Строение прокариотической клетки

Прокариоты или преднуклеарные клетки — первые живые организмы на Земле. Несмотря на примитивное строение прокариотической клетки, до наших дней смогли дожить бактерии, археи и цианобактерии.

Компоненты

Прокариоты состоят из трех компонентов:

• ракушки;
• цитоплазма;
• генетический материал.

Раковина прокариот состоит из трех слоев:

• плазмалемма – тонкая мембрана, покрывающая цитоплазму;
• клеточная стенка — жесткий внешний слой, содержащий белок муреин;
• капсула – защитная структура, состоящая из полисахаридов или белков.

Капсула (слизистый слой, оболочка) — необязательный компонент клетки. Он формируется для защиты от неблагоприятных условий, таких как высыхание или мороз. Это дополнительный барьер, способный защитить клетку от вирусов (бактериофагов). У некоторых бактерий капсула служит дополнительным источником поступления веществ.

Рис. 1. Раковина прокариот.

Цитоплазма прокариот представляет собой студенистое вещество, содержащее:

• неорганические вещества;
• белки;
• полисахариды;
• метаболиты (продукты метаболизма).

Основной особенностью строения прокариотической клетки является отсутствие ядра. Генетическая информация в виде кольцевой ДНК хранится непосредственно в цитоплазме и образует нехарактерную для эукариот структуру: нуклеоид.
Помимо нуклеоида, в цитоплазме прокариот постоянно находятся:

• рибосомы – структуры, состоящие из двух субъединиц, осуществляющих биосинтез белка;
• мезосома: складка плазмалеммы, осуществляющая репликацию ДНК и клеточное дыхание (по аналогии с митохондриями);
• органеллы движения: длинные жгутики, состоящие из белка флагеллина, и короткие волоски, состоящие из белка пилина.

В цитоплазме, кроме органелл, могут быть запасы веществ — включения:

• гликоген;
• крахмал;
• волютин (метахроматин) — гранулы полифосфорной кислоты;
• жирные капли;
• сера.

Плазмиды представляют собой непостоянные структуры прокариот. Они состоят из небольших отдельных молекул ДНК, которыми бактерии могут обмениваться при горизонтальном переносе генов.

Рис. 2. Органеллы пренуклеарной клетки.

Деление

Прокариоты размножаются прямым или бинарным делением — амитозом. Клетка не готова к этому процессу. Деление начинается с удвоения кольцевой ДНК в мезосоме без образования хромосом.
Процесс можно условно разделить на два этапа:

• кариокинез: репликация и дивергенция ДНК;
• цитокинез — разделение перетяжкой всего содержимого клетки.

Каждая дочерняя клетка получает кольцо ДНК. Однако остальные структуры распределены неравномерно.

Рис. 3. Деление бактерий.

Бактериальная ДНК, образующая нуклеоид, может включать несколько миллионов нуклеотидов. Однако бактерии быстро адаптируются к неблагоприятным условиям благодаря постоянному обмену генами, расположенными на коротких плазмидах ДНК.