ORGANISME UNICELULARE: CARACTERISTICI, REPRODUCERE, NUTRIȚIE - BIOLOGIE - 2025

Organismele unicelulare sunt ființe al căror material genetic, utilaj enzimatic, proteine ​​și alte molecule necesare vieții sunt limitate la o singură celulă. Datorită acestui fapt, acestea sunt entități biologice extrem de complexe, adesea de dimensiuni foarte mici.

Dintre cele trei domenii ale vieții, două dintre ele - arhaea și bacteriile - sunt formate din organisme unicelulare. Pe lângă faptul că sunt unicelulare, aceste organisme procariote nu au un nucleu și sunt extrem de diverse și abundente.

Sursa pixabay.com

În domeniul rămas, eucariote, găsim atât organisme unicelulare cât și multicelulare. În interiorul unicelularului avem protozoare, niște ciuperci și unele alge.

Caracteristici principale

În urmă cu aproximativ 200 de ani, biologii din acea vreme au considerat că organismele formate dintr-o singură celulă sunt relativ simple. Această concluzie s-a datorat puținelor informații pe care le-au primit de la lentilele pe care le-au folosit pentru vizualizare.

Astăzi, datorită progreselor tehnologice legate de microscopie, putem vizualiza rețeaua complexă de structuri pe care o posedă ființele unicelulare și marea diversitate pe care o prezintă aceste linii. În continuare vom discuta despre cele mai relevante structuri din organismele unicelulare, atât în ​​eucariote, cât și în procariote.

Componente ale unei celule procariote

Material genetic

Cea mai remarcabilă caracteristică a unei celule procariote este lipsa unei membrane care delimitează materialul genetic. Adică absența unui nucleu adevărat.

În schimb, ADN-ul este localizat ca o structură proeminentă: cromozomul. În majoritatea bacteriilor și arhaea, ADN-ul este organizat într-un cromozom mare asociat proteinei circulare.

Într-o bacterie model, cum ar fi Escherichia coli (mai multe despre biologia sa în secțiunile următoare), cromozomul atinge o lungime liniară de până la 1 mm, de aproape 500 de ori mai mare decât celula.

Pentru a stoca tot acest material, ADN-ul trebuie să-și asume o conformație super-bobină. Acest exemplu poate fi extrapolat la majoritatea membrilor bacteriilor. Regiunea fizică în care se află această structură compactă a materialului genetic se numește nucleoid.

În plus față de cromozom, organismele procariote pot avea sute de molecule adiționale mici de ADN, numite plasmide.

Acestea, precum cromozomul, codează gene specifice, dar sunt izolate fizic de acesta. Deoarece sunt utile în circumstanțe foarte specifice, ele alcătuiesc un fel de elemente genetice auxiliare.

ribozomii

Pentru fabricarea proteinelor, celulele procariote au un utilaj enzimatic complex numit ribozomi, care sunt distribuiți în interiorul celulei. Fiecare celulă poate conține aproximativ 10.000 de ribozomi.

Utilaje fotosintetice

Bacteriile care realizează fotosinteza au echipamente suplimentare care le permit să capteze lumina soarelui și să o transforme ulterior în energie chimică. Membranele bacteriilor fotosintetice au invaginații unde sunt depozitate enzimele și pigmenții necesari reacțiilor complexe pe care le realizează.

Aceste vezicule fotosintetice pot rămâne atașate de membrana plasmatică sau pot fi detașate și localizate în interiorul celulei.

citoscheletului

După cum sugerează și numele, citoscheletul este scheletul celulei. Baza acestei structuri este compusă din fibre de natură proteică, esențiale pentru procesul de divizare a celulelor și pentru menținerea formei celulare.

Cercetările recente au arătat că citoscheletul din procariote este format dintr-o rețea complexă de filamente și nu este la fel de simplu cum se credea anterior.

Organele în procariote

Istoric, una dintre cele mai marcante caracteristici ale unui organism procariot a fost lipsa de compartimente interne sau organule.

Astăzi, se acceptă faptul că bacteriile posedă tipuri specifice de organule (compartimente înconjurate de membrane) legate de depozitarea ionilor de calciu, cristale minerale care participă la orientarea celulară și enzime.

Componente ale unei celule eucariote unicelulare

În linia eucariotei avem și organisme unicelulare. Acestea se caracterizează prin faptul că materialul genetic este limitat într-un organel înconjurat de o membrană dinamică și complexă.

