Kandungan
Sel-sel adalah unit asas kehidupan, dan oleh itu adalah unsur-unsur hidup yang tersendiri yang tersendiri yang mengekalkan semua sifat utama yang berkaitan dengan makhluk hidup, termasuk metabolisme, keupayaan untuk menghasilkan semula dan cara mengekalkan keseimbangan kimia. Sel-sel adalah sama ada prokariotik, istilah yang merujuk kepada bakteria dan penyembunyian organisma bersel tunggal, atau eukariotik, yang merujuk kepada tumbuh-tumbuhan, kulat dan haiwan.
Sel-sel prokariotik bakteria dan lain-lain lebih mudah dalam hampir semua cara daripada rakan eukariotik mereka. Semua sel sekurang-kurangnya termasuk membran plasma, sitoplasma dan bahan genetik dalam bentuk DNA. Walaupun sel-sel eukariotik mempunyai pelbagai unsur yang melampaui keperluan-keperluan ini, ketiga-tiga perkara ini menyumbang hampir keseluruhan sel-sel bakteria. Walau bagaimanapun, sel-sel bakteria termasuk beberapa ciri bahawa sel-sel eukariotik tidak, terutamanya dinding sel.
Asas Sel
Satu organisma eukariotik tunggal boleh mempunyai triliunan sel, walaupun ragi uniselular; Sel bakteria, sebaliknya, hanya mempunyai satu sel. Sedangkan sel eukariotik termasuk pelbagai organel terikat membran, seperti nukleus, mitokondria (dalam haiwan), kloroplas (tumbuhan yang menjawab kepada mitokondria), badan Golgi, retikulum endoplasma dan lisosom, sel bakteria tidak mempunyai organ. Kedua-dua eukariota dan prokariot termasuk ribosom, struktur kecil yang bertanggungjawab untuk sintesis protein, tetapi ini biasanya lebih mudah divisualisasikan dalam eukariot kerana banyak daripada mereka berkelompok di sepanjang retikulum endoplasmik seperti riben, linear.
Adalah mudah untuk menganggap sel-sel bakteria dan bakteria sebagai "primitif," kerana kedua-dua zaman evolusi mereka yang lebih besar (kira-kira 3.5 bilion tahun, berbanding kira-kira 1.5 bilion untuk prokariot) dan kesederhanaan mereka. Ini, bagaimanapun, mengelirukan kerana beberapa sebab. Satu adalah bahawa, dari sudut pandangan spesies kelangsungan hidup, lebih kompleks tidak semestinya bermakna lebih kuat; kemungkinan besar, bakteria sebagai satu kumpulan akan mengatasi manusia dan organisme "lebih tinggi" yang lain apabila keadaan di bumi berubah dengan cukup. Alasan kedua ialah sel bakteria, walaupun mudah, telah mengembangkan pelbagai mekanisme survival yang kuat yang tidak mempunyai eukariota.
Primer Cell Bacterial
Sel bakteria terdiri daripada tiga bentuk asas: rod seperti (basil), bulat (cocci), dan spiral berbentuk (spirilli). Ciri-ciri sel bakteria morfologi ini boleh menjadi berguna dalam mendiagnosis penyakit berjangkit yang disebabkan oleh bakteria yang diketahui. Sebagai contoh, "tekak strep" adalah penyebab oleh spesies Streptococci, yang, seperti namanya, adalah bulat, seperti yang ada Staphylococci. Anthrax disebabkan oleh bacillus yang besar, dan penyakit Lyme disebabkan oleh spirochete, yang berbentuk lingkaran. Sebagai tambahan kepada pelbagai bentuk sel individu, sel-sel bakteria cenderung ditemui dalam kelompok, strukturnya berbeza-beza bergantung kepada spesies yang dimaksudkan. Sesetengah rod dan cocci tumbuh dalam rantaian panjang, manakala beberapa cocci lain yang terdapat dalam kelompok agak mengingatkan bentuk sel individu.
Kebanyakan sel bakteria boleh, tidak seperti virus, hidup secara bebas daripada organisma lain, dan tidak bergantung pada benda hidup lain untuk keperluan metabolik atau pembiakan. Namun, pengecualian wujud; beberapa spesies Rickettsiae dan Chlamydiae bersifat intraselular, yang bermaksud bahawa mereka tidak mempunyai pilihan tetapi untuk menghuni sel-sel benda hidup untuk bertahan hidup.
