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原核細胞の特徴、細胞構造、タイプ
の 原核細胞 それらは単純な構造であり、原形質膜によって境界を定められた核を含まない。この細胞型に関連する生物は単細胞ですが、それらはグループ化されて鎖などの二次構造を形成することができます.
Carl Woeseによって提案された3つの生命領域のうち、原核生物はバクテリアと古細菌に対応しています。残りのドメイン、Eucaryaは真核細胞で構成され、大きく、より複雑で、範囲が限定されたコアを持ちます。.
生物科学における最も重要な二分法の1つは、真核細胞と原核細胞の区別です。歴史的には、原核生物は、内部組織、細胞小器官、細胞骨格を欠いた単純な細胞と考えられていました。しかし、新しい証拠がこれらのパラダイムを破壊しています.
例えば、潜在的に細胞小器官と見なすことができる原核生物において構造が同定されている。同様に、細胞骨格を形成する真核生物のタンパク質と相同なタンパク質が発見されています.
原核生物はその栄養が非常に多様です。彼らは太陽からの光と化学結合に含まれるエネルギーをエネルギー源として使うことができます。それらはまた、とりわけ二酸化炭素、グルコース、アミノ酸、タンパク質などの異なる炭素源を使用することができる。.
原核生物は二分裂によって無性的に分けられる。この過程で、生物はその環状DNAを複製し、その体積を増やし、そして最後にそれを2つの同一の細胞に分ける。.
しかし、形質導入、接合、形質転換など、細菌に多様性を生み出す遺伝物質の交換のメカニズムがあります。.
索引
- 1一般的な特徴
- 2つの構造
- 3種類の原核生物
- 4原核生物の形態
- 5生殖
- 5.1無性生殖
- 5.2遺伝的多様性のさらなる原因
- 6栄養
- 6.1栄養価の高いカテゴリー
- 6.2光合成独立栄養素
- 6.3光従属栄養生物
- 6.4化学独立栄養素
- 6.5走化性栄養素
- 7代謝
- 8真核細胞との基本的な違い
- 8.1サイズと複雑さ
- 8.2コア
- 8.3遺伝物質の構成
- 8.4遺伝物質の圧縮
- 8.5オルガネラ
- 8.6リボソームの構造
- 8.7セル壁
- 8.8細胞分裂
- 9系統と分類
- 10新しい視点
- 10.1原核生物におけるオルガネラ
- 10.2マグネトソーム
- 10.3光合成膜
- 10.4 Planctomycetesのコンパートメント
- 10.5細胞骨格の構成要素
- 11参考文献
一般的な特徴
原核生物は比較的単純な単細胞生物です。このグループを識別する最も優れた特徴は、真の核がないことです。それらは2つの大きな枝に分けられます：真の細菌または真正細菌と古細菌.
彼らは、水や土壌から人間を含む他の生物の内部まで、考えられるほとんどすべての生息地に入植しました。特に古細菌は気温、塩分、極端なpHの地域に生息しています.
構造
典型的な原核生物の建築計画は、疑いなく、 大腸菌, 通常私たちの胃腸管に住んでいる細菌.
セルの形状は杖に似ており、直径1μm、長さ2μmです。原核生物は、主に多糖類とペプチドから構成される細胞壁に囲まれています.
バクテリアの細胞壁は非常に重要な特徴であり、そしてその構造によれば、グラム陽性菌とグラム陰性菌の２つの大きなグループに分類システムを確立することを可能にする。.
細胞壁がそれに続いて、我々はその環境から生物を分離するそれに埋め込まれた一連の補綴要素を有する脂質性の膜（原核生物と真核生物の間の共通の要素）を見つける。.
DNAは特定の領域に位置する環状の分子で、細胞膜との分離や分離はありません。.
細胞質は大まかな外観を呈し、約3,000のリボソームを有する - タンパク質合成に関与する構造.
原核生物の種類
現在の原核生物は、真正細菌と古細菌の2つの主なドメインに分けられる多種多様な細菌で構成されています。証拠によると、これらのグループは進化の非常に早い段階で分岐したようです.
古細菌は、一般的に、気温や塩分濃度が高いなど、異常な環境にある原核生物のグループです。これらの条件は今日ではまれですが、原始的な土地に広がる可能性があります.
例えば、好熱好酸球は、温度が最高80℃、pHが2に達する地域に住んでいます。.
一方、真正細菌は、私たち人間にとって共通の環境に住んでいます。彼らは土壌、水に生息するか、他の生物に住むことができます - 私たちの消化管の一部であるバクテリアのように.
