Особенности строения прокариот

Клетки прокариот содержат структурные элементы, необходимые для выживания и размножения. Наиболее заметное структурное отличие прокариотической клетки от эукариотической, послужившее основанием для термина «прокариоты» - это отсутствие у прокариот ядерной мембраны, т. е. локализация ДНК непосредственно в цитоплазме. Большинство прокариот имеет одноклеточное строение, но при этом у них выявляются различные уровни ультраструктурной организации. С помощью электронной микроскопии установлено, что ДНК образует особую структуру - нуклеоид и, как правило, все клетки обладают рибосомами, плазматической мембраной и клеточной стенкой. У сложноорганизованных прокариот имеются также дополнительные структуры, такие как наружные слои клеточной стенки, пили и фимбрии, жгутики, внутрицитоплазматические мембраны и внутриклеточные тельца. Большинство структурных элементов бактериальной клетки приведено на рисунке и в таблице. Не все из них присутствуют одновременно в клетке или во всех клетках культуры. Многие их этих элементов имеются как у бактерий, так и у архей.

Клетки прокариот принято считать просто организованными, и тем не менее перечень макромолекул, входящих в их состав, весьма обширен. Рост микробных клеток на основе потребления глюкозы и немногих неорганических веществ происходит путем синтеза вначале молекул-предшественников, затем строительных блоков для синтеза макромолекул и, на конец, самих макромолекул с последующей сборкой структур и органелл. Процессы роста протекают на основе строго регулируемых реакций биосинтеза, полимеризации и сборки макромолекул с образованием новых упорядоченных структур из отдельных компонентов. Все эти структуры не статичны, но представляют собой динамические системы с обновлением или деградацией компонентов, инициацией и затуханием физиологической активности. Таким образом, отмечаемое при лабораторном культивировании физиологическое состояние клеток и наблюдаемые в электронном микроскопе клеточные структуры отражают временное состояние культур и клеток.

Рис. 1 Схематическое изображение бактериальной клетки, отражающее основные структурные особенности и необязательные компоненты (продольный срез; масштаб не соблюден). Клеточная оболочка грамотрицательного типа. Изображена только одна копия каждой из хромосом и плазмид.

Таблица 1. Макромолекулярный состав клеточных структур Escherichia coli

Клетки прокариот имеют микроскопически малые размеры. В большинстве они не содержат морфологических структур, сравнимых с органеллами клеток эукариот, но тем не менее обладают функциональными компартментами содержащими все необходимые для выживания и размножения структурные элементы. В среднем прокариотическая клетка содержит 3500 структурных и регуляторных генов; примерно 50% этой информации кодирует ферменты и структурные белки, 50% - регуляторные функции.