Ενότητα: ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

Transcript

1 Τίτλος Μαθήματος: Γενική Μικροβιολογία Ενότητα: ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Διδάσκων: Καθηγητής Ιωάννης Σαββαΐδης Τμήμα: Χημείας

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ευκαρυωτικά και Προκαρυωτικά Κύτταρα Οι διάφορες βιοχημικές της ζωής βασίζονται σε ειδικές αλληλεπιδράσεις όπου τα μόρια αντιδρούν ως ζεύγη, ένα εν των οποίων καλείται υποκαταστάτης (ligand) και το άλλο υποδοχέας (receptor). Οι αλληλεπιδράσεις αυτές προϋποθέτουν ποικίλους δεσμούς μεταξύ ατόμων με αποτέλεσμα τα μόρια να προσδένονται μεταξύ των. Ο βαθμός της ειδικότητας της αλληλεπίδρασης προσδιορίζεται από το σχήμα των περιοχών που αντιδρούν μεταξύ του υποκαταστάτη και του υποδοχέα όπως συμβαίνει με τα κομμάτια ενός παιχνιδιού puzzle. Τα διάφορα βιολογικά φαινόμενα καθίστανται περισσότερο κατανοητά εάν η αρχή του παραπάνω μηχανισμού λαμβάνεται υπόψη. ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΕΝΑΝΤΙΟΝ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Όλα τα κύτταρα έχουν κοινά τα εξής χαρακτηριστικά: Όλα τα κύτταρα έχουν κυτταρική μεμβράνη η οποία περιβάλλει το μικροβιακό σώμα. Ένα κύτταρο χωρίς κυτταρική μεμβράνη δεν είναι κύτταρο. Όλα τα κύτταρα περιέχουν DNA ως το γενετικό τους υλικό, διάφορα μόρια RNA και πρωτεΐνες (ένζυμα). Όλα τα κύτταρα αποτελούνται από τις ίδιες χημικές ουσίες: υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, λίπη, βιταμίνες και μεταλλικές ουσίες. Όλα τα κύτταρα ρυθμίζουν την είσοδο και την έξοδο θρεπτικών, τοξικών ουσιών από το κύτταρο. Όλα τα κύτταρα αναπαράγουν και αυτά είναι αποτέλεσμα αναπαραγωγής. Όλα τα κύτταρα απαιτούν πηγή ενέργειας. Όλα τα κύτταρα κατέχουν πολύπλοκα αναγνωριστικά συστήματα που λειτουργούν με εξαιρετική ευαισθησία. Τα παραπάνω κριτήρια είναι τα ελάχιστα που απαιτούνται για την ύπαρξη κυτταρικής ζωής. 19

3 Δύο γενικοί τύποι κυττάρων υπάρχουν, τα προκαρυωτικά και τα ευκαρυωτικά. Πρόσφατες θεωρίες υποστηρίζουν ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα αντιπροσωπεύουν τα αρχικά ή πρωτόγονα κύτταρα στη γη και ότι τα ευκαρυωτικά είναι αποτέλεσμα εξέλιξης από τα προκαρυωτικά κύτταρα. Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι λιγότερο πολύπλοκα από τα ευκαρυωτικά, τα τελευταία έχουν περισσότερα βιοχημικά συστήματα, υψηλότερο βαθμό οργάνωσης και πιο σύνθετη δομή (περιέχουν οργανίδια). Tα κυριότερα οργανίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι: Πυρήνας, ο οποίος περιέχει το DNA και τα ένζυμα για τη σύνθεση του DNA με τον μηχανισμό της μεταγωγής. Μιτοχόνδρια τα οποία είναι υπεύθυνα για την παραγωγή της ενέργειας των ευκαρυωτικών κυττάρων και τροφοδοτούν τα κύτταρα με AΤP. Χλωροπλάστες οι οποίοι επιτρέπουν στα φυτά να παγιδεύουν την ηλιακή ενέργεια και να παίρνουν μέρος στην διεργασία της φωτοσύνθεσης. Συσκευή Golgi η οποία παράγει ουσίες. Ριβισώματα με τα οποία συνθέτονται οι πρωτεΐνες. Περιέχονται σε όλα τα κύτταρα αλλά υπάρχουν διαφορές στα ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά κύτταρα. Φωτοσυνθετικά κύτταρα που περιέχουν χλωροφύλλη. Ο μηχανισμός της φωτοσύνθεσης είναι διαφορετικός στα προκαρυωτικά (φωτοσυνθετικά βακτήρια) και στα ευκαρυωτικά φωτοσυνθετικά κύτταρα. Τα περισσότερα κύτταρα πολλαπλασιάζονται με τη διεργασία της απλής διαίρεσης όπου το κύτταρο διαιρείται σε δύο ίσα μέρη σχηματίζοντας έτσι δύο νέα θυγατρικά κύτταρα. Κατά τη διεργασία του πολλαπλασιασμού διαιρείται η πυρηνική ουσία (χρωματόσωμα) σχηματίζοντας δύο νέα χρωματοσώματα. Τα δύο νέα χρωματοσώματα στη συνέχεια απομακρύνονται του κέντρου του μικροβίου, και στο μέσο του κυττάρου στα βακτήρια σχηματίζεται τοιχωματικό διάφραγμα αποτελούμενο από κυτταροπλασματική μεμβράνη και κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο τελικά χωρίζει σε δύο νέα βακτηριακά κύτταρα. 20

4 Σήμερα ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων, εκτός της απλής διαίρεσης έχει διαπιστωθεί ότι μπορεί να γίνει και με άλλους τρόπους όπως με μεταφορά γενετικού υλικού από ένα μικρόβιο στο άλλο, με την πρόσκαιρη ένωση τούτων (σύζευξη-conjugation), με βακτηριοφάγο (μεταγωγή-transduction) ή με ελεύθερο DNA (μεταμόρφωση-transformation). Τα προκαρυωτικά κύτταρα διαιρούνται σε δύο μεγάλες κατηγορίες τα Ευβακτήρια (Eubacteria) και τα Άρχαια (Archaea) ή τα Αρχαιβακτήρια (Archaebacteria) (Σχήμα 3.1). Τα Ευβακτήρια είναι ο πιο γνωστός κοινός τύπος, τα Άρχαια ευρίσκονται σε περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες όπως θερμές ιαματικές πηγές (100 ο C) ή στα βάθη ωκεανών (-110 ο C). Χρησιμοποιούν για τις μεταβολικές τους ανάγκες μεθάνιο, θείο ή και υδρογόνο. Η πηγή προέλευσης και η σχέση αυτών με τα Ευβακτήρια και τα Ευκαρυωτικά κύτταρα αποτελούν επίκαιρα θέματα συζήτησης μεταξύ μικροβιολόγων. Μερικά από τα βιοχημικά χαρακτηριστικά τους ομοιάζουν περισσότερο αυτά των ευκαρυωτικών κυττάρων από ότι των ευβακτηρίων. Σχήμα 3.1 Κατάταξη προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών βακτηρίων. 21

5 Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τέλος Ενότητας

6 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Σημειώματα Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Καθηγητής Ιωάννης Σαββαΐδης. «Γενική Μικροβιολογία. ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]