Чертеж на прокариот. Кои са еукариоти и прокариоти: сравнителни характеристики на клетки от различни царства

прокариотни клетки- това са най-примитивните, много просто подредени, запазващи характеристиките на древни времена. ДА СЕ прокариотни(или предядрени) организми включват бактерии и синьо-зелени водорасли (цианобактерии). Въз основа на сходството на структурата и резките разлики от другите клетки, прокариотните клетки са изолирани в независимо царство на пушки.

Помислете за структурата прокариотна клеткана примера на бактериите. Генетичният апарат на прокариотната клетка е представен от ДНК на единична пръстенна хромозома, разположена в цитоплазмата и не отделена от нея с мембрана. Такъв аналог на ядрото се нарича нуклеоид. ДНК не образува комплекси с протеини и следователно всички гени, които съставляват хромозомата, "работят", т.е. информацията непрекъснато се чете от тях.

прокариотна клетказаобиколена от мембрана, която разделя цитоплазмата от клетъчната стена, образувана от сложно, високополимерно вещество. В цитоплазмата има малко органели, но има множество малки рибозоми (бактериалните клетки съдържат от 5000 до 50 000 рибозоми).

Цитоплазмата на прокариотната клетка е проникната от мембрани, които образуват ендоплазмения ретикулум, и съдържа рибозоми, които извършват протеиновия синтез.

Вътрешната част на клетъчната стена на прокариотната клетка е представена от плазмена мембрана, чиито издатини в цитоплазмата образуват мезозоми, участващи в изграждането на клетъчните дялове, възпроизвеждането и са мястото на прикрепване на ДНК. Дишането при бактериите се осъществява в мезозомите, при синьо-зелените водорасли в цитоплазмените мембрани.

В много бактерии вътре в клетката се отлагат резервни вещества: полизахариди, мазнини, полифосфати. Резервните вещества, включени в метаболизма, могат да удължат живота на клетката при липса на външни източници на енергия.

(1-клетъчна стена, 2-външна цитоплазмена мембрана, 3-хромозома (кръгова ДНК молекула), 4-рибозома, 5-мезозома, 6-инвагинация на външната цитоплазмена мембрана, 7-вакуоли, 8-флагела, 9-купища от мембрани, в които протича фотосинтезата)

Обикновено бактериите се размножават чрез разделяне на две. След удължаване на клетката постепенно се образува напречна преграда, която се полага в посока отвън навътре, след което дъщерните клетки се разминават или остават свързани в характерни групи - вериги, пакети и др. Бактерията - ешерихия коли удвоява броя си на всеки 20 минути.

Бактериите се характеризират със спорулация. Започва с отделянето на част от цитоплазмата от майчината клетка. Отделената част съдържа един геном и е заобиколена от цитоплазмена мембрана. След това около спората израства клетъчна стена, често многослойна. При бактериите половият процес се наблюдава под формата на обмен на генетична информация между две клетки. Половият процес увеличава наследствената изменчивост на микроорганизмите.

Повечето живи организми са обединени в царството на еукариотите, включително царството на растенията, гъбите и животните. еукариотните клетки са по-големи прокариотни клетки, се състоят от повърхностен апарат, ядро ​​и цитоплазма.

Тип урок: комбиниран.

Методи: словесно, визуално, практично, проблемно-търсене.

Цели на урока

Образователни: да задълбочат знанията на учениците за структурата на еукариотните клетки, да научат как да ги прилагат в практическите занятия.

Развиващи: да се подобри умението на учениците да работят с дидактически материал; развиват мисленето на учениците, като предлагат задачи за сравняване на прокариотни и еукариотни клетки, растителни клетки и животински клетки с идентифициране на сходни и отличителни белези.

Оборудване: постер "Структурата на цитоплазмената мембрана"; карти със задачи; раздаване (строеж на прокариотна клетка, типична растителна клетка, строеж на животинска клетка).

Междупредметни комуникации: ботаника, зоология, анатомия и физиология на човека.

План на урока

I. Организационен момент

Проверете готовността за урока.
Проверка на списъка на учениците.
Представяне на темата и целите на урока.

