველისა და ფერმენტირებული პროდუქტების დასამზადებლად;
• ბიოტექნოლოგიას: მიკროორგანიზმებს იყენებენ ფერმენტების, სამკურნალო ნივთიერებებისა და კვლევითი მასალის მისაღებად;
• მიკრობიომს: ადამიანის ორგანიზმში არსებული მრავალი ბაქტერია მონაწილეობს საკვების მონელებასა და სხვა პროცესებში;
• დაავადებებს: ზოგი პათოგენური ბაქტერია ინფექციებს იწვევს, თუმცა ბაქტერიების დიდი ნაწილის „მავნე მიკრობებად“ წარმოდგენა არასწორია.

პროკარიოტული უჯრედის შესწავლა საჭიროა ბიოლოგიაში, მედიცინაში, ეკოლოგიაში, სოფლის მეურნეობასა და გენეტიკაში, რადგან მათი თვისებები სხვადასხვა პრაქტიკულ სფეროზე მოქმედებს.

აქვთ თუ არა პროკარიოტებს ორგანელები?

სასკოლო განმარტებით პროკარიოტებს არ აქვთ ეუკარიოტებისთვის დამახასიათებელი მემბრანით შემოსაზღვრული ორგანელები, როგორიცაა ბირთვი, მიტოქონდრია, ენდოპლაზმური ბადე და გოლჯის აპარატი. თუმცა ეს არ ნიშნავს, რომ მათი უჯრედის შიგნით ყველა ნივთიერება უწესრიგოდაა განლაგებული.

პროკარიოტებს აქვთ რიბოსომები და მრავალი სპეციალიზებული სტრუქტურა; გარკვეულ სახეობებში გვხვდება შიდა მემბრანული სისტემები, ცილოვანი კომპარტმენტები ან დაგროვებითი ჩანართები. თანამედროვე მიკრობიოლოგია აჩვენებს, რომ პროკარიოტული უჯრედის ორგანიზება უფრო მრავალფეროვანია, ვიდრე ძველი მარტივი სქემებიდან ჩანს.

ამიტომ სწორი სასკოლო პასუხია: პროკარიოტებს არ აქვთ ნამდვილი ბირთვი და ეუკარიოტული მემბრანული ორგანელები, მაგრამ აქვთ რიბოსომები და სხვა ორგანიზებული უჯრედული სტრუქტურები.

როგორ დავინახოთ პროკარიოტული უჯრედები მიკროსკოპით?

მრავალი ბაქტერიის უჯრედის დანახვა შესაძლებელია სინათლის მიკროსკოპით, განსაკუთრებით სპეციალური შეღებვის შემდეგ. მიკროსკოპით შეიძლება განვასხვაოთ ბაქტერიების ზოგადი ფორმები: კოკები, ჩხირები და სპირალური უჯრედები. მაგრამ ნუკლეოიდის, მცირე სტრუქტურებისა და მემბრანის დეტალების გამოსარჩევად ხშირად ელექტრონული მიკროსკოპია ან სპეციალური მარკერები არის საჭირო.

ბაქტერიული კულტურების სახლში გაზრდა ან უცნობი ნიმუშების დამუშავება უსაფრთხო სასკოლო საქმიანობად არ უნდა მივიჩნიოთ. შესაბამისი დაკვირვება ჯობს მოხდეს სასწავლო ლაბორატორიაში, მასწავლებლის ზედამხედველობით და ბიოუსაფრთხოების წესების დაცვით.

