If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

A prokarióta sejtek

A sejtek univerzális jellemzői. A prokarióta sejtek jellemzői. Felület-térfogat arány.

Bevezetés

Állj meg egy percre, és vess egy pillantást magadra. Hány organizmust látsz? Az első gondolatod az lehet, hogy csupán egyet: saját magadat. Ha azonban közelebbről megvizsgálnád bőröd felszínét vagy az emésztőrendszeredet, láthatnád, hogy valójában számos szervezet él benned. Bizony ám! A tested nagyjából 100 billió baktériumsejt otthona.
Ez azt jelenti, hogy a tested tulajdonképpen egy ökoszisztéma, de azt is jelenti, hogy Te (a szó bizonyos értelmében) valójában mindkét fő sejttípust tartalmazod: prokariótát és eukariótát egyaránt.
Minden sejt a fent említett két nagy kategóriába tartozik. Csak a Bacteria (baktériumok) és Archaea (archeák) domének (birodalmak) körébe tartozó egysejtűeket soroljuk a prokarióták közé (a pro „előtt”-öt, a kary pedig nukleuszt, vagyis sejtmagot jelent). Az állatok, növények, gombák és protiszták mind eukarióták (az eu jelentése valódi), és ezek mind eukarióta sejtekből épülnek fel. Gyakran azonban – mint az emberek esetében – prokarióta barátaink is fellelhetőek.

A prokarióta sejtek alkotóelemei

Vannak olyan kulcsfontosságú összetevők, amelyek elengedhetetlenek ahhoz, hogy egy sejt valóban sejt lehessen, függetlenül attól, hogy az prokarióta vagy eukarióta. Az alábbi négy alkotóelem minden sejtben megtalálható:
  1. A sejthártya (sejtmembrán vagy plazmamembrán) egy külső hártya, melynek feladata, hogy körülvegye és elkülönítse a sejt belső állományát annak külső környezetétől.
  2. A citoplazma a sejt belsejében lévő zselészerű citoszolból és a benne lévő struktúrák szuszpenziójából áll. Az eukariótákban a citoplazma kifejezetten a magon kívüli, de a plazmamembránon belüli területet jelenti.
  3. A DNS minden sejt örökítőanyaga.
  4. A riboszómák a fehérjeszintézisben részt vevő molekuláris gépezetek.
Ezen hasonlóságok ellenére a prokarióták és eukarióták sok fontos szempontból különböznek egymástól. A prokarióta egyszerű, egysejtű szervezet, melynek nincs sejtmagja és membránhatárolt organellumai. A következő, eukarióta sejtekről szóló tananyagban bővebben írunk a sejtmagról és az organellumokról, de egyelőre azt a legfontosabb észben tartani, hogy a prokarióta sejtek belseje nincs membránokkal felosztva, hanem egyetlen nyílt tér.
A prokarióta DNS többsége a sejt központi részében, a nukleoidban található, és tipikusan egyetlen nagy hurokból áll, amelyet cirkuláris kromoszómának neveznek. A prokarioták nukleoidját és egyéb, gyakran megfigyelhető sajátosságait az alábbi ábrán egy pálcika alakú baktériumon mutatjuk be.
_Kép forrása: "Prokaryotic cells: Figure 1" by OpenStax College, Biology, CC BY 3,0 módosított változata_
Formájukat illetően a baktériumok rendkívül sokszínűek, így nem minden típusú baktériumban található meg az ábrán látható összes jellemző.
A legtöbb baktériumot azonban egy szénhidrátokból és kisebb fehérjékből felépülő polimer, vagyis a merev sejtfalat alkotó peptidoglikán veszi körül. A sejtfal extra rétegként védelmet nyújt, segít megőrizni a sejt alakját, valamint megóvja a sejtet a kiszáradástól. Számos baktérium egy legkülső szénhidrát réteggel, azaz tokkal is rendelkezik. A ragacsos tok segít a sejtnek megkapaszkodni a környezetében található felületeken.
Egyes baktériumok felszínén speciális struktúrák vannak, amelyek a mozgásban, felületekhez való tapadásban, vagy akár másik baktériummal történő genetikai anyag kicserélésében segíthetnek. A flagellumok például ostorszerű szerkezetek, amelyek forgómotorként segítik a baktériumok mozgását.
A fimbriák hajszálhoz hasonló struktúrák sokasága, melyek a gazdasejtekhez és egyéb felületekhez történő tapadásra szolgálnak. A baktériumok még pálcika formájú struktúrákkal, úgynevezett pilusokkal is rendelkezhetnek, amelyek rendkívül változatosak lehetnek. Egyes pilusok például a baktériumok DNS-molekuláinak átadásában játszanak szerepet, míg mások a bakteriális helyzetváltoztatásban vesznek részt, azaz a baktériumok mozgását segítik elő.
Olykor az archeák is rendelkezhetnek ezekkel a sejtfelületen található jellegzetességekkel, de egy adott felületi elem változatai jellemzően eltérnek a baktériumokétól. Az archeák például ugyanúgy rendelkeznek sejtfallal, ám az nem peptidoglikánból épül fel – noha szénhidrátokat és fehérjéket is tartalmaz.