II. Учене на нов материал

Разделяне на организмите на про- и еукариоти

Формата на клетките е изключително разнообразна: някои са закръглени, други приличат на звезди с много лъчи, трети са удължени и т.н. Клетките също са различни по размер - от най-малките, трудно различими в светлинен микроскоп, до идеално видими с невъоръжено око (например рибни и жабешки яйца).

Всяко неоплодено яйце, включително гигантски вкаменени яйца на динозаври, които се съхраняват в палеонтологични музеи, също някога са били живи клетки. Въпреки това, ако говорим за основните елементи на вътрешната структура, всички клетки са подобни една на друга.

прокариоти (от лат. професионалист- преди, преди, вместо и гръцки. карион- ядро) - това са организми, чиито клетки нямат ядро, ограничено от мембрана, т.е. всички бактерии, включително архебактерии и цианобактерии. Общият брой на видовете прокариоти е около 6000. Цялата генетична информация на прокариотната клетка (генофор) се съдържа в една кръгова ДНК молекула. Митохондриите и хлоропластите отсъстват, а функциите на дишане или фотосинтеза, които осигуряват енергията на клетката, се изпълняват от плазмената мембрана (фиг. 1). Прокариотите се размножават без изразен полов процес чрез разделяне на две. Прокариотите са способни да извършват редица специфични физиологични процеси: те фиксират молекулярен азот, извършват млечнокисела ферментация, разлагат дървесината и окисляват сярата и желязото.

След уводен разговор учениците разглеждат структурата на прокариотната клетка, като съпоставят основните характеристики на структурата с видовете еукариотни клетки (фиг. 1).

еукариоти - Това са висши организми, които имат ясно изразено ядро, което е отделено от цитоплазмата с мембрана (кариомембрана). Еукариотите включват всички висши животни и растения, както и едноклетъчни и многоклетъчни водорасли, гъби и протозои. Ядрената ДНК при еукариотите е затворена в хромозоми. Еукариотите имат клетъчни органели, ограничени от мембрани.

Разлики между еукариоти и прокариоти

- Еукариотите имат истинско ядро: генетичният апарат на еукариотната клетка е защитен от обвивка, подобна на обвивката на самата клетка.
– Органелите, включени в цитоплазмата, са заобиколени от мембрана.

Структурата на растителните и животински клетки

Клетката на всеки организъм е система. Състои се от три взаимосвързани части: мембрана, ядро ​​и цитоплазма.

При изучаването на ботаника, зоология и анатомия на човека вече сте се запознали със структурата на различни видове клетки. Нека прегледаме накратко тази статия.

Упражнение 1.Определете от фигура 2 кои организми и видове тъкани отговарят на клетките под номера 1-12. Каква е причината за формата им?

Структурата и функциите на органелите на растителни и животински клетки

Използвайки фигури 3 и 4 и използвайки Биологичния енциклопедичен речник и учебника, учениците попълват таблицата, сравнявайки животински и растителни клетки.