Kekurangan sel bakteria nukleus adalah sebab sel prokariotik pada asalnya dibezakan daripada sel eukariotik, kerana perbezaan ini jelas walaupun di bawah mikroskop yang agak rendah pembesaran kuasa. DNA bakteria, walaupun tidak dikelilingi oleh membran nuklear seperti eukariota, namun cenderung gugus rapat, dan pembentukan kasar yang dihasilkan disebut nukleoid. Terdapat jauh lebih sedikit DNA keseluruhan dalam sel bakteria daripada dalam sel eukariotik; jika hujung hujung, satu salinan bahan genetik khas eukaryrotes, atau chromatin, akan meregangkan kira-kira 1 milimeter, manakala bakteria akan berkisar antara 1 hingga 2 mikrometer - perbezaan 500 hingga 1,000 kali ganda. Bahan genetik eukariot mencakup kedua DNA itu sendiri dan protein yang disebut histones, sedangkan DNA prokariotik mempunyai beberapa poliamina (senyawa nitrogen) dan ion magnesium yang berkaitan dengannya.
Dinding sel bakteria
Mungkin perbezaan struktur yang paling jelas antara sel-sel bakteria dan sel-sel lain adalah hakikat bahawa bakteria mempunyai dinding sel. Dinding-dinding ini, diperbuat daripada peptidoglycan molekul, terletak di luar membran sel, sel-sel semua ciri-ciri jenis. Peptidoglycans terdiri daripada gabungan gula polisakarida dan komponen protein; tugas utama mereka adalah untuk menambah perlindungan dan ketegaran kepada bakteria dan menawarkan titik penunjuk untuk struktur seperti pili dan flagella, yang berasal dari membran sel dan memanjang melalui dinding sel ke persekitaran luaran.
Sekiranya anda seorang ahli mikrobiologi yang beroperasi dalam abad yang lalu dan ingin mencipta ubat yang akan menjadi berbahaya kepada sel-sel bakteria sementara kebanyakannya tidak berbahaya kepada sel-sel manusia, dan mempunyai pengetahuan tentang struktur organisma komposisi selular masing-masing, anda boleh melakukan ini dengan merancang atau mencari bahan yang menjadi toksik pada dinding sel sambil membiarkan komponen sel lain. Sebenarnya, ini adalah bagaimana banyak antibiotik beroperasi: Mereka mensasarkan dan memusnahkan dinding sel bakteria, membunuh bakteria sebagai hasilnya. Penisilin, yang muncul pada awal tahun 1940-an sebagai kelas antibiotik pertama, bertindak dengan menghalang sintesis peptidoglycans yang membentuk dinding sel beberapa, tetapi bukan semua, bakteria. Mereka melakukan ini dengan mengaktifkan enzim yang mempercepatkan proses yang dipanggil silang silang dalam bakteria mudah. Selama bertahun-tahun, pentadbiran antibiotik telah memilih bakteria yang berlaku untuk menghasilkan bahan yang dipanggil beta-lactamases, yang mensasarkan penisilin "menyerang". Oleh itu, "perlumbaan senjata" yang lama dan tidak berkesudahan masih berlaku antara antibiotik dan sasaran kecil yang menyebabkan penyakit.
Flagella, Pili dan Endospores
Sesetengah bakteria mempunyai struktur luaran yang membantu bakteria dalam navigasi dunia fizikal. Sebagai contoh, flagella (singular: flagellum) adalah pelengkap seperti cambuk yang menyediakan cara untuk membuat bakteria yang mempunyai mereka, sama seperti berudu. Kadang-kadang mereka dijumpai pada satu hujung sel bakteria; sesetengah bakteria mempunyai kedua-dua hujungnya. Flagella "mengalahkan" seperti kipas, membolehkan bakteria "mengejar" nutrien, "melarikan diri" daripada bahan kimia toksik atau bergerak ke arah cahaya (beberapa bakteria, yang dipanggil cyanobacteria, bergantung kepada fotosintesis untuk tenaga seperti tumbuhan lakukan dan dengan itu memerlukan pendedahan biasa kepada cahaya).
Pili (tunggal: pilus), berstruktur serupa dengan flagella, kerana mereka adalah unjuran rambut yang meluas keluar dari permukaan sel bakteria. Walau bagaimanapun, fungsi mereka berbeza. Daripada membantu dalam pergerakan, bakteria pili membantu melekat pada sel-sel dan permukaan lain dari pelbagai komposisi, termasuk batu, usus dan bahkan enamel gigi. Dalam erti kata lain, mereka menawarkan "kelenturan" kepada bakteria dalam cara ciri-ciri cengkerang teruk membenarkan organisma ini mematuhi batu. Tanpa pili, banyak bakteria patogenik (iaitu, penyebab penyakit) tidak berjangkit, kerana mereka tidak boleh mematuhi tisu tuan rumah. Jenis pili khusus digunakan untuk proses yang dipanggil konjugasi, di mana dua bakteria menukar bahagian DNA.
Pembentukan agak bakteria tertentu adalah endospora. Bacillus dan Clostridium spesis boleh menghasilkan spora ini, yang sangat tahan haba, dehidrasi dan tidak aktif sel-sel bakteria biasa yang dibuat di dalam sel-sel. Mereka mengandungi genom lengkap mereka dan semua enzim metabolik. Ciri utama endospora adalah pelindung spora pelindung kompleks. Botulisme penyakit disebabkan oleh a Clostridium botulinum endospore, yang merembeskan bahan mematikan yang dipanggil endotoksin.