პროკარიოტული უჯრედების შესახებ გავრცელებული შეცდომები

• „პროკარიოტებს დნმ არ აქვთ“: არასწორია. მათ აქვთ გენეტიკური მასალა, უბრალოდ ის ბირთვულ გარსში არ არის მოქცეული.
• „ყველა პროკარიოტი ბაქტერიაა“: არასწორია. არქეებიც პროკარიოტები არიან.
• „ყველა ბაქტერია დაავადებას იწვევს“: არასწორია. მრავალი მათგანი ბუნებრივ ციკლებში ან მასპინძელთან სასარგებლო ურთიერთობებში მონაწილეობს.
• „ყველა პროკარიოტს აქვს კაფსულა და შოლტი“: არასწორია. ეს დამატებითი სტრუქტურები მხოლოდ გარკვეულ სახეობებში გვხვდება.
• „პროკარიოტებს რიბოსომები არ აქვთ“: არასწორია. რიბოსომები ცილათა სინთეზისთვის აუცილებელია.
• „ბინარული გაყოფა იგივე მიტოზია“: არასწორია. ეს განსხვავებული უჯრედული პროცესებია.
• „ყველა არქეა ძალიან ცხელ ან მარილიან გარემოში ცხოვრობს“: არასწორია. არქეები ჩვეულებრივ გარემოებშიც გვხვდებიან.
• „ვირუსები პროკარიოტული უჯრედებია“: არასწორია. ვირუსებს უჯრედული აგებულება არ აქვთ.

პროკარიოტული უჯრედები: მოკლე სასკოლო კონსპექტი

1. პროკარიოტი არის ორგანიზმი, რომლის უჯრედს მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი არ აქვს.
2. ძირითადი ჯგუფებია ბაქტერიები და არქეები.
3. ყველა პროკარიოტულ უჯრედს აქვს პლაზმური მემბრანა, ციტოპლაზმა, დნმ და რიბოსომები.
4. ნუკლეოიდი არის დნმ-ის შემცველი რეგიონი, მაგრამ არა ბირთვი.
5. პლაზმიდები დამატებითი დნმ-ის მოლეკულებია და ყველა სახეობას არ აქვს.
6. ბაქტერიების კედელი ტიპურად პეპტიდოგლიკანს შეიცავს; არქეების კედელს ეს ნივთიერება არ აქვს.
7. გამრავლების მთავარი ფორმაა ბინარული გაყოფა, რომელიც მიტოზს არ უდრის.
8. პროკარიოტები მნიშვნელოვანია ეკოსისტემების, საკვების წარმოების, მედიცინისა და ბიოტექნოლოგიისთვის.

ხშირად დასმული კითხვები

რა არის პროკარიოტული უჯრედი მარტივად?

ეს არის უჯრედი, რომელსაც მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი არ აქვს. დნმ ძირითადად ნუკლეოიდში მდებარეობს, ხოლო ციტოპლაზმაში არის რიბოსომები. ასეთ უჯრედებს ბაქტერიები და არქეები ფლობენ.

რომელი ორგანიზმები არიან პროკარიოტები?

პროკარიოტებია ბაქტერიები და არქეები. მათ შორის არის მრავალი განსხვავებული ზომის, ფორმისა და მეტაბოლიზმის მქონე მიკროორგანიზმი.

რა განსხვავებაა პროკარიოტულ და ეუკარიოტულ უჯრედს შორის?

მთავარი განსხვავებაა მემბრანული ბირთვის არსებობა. ეუკარიოტულ უჯრედს აქვს ბირთვი და მრავალი მემბრანული ორგანელა, ხოლო პროკარიოტულ უჯრედს — არა.

აქვს თუ არა პროკარიოტულ უჯრედს ბირთვი?

არა. პროკარიოტის გენეტიკური მასალა ციტოპლაზმაში, ძირითადად ნუკლეოიდის რეგიონში მდებარეობს და ბირთვული გარსით არ არის გამოყოფილი.

აქვთ თუ არა პროკარიოტებს რიბოსომები?

დიახ. რიბოსომები აუცილებელია ცილების სინთეზისთვის და ტიპურ პროკარიოტულ უჯრედში გვხვდება 70S ტიპის რიბოსომები.

რა არის ნუკლეოიდი?

ნუკლეოიდი არის პროკარიოტული უჯრედის უბანი, სადაც მისი ძირითადი ქრომოსომული დნმ მდებარეობს. ის არ არის მემბრანით შემოსაზღვრული.

რა არის პლაზმიდა?

პლაზმიდა ქრომოსომისგან განცალკევებული დამატებითი დნმ-ის მოლეკულაა. მას შეიძლება ჰქონდეს, მაგალითად, ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობასთან დაკავშირებული გენები.

რა არის პროკარიოტული უჯრედის მთავარი ნაწილები?

პლაზმური მემბრანა, ციტოპლაზმა, ნუკლეოიდის რეგიონში მოთავსებული დნმ და რიბოსომები. დამატებით შეიძლება ჰქონდეს კედელი, კაფსულა, შოლტი, პილუსები ან პლაზმიდები.