Таблица. Структурата и функциите на органелите на растителни и животински клетки

клетъчни органели	Структурата на органелите	функция	Наличие на органели в клетките
			растения	животни
Хлоропласт	Това е вид пластид	Оцветява растенията в зелено за фотосинтеза
левкопласт	Черупката се състои от две елементарни мембрани; вътрешен, растящ в стромата, образува няколко тилакоиди	Синтезира и натрупва нишесте, масла, протеини
Хромопласт	Пластиди с жълт, оранжев и червен цвят, като цветът се дължи на пигменти - каротеноиди	Червен, жълт цвят на есенни листа, сочни плодове и др.
	Заема до 90% от обема на зряла клетка, пълна с клетъчен сок	Поддържане на тургора, натрупване на резервни вещества и метаболитни продукти, регулиране на осмотичното налягане и др.
микротубули	Състои се от протеина тубулин, разположен близо до плазмената мембрана	Участват в отлагането на целулоза върху клетъчните стени, движението на различни органели в цитоплазмата. По време на клетъчното делене микротубулите формират основата на структурата на делителното вретено.
Плазмена мембрана (CPM)	Състои се от липиден двоен слой, пропит с протеини, потопени на различна дълбочина	Бариера, транспорт на вещества, комуникация между клетките
Гладък EPR	Система от плоски и разклонени тубули	Осъществява синтеза и освобождаването на липиди
Груб EPR	Получава името си заради множеството рибозоми на повърхността си.	Синтез на протеини, тяхното натрупване и трансформиране за освобождаване от клетката навън
	Заобиколен от двойна ядрена мембрана с пори. Външната ядрена мембрана образува непрекъсната структура с ER мембраната. Съдържа едно или повече нуклеоли	Носител на наследствена информация, център за регулиране на клетъчната активност
клетъчна стена	Състои се от дълги целулозни молекули, подредени в снопове, наречени микрофибрили	Външна рамка, защитна обвивка
Плазмодесми	Малки цитоплазмени канали, които пробиват клетъчните стени	Обединете протопласти на съседни клетки
Митохондриите		Синтез на АТФ (съхранение на енергия)
апарат на Голджи	Състои се от купчина плоски торбички - цистерни или диктиозоми	Синтез на полизахариди, образуване на СРМ и лизозоми
Лизозоми		вътреклетъчно храносмилане
Рибозоми	Състои се от две неравни субединици големи и малки, на които те могат да се разделят	Място на биосинтеза на протеини
Цитоплазма	Състои се от вода с голямо количество разтворени вещества, съдържащи глюкоза, протеини и йони	Той съдържа други органели на клетката и се извършват всички процеси на клетъчния метаболизъм.
Микрофиламенти	Актиновите влакна обикновено са подредени на снопове близо до повърхността на клетките	Участва в клетъчната подвижност и преоформяне
Центриоли	Може да бъде част от митотичния апарат на клетката. Диплоидната клетка съдържа две двойки центриоли	Участват в процеса на делене на клетките при животните; в зооспорите на водораслите, мъховете и в протозоите образуват базални тела на ресничките
микровили	издатини на плазмената мембрана	Увеличете външната повърхност на клетката, микровилите заедно образуват границата на клетката

заключения

1. Клетъчната стена, пластидите и централната вакуола са присъщи само на растителните клетки.
2. Лизозоми, центриоли, микровили присъстват главно само в клетките на животинските организми.
3. Всички останали органели са характерни както за растителните, така и за животинските клетки.

Структурата на клетъчната мембрана

Клетъчната мембрана е разположена извън клетката, като я отделя от външната или вътрешната среда на тялото. Основава се на плазмалемата (клетъчната мембрана) и въглехидратно-протеиновия компонент.

Функции на клетъчната стена:

- поддържа формата на клетката и придава механична здравина на клетката и на организма като цяло;
- предпазва клетката от механични повреди и проникване на вредни съединения в нея;
- извършва разпознаване на молекулярни сигнали;
- регулира обмяната на веществата между клетката и околната среда;
- осъществява междуклетъчно взаимодействие в многоклетъчен организъм.

Функция на клетъчната стена:

- представлява външна рамка - защитна обвивка;
- осигурява транспорт на вещества (вода, соли, молекули на много органични вещества преминават през клетъчната стена).

Външният слой на животинските клетки, за разлика от клетъчните стени на растенията, е много тънък и еластичен. Не се вижда под светлинен микроскоп и се състои от различни полизахариди и протеини. Повърхностният слой на животинските клетки се нарича гликокаликс, изпълнява функцията на пряка връзка на животинските клетки с външната среда, с всички заобикалящи го вещества, не играе поддържаща роля.

Под гликокаликса на животинската и клетъчната стена на растителната клетка има плазмена мембрана, която граничи директно с цитоплазмата. Плазмената мембрана съдържа протеини и липиди. Те са подредени по подреден начин поради различни химични взаимодействия помежду си. Липидните молекули в плазмената мембрана са подредени в два реда и образуват непрекъснат липиден двоен слой. Протеиновите молекули не образуват непрекъснат слой, те се намират в липидния слой, потапяйки се в него на различна дълбочина. Молекулите на протеините и липидите са подвижни.