Mașina de fabricat proteine ​​este, de asemenea, formată din ribozomi din aceste organisme. Cu toate acestea, în eucariote acestea sunt mai mari. De fapt, diferența de dimensiune în ribozomi este una dintre principalele diferențe între cele două grupuri.

Celulele eucariote sunt mai complexe decât procariotele descrise în secțiunea anterioară, deoarece au subcompartimente înconjurate de una sau mai multe membrane numite organele. Printre ei avem mitocondrii, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, vacuole și lizozomi, printre altele.

În cazul organismelor capabile de fotosinteză, acestea au mașinile enzimatice și pigmenții depozitați în structuri numite plast. Cele mai cunoscute sunt cloroplastele, deși există și amiloplaste, cromoplaste, etioplaste, printre altele.

Unele eucariote unicelulare au pereți celulari, cum ar fi algele și ciupercile (deși acestea variază în natura lor chimică).

Diferențele dintre bacterii și arhaea

După cum am menționat, domeniile arhaea și bacteriile sunt formate din indivizi unicelulari. Cu toate acestea, faptul de a împărtăși această caracteristică nu înseamnă că liniile sunt aceleași.

Dacă comparăm temeinic ambele grupuri, vom realiza că acestea diferă în același mod în care noi - sau orice alt mamifer - diferim de un pește. Diferențele fundamentale sunt următoarele.

Membrana celulară

Pornind de la limitele celulare, moleculele care alcătuiesc peretele și membrana ambelor linii diferă profund. În bacterii, fosfolipidele constau din acizi grași atașați la un glicerol. În schimb, arheea prezintă fosfolipide (isoprenoide) foarte ramificate, atașate glicerolului.

În plus, legăturile care formează fosfolipide diferă, de asemenea, rezultând o membrană mai stabilă în arhaea. Din acest motiv, arhaea poate trăi în medii în care temperatura, pH-ul și alte condiții sunt extreme.

Peretele celular

Peretele celular este o structură care protejează organismul celular de stresul osmotic generat de diferența de concentrații între interiorul celulei și mediul înconjurător, formând un fel de exoschelet.

În general, celula prezintă o concentrație mare de soluții. Conform principiilor osmozei și difuziei, apa ar intra în celulă, extinzându-și volumul.

Peretele protejează celula de rupere, datorită structurii sale ferme și fibroase. În bacterii, componenta structurală principală este peptidoglicanul, deși anumite molecule, cum ar fi glicolipidele, pot fi prezente.

În cazul arhaiei, natura peretelui celular este destul de variabilă și în unele cazuri necunoscută. Cu toate acestea, peptidoglican a fost absent în studii până în prezent.

Organizarea genomului

În ceea ce privește organizarea structurală a materialului genetic, arhaea este mai asemănătoare cu organismele eucariote, deoarece genele sunt întrerupte de regiuni care nu vor fi traduse, numite introni - termenul folosit pentru regiunile care vor fi traduse este „exon ».

În schimb, organizarea genomului bacterian se realizează în principal în operoni, unde genele sunt în unități funcționale situate una după alta, fără întreruperi.

Diferențe cu organismele multicelulare

Diferența crucială între un organism multicelular și unul unicelular este numărul de celule care alcătuiesc organismul.

Organismele multicelulare sunt formate din mai multe celule și, în general, fiecare este specializat într-o anumită sarcină, divizarea sarcinilor fiind una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale acesteia.

Cu alte cuvinte, întrucât celula nu mai trebuie să efectueze toate activitățile necesare pentru a menține un organism în viață, apare o diviziune a sarcinilor.

De exemplu, celulele neuronale îndeplinesc sarcini complet diferite de celulele renale sau musculare.

Această diferență în sarcinile îndeplinite este exprimată în diferențe morfologice. Adică, nu toate celulele care alcătuiesc un organism multicelular au aceeași formă - neuronii au formă de copac, celulele musculare sunt alungite etc.

Celulele specializate ale organismelor multicelulare sunt grupate în țesuturi și acestea la rândul lor în organe. Organele care îndeplinesc funcții similare sau complementare sunt grupate în sisteme. Astfel, avem o organizație ierarhică structurală care nu apare în entități unicelulare.

Reproducere

Reproducere asexuată

Organismele unicelulare se reproduc asexual. Rețineți că în aceste organisme nu există structuri speciale implicate în reproducere, așa cum se întâmplă la diferite specii de ființe multicelulare.

În acest tip de reproducere asexuală, un tată dă naștere descendenței fără a fi nevoie de un partener sexual sau de fuziunea gameților.

