Organisme unicelulare: caracteristici, reproducere, nutriție și exemple
Organismele unicelulare sunt ființe ale căror material genetic, mașini enzimatice, proteine și alte molecule necesare pentru viață sunt limitate la o singură celulă. Datorită acestui fapt, acestea sunt entități biologice foarte complexe, adesea foarte mici.
Dintre cele trei domenii ale vieții, două dintre ele - arhaea și bacteriile - sunt alcătuite din organisme unicelulare. În afară de a fi unicelular, aceste organisme procariote nu au un nucleu și sunt extrem de diverse și abundente.
În domeniul rămas, eucariote, găsim atât organisme unicelulare cât și multicelulare. În unicelular avem protozoarele, niște ciuperci și niște alge.
Caracteristici principale
Aproximativ 200 de ani în urmă, biologii de atunci au considerat că organismele formate dintr-o singură celulă au fost relativ simple. Această concluzie sa datorat informațiilor reduse pe care le-au primit de la lentilele pe care le-au folosit pentru vizionare.
În zilele noastre, datorită progreselor tehnologice legate de microscopie, putem vizualiza rețeaua complexă de structuri pe care o posedă entitățile unicelulare și marea diversitate pe care o prezintă aceste linii. În continuare, vom discuta structurile cele mai relevante în 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 situat ca o structură proeminentă: cromozomul. În cele mai multe bacterii și arheii, ADN-ul este organizat într-un cromozom circular mare asociat cu proteine.
Într-o bacterie model, cum ar fi Escherichia coli (în secțiunile următoare vom vorbi mai multe despre biologia sa), cromozomul atinge o lungime liniară de până la 1 mm, de aproape 500 de ori mai mare decât cel al celulei.
Pentru a stoca toate aceste materiale, ADN-ul trebuie să ia o conformație super-bobinată. Acest exemplu poate fi extrapolat la majoritatea membrilor bacteriei. Regiunea fizică în care se află această structură compactă de material genetic este numită nucleoid.
În plus față de cromozom, organismele procariote pot avea sute de molecule ADN mici suplimentare, numite plasmide.
Acestea, ca și cromozomii, codifică gene specifice, dar sunt izolate fizic de ea. Deoarece sunt utile în circumstanțe foarte specifice, ele formează un fel de elemente genetice auxiliare.
ribozomi
Pentru fabricarea proteinelor, celulele procariote au o mașină enzimatică complexă numită ribozomi, distribuită în interiorul celulei. Fiecare celulă poate conține aproximativ 10.000 de ribozomi.
Echipamente fotosintetice
Bacteriile care efectuează fotosinteza au o mașină suplimentară care le permite să surprindă lumina soarelui și ulterior să o transforme în energie chimică. Membranele bacteriilor fotosintetice au invaginări unde sunt stocate enzimele și pigmenții necesari pentru reacțiile complexe pe care le efectuează.
Aceste vezicule fotosintetice pot rămâne atașate la 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 diviziune celulară și pentru menținerea formei celulare.
Cercetările recente au arătat că citoscheletul din prokaryotes este format dintr-o rețea complexă de filamente și nu este la fel de simplu precum se credea anterior.
Organelles în procariote
Din punct de vedere istoric, una dintre caracteristicile cele mai remarcabile ale unui organism procariotic a fost lipsa compartimentelor sau a organelurilor interne.
În zilele noastre se acceptă faptul că bacteriile posedă tipuri specifice de organele (compartimente înconjurate de membrane) legate de depozitarea ionilor de calciu, cristalele minerale care participă la orientarea celulară și enzimele.
Componente ale unei celule eucariote unicelulare
În rândul eucariotelor avem și organisme unicelulare. Acestea se caracterizează prin faptul că au materialul genetic limitat într-un organel înconjurat de o membrană dinamică și complexă.
Mașinile pentru fabricarea proteinelor sunt formate, de asemenea, de ribozomii din aceste organisme. Cu toate acestea, în eucariote sunt mai mari. De fapt, diferența de mărime a ribozomilor este una dintre principalele diferențe dintre ambele grupuri.