原核生物の形態
細菌は一連の非常に多様で不均一な形態をしています。最も一般的なものの中には、ココナッツと呼ばれる丸いものがあります。これらは個別に、ペアで、チェーンで、テトラッドなどで表示できます。.
いくつかの細菌は形態学的に杖に似ており、桿菌と呼ばれています。ココナッツが複数の個人と異なる配置で見つけることができるように。らせん形のスピロヘータや、ビブリオと呼ばれるコマまたはグレインの形をしたものもあります。.
これらの記載された形態のそれぞれは、異なる種の間で変化する可能性があります - 例えば、1つの桿菌は他のものよりも伸長したり、より丸みのあるエッジを持つことができます - .
生殖
無性生殖
細菌の繁殖は無性であり、二分裂を通じて起こる。この過程で、生物は文字通り「2つに分裂」し、初期の生物のクローンをもたらします。これが起こるためには利用可能な十分なリソースがなければならない.
このプロセスは比較的簡単です。環状DNAが複製し、2つの同一の二重らせんを形成します。その後、遺伝物質は細胞膜に収容され、細胞はそのサイズが2倍になるまで成長し始めます。細胞は最終的に分割され、得られた各部分は環状DNAコピーを持っています.
いくつかの細菌では、細胞は材料を分割して成長することができるが、それらは全く分割せずに一種の鎖を形成する。.
遺伝的多様性のさらなる原因
遺伝的伝達と組換えを可能にするバクテリア間の遺伝子交換イベントがあります。これは、性の生殖として我々が知っているものと似たプロセスです。これらのメカニズムは、接合、形質転換および形質導入です.
抱合は、「橋」として作用する線毛または線毛と呼ばれる細い毛に似た構造による、2つの細菌間の遺伝物質の交換からなる。この場合、両者の間には身体的な近さがなければなりません。.
変換は、環境中に見いだされる裸のDNAの断片をとることを含む。つまり、このプロセスでは、2番目の生物の存在は必要ありません。.
最後に、バクテリアがバクテリアファージ（バクテリアに感染するウイルス）のようなベクターによって遺伝物質を獲得する翻訳があります。.
栄養
細菌には、生存を保証し、細胞プロセスに必要なエネルギーを与える物質が必要です。細胞は吸収によってこれらの栄養素を摂取します.
一般的に、栄養素は必須または塩基性（水、炭素源、窒素化合物）、二次（いくつかのイオンとして：カリウムおよびマグネシウム）、そして最低濃度で必要とされる微量元素（鉄、コバルト）として分類できます。.
一部のバクテリアはビタミンやアミノ酸などの特定の成長因子と、必須ではないが成長過程を助ける刺激因子を必要とします。.
バクテリアの栄養要求は大きく異なりますが、それらの知識は興味のある生物の成長を確実にする効果的な培地を準備することができるために必要です.
栄養カテゴリ
バクテリアはそれらが使用する炭素源によって、有機か無機かのどちらかでそして得られたエネルギー源によって分類することができます。.
炭素源によると、2つのグループがあります。独立栄養素またはリソトローフは二酸化炭素を使用し、従属栄養素または有機炭素源を必要とする有機栄養素を使用します。.
エネルギー源の場合には、2つのカテゴリーがあります。太陽または放射エネルギーから来るエネルギーを使うフォトトロフィーと、化学反応のエネルギーに依存する化学栄養素です。したがって、両方のカテゴリーを組み合わせることによって、細菌は次のように分類されます。
光独立栄養生物
エネルギーは太陽光から得られます - それはそれらが光合成的に活性であることを意味します - そしてそれらの炭素源は二酸化炭素です.
光従属栄養生物
彼らは開発のために放射エネルギーを使うことができますが、二酸化炭素を取り込むことはできません。そのため、アルコール、脂肪酸、有機酸、炭水化物など、他の炭素源を使用しています。.
化学独立栄養素
エネルギーは化学反応から得られ、二酸化炭素を取り込むことができます.
走化性栄養素
それらは化学反応から来るエネルギーを使い、そして炭素はグルコースのような有機化合物から来る - それは最も使われている - 脂質とタンパク質である。エネルギー源と炭素源はどちらの場合も同じであるため、両者を区別することは困難です。.
一般に、人間の病原体と考えられている微生物はこの最後の範疇に属し、そして炭素源としてそれらの宿主のアミノ酸および脂質化合物を使用する。.
代謝
新陳代謝はそれが成長し、再生することができるように生物の中で起こる酵素によって触媒されるすべての複雑な化学反応を含みます.
細菌では、これらの反応はより複雑な生物で起こる基本的なプロセスと変わらない。実際、解糖など、両方の系統の生物で共有されている複数の経路があります。.