Функции на плазмената мембрана:

- образува бариера, която отделя вътрешното съдържание на клетката от външната среда;
- осигурява транспорт на вещества;
- осигурява комуникацията между клетките в тъканите на многоклетъчните организми.

Навлизане на вещества в клетката

Повърхността на клетката не е непрекъсната. В цитоплазмената мембрана има множество малки дупчици - пори, през които със или без помощта на специални протеини йони и малки молекули могат да проникнат в клетката. В допълнение, някои йони и малки молекули могат да влязат в клетката директно през мембраната. Навлизането на най-важните йони и молекули в клетката не е пасивна дифузия, а активен транспорт, който изисква енергия. Транспортът на вещества е избирателен. Избирателната пропускливост на клетъчната мембрана се нарича полупропускливост.

начин фагоцитозавътре в клетката влизат: големи молекули органични вещества, като протеини, полизахариди, хранителни частици, бактерии. Фагоцитозата се осъществява с участието на плазмената мембрана. На мястото, където повърхността на клетката влиза в контакт с частица от някакво плътно вещество, мембраната се огъва, образува вдлъбнатина и обгражда частицата, която в "мембранната капсула" е потопена вътре в клетката. Образува се храносмилателна вакуола, в която се усвояват органичните вещества, попаднали в клетката.

Чрез фагоцитоза се хранят амеба, реснички, животински и човешки левкоцити. Левкоцитите абсорбират бактерии, както и различни твърди частици, които случайно попадат в тялото, като по този начин го предпазват от патогенни бактерии. Клетъчната стена на растенията, бактериите и синьо-зелените водорасли предотвратява фагоцитозата и следователно този път на навлизане на вещества в клетката не се реализира в тях.

Течните капчици, съдържащи различни вещества в разтворено и суспендирано състояние, също проникват в клетката през плазмената мембрана.Това явление се нарича пиноцитоза. Процесът на абсорбция на течности е подобен на фагоцитозата. Капка течност се потапя в цитоплазмата в "мембранен пакет". Органичните вещества, които влизат в клетката заедно с водата, започват да се усвояват под въздействието на ензими, съдържащи се в цитоплазмата. Пиноцитозата е широко разпространена в природата и се осъществява от клетките на всички животни.

III. Затвърдяване на изучения материал

На кои две големи групи се делят всички организми според структурата на ядрото?
Какви органели се намират само в растителните клетки?
Какви органели се срещат само в животински клетки?
Каква е разликата между структурата на клетъчната стена на растенията и животните?
Кои са двата начина, по които веществата влизат в клетката?
Какво е значението на фагоцитозата за животните?

На Земята има само два вида организми: еукариоти и прокариоти. Те се различават значително по своята структура, произход и еволюционно развитие, което ще бъде разгледано подробно по-долу.

Във връзка с

Признаци на прокариотна клетка

Прокариотите иначе се наричат ​​предядрени. Прокариотната клетка няма други органели, които имат мембранна обвивка (ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи).

Те също имат следните характеристики:

1. без обвивка и не образува връзки с протеини. Информацията се предава и чете непрекъснато.
2. Всички прокариоти са хаплоидни организми.
3. Ензимите се намират в свободно състояние (дифузно).
4. Те имат способността да образуват спори при неблагоприятни условия.
5. Наличието на плазмиди - малки екстрахромозомни ДНК молекули. Тяхната функция е предаването на генетична информация, повишаване на устойчивостта към много агресивни фактори.
6. Наличието на флагели и пили - външни протеинови образувания, необходими за движение.
7. Газовите вакуоли са кухини. Благодарение на тях тялото може да се движи във водния стълб.
8. Клетъчната стена в прокариотите (по-специално бактериите) се състои от муреин.
9. Основните методи за получаване на енергия при прокариотите са хемо- и фотосинтезата.

Те включват бактерии и археи. Примери за прокариоти: спирохети, протеобактерии, цианобактерии, кренархеоти.