როგორ მრავლდებიან პროკარიოტული უჯრედები?

უმეტესად ბინარული გაყოფით: უჯრედი დნმ-ს აორმაგებს და შემდეგ ორ შვილეულ უჯრედად იყოფა.

პროკარიოტები ერთუჯრედიანები არიან?

უმეტესად დიახ, თუმცა ზოგი ქმნის კოლონიებს ან ძაფისებრ ერთობლიობებს. მათი ორგანიზება და ცხოვრების ფორმები მრავალფეროვანია.

აქვთ თუ არა ბაქტერიებს მიტოქონდრიები?

არა. ბაქტერიებს მიტოქონდრიები არ აქვთ; ენერგიის გარდაქმნასთან დაკავშირებული მემბრანული პროცესები მათ პლაზმურ მემბრანას უკავშირდება.

არქეები ბაქტერიებია?

არა. არქეები და ბაქტერიები პროკარიოტების ორი განსხვავებული დომენია. მათ აქვთ საერთო ზოგადი უჯრედული ნიშნები, მაგრამ განსხვავდებიან მემბრანებისა და გენეტიკური მექანიზმების მიხედვით.

ვირუსები პროკარიოტები არიან?

არა. ვირუსებს უჯრედული აგებულება არ აქვთ და ამიტომ არც პროკარიოტული და არც ეუკარიოტული უჯრედები არ არიან.

ტესტი თვითშემოწმებისთვის

1. რომელი სტრუქტურა აკლია პროკარიოტულ უჯრედს: პლაზმური მემბრანა, რიბოსომა თუ მემბრანული ბირთვი?
2. რომელ ორ დომენს მიეკუთვნებიან პროკარიოტები?
3. რომელი ნივთიერებაა ბაქტერიების უჯრედის კედლის დამახასიათებელი კომპონენტი?
4. რას ეწოდება დამატებითი ქრომოსომისგან დამოუკიდებელი დნმ-ის მოლეკულა?
5. რას ნიშნავს ბინარული გაყოფა და რით განსხვავდება იგი მიტოზისგან?

პასუხები: 1. მემბრანული ბირთვი; 2. ბაქტერიები და არქეები; 3. პეპტიდოგლიკანი; 4. პლაზმიდა; 5. ერთი უჯრედის ორ შვილეულ უჯრედად გაყოფა, რომელიც არ მოიცავს ეუკარიოტულ ბირთვულ მიტოზს.

გამოყენებული სამეცნიერო წყაროები

• OpenStax Biology 2e — 4.2 Prokaryotic Cells: პროკარიოტული უჯრედის ძირითადი ნაწილები და ეუკარიოტებთან შედარება.
• OpenStax Biology 2e — 22.2 Structure of Prokaryotes: Bacteria and Archaea: უჯრედის კედელი, პლაზმიდები, ბაქტერიებისა და არქეების განსხვავებები.
• OpenStax Microbiology — 3.3 Unique Characteristics of Prokaryotic Cells: მემბრანა, უჯრედის გარსი, ფორმები და სპეციალიზებული სტრუქტურები.
• OpenStax Biology 2e — 22.3 Prokaryotic Metabolism: პროკარიოტების კვება და ბიოგეოქიმიური ციკლები.
• Khan Academy ქართულად — პროკარიოტული უჯრედები: სასკოლო განმარტებები და უჯრედის დიაგრამები.

დასკვნა

პროკარიოტული უჯრედები ცოცხალი სამყაროს ძირითადი უჯრედული ორგანიზაციის ერთ-ერთი ფორმაა. მათ არ აქვთ მემბრანით შემოსაზღვრული ბირთვი, მაგრამ ფლობენ დნმ-ს, ციტოპლაზმას, პლაზმურ მემბრანასა და რიბოსომებს. ბაქტერიები და არქეები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან და მრავალფეროვან გარემოში ცხოვრობენ. მათი შესწავლა გვაჩვენებს, რომ შედარებით მცირე ზომის უჯრედებსაც შეუძლიათ რთული ბიოქიმიური პროცესების შესრულება და დედამიწის ეკოსისტემების ფუნქციონირებაში უდიდესი წვლილის შეტანა.