代謝反応は2つの主要なグループに分類されます：生合成または同化反応、および化学エネルギー生産を達成するために起こる分解または異化反応.
異化反応は、生物がその成分の生合成のために使用するエネルギーを互い違いに放出する.
真核細胞との基本的な違い
原核生物は、主に細胞の構造上の複雑さおよび細胞内で起こる過程において原核生物とは異なる。次に、両方の系統の主な違いについて説明します。
サイズと複雑さ
一般に、原核細胞は真核細胞よりも小さい。前者は、１００μｍに達し得る真核細胞とは対照的に、１〜３μｍの直径を有する。ただし、いくつかの例外があります.
原核生物は単細胞であり、肉眼では観察できませんが（例えば、細菌コロニーを観察しているのでない限り）、両方のグループを区別するために特性を使用するべきではありません。真核生物では、単細胞生物も見つかります。.
実際、最も複雑な細胞の1つは単細胞真核生物です。なぜならそれらは細胞膜に限定されたそれらの発生に必要なすべての構造を含まなければならないからです。ジャンル ゾウリムシ そして トリパノソーマ 彼らはこれの顕著な例です.
一方、シアノバクテリア（光合成反応の進化が起こった原核生物群）のような非常に複雑な原核生物があります。.
コア
「原核生物」という言葉は、核がないことを意味します（プロ =前; カリオン 真核生物は真の核を持っています（= nucleus）えー = true）。したがって、これら2つのグループは、この重要なオルガネラの存在によって分離されています。.
原核生物では、遺伝物質は核様細胞と呼ばれる細胞の特定の領域に分布しています - そしてそれは脂質膜によって境界を定められていないのでそれは本当の核ではありません.
真核生物は明確な核を有し、二重膜に囲まれている。この構造は非常に複雑で、例えば核小体のように内部に異なる領域があります。さらに、この細胞小器官は、核孔の存在により細胞の内部環境と相互作用することができます。.
遺伝物質の構成
原核生物は、それらのＤＮＡ中に６００万から５００万の塩基対を含み、そしてそれらは５０００までの異なるタンパク質をコードし得ると推定される。.
原核生物の遺伝子は、既知のオペロンラクトースのように、オペロンと呼ばれる実体にまとめられていますが、真核生物の遺伝子はそうではありません。.
遺伝子では、イントロンとエクソンの2つの「領域」を区別できます。最初の部分は、タンパク質をコードしていない部分と、エクソンと呼ばれるコード領域を破壊している部分です。イントロンは真核生物遺伝子では一般的であるが原核生物では一般的ではない.
原核生物は一般に一倍体（単一の遺伝的負荷）であり、真核生物は一倍体および倍数体の両方の負荷を有する。たとえば、私たち人間は二倍体です。同様に、原核生物は染色体を持ち、真核生物は複数の染色体を持つ.
遺伝物質の圧縮
細胞核内では、真核生物は複雑なDNAの構成を示します。長いDNA鎖（約2メートル）は、核に統合され、分裂過程で染色体の形で顕微鏡の下で視覚化されるように巻きつけることができます。.
このＤＮＡ圧縮プロセスは、鎖に結合し、真珠のネックレスに似た構造を形成することができる一連のタンパク質を含み、糸はＤＮＡによって表され、ビーズは真珠によって表される。これらのタンパク質はヒストンと呼ばれます.
ヒストンは進化を通して広く保存されてきました。つまり、私たちのヒストンは、マウスのヒストンと非常によく似ています。構造的に、それらはDNAの負電荷と相互作用する多数の正電荷を持つアミノ酸を持っています。.
原核生物において、ヒストンとして一般的に知られているヒストンに相同な特定のタンパク質が見出されている。-好き. これらのタンパク質は、遺伝子発現、DNAの組換えおよび複製の制御に寄与し、真核生物のヒストンのように、核様体の構成に関与しています。.
オルガネラ
真核細胞では、特定の機能を果たす一連の非常に複雑な細胞内コンパートメントを識別できます。.
最も関連性があるのは、細胞呼吸のプロセスとATPの生成を担うミトコンドリアであり、植物では葉緑体がそれらの3つの膜システムと光合成に必要な機構と共に際立っている。.
また、ゴルジ体、滑らかで粗い小胞体、液胞、リソソーム、ペルオキシソームなどがあります。.
リボソームの構造
リボソームはタンパク質の合成に必要な機構を含むので、それらは真核生物および原核生物の両方に存在しなければならない。それは両方のために不可欠な構造ですが、それは主にサイズが異なります.
リボソームは2つのサブユニットから構成されています。1つは大きいもの、もう1つは小さいものです。各サブユニットは、沈降係数と呼ばれるパラメータによって識別されます.