внимание!Въпреки факта, че прокариотите нямат ядро, те имат неговия еквивалент - нуклеоид (кръгова ДНК молекула, лишена от черупки) и свободна ДНК под формата на плазмиди.

Структурата на прокариотната клетка

бактерии

Представителите на това царство са сред най-древните жители на Земята и имат висок процент на оцеляване в екстремни условия.

Има грам-положителни и грам-отрицателни бактерии. Основната им разлика е в структурата на клетъчната мембрана. Грам-положителните имат по-дебела обвивка, до 80% се състои от муреинова основа, както и полизахариди и полипептиди. При оцветяване по Грам дават лилав цвят. Повечето от тези бактерии са патогени. Грам-отрицателните имат по-тънка стена, която е отделена от мембраната от периплазменото пространство. Въпреки това, такава черупка има повишена здравина и е много по-устойчива на ефектите на антителата.

Бактериите играят много важна роля в природата:

1. Цианобактериите (синьо-зелени водорасли) помагат за поддържане на правилното ниво на кислород в атмосферата. Те образуват повече от половината от целия O2 на Земята.
2. Те допринасят за разграждането на органичните остатъци, като по този начин участват в кръговрата на всички вещества, участват в образуването на почвата.
3. Азотфиксатори върху корените на бобовите растения.
4. Те пречистват водата от отпадъци, например металургичната промишленост.
5. Те са част от микрофлората на живите организми, като помагат за усвояването на хранителните вещества в максимална степен.
6. Използват се в хранително-вкусовата промишленост за ферментация.Така се получават сирена, извара, алкохол, тесто.

внимание!В допълнение към положителната стойност, бактериите играят и отрицателна роля. Много от тях причиняват смъртоносни заболявания като холера, коремен тиф, сифилис и туберкулоза.

бактерии

Архея

Преди това те бяха комбинирани с бактерии в едно царство Дробянок. С течение на времето обаче стана ясно, че археите имат свой индивидуален еволюционен път и са много различни от другите микроорганизми по своя биохимичен състав и метаболизъм. Разграничават се до 5 вида, като най-изследваните са Euryarchaeots и Crenarchaeotes. Характеристиките на археите са:

• повечето от тях са хемоавтотрофи - синтезират органични вещества от въглероден диоксид, захар, амоняк, метални йони и водород;
• играят ключова роля в цикъла на азота и въглерода;
• участват в храносмилането при хората и много преживни животни;
• имат по-стабилна и издръжлива мембранна обвивка поради наличието на етерни връзки в глицерол-етерните липиди. Това позволява на археите да живеят в силно алкална или кисела среда, както и при условия на високи температури;
• клетъчната стена, за разлика от бактериите, не съдържа пептидогликан и се състои от псевдомуреин.

Структурата на еукариотите

Еукариотите са царство от организми, чиито клетки съдържат ядро. В допълнение към археите и бактериите, всички живи същества на Земята са еукариоти (например растения, протозои, животни). Клетките могат да варират значително по своята форма, структура, размер и функция. Въпреки това те са сходни в основите на живота, метаболизма, растежа, развитието, способността за дразнене и променливостта.

Еукариотните клетки могат да бъдат стотици или хиляди пъти по-големи от прокариотните клетки. Те включват ядрото и цитоплазмата с множество мембранни и немембранни органели.Мембраната включва: ендоплазмен ретикулум, лизозоми, комплекс Голджи, митохондрии,. Немембранни: рибозоми, клетъчен център, микротубули, микрофиламенти.

Структурата на еукариотите

Нека сравним еукариотни клетки от различни царства.

