Les cellules sont les unités fondamentales de la vie, et en tant que telles sont les plus petits éléments distincts des êtres vivants qui conservent toutes les propriétés clés associées aux êtres vivants, y compris le métabolisme, la capacité de se reproduire et un moyen de Les cellules sont soit procaryotes,
un terme se référant aux bactéries et à un petit nombre d'organismes unicellulaires, soit eucaryotes,
qui se réfèrent aux plantes, aux champignons et aux animaux.

Bactériennes et d'autres cellules procaryotes sont beaucoup plus simples à presque tous égards que leurs homologues eucaryotes. Toutes les cellules comprennent au minimum une membrane plasmique, un cytoplasme et du matériel génétique sous forme d'ADN. Alors que les cellules eucaryotes présentent une grande variété d'éléments au-delà de ces éléments essentiels, ces trois éléments représentent la quasi-totalité des cellules bactériennes. Les cellules bactériennes, cependant, comportent quelques caractéristiques que les cellules eucaryotes ne présentent pas, notamment une paroi cellulaire.
Bases cellulaires

Un seul organisme eucaryote peut avoir des milliards de cellules, bien que les levures soient unicellulaires; les cellules bactériennes, en revanche, n'ont qu'une seule cellule. Alors que les cellules eucaryotes comprennent une variété d'organites liés à la membrane, tels que le noyau, les mitochondries (chez les animaux), les chloroplastes (réponse des plantes aux mitochondries), les corps de Golgi, le réticulum endoplasmique et les lysosomes, les cellules bactériennes n'ont pas d'organites. Les eucaryotes et les procaryotes comprennent les ribosomes, les minuscules structures responsables de la synthèse des protéines, mais celles-ci sont généralement plus faciles à visualiser chez les eucaryotes car beaucoup d'entre eux se regroupent le long du réticulum endoplasmique linéaire en forme de ruban.

Il est facile de considèrent les cellules bactériennes, et les bactéries elles-mêmes, comme "primitives", en raison à la fois de leur âge évolutif supérieur (environ 3,5 milliards d'années, contre environ 1,5 milliard pour les procaryotes) et de leur simplicité. Cependant, cela est trompeur pour un certain nombre de raisons. Premièrement, du point de vue de la survie des espèces, plus complexe ne signifie pas nécessairement plus robuste; selon toute vraisemblance, les bactéries en tant que groupe survivront aux humains et aux autres organismes "supérieurs" une fois que les conditions sur Terre changeront suffisamment. Une deuxième raison est que les cellules bactériennes, bien que simples, ont évolué une variété de mécanismes de survie puissants que les eucaryotes n'ont pas.
Une amorce de cellule bactérienne

Les cellules bactériennes se présentent sous trois formes de base: en forme de bâtonnet (le bacilles), ronds (cocci) et en forme de spirale (spirilli). Ces caractéristiques morphologiques des cellules bactériennes peuvent être utiles pour diagnostiquer les maladies infectieuses causées par des bactéries connues. Par exemple, "l'angine streptococcique" est causée par des espèces de streptocoques
, qui, comme leur nom l'indique, sont rondes, tout comme staphylocoques
. La maladie du charbon est causée par un gros bacille, et la maladie de Lyme est causée par un spirochète, qui est en forme de spirale. En plus des formes variables des cellules individuelles, les cellules bactériennes ont tendance à se trouver en grappes, dont la structure varie en fonction des espèces en question. Certains bâtonnets et cocci poussent en longues chaînes, tandis que certains autres cocci se trouvent en grappes qui rappellent quelque peu la forme des cellules individuelles.

La plupart des cellules bactériennes peuvent, contrairement aux virus, vivre indépendamment des autres organismes et ne sont pas dépendantes sur d'autres êtres vivants pour des besoins métaboliques ou reproductifs. Il existe cependant des exceptions; certaines espèces de Rickettsiae
et Chlamydiae
sont obligatoirement intracellulaires, ce qui signifie qu'elles n'ont d'autre choix que d'habiter les cellules des êtres vivants pour survivre.