Celulele eucariote sunt mai complexe decât procariotele descrise în secțiunea anterioară, deoarece au subcompartamente înconjurate de una sau mai multe membrane numite organele. Dintre acestea, avem mitocondriile, reticulul endoplasmic, aparatele Golgi, vacuolele și lizozomii, printre altele.
În cazul organismelor cu capacitatea de a realiza fotosinteza, ele au mecanismele enzimatice și pigmenții depozitați în structuri numite plastide. Cele mai cunoscute sunt cloroplastele, deși există, de asemenea, amiloplaste, cromoplaste, etioplastos, printre altele.
Unele eucariote unicelulare au pereți celulari, cum ar fi alge și ciuperci (deși variază în natura lor chimică).
Diferențele dintre bacterii și arhaică
Așa cum am menționat, domeniile de arheadă și bacterii sunt alcătuite din indivizi unicelulari. Cu toate acestea, împărtășirea acestei caracteristici nu înseamnă că liniile sunt identice.
Dacă vom compara amândouă grupurile amănunțit, vom realiza că ele diferă în același mod în care noi - sau orice alt mamifer - diferă de un pește. Diferențele fundamentale sunt următoarele.
Membrană 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. Spre deosebire de acestea, arhaii au fosfolipide (izoprenoide) foarte ramificate ancorate în glicerol.
În plus, legăturile care formează fosfolipide diferă de asemenea, ducând la 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 dintre interiorul celulei și mediul înconjurător, formând un fel de exoschelet.
În general, celula prezintă o concentrație ridicată de substanțe dizolvate. Conform principiilor de osmoză și difuzie, apa ar intra în celulă, extindându-și volumul.
Peretele protejează celula de rupere datorită structurii sale feroase și fibroase. În bacterii, principala componentă structurală este peptidoglicanul, deși anumite molecule, cum ar fi glicolipidele, pot fi prezente.
În cazul arheei, natura peretelui celular este destul de variabilă și, în unele cazuri, necunoscută. Cu toate acestea, peptidoglicanul a fost absent în studiile efectuate până în prezent.
Organizarea genomului
În ceea ce privește organizarea structurală a materialului genetic, arhaii sunt mai asemănători cu organismele eucariote, deoarece genele sunt întrerupte de regiunile care nu vor fi traduse, numite introni - termenul folosit pentru regiunile traduse este «exonul “.
Dimpotrivă, organizarea genomului bacterian se desfășoară în principal în operone, unde genele sunt situate în unități funcționale situate una după alta, fără întreruperi.
Diferențe cu organismele multicelulare
Diferența crucială dintre un organism multicular și unicelular este numărul de celule care alcătuiesc organismul.
Organismele multicelulare sunt compuse din mai multe celule și, în general, fiecare este specializată într-o anumită sarcină, diviziunea sarcinilor fiind una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale acesteia.
Cu alte cuvinte, întrucât celula nu mai trebuie să îndeplinească toate activitățile necesare pentru menținerea unui organism viu, diviziunea sarcinilor apare.
De exemplu, celulele neuronale îndeplinesc sarcini care sunt complet diferite de cele efectuate de celulele rinichilor sau musculare.
Această diferență în sarcinile efectuate este exprimată în diferențe morfologice. Adică, nu toate celulele care formează un organism multicelulare sunt la fel în forma lor - neuronii sunt în formă de copac, celulele musculare sunt alungite și așa mai departe.
Celulele specializate ale organismelor multicelulare sunt grupate în țesuturi și acestea, la rândul lor, în organe. Organismele care îndeplinesc funcții similare sau complementare sunt grupate în sisteme. Astfel, avem o organizare ierarhică structurală care nu apare în entități unicelulare.
reproducere
Reproducerea așezuală
Organismele unicelulare reproduc asexuat. Rețineți că în aceste organisme nu există structuri speciale implicate în reproducere, așa cum apare la diferite specii de ființe multicelulare.