Царствата на еукариотите включват:

• протозои. Хетеротрофи, някои способни на фотосинтеза (водорасли). Те се размножават безполово, сексуално и по прост начин на две части. Повечето нямат клетъчна стена;
• растения. Те са производители, основният начин за получаване на енергия е фотосинтезата. Повечето растения са неподвижни и се размножават безполово, полово и вегетативно. Клетъчната стена е изградена от целулоза;
• гъби. Многоклетъчен. Правете разлика между по-ниско и по-високо. Те са хетеротрофни организми и не могат да се движат самостоятелно. Размножават се безполово, полово и вегетативно. Те съхраняват гликоген и имат здрава хитинова клетъчна стена;
• животни. Има 10 вида: гъби, червеи, членестоноги, бодлокожи, хордови и други. Те са хетеротрофни организми. Способен на самостоятелно движение. Основното складово вещество е гликогенът. Клетъчната стена е изградена от хитин, точно както при гъбите. Основният начин на размножаване е полов.

Таблица: Сравнителни характеристики на растителни и животински клетки

Структура	растителна клетка	клетка за животни
клетъчна стена	Целулоза	Състои се от гликокаликс - тънък слой от протеини, въглехидрати и липиди.
Основно местоположение	Разположен по-близо до стената	Намира се в централната част
Клетъчен център	Изключително в нисшите водорасли	Настояще
Вакуоли	Съдържа клетъчен сок	Съкратителна и храносмилателна.
Резервно вещество	нишесте	Гликоген
пластиди	Три вида: хлоропласти, хромопласти, левкопласти	Липсва
Хранене	автотрофен	хетеротрофен

Сравнение на прокариоти и еукариоти

Структурните характеристики на прокариотните и еукариотните клетки са значителни, но една от основните разлики се отнася до съхранението на генетичен материал и начина, по който се получава енергия.

Прокариотите и еукариотите фотосинтезират по различен начин. При прокариотите този процес протича върху мембранни израстъци (хроматофори), подредени в отделни купчини. Бактериите нямат флуорна фотосистема, поради което не отделят кислород, за разлика от синьо-зелените водорасли, които го образуват по време на фотолиза. Източниците на водород в прокариотите са сероводород, Н2, различни органични вещества и вода. Основните пигменти са бактериохлорофил (при бактерии), хлорофил и фикобилини (при цианобактерии).

От всички еукариоти само растенията са способни на фотосинтеза.Те имат специални образувания - хлоропласти, съдържащи мембрани, положени в грана или ламели. Наличието на фотосистема II позволява освобождаването на кислород в атмосферата по време на процеса на фотолиза на водата. Единственият източник на водородни молекули е водата. Основният пигмент е хлорофилът, а фикобилините присъстват само в червените водорасли.

Основните разлики и характерни черти на прокариотите и еукариотите са представени в таблицата по-долу.

Таблица: Прилики и разлики между прокариоти и еукариоти

Сравнение	прокариоти	еукариоти
Време за поява	Над 3,5 милиарда години	Около 1,2 милиарда години
Размери на клетките	До 10 µm	10 до 100 µm
Капсула	Яжте. Изпълнява защитна функция. Свързан с клетъчната стена	Отсъстващ
плазмената мембрана	Яжте	Яжте
клетъчна стена	Състои се от пектин или муреин	Има и други освен животни
Хромозоми	Вместо това, кръгова ДНК. Транслацията и транскрипцията се извършват в цитоплазмата.	Линейни ДНК молекули. Транслацията се извършва в цитоплазмата, докато транскрипцията се извършва в ядрото.
Рибозоми	Малък тип 70S. Намира се в цитоплазмата.	Голям 80S-тип, може да бъде прикрепен към ендоплазмения ретикулум, разположен в пластиди и митохондрии.
мембранен органел	Нито един. Има израстъци на мембраната - мезозоми	Има: митохондрии, комплекс Голджи, клетъчен център, ЕПС
Цитоплазма	Яжте	Яжте
	Липсва	Яжте
Вакуоли	Газ (аерозоми)	Яжте
Хлоропласти	Нито един. Фотосинтезата се извършва в бактериохлорофилите	Присъства само в растенията
Плазмиди	Яжте	Липсва
Ядро	Отсъстващ	Яжте
Микрофиламенти и микротубули.	Липсва	Яжте
Методи на разделяне	Свиване, пъпкуване, конюгация	Митоза, мейоза
Взаимодействие или контакти	Липсва	Плазмодесми, десмозоми или прегради
Видове клетъчно хранене	Фотоавтотрофен, фотохетеротрофен, хемоавтотрофен, хемохетеротрофен	Фототрофна (в растенията) ендоцитоза и фагоцитоза (в други)

