2. Організація та життєдіяльність прокаріотичної клітини а) будова та життєдіяльність прокаріотичної клітини

Прокаріотична клітина, незважаючи на просту будову (рис. 2.5), має складну організацію життєдіяльності. Тіло ззовні, окрім напівпроникної мембрани, може бути вкритим додатковою оболонкою та слизом. Завдяки молекулам-рецепторам на зовнішній поверхні мембрани відбувається виборче проникнення речовин в цитоплазму.

Автотрофні прокаріоти здійснюють асиміляцію за допомогою або хроматофорів, або хлоросом (на рис. 2.5 наведені обидві структури в одній клітині з метою узагальнення). Гетеротрофні прокаріоти всмоктують готові органічні споживні речовини поверхнею тіла. Для синтезу білків на подальших етапах на внутрішній поверхні мембрани розташовані рибосоми зі швидкістю седиментації 70S. Окремі продукти асиміляції відкладаються в цитоплазмі у вигляді різноманітних включень.

Дисиміляція засобом бродіння відбувається за допомогою ферментів, розташованих на внутрішній поверхні клітинної мембрани. Деякі з прокаріот здатні здійснювати дисиміляцію також засобом дихання. Для цього вони мають всередині клітини додаткові мембранні поверхні – мезосоми. Отримана енергія запасається за допомогою хімічних зв’язків спеціалізованих молекул, а кінцеві продукти дисиміляції виділяються через мембрану назовні.

Рис. 2.5. Організація прокаріотичної клітини:

1 – оболонка; 2 – мембрана; 3 – рибосоми; 4 – включення (запасні речовини); 5 – цитоплазма; 6 – кільцева хромосома; 7 – мезосоми; 8 – пілі (фімбрії); 9 – фотосинтетичні мембрани; 10 – капсула; 11 – джгутик.

Б) розмноження прокаріотичних клітин

Розмноження прокаріотичних клітин відбувається кількома засобами. В усякому разі цей процес супроводжується поділом клітини, але при безстатевому засобі єдина кільцева хромосома створює власну точну копію, що відходить в подальшому до іншої дочірньої клітини. При статевому розмноженні відбувається часткова заміна матеріалу хромосоми реципієнта одним із трьох шляхів: трансформація, кон’югація і трансдукція (рис. 2.6–2.8). Матеріал для вкраплення в ДНК клітини, що розмножується, потрапляє ззовні від донора через фімбрії (пілі), розташовані на зовнішній мембрані.

Серед бактерій зустрічаються особини Hfr (від англ.: high-frequency recombination – висока частота рекомбінацій), які здатні як донори передавати інформацію зі своєї відокремленої плазміди (що існує окрім власної ДНК) до клітини-реципієнта з подальшою її вбудовою у ДНК реципієнта (рис. 2.7).

Рис. 2.6 – Один із можливих засобів трансформації у бактерій:

1 – ДНК донора; 2 – активне поглинання; 3 – ДНК донора стає одноланцюговою (другий ланцюг руйнується); 4 – ланцюг ДНК донора заміщає початковий, але не ідентичний ланцюг ДНК реципієнта; 5 – витіснений фрагмент реципієнтної ДНК руйнується; 6 – гібридна ДНК; 7 – реплікація гібридної ДНК.

Рис. 2.7 – Кон'югація і перенесення F-фактора з клітини в клітину:

1 – плазмида, носій F-фактору, що розкручується і одночасно реплікується; 2 – одноланцюговий F-фактор проникає в клітину-реципієнта через F-фімбрію; 3 – F-фактор з ланцюгом комплементу, що синтезується.

Рис. 2.8 – Механізм трансдукції :1 – бактеріальна ДНК, що руйнується; 2 – нові білки вірусної оболонки; 3 – нова вірусна ДНК; 4 – нова вірусна ДНК; нові вірусні частини; 5 – лізис бактеріальної клітини; 6 – частина, що підлягає трансдукції (містить лише бактеріальну ДНК); 7 – частина, що підлягає трансдукції (містить і бактеріальну, і вірусну ДНК).