Le manque de cellules bactériennes un noyau est la raison pour laquelle les cellules procaryotes ont été initialement distinguées des cellules eucaryotes, car cette différence est évidente même sous des microscopes de pouvoir de grossissement relativement faible. L'ADN bactérien, bien qu'il ne soit pas entouré d'une membrane nucléaire comme celle des eucaryotes, a néanmoins tendance à se regrouper étroitement, et la formation grossière qui en résulte est appelée nucléoïde. Il y a considérablement moins d'ADN dans les cellules bactériennes que dans les cellules eucaryotes; si elle est étirée de bout en bout, une seule copie du matériel génétique de l'eucaryrote typique, ou chromatine, s'étirerait jusqu'à environ 1 millimètre, tandis que celle d'une bactérie s'étendrait sur environ 1 à 2 micromètres - une différence de 500 à 1000 fois. Le matériel génétique des eucaryotes comprend à la fois l'ADN lui-même et des protéines appelées histones, tandis que l'ADN procaryote a quelques polyamines (composés azotés) et des ions magnésium qui lui sont associés.
La paroi cellulaire bactérienne

Peut-être la structure la plus évidente La différence entre les cellules bactériennes et les autres cellules est le fait que les bactéries possèdent des parois cellulaires. Ces parois, constituées de molécules de peptidoglycane
, se trouvent juste à l'extérieur de la membrane cellulaire, dans laquelle se trouvent des cellules de tous types. Les peptidoglycanes consistent en une combinaison de sucres polysaccharidiques et de composants protéiques; leur tâche principale consiste à ajouter une protection et une rigidité aux bactéries et à offrir un point d'ancrage pour des structures telles que les pili et les flagelles, qui proviennent de la membrane cellulaire et s'étendent à travers la paroi cellulaire jusqu'à l'environnement extérieur.

Si vous était un microbiologiste opérant dans un siècle révolu et voulait créer un médicament qui serait dangereux pour les cellules bactériennes tout en étant principalement inoffensif pour les cellules humaines, et connaissait les structures respectives de la composition cellulaire de ces organismes, vous pouvez vous y prendre en concevant ou trouver des substances toxiques pour les parois cellulaires tout en épargnant d'autres composants cellulaires. En fait, c'est précisément ainsi que fonctionnent de nombreux antibiotiques: ils ciblent et détruisent les parois cellulaires des bactéries, tuant ainsi les bactéries. Les pénicillines
, qui sont apparues au début des années 40 comme la première classe d'antibiotiques, agissent en inhibant la synthèse des peptidoglycanes qui composent les parois cellulaires de certaines bactéries, mais pas de toutes. Ils le font en inactivant une enzyme qui catalyse un processus appelé réticulation chez les bactéries sensibles. Au fil des ans, l'administration d'antibiotiques a sélectionné les bactéries qui produisent des substances appelées bêta-lactamases, qui ciblent les pénicillines "envahissantes". Ainsi, une "course aux armements" de longue date et sans fin reste en vigueur entre les antibiotiques et leurs minuscules cibles pathogènes.
Flagella, Pili et endospores

Certaines bactéries présentent des structures externes qui aident les bactéries dans leur "navigation of the physical world.", 3, [[Par exemple, les flagelles
(singulier: flagelles) sont des appendices en forme de fouet qui fournissent un moyen de locomotion aux bactéries qui les possèdent, semblable à celui des têtards. Parfois, ils se trouvent à une extrémité d'une cellule bactérienne; certaines bactéries en ont aux deux extrémités. Les flagelles "battent" un peu comme une hélice, permettant aux bactéries de "chasser" les nutriments, de "s'échapper" des produits chimiques toxiques ou de se déplacer vers la lumière (certaines bactéries, appelées cyanobactéries
), s'appuient sur la photosynthèse pour l'énergie comme le font les plantes et nécessitent donc une exposition régulière à la lumière.

Pili
(singulier: pilus), sont structurellement similaires aux flagelles, car ce sont des projections en forme de cheveux s'étendant vers l'extérieur depuis la surface des cellules bactériennes. Cependant, leur fonction est différente. Plutôt que d'aider à la locomotion, les pili aident les bactéries à se fixer aux autres cellules et surfaces de diverses compositions, y compris les roches, vos intestins et même l'émail de vos dents. En d'autres termes, ils offrent une "adhérence" aux bactéries dans la façon dont les coquilles caractéristiques des bernacles permettent à ces organismes d'adhérer aux roches. Sans pili, de nombreuses bactéries pathogènes (c'est-à-dire causant des maladies) ne sont pas infectieuses, car elles ne peuvent pas adhérer aux tissus hôtes. Un type spécialisé de pili est utilisé pour un processus appelé conjugaison
, dans lequel deux bactéries échangent des portions d'ADN.