Reproducerea sexuală este clasificată în moduri diferite, utilizând în general ca referință planul sau forma de diviziune pe care organismul o folosește pentru a împărți.

Un tip comun este fisiunea binară, în care un individ dă naștere la două organisme, identice cu părintele. Unii au capacitatea de a efectua fisiunea prin generarea a mai mult de doi urmași, care este cunoscută sub numele de fisiune multiplă.

Un alt tip este înmugurirea, unde un organism dă naștere la unul mai mic. În aceste cazuri, organismul parental încolțește o prelungire care continuă să crească până la o dimensiune adecvată și este ulterior detașat de părintele său. Alte organisme unicelulare se pot reproduce formând spori.

Deși reproducerea asexuală este tipică pentru organismele unicelulare, nu este unică pentru această linie. Anumite organisme multicelulare, cum ar fi algele, bureții, echinodermele, printre altele, se pot reproduce prin această modalitate.

Transfer de gene orizontal

Deși nu există nicio reproducere sexuală în organismele procariote, acestea pot schimba materialul genetic cu alți indivizi printr-un eveniment numit transfer de gene orizontal. Acest schimb nu implică trecerea materialului de la părinți la copii, ci are loc între indivizi din aceeași generație.

Acest lucru se produce prin trei mecanisme fundamentale: conjugarea, transformarea și transducția. În primul tip, bucăți lungi de ADN pot fi schimbate prin conexiuni fizice între doi indivizi cu ajutorul unui strat sexual.

În ambele mecanisme, dimensiunea ADN-ului schimbat este mai mică. Transformarea este luarea ADN-ului gol de către o bacterie, iar transducția este recepția ADN-ului străin ca urmare a unei infecții virale.

Abundenţă

Viața poate fi împărțită în trei domenii principale: arhaea, bacteriile și eucariote. Primele două sunt procariote, deoarece nucleul lor nu este înconjurat de o membrană și sunt toate organisme unicelulare.

Conform estimărilor actuale, pe Pământ există peste 3,10 ^{30 de} indivizi de bacterii și arhaea, majoritatea fără nume și fără descriere. De fapt, propriul nostru corp este format din populații dinamice ale acestor organisme, care stabilesc relații simbiotice cu noi.

Nutriție

Nutriția în organismele unicelulare este extrem de variată. Există atât organisme heterotrofe, cât și autotrofe.

Primii trebuie să-și consume alimentele din mediu, în general înglobând particule nutritive. Variantele autotrofe au toate utilajele necesare conversiei energiei ușoare în chimie, păstrate în zaharuri.

Ca orice organism viu, plantele unicelulare necesită anumiți nutrienți, cum ar fi apa, o sursă de carbon, ioni minerali, printre altele, pentru creșterea și reproducerea lor optimă. Cu toate acestea, unii necesită și nutrienți specifici.

Exemple de organisme unicelulare

Datorită marii diversități a organismelor unicelulare, este dificil să enumerăm exemple. Cu toate acestea, vom menționa organismele model din biologie și organismele cu relevanță medicală și industrială:

Escherichia coli

Cel mai bine studiat organism este, fără îndoială, bacteriile Escherichia coli. Deși unele tulpini pot avea consecințe negative asupra sănătății, E. coli este o componentă normală și abundentă a microbiotei umane.

Este benefic din perspective diferite. În tractul nostru digestiv, bacteriile ajută la producerea anumitor vitamine și exclud în mod competitiv microorganismele patogene care ar putea intra în corpul nostru.

În plus, în laboratoarele de biologie este unul dintre cele mai utilizate organisme model, fiind foarte util pentru descoperirile din știință.

Trypanosoma cruzi

Este un parazit protozoan care trăiește în interiorul celulelor și provoacă boala Chagas. Aceasta este considerată o problemă importantă de sănătate publică în mai mult de 17 țări situate în tropice.

Una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale acestui parazit este prezența unui flagel pentru locomoție și a unui singur mitocondriu. Acestea sunt transmise gazdei lor de mamifere de insectele aparținând familiei Hemiptera, numite triatomine.

Alte exemple de microorganisme sunt Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, printre altele.

Referințe

1. Alexander, M. (1961). Introducere în microbiologia solului. John Wiley and Sons, Inc ..
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Revizuirea și re-analiza primerilor 16S specifice domeniului. Jurnal de metode microbiologice, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Microbiologie diagnostică. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Stiinta biologica. Pearson Education.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Microbiologie medicală. Științele sănătății Elsevier
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Biologie Campbell. Educația Pearson.