原核生物において、大サブユニットは５０Ｓでありそして小サブユニットは３０Ｓである。完全な構造は70Sと呼ばれます。リボソームは細胞質内に点在しており、そこで細胞の役割を果たします。.
真核生物はより大きいリボソームを有し、大きいサブユニットは６０Ｓであり、小さいものは４０Ｓであり、そしてリボソーム全体は８０Ｓの値で指定される。これらは主に粗面小胞体に固定されている.
セル壁
細胞壁は浸透圧ストレスに対処するために不可欠な要素であり、起こりうる損傷に対する保護バリアとして機能します。ほとんどすべての原核生物と真核生物のいくつかのグループは細胞壁を持っています。違いはそれの化学的性質にあります.
細菌壁は、ペプチドグリカン、すなわちβ－ １，４型結合によって互いに結合した２つの構造要素：Ｎ－アセチル - グルコサミンおよびＮ－アセチルムラミン酸からなるポリマーからなる。.
真核生物系譜内には、主にいくつかの真菌およびすべての植物において壁を有する細胞もある。真菌の壁に最も豊富な化合物はキチンであり、植物ではそれはセルロース、多くのグルコース単位によって形成されたポリマーです。.
細胞分裂
上述したように、原核生物は二分裂によって分けられる。真核生物は、有糸分裂であろうと減数分裂であろうと、核分裂の異なる段階を含む複雑な分裂システムを有する。.
系統発生および分類
我々は1989年にE. Mayrによって提案された生物学的概念に従って種を定義することに一般的に慣れている。.
原核生物の場合のように無性種にこの概念を適用することは不可能です。したがって、これらの生物を分類するためには、種の概念にアプローチする別の方法がなければなりません。.
Rosselló-Moraによると ら. （2011）、系統学的概念はこの系統とよく一致します。.
以前は、Carl Woeseが生命の樹に3つの主要な枝があるべきだと示唆するまで、すべての原核生物は単一の「ドメイン」に分類されていました。この分類に従って、原核生物は2つのドメイン、古細菌と細菌を含む。.
バクテリアの中には、プロテオバクテリア、クラミジア、スピロヘータ、シアノバクテリア、グラム陽性菌の5つのグループがあります。同様に、古細菌の4つの主要なグループがあります：Euryarchaeota、Grupo TACK、Asgard、およびGrupo DPANN.
新しい視点
生物学における最も広範な概念の1つは、原核細胞質ゾルの単純さです。しかし、新しい証拠は原核細胞に潜在的な組織があることを示唆しています。現在、科学者たちは、この単細胞系統にオルガネラ、細胞骨格、その他の特徴がないという教義を打ち破ろうとしています。.
原核生物のオルガネラ
この小説と物議を醸す提案の著者は、真核細胞、主にタンパク質と細胞内脂質によって区切られた構造に区画化のレベルがあることを保証します.
この考えの擁護者によると、細胞小器官は決定された生化学的機能を有する生物学的膜によって囲まれた区画である。この定義に適合するこれらの「オルガネラ」の中には、とりわけ脂質体、カルボキシゾーム、ガス液胞があります。.
マグネトソーム
バクテリアの最も魅力的なコンパートメントの1つはマグネトソームです。これらの構造は、特定の細菌の能力に関係しています。 マグネトスピリラム ○ マグネトコッカス - 配向のための磁場の使用.
構造的には、それらは脂質膜に囲まれた50ナノメートルの小さな物体であり、その内部は磁性鉱物で構成されています。.
光合成膜
さらに、いくつかの原核生物は「光合成膜」を持っています。そして、それはこれらの有機体の中で最も研究されたコンパートメントです.
これらのシステムは、光合成効率を最大化し、利用可能な光合成タンパク質の数を増やし、そして光にさらされる膜表面を最大化するように働きます。.
の区画 プランクトミセス
上記のこれらの区画から真核生物の非常に複雑な細胞小器官までのもっともらしい進化の道筋をたどることは不可能であった。.
しかし、ジャンル プランクトミセス それはオルガネラ自身を思い出させ、真核生物の細菌の祖先として提案することができる内部に一連の区画を持っています。ジャンルでは ピレルラ 生体膜に囲まれた染色体とリボソームがあります.
細胞骨格の成分
同様に、細胞骨格の一部である必須フィラメントを含む、歴史的に真核生物に特有と考えられていた特定のタンパク質があります。チューブリン、アクチンおよび中間径フィラメント.
最近の研究では、チューブリン（FtsZ、BtuA、BtuBなど）、アクチン（MreB、Mb1）、および中間径フィラメント（CfoA）に相同なタンパク質の同定に成功しています。.
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