Разлики между прокариоти и еукариоти

Прилики и разлики между прокариотни и еукариотни клетки

Заключение

Сравнението на прокариотен и еукариотен организъм е доста трудоемък процес, който изисква отчитане на много нюанси. Те имат много общо помежду си по отношение на структурата, протичащите процеси и свойствата на всички живи същества. Разликите са в изпълняваните функции, методите на хранене и вътрешната организация. Тези, които се интересуват от тази тема, могат да използват тази информация.

Прокариотната клетка е много по-проста от клетките на животните и растенията. Отвън е покрит с клетъчна стена, която изпълнява защитни, оформящи и транспортни функции. Твърдостта на клетъчната стена се осигурява от муреин. Понякога бактериалната клетка е покрита отгоре с капсула или лигавичен слой.

Протоплазмата на бактериите, подобно на тази на еукариотите, е заобиколена от плазмената мембрана. Мезозомите, участващи в процеса на дишане, бактериохлорофилът и други пигменти се намират в торбовидни, тръбни или ламеларни инвагинации на мембраната. Генетичният материал на прокариотите не образува ядро, а се намира директно в цитоплазмата. Бактериалната ДНК е единична кръгова молекула, всяка от които се състои от хиляди и милиони базови двойки. Геномът на бактериалната клетка е много по-прост от този на клетките на по-напреднали същества: средно бактериалната ДНК съдържа няколко хиляди гена.

Не се среща в прокариотни клетки ендоплазмения ретикулум, А рибозомиплават свободно в цитоплазмата. Не и при прокариотите митохондриите; част от тяхната функция се изпълнява от клетъчната мембрана.

прокариоти

Бактериите са най-малките организми с клетъчна структура; размерите им варират от 0,1 до 10 µm. Една типична точка за печат може да побере стотици хиляди средно големи бактерии. Бактериите могат да се видят само през микроскоп, поради което се наричат микроорганизми или микроби; микроорганизмите се изследват микробиология . Частта от микробиологията, която се занимава с бактериите, се нарича бактериология . Положи началото на тази наука Антъни ван Льовенхукпрез 17 век.

бактерии са най-старите известни организми. Следи от жизнена дейност на бактерии и синьо-зелени водорасли (строматолити) принадлежат към архея и датират от 3,5 милиарда години.

Поради възможността за обмен на гени между представители на различни видове и дори родове е доста трудно да се систематизират прокариотите. Все още не е изградена задоволителна таксономия на прокариотите; всички съществуващи системи са изкуствени и класифицират бактериите според някаква група признаци, без да вземат предвид тяхната филогенетична връзка. Преди това бактериите заедно с гъбиИ водорасливключени в подцарството на низшите растения. Понастоящем бактериите се класифицират като отделно царство на прокариотите. Най-разпространената система за класификация е Система Бергивъз основа на структурата на клетъчната стена.

В края на 20 век учените открили, че клетките на сравнително малко проучена група бактерии - архебактерии - съдържат рРНК, които се различават по своята структура както от прокариотната рРНК, така и от еукариотната рРНК. Структурата на генетичния апарат на архебактериите (наличието интронии повтарящи се последователности обработка, форма рибозома) ги доближава до еукариотите; от друга страна, архебактериите също имат типични признаци на прокариоти (липса на ядро ​​в клетката, наличие на флагели, плазмиди и газови вакуоли, размер на рРНК, фиксиране на азот). И накрая, архебактериите се различават от всички други организми по структурата на клетъчната стена, вида на фотосинтезата и някои други характеристики. Архебактериите могат да съществуват в екстремни условия (например в горещи извори при температури над 100 ° C, в океанските дълбини при налягане от 260 atm, в наситени солни разтвори (30% NaCl)). Някои архебактерии произвеждат метан, докато други използват серни съединения за енергия.