A sejtek mérete

Az átlagos prokarióta sejtek átmérője 0,1 és 5,0 mikrométer (μm) között mozog, ezáltal lényegesen kisebbek, mint az eukarióta sejtek, melyek átmérője általában 10 és 100 μm közöttire tehető.
Az alábbi ábra a prokarióta, bakteriális, eukarióta, növényi és állati sejtek, valamint más molekulák és élő szervezetek méretét mutatja be egy logaritmikus skálán. A logaritmikus skálán található növekedési egységek a mérendő mennyiség 10-szeres növekedését jelentik, így az itt megfigyelhető méretbeli különbségek meglehetősen nagyok!
_Kép forrása: "Prokaryotic cells: FIgure 2" by OpenStax College, Biology, CC BY 3,0_
Néhány érdekes kivételtől eltekintve (mint amilyen a Caulerpa nevű egysejtű moszat) a sejteknek meglehetősen kis méretűnek kell maradniuk, függetlenül attól, hogy prokarióták vagy eukarióták. De miért kell ennek így lennie? Alapvetően azért, mert minél nagyobbak a sejtek, annál nehezebbé válik számukra, hogy elegendő tápanyagot és hulladékot cseréljenek környezetükkel. Ahhoz, hogy ezt megértsük, tanulmányozzuk egy kicsit a sejtek felszín/térfogat arányát!
Az egyszerűség kedvéért tegyük fel, hogy a sejtünk kocka alakú. Egyes növényi sejtek egyébként valóban kocka alakúak. Ha a kocka egyik oldalának hossza l, akkor a kocka felszíne 6l2, a térfogata pedig l3 lesz. Ez azt jelenti, hogy az l növelésével a kocka felülete gyorsan növekszik, mivel az l négyzetesen változik. A térfogat pedig még ennél is gyorsabban fog változni, ugyanis az l köbösen fog növekedni.
Így minél nagyobb egy sejt, a felszín/térfogat aránya annál inkább csökken. A bal oldalon látható kocka alakú sejt térfogata 1 mm3, felülete 6 mm2 vagyis a felszín/térfogat aránya hat az egyhez. Ehhez képest a jobb oldalon látható kocka alakú sejt térfogata 8 mm3, a felszíne pedig 24 mm2, tehát a felszín/térfogat aránya három az egyhez.
_Kép forrása: "Prokaryotic cells: FIgure 3" by OpenStax College, Biology, CC BY 3,0 módosított változata._
A felszín/térfogat aránya azért is fontos, mert a plazmamembrán a sejt és az őt körülvevő környezet közös határfelülete. Ha a sejtnek tápanyagfelvételre van szüksége, a membránon keresztül teszi azt, és ha a hulladékától szeretne megszabadulni, akkor szintén a membránon át vezet az egyetlen út.
Minden membránfolt csak egy bizonyos mennyiségű anyag átvitelére képes egy adott időn belül (például azért, mert korlátozott számú csatornával rendelkezik). Ha a sejt túl nagyra nő, a membránja nem fog elég kapacitással (felszín, négyzetes kapcsolat) rendelkezni ahhoz, hogy ellássa a megnövekedett anyagcsere-folyamatok által igényelt átvitel mértékét (térfogat, köbös kapcsolat).
A felszín/térfogat arányának problémája csupán egy a sejtek nagy mérete által okozott nehézségek közül. Az egyre nagyobb sejteknél egyre hosszabb időt vesz igénybe a bennük lévő anyagok szállítása. Ezek a tényezők egy általános felső határt szabnak a sejtek méretének. Az eukarióta sejtek a szerkezeti és anyagcsere-tulajdonságaiknak köszönhetően képesek voltak meghaladni a prokarióta sejtek méretét – amit a következő részben ismertetünk.
Vannak sejtek, melyek geometriai trükköket is bevetnek a felszín/térfogat probléma leküzdésére. Egyes sejtek például hosszúak és vékonyak, vagy a felületükön számos kinövéssel rendelkeznek, ezek pedig mind olyan tulajdonságok, amelyek növelik a felületük nagyságát a térfogatukhoz viszonyítva2.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.