În acest tip de reproducere asexuală, un tată dă naștere puilor fără a avea nevoie de un partener sexual sau de fuziunea jocurilor.
Reproducerea așezuală este clasificată în moduri diferite, în general utilizând drept referință planul sau forma de diviziune utilizată de organism pentru a diviza.
Un tip comun este fisiunea binară, unde o persoană dă naștere la două organisme, identice cu cele ale părintelui. Unii au capacitatea de a efectua fisiune care generează mai mult de două descendenți, ceea ce este cunoscut sub numele de fisiune multiplă.
Un alt tip este înflorirea, unde un organism dă naștere unui mic. În aceste cazuri, organismul mamă înmugurează o extensie care continuă să crească la o dimensiune adecvată și apoi se detașează de părintele său. Alte organisme unicelulare se pot reproduce prin formarea de spori.
Deși reproducerea asexuală este tipică pentru organismele unicelulare, aceasta nu este unică pentru această linie. Anumite organisme multicelulare, cum ar fi alge, bureți, echinoderme, printre altele, se pot reproduce prin această modalitate.
Transferul genelor pe orizontală
Deși reproducerea sexuală nu există în organismele procariote, ele pot face schimb de material genetic cu alți indivizi printr-un eveniment numit transfer de gene orizontal. Această schimbare nu implică trecerea materialului de la părinți la copii, dar are loc între indivizi din aceeași generație.
Aceasta se întâmplă prin trei mecanisme fundamentale: conjugarea, transformarea și transducția. În primul tip, fragmente lungi de ADN pot fi schimbate prin legături fizice între două indivizi prin intermediul unui pili sexual.
În ambele mecanisme, dimensiunea ADN schimbată este mai mică. Transformarea este luarea ADN-ului gol de o bacterie, iar transducția este recepția ADN-ului străin ca o consecință a unei infecții virale.
abundență
Viața poate fi împărțită în trei domenii principale: arhaea, bacteriile și eucariotele. Primele două sunt procariote, deoarece nucleul lor nu este înconjurat de o membrană și sunt toate organisme unicelulare.
Potrivit estimărilor curente, există mai mult de 3.1030 persoane de bacterii și arhaide pe pământ, cele mai multe dintre ele fără nume și fără descriere. De fapt, corpul nostru 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 heterotrofice cât și autotrofice.
Primii trebuie să-și consume alimentele din mediul înconjurător, în general fagocotizând particule nutritive. Variantele autotrofice posedă toate mașinile necesare pentru transformarea energiei luminoase în chimie, stocate în zaharuri.
Ca orice organism viu, cele unicelulare necesită anumite substanțe nutritive, cum ar fi apa, o sursă de carbon, ioni minerali, printre altele, pentru creșterea și reproducerea lor optimă. Cu toate acestea, unele necesită și elemente nutritive specifice.
Exemple de organisme unicelulare
Datorită unei mari diversități a organismelor unicelulare, este complex să se facă o listă de exemple. Cu toate acestea, vom menționa modelul de organisme din biologie și organisme cu relevanță medicală și industrială:
Escherichia coli
Cel mai bine studiat organism este, fără îndoială, bacteria Escherichia coli. Deși unele tulpini pot avea consecințe negative asupra sănătății, E. coli este o componentă normală și abundentă a microbiotei umane.
Este benefic în diferite perspective. În tractul nostru digestiv, bacteriile ajută la producerea anumitor vitamine și exclud competitiv microorganismele patogene care ar putea intra în corpul nostru.
În plus, în laboratoarele de biologie este unul dintre cele mai utilizate organisme de model, fiind foarte util pentru descoperirile din domeniul științei.
Trypanosoma cruzi
Este un parazit protozonal 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 zonele tropicale.
Una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale acestui parazit este prezența unui flagel pentru locomoție și o singură mitocondrie. Acestea sunt transmise gazdei mamiferelor lor de către insecte aparținând familiei Hemiptera, numite triatomine.
Alte exemple de microorganisme sunt Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, printre altele.