Pembiakan bakteria
Bakteria dihasilkan oleh suatu proses yang dikenali sebagai pembelahan binari, yang hanya bermakna membelah separuh dan mewujudkan sepasang sel yang masing-masing secara genetik identik dengan sel induk. Bentuk pembiakan aseksual ini berbeza dengan pembiakan eukariota, yang seksual di mana ia melibatkan dua organisme induk yang menyumbang jumlah bahan genetik yang sama untuk mewujudkan anak. Walaupun pembiakan seksual di atas permukaan mungkin kelihatan rumit - selepas semua, kenapa memperkenalkan langkah ini dengan bertenaga mahal jika sel-sel hanya boleh berpecah separuh? - ia adalah kepastian mutlak kepelbagaian genetik, dan kepelbagaian semacam ini adalah penting untuk survival spesies.
Fikirkanlah: Jika setiap manusia secara genetik sama atau hampir rapat, terutamanya pada tahap enzim dan protein yang anda tidak dapat melihat tetapi berfungsi dengan fungsi metabolik yang penting, maka satu jenis musuh biologi akan mencukupi untuk menghapuskan semua manusia . Anda sudah tahu bahawa manusia berbeza dengan kerentanan genetik mereka terhadap sesuatu yang tertentu, dari yang utama (sesetengah orang boleh mati akibat pendedahan kepada pendedahan kecil kepada alergen, termasuk kacang dan racun lebah) kepada yang agak remeh (sesetengah orang tidak boleh mencerna gula laktase, membuat mereka tidak dapat memakan produk tenusu tanpa gangguan yang serius ke sistem gastrousus mereka). Spesies yang menikmati banyak kepelbagaian genetik dilindungi sebahagian besarnya daripada kepupusan, kerana kepelbagaian ini menawarkan bahan baku di mana tekanan pemilihan semula jadi yang baik boleh bertindak. Sekiranya 10 peratus daripada populasi spesis diberi kebal terhadap virus tertentu yang spesies belum mengalami, ini adalah semata-mata. Jika, sebaliknya, virus itu muncul dalam populasi ini, mungkin tidak lama sebelum kejadian ini 10 peratus mewakili 100 peratus daripada organisma yang masih hidup dalam spesies ini.
Akibatnya, bakteria telah berkembang beberapa kaedah untuk memastikan kepelbagaian genetik. Ini termasuk transformasi, konjugasi dan transduction. Tidak semua sel-sel bakteria dapat menggunakan semua proses ini, tetapi di antara mereka, mereka membenarkan semua spesies bakteria dapat bertahan hingga ke tahap yang jauh lebih besar daripada yang mereka sebaliknya.
Transformasi adalah proses mengambil DNA dari alam sekitar, dan ia terbahagi kepada bentuk semula jadi dan tiruan. Dalam transformasi semulajadi, DNA dari bakteria mati diawali melalui membran sel, gaya pemulung, dan dimasukkan ke dalam DNA bakteria yang masih hidup. Dalam transformasi tiruan, saintis sengaja memperkenalkan DNA ke dalam bakteria tuan rumah, selalunya E coli (kerana spesies ini mempunyai genom kecil yang mudah dimanipulasi) untuk mengkaji organisme ini atau membuat produk bakteria yang diingini. Sering kali, DNA yang diperkenalkan adalah dari a plasmid, cincin DNA bakteria yang semulajadi.
Konjugasi adalah proses dimana satu bakteria menggunakan pilus atau pili untuk "menyuntik" DNA ke dalam bakteria kedua melalui hubungan langsung. DNA yang dipancarkan boleh, seperti transformasi buatan, menjadi plasmid atau mungkin serpihan yang berbeza. DNA yang baru diperkenalkan mungkin termasuk gen penting yang mengandungi kod untuk protein yang membolehkan rintangan antibiotik.
Akhirnya, transduction bergantung kepada kehadiran virus yang menyerang yang dipanggil bacteriophage. Virus bergantung kepada sel-sel hidup untuk meniru kerana, walaupun mereka mempunyai bahan genetik, mereka tidak mempunyai jentera untuk membuat salinannya. Bakterosfat ini menempatkan bahan genetik mereka sendiri ke dalam DNA bakteria mereka menyerang dan mengarahkan bakteria untuk membuat lebih banyak phages, genom yang kemudiannya mengandungi campuran DNA bakteria asal dan DNA bacteriophage. Apabila bacteriophage baru ini meninggalkan sel, mereka boleh menyerang bakteria lain dan menghantar DNA yang diperoleh dari tuan rumah sebelumnya ke sel bakteria baru.