Une construction plutôt diabolique de certaines bactéries sont les endospores. Les espèces Bacillus
et Clostridium
peuvent produire ces spores, qui sont des versions très résistantes à la chaleur, déshydratées et inactives des cellules bactériennes normales qui sont créées à l'intérieur des cellules. Ils contiennent leur propre génome complet et toutes les enzymes métaboliques. La caractéristique clé de l'endospore est sa couche complexe de spores protectrices. Le botulisme de la maladie est causé par une Clostridium botulinum
endospore, qui sécrète une substance mortelle appelée endotoxine.
Reproduction bactérienne

Les bactéries sont produites par un processus appelé fission binaire, ce qui signifie simplement la division en deux et en créant une paire de cellules qui sont chacune génétiquement identiques à la cellule parente. Cette forme de reproduction asexuée contraste fortement avec la reproduction des eucaryotes, qui est sexuelle en ce qu'elle implique que deux organismes parents contribuent une quantité égale de matériel génétique pour créer une progéniture. Alors que la reproduction sexuée en surface peut sembler lourde - après tout, pourquoi introduire cette étape énergétiquement coûteuse si les cellules peuvent simplement se diviser en deux à la place? - c'est une assurance absolue de la diversité génétique, et ce type de diversité est essentiel à la survie des espèces.

Pensez-y: si chaque être humain était génétiquement identique voire proche, surtout au niveau des enzymes et des protéines vous ne pouvez pas voir mais qui remplissent des fonctions métaboliques vitales, alors un seul type d'adversaire biologique serait suffisant pour potentiellement éliminer toute l'humanité. Vous savez déjà que les humains diffèrent dans leur sensibilité génétique à certaines choses, du majeur (certaines personnes peuvent mourir d'une exposition à de petites expositions aux allergènes, y compris les arachides et le venin d'abeille) au relativement trivial (certaines personnes ne peuvent pas digérer la lactase de sucre, ce qui rend incapables de consommer des produits laitiers sans perturbation grave de leur système gastro-intestinal). Une espèce qui jouit d'une grande diversité génétique est largement protégée de l'extinction, car cette diversité offre la matière première sur laquelle des pressions favorables de sélection naturelle peuvent agir. Si 10% de la population d'une espèce donnée est immunisée contre un certain virus que l'espèce n'a pas encore connu, c'est une simple bizarrerie. Si, d'autre part, le virus se manifeste dans cette population, il se peut que ce phénomène ne tarde pas à se produire 10% représentent 100% des organismes survivants de cette espèce.

En conséquence, les bactéries ont évolué un certain nombre des méthodes pour assurer la diversité génétique. Il s'agit notamment de la transformation, de la conjugaison
et de la transduction
. Toutes les cellules bactériennes ne peuvent pas utiliser tous ces processus, mais entre elles, elles permettent à toutes les espèces bactériennes de survivre beaucoup plus qu’elles ne le feraient autrement.

La transformation est le processus d’absorption d’ADN de la l'environnement, et il est divisé en formes naturelles et artificielles. Dans la transformation naturelle, l'ADN des bactéries mortes est internalisé via la membrane cellulaire, de type piégeur, et incorporé dans l'ADN des bactéries survivantes. Dans la transformation artificielle, les scientifiques introduisent intentionnellement de l'ADN dans une bactérie hôte, souvent E. coli
(parce que cette espèce a un petit génome simple qui est facilement manipulable) afin d'étudier ces organismes ou de créer un produit bactérien souhaité. Souvent, l'ADN introduit provient d'un plasmide,
d'un cycle naturel d'ADN bactérien.

La conjugaison est le processus par lequel une bactérie utilise un pilus ou un pili pour "injecter" de l'ADN dans un deuxième bactérie par contact direct. L'ADN transmis peut, comme pour la transformation artificielle, être un plasmide ou il peut s'agir d'un fragment différent. L'ADN nouvellement introduit peut inclure un gène vital qui code pour des protéines permettant une résistance aux antibiotiques.

Enfin, la transduction repose sur la présence d'un virus envahissant appelé bactériophage. Les virus s'appuient sur des cellules vivantes pour se répliquer car, bien qu'ils possèdent du matériel génétique, ils n'ont pas la machinerie pour en faire des copies. Ces bactériophages placent leur propre matériel génétique dans l'ADN des bactéries qu'ils envahissent et dirigent les bactéries pour fabriquer plus de phages, dont les génomes contiennent ensuite un mélange de l'ADN bactérien d'origine et de l'ADN du bactériophage. Lorsque ces nouveaux bactériophages quittent la cellule, ils peuvent envahir d'autres bactéries et transmettre l'ADN acquis de l'hôte précédent dans la nouvelle cellule bactérienne.