Prokaryotická bunka tvorí vždy iba jednobunkové organizmy: baktérie, archeóny a sinice. Z evolučného hľadiska je fylogeneticky staršia a podstatne jednoduchšia ako eukaryotická bunka. Jej veľkosť je veľmi variabilná, no najčastejšie sa pohybuje v rozmedzí 0,2–2,0 µm. Tvarovo je taktiež rôznorodá, pričom v mikrosvete dominujú najmä guľovité a tyčinkovité tvary.
Hoci ide primárne o jednobunkovce, niektoré organizmy (napríklad vláknité sinice) zvyknú tvoriť kolónie. Jednotlivé bunky v takejto kolónii – klony – však nemajú prepojenú cytoplazmu a každá z nich je plne schopná samostatnej existencie.
Z biochemického hľadiska je prokaryotická bunka mimoriadne aktívna. Vo svojom vnútri štandardne obsahuje približne 1000 druhov enzýmov, ktoré riadia všetky chemické reakcie potrebné pre jej rast, prežitie a reprodukciu.
Štruktúra a funkcie prokaryotickej bunky link
Keďže prokaryotická bunka nie je vnútorne rozdelená na membránové kompartmenty (nemá mitochondrie ani endoplazmatické retikulum), jej hlavným vnútorným prostredím je hustá gélovitá tekutina – základná cytoplazma (cytosol). V nej sú voľne ponorené všetky ostatné bunkové štruktúry. Zároveň slúži ako priestor pre ukladanie špecifických inklúzií a zásobných látok, akými sú glykogén, kyselina poly-β-hydroxymaslová, volutín či kvapôčky síry u sírnych baktérií.
Medzi charakteristické štruktúry prokaryotickej bunky patria:
Cytoplazmatická membrána a mezozómy link
Je to jediná univerzálna membránová štruktúra v prokaryotickej bunke. Má síce rovnakú stavbu ako u eukaryotov, no plní navyše dôležitú metabolickú funkciu. Keďže bunke chýbajú špecializované organely, priamo v plazmatickej membráne sú zabudované enzýmy dýchacieho reťazca a enzýmy na syntézu lipidov. Špecifickými vchlípeninami tejto membrány smerom dovnútra bunky sú mezozómy. Sú v nich lokalizované enzýmy zúčastňujúce sa na oxidatívnej fosforylácii a syntéze univerzálneho energetického prenášača ATP.
Bunková stena a puzdro link
Nad cytoplazmatickou membránou sa nachádza pevná bunková stena, ktorá bunke dodáva tvar a chráni ju pred prasknutím v dôsledku vysokého osmotického tlaku z vnútorného prostredia. Bunkovú stenu delíme podľa chemického zloženia:
- baktérie – základnou stavebnou zložkou je peptidoglykán mureín. Obsahuje špecifické aminokyseliny v D-konformácii (pravotočivé), vďaka čomu je pre imunitný systém ťažšie rozložiteľný. Podľa jej stavby sa baktérie delia na grampozitívne (majú hrubú vrstvu mureínu) a gramnegatívne (majú tenkú vrstvu mureínu, nad ktorou leží ešte vonkajšia fosfolipidová membrána, často zodpovedná za ich toxicitu).
- archeóny – mureín sa u nich nenachádza, ich stena je tvorená špecifickými bielkovinami (pseudomureín).
Niektoré prokaryoty majú na úplnom povrchu vytvorené ešte ochranné hlienové puzdro (kapsula). Ide o slizovitú vrstvu z hydratovaných polysacharidov a lipidov. Bunkám pomáha priľnúť k rôznym povrchom, chráni ich pred vyschnutím a v prípade patogénov výrazne zvyšuje ich odolnosť voči imunitnému systému hostiteľa.
Jadro (Nukleoid) a chromozóm link
Genetický materiál prokaryotov nie je obalený žiadnou jadrovou membránou. Je len voľne uložený v špecifickej oblasti cytoplazmy, ktorú nazývame nepravé jadro (nukleoid alebo prokaryon). Tvorí ho jediná veľká, silne zvinutá kruhová molekula DNA – bakteriálny chromozóm. Táto DNA je „holá“, pretože nie je viazaná na kyslé bielkoviny (históny). Z genetického hľadiska je prokaryotická bunka vždy haploidná a má výlučne jeden hlavný chromozóm.
