06.05.2015
ВЕЛИЧИНА КЛЕТОК У ПРОКАРИОТ
Рубрика: МикромирАвтор: admin
Как у протистов, так и у прокариот величина клеток значительно варьирует.
Самые крупные одноклеточные бактерии 4 намного превосходят по своим размерам мельчайших одно-клеточных протистов, поэтому величина клетки не может служить абсолютным критерием для разграничения этих двух обширных групп микробов.
Однако средние размеры клетки у прокариот все же значительно меньше, чем у протистов, и величина мельчайших бактерий лежит далеко за нижним пределом величины клеток эукариот.
Клетки некоторых бактерий с трудом различимы в световой микроскоп и перекрываются по размерам с наиболее крупными вирусами.
Поскольку клетки могут сильно различаться по своей форме, единственным показателем, пригодным для сравнения их по величине, может служить объем. В табл. 5.1 представлены данные об объеме клеток некоторых прокариот и протистов, а также частиц (вирионов) ряда типичных вирусов.
ТАБЛИЦА 5.1
ВЕЛИЧИНА СТРУКТУРНОЙ ЕДИНИЦЫ НЕКОТОРЫХ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ПРОТИСТОВ И ВИРУСОВ
| Природа структурной единицы | Биологическая группа | Объем структурной единицы. мкм3 обычный диапазон крайние пределы | Пределы для группы в целом | |
| Эукариотическая клетка | Одноклеточные водоросли
|
5 000—15 000 | 5—100 000 | 5—150 000 000 |
| Простейшие | 10 000—50 000 | 20—150 000 000 | ||
| Дрожжи | 20—50 | 20-50 | ||
| Прокариотическаяклетка | Фотосннтези-рующие бактерии | 5—50 | 0,1—5000 | 0,01—5000 |
| Спирохеты | 0,1—2 | 0,05—1 000 | ||
| Микоплазмы | 0,01—0,1 | 0,01-0,1 | ||
| Вирион | Вирусы группы оспы- | 0,01 | 0,00001—0,01 | |
| Вирус бешенства | 0,0015 | Для каждой группы величина постоянная | ||
| Вирус гриппа | 0,0005 | |||
| Вирус полиомиелита | 0,00001 | |||
На основе этих цифр можно установить для каждой из трех групп предельные величины, которые также приведены в таблице.
Мельчайший из известных протистов — жгутиковая водоросль Micromonas. В клетке этого интересного организма всего лишь один маленький хлоропласт и одна митохондрия. Вместе с ядром они занимают значительную часть всего объема клетки.
Поэтому дальнейшее уменьшение размеров подобного организма могло бы быть достигнуто только исключением какой-либо органеллы, жизненно важной для метаболических функций. Таким образом, возможный нижний предел величины клеток этого типа зависит от структурных ограничений.
Нижний предел величины прокариотической клетки в принципе зависит от молекулярных ограничений. Любой клетке для ее самовоспроизведения требуется обширный набор различных ферментов, т. е. белков разного типа. Минимальное число их нам точно не известно, но оно, вероятно, составляет несколько сотен.
Кроме того, требуется много молекул каждого фермента. К этому следует добавить нуклеиновые кислоты и ряд других органических компонентов клетки, например липиды и углеводы.
В общем кажется вероятным, что величина мельчайшей бактерии, которую еще можно увидеть с помощью светового микроскопа, весьма близка к молекулярному пределу, связанному с поддержанием клеточных функций.
Минимальная величина вириона — структурной единицы вируса — также определяется молекулярными обстоятельствами.
Вирионы состоят только из одного вида нуклеиновой кислоты и одного или немногих видов белка; поэтому их минимальные размеры определяются объемом, занимаемым небольшим числом молекул белка и нуклеиновой кислоты.
Факторы, определяющие минимальную величину, хорошо объясняют, почему клетки некоторых бактерий могут быть более чем на два порядка меньше самой малой эукариотической клетки. Не ясно, однако, почему клетки бактерий не могли бы достигать наибольших размеров, встречающихся у простейших и водорослей, хотя из данных табл. 5.1 видно, что этого не бывает.
Вероятно, малые размеры прокариотической клетки определяются несколькими факторами. Прежде всего, существует общебиологическое правило, действительное на всех уровнях биологической сложности: интенсивность обмена веществ обратно пропорциональна величине организма.
Поскольку скорость роста определяется в первую очередь общей интенсивностью метаболизма, небольшие размеры— необходимое условие быстрого роста. Для многих бактерий при оптимальных условиях характерен необычайно быстрый рост (время удвоения менее часа).
На второй фактор указывают особенности очень крупных бактерий, таких, как хемогетеротроф Spirillum volutans и фотоавтотрофы Chromatium okenii и Thiospirillum jenense.
В отличие от представителей тех же физиологических групп с мелкими клетками эти гигантские бактерии чрезвычайно трудно выращивать в культуре — прежде всего в связи с очень узкими пределами физико-химических условий, подходящих для их развития.
Иными словами, они лишены адаптивной гибкости и не могут легко приспосабливаться к небольшим изменениям в окружающей среде. Это означает, что-способность регулировать метаболические функции, необходимая для адаптивной гибкости, у таких организмов очень невелика.
Таким образом, верхний предел величины прокариотической клетки, возможно, определяется трудностью поддержания удовлетворительной регуляции и координации метаболической активности в крупной клетке такого типа.
Вас также заинтересует это:
Comments (0)
Комментариев нет
Нет комментариев.
