Prokarióták — baktériumok és archaea: definíció és jellemzők

Prokarióták (baktériumok, archaea) definíciója és jellemzői: egyszerű sejtek szerkezete, szaporodása, élőhelyei és evolúciós szerep áttekintve.

Prokarióták (más néven monerák) a legegyszerűbb, legősibb sejtes élőlények közé tartoznak; ide tartoznak a baktériumok és az archaea. A prokarióták többsége egysejtű szervezet, de közösségként és kolóniákban is élnek, és egyes csoportjaik biofilmeket alkotnak, amelyek némileg hasonlítanak a többsejtű organizmusokra jellemző együttműködésre.

Alapvető szerkezeti jellemzők

• Nincs valódi sejtmag: a prokarióták nem tartalmaznak membránnal határolt sejtmagot, a genetikai anyaguk a citoplazmában található, ún. nukleoid formájában.
• Plazmamembrán és sejtfal: bár nincsenek membránnal határolt organellumaik, rendelkeznek sejthártyával (plazmamembránnal) — az eredeti szövegben szereplő „nincs sejtmembrán” állítás téves. Sok prokarióta emellett sejtfalú is; a baktériumoknál a sejtfal fő összetevője általában a peptidoglikán.
• Membránnal határolt organellumok hiánya: nincsenek a belső membránrendszerekhez kötődő organellumok, tehát általában hiányoznak a klasszikus eukarióta struktúrák: vakuolumok, Golgi-apparátus, endoplazmatikus retikulák és más, membránnal körülvett organellumok.
• Riboszómák: rendelkeznek riboszómákkal, ezek azonban kisebbek (70S) és egyszerűbbek, mint az eukarióták 80S riboszómái.
• Genetika: a legtöbb prokarióta genom egy körkörös kromoszóma, gyakran további kis, kör alakú DNS-molekulák (plazmidok) is jelen vannak, és gyakori a génátvitel horizontális mechanizmusokon (transzformáció, transzdukció, konjugáció).

Szaporodás és öröklődés

A prokarióták többsége ivarsejtek fúziója nélkül, egyszerű osztódással (bináris hasadással) szaporodik. Bár nincs klasszikus ivaros szaporodásuk, géncserére képesek más mechanizmusokkal, ami gyors evolúciót és adaptációt tesz lehetővé.

Woese és a háromdoménű rendszer

1977-ben Carl Woese és munkatársai azt javasolták, hogy a prokarióták két alapvető csoportja — a baktériumok és az archeák — különböző evolúciós vonalakat képviselnek. Ez vezetett a háromdoménű (Eukaryota/Eukarya, Bacteria, Archaea) rendszer kialakulásához, amely a hagyományos kétbirodalmi szemléletet felváltotta. A Woese-féle felosztás alapja elsősorban a riboszomális RNS (16S/18S) vizsgálata volt.

Bakteriális és archaeális különbségek

• Sejtfal és membránkémia: a baktériumok és archeák sejtfala és membránösszetevői eltérő kémiai jellemzőket mutatnak (például a baktériumoknál gyakori a peptidoglikán, míg az archeáknál gyakran más szerkezetű falanyagot vagy hiányzó peptidoglikánt találunk). Az archaea membránlipidjeiben jellemzően eter-kötések fordulnak elő, szemben a baktériumok és eukarióták főleg ester-kötéseivel.
• Genetikai és molekuláris eltérések: jelentős különbségek vannak a riboszomális RNS-ekben, a transzlációs és transzkripciós fehérjékben; az archaea sok szempontból közelebb áll az eukariótákhoz bizonyos molekuláris mechanizmusokban.
• Motilitás és felszíni struktúrák: például a prokarióta ostor (flagellum) szerkezete és működése baktériumokban és archeákban eltérő lehet.

Élőhelyek és ökológiai szerep

Az archea csoportját kezdetben gyakran találták szélsőséges környezetben: sok faj képes túlélni nagyon magas vagy nagyon alacsony hőmérsékleten, nagy sótartalmú vagy szélsőséges pH-értékű vizekben. Példák:

• sótűrő organizmusok — sós tavakban;
• mezofília és termofília — forró forrásokban, gejzírekben;
• acidofilek és alkalofilek — savas vagy lúgos közegben;
• extrém mélytengeri élőhelyek — fekete füstölőkben és olajkutakban is találtak archeákat.

Ugyanakkor a baktériumok és archeák mindenütt jelen vannak: talajban, vízben, óceánokban és más élőlények belsejében, például az emberi mikrobiom részeként. Sok prokarióta kulcsfontosságú szerepet játszik anyagkörforgalmakban (pl. nitrogénkötés, lebontás), míg mások patogének vagy hasznos biotechnológiai eszközök (pl. antibiotikumtermelés, enzimek, ipari fermentáció).

Speciális életmódok és példák

• Fotoszintetizáló baktériumok: pl. a cianobaktériumok jelentős primer producerként hozzájárulnak az oxigéntermeléshez.
• Methanogének: bizonyos archeák metánt termelnek anaerob környezetben, fontosak az üledékekben és emlősök bélrendszerében.
• Szimbiózis és patogenitás: prokarióták képesek szimbiózisra gazdasejtekkel, de egyes fajok kórokozók is lehetnek.

Eukarióták és az endoszimbiózis kapcsolata

Az eukarióta sejtek egyes organellumai — például a mitokondriumok és a zöld színtestek (kloroplasztiszok) — feltehetően ősi prokarióta eredetűek, amelyek endoszimbiózis útján váltak a gazdasejt integráns részévé. Ez a folyamat részben magyarázza, hogy miért találunk prokarióta eredetű géneket az eukariótákban.

Összefoglalás

A prokarióták — baktériumok és archeák — rendkívül sokféle és evolúciósan ősi csoportot alkotnak. Bár egyszerűbb szerkezetűek, mint az eukarióták, hatalmas ökológiai és biotechnológiai jelentőségük van: részt vesznek az anyagkörforgalomban, alapvetőek az élelmiszer- és gyógyszeriparban, és kulcsszerepük van az élő rendszerek fejlődésében és működésében.

Kérdések és válaszok

K: Mik azok a prokarióták?

K: A prokariótáknak van sejtmagjuk?

K: Mi a genetikai anyag a prokariótákban?

K: Melyik baktériumtípusba tartoznak a cianobaktériumok?

K: Hogyan szaporodnak a prokarióták?

K: A prokarióta sejteknek van membránjuk?

K: Honnan származnak az eukarióta sejtek?

Keresés betűvel