Plazmidy link
Okrem hlavného chromozómu sa v cytoplazme, najmä u baktérií, môžu nachádzať malé kruhové molekuly DNA nazývané plazmidy. Sú prítomné v niekoľkých až mnohých kópiách a replikujú sa úplne nezávisle od chromozómu. Nenesú gény nevyhnutné pre základný život organizmu, no pre bunku predstavujú obrovskú výhodu, pretože často obsahujú gény zodpovedné za odolnosť (rezistenciu) voči antibiotikám alebo toxínom. Špecifickou kategóriou sú konjugatívne plazmidy, ktoré dokážu prechádzať z jednej bunky do druhej procesom konjugácie. Takéto šírenie rezistencie v populácii predstavuje mimoriadne vážny medicínsky problém.
Ribozómy link
Všetky prokaryotické bunky obsahujú ribozómy, ktoré slúžia ako miesta na syntézu bielkovín. Sú voľne rozptýlené v cytoplazme a ich primárna funkcia je rovnaká ako u eukaryotov. Zásadne sa však líšia veľkosťou – sú menšie a majú nižšiu sedimentačnú konštantu (70S).
Tento veľkostný rozdiel v štruktúre ribozómov má obrovský význam v medicíne. Umožňuje mnohým antibiotikám presne zacieliť a zničiť výhradne bakteriálne ribozómy bez toho, aby akokoľvek poškodili vlastné bunky pacienta.
Bunkové povrchové štruktúry link
Na pohyb a komunikáciu s okolím slúžia povrchové výbežky. Niektoré bunky majú na pohyb v tekutom prostredí bičík (flagellum). Jeho štruktúra je úplne odlišná od eukaryotického bičíka (nemá stavbu 9+2). Tvorí ho jedinečná bielkovina flagelín a v bunke je ukotvený bazálnym telieskom, ktorého rotačný pohyb poháňa bunku vpred.
Kratšími povrchovými vláknami sú fimbrie (pilusy). Slúžia na pevné prichytenie (adhéziu) k povrchu substrátu alebo hostiteľskej bunky, prípadne fungujú ako spojovacie kanály pri odovzdávaní plazmidov inej baktérii.
Fotosyntetický aparát (Tylakoidy) link
Jedinou známou výnimkou z pravidla o absencii membránových organel sú útvary v bunkách fotosyntetizujúcich baktérií a siníc. Tieto organizmy tvoria voľné, dovnútra vchlípené úseky plazmatickej membrány alebo oddelené vezikuly – tylakoidy. Predstavujú primitívny fotosyntetický aparát a sú na ne pevne viazané asimilačné pigmenty (chlorofyl, fykoerytrín, fykocyanín u siníc a bakteriochlorofyl u iných baktérií).
Ochranné štádium (Endospóry) link
V rámci životného cyklu si niektoré baktérie (bacily) dokážu v nepriaznivých podmienkach vytvoriť okolo svojej DNA a časti cytoplazmy extrémne odolný hrubostenný obal. Tieto tvarovo a funkčne odlišné bunky v stave hlbokej dormancie sa nazývajú endospóry (alebo len spóry). V tomto „uspatom“ štádiu bez aktívneho metabolizmu dokážu prežiť zničujúce podmienky ako var, vysušenie či silnú radiáciu aj milióny rokov. Keď sa podmienky prostredia opäť zlepšia, endospóra vyklíči a vráti sa do svojej bežnej aktívnej formy.
Delenie prokaryotickej bunky link
Prokaryotické bunky sa delia jednoduchým spôsobom. Ide o rýchle a efektívne nepohlavné priečne delenie. Zložité procesy spojené s tvorbou deliaceho vretienka (ako je mitóza či meióza) sa u nich vôbec nevyskytujú. Za optimálnych laboratórnych podmienok sa dokážu takto rozdeliť už za 20–30 minút.
Proces delenia prebieha v troch základných krokoch:
- zdvojenie genetického materiálu – bunka si vytvorí presnú kópiu svojej kruhovej molekuly DNA. Oba chromozómy zostávajú prichytené vedľa seba na vnútornej strane cytoplazmatickej membrány.
- rast bunky a tvorba priehradky – bunka sa začne predlžovať. Rastom cytoplazmatickej membrány v úseku medzi chromozómami sa od seba fyzicky vzďaľujú. Následne sa bunka začne v strede zaškrcovať a vytvára sa priečna priehradka (septum). Do nej sa postupne ukladá materiál na stavbu novej membrány a bunkovej steny.
- rozdelenie – keď je septum úplne dokončené, bunky sa od seba jednoducho odtrhnú. Výsledkom sú dve dcérske bunky, ktoré sú presnými genetickými kópiami materskej bunky. Keďže ide o nepohlavné rozmnožovanie, takto vzniknuté identity (podobne ako pri eukaryotických kvasinkách, riasach či plesniach) označujeme ako klony.