Очевидно архебактериите са много древна група организми; „екстремни“ възможности свидетелстват за условията, характерни за земната повърхност през архейска ера. Смята се, че архебактериите са най-близки до хипотетичните "клетки", които впоследствие са дали началото на цялото многообразие на живота на Земята.

Наскоро стана ясно, че има три основни вида рРНК, представени съответно първата - в еукариотните клетки, втората - в клетките на истински бактерии, както и в митохондриитеИ хлоропластиеукариотите, третият - в архебактериите. Изследванията на молекулярната генетика наложиха нов поглед към теорията за произхода на еукариотите. Понастоящем се смята, че три различни клона на прокариотите са еволюирали едновременно на древната Земя - архебактерии, еубактерии и укариоти , характеризираща се с различна структура и различни начини за получаване на енергия. Укариотите, които всъщност са ядрено-цитоплазмения компонент на еукариотите, впоследствие са включени като симбионтипредставители на различни групи еубактерии, превърнали се в митохондрии и хлоропласти на бъдещи еукариотни клетки.

По този начин класовият ранг, определен по-рано за архебактериите, е очевидно недостатъчен. В момента много изследователи са склонни да разделят прокариотите на две царства: архебактерии и истински бактерии (еубактерии ) или дори отделете архебактериите в отделно царство на Archaea.

Класификацията на истинските бактерии е дадена в схема.

IN бактериална клетканяма ядро, хромозомите са свободно разположени в цитоплазмата. Освен това в бактериалната клетка няма мембранни органели: митохондриите, EPS, апарат на Голджии т.н. Отвън клетъчната мембрана е покрита с клетъчна стена.

Повечето бактерии се движат пасивно, използвайки водни или въздушни течения. Само няколко от тях имат органели на движение - камшичета . Прокариотните камшичета са много прости по структура и се състоят от флагелин протеин, който образува кух цилиндър с диаметър 10–20 nm. Те се завинтват в средата, придвижвайки клетката напред. Очевидно това е единствената структура, известна в природата, която използва принципа на колелото.

Според формата си бактериите се делят на няколко групи:

коки (имат заоблена форма);

бацили (имат прътовидна форма);

спирила (имат формата на спирала);

вибриони (имат формата на запетая).

Според начина на дишане бактериите се делят на аероби (повечето бактерии) и анаероби (причинители на тетанус, ботулизъм, газова гангрена). Първите се нуждаят от кислород, за да дишат, за вторите кислородът е безполезен или дори отровен.

Бактериите се размножават чрез делене приблизително на всеки 20 минути (при благоприятни условия). ДНК се репликира, всяка дъщерна клетка получава собствено копие на родителската ДНК. Възможно е също да се прехвърля ДНК между неделящи се клетки (чрез улавяне на "гола" ДНК, с помощта на бактериофагиили от спрежения , когато бактериите са свързани помежду си чрез копулаторни фимбрии), обаче не се наблюдава увеличаване на броя на индивидите. Размножаването се възпрепятства от слънчевите лъчи и продуктите от собствената им жизнена дейност.

Поведението на бактериите не е особено сложно. Химическите рецептори регистрират промените в киселинността на средата и концентрацията на различни вещества: захари, аминокиселини, кислород. Много бактерии реагират на промени в температурата или светлината, а някои бактерии могат да усетят магнитното поле на Земята.

При неблагоприятни условия бактерията е покрита с плътна обвивка, цитоплазмата се дехидратира и жизнената активност почти спира. В това състояние спорите на бактериите могат да останат с часове в дълбок вакуум, да издържат на температури от -240 ° C до +100 ° C.

Фигура 1 - Изображение на прокариотна клетка

Фигура 4 - Структурата на флагела на грам-отрицателни бактерии.
1 - нишка; 2 - кука; 3 - базално тяло; 4 - прът; 5 - L-пръстен; 6 - P-пръстен; 7 - S-пръстен; 8 - М-пръстен; 9 - CPM; 10 - периплазмено пространство; 11 - пептидогликанов слой; 12 - външна мембрана

Структурата на клетките на нисшите прокариоти е много по-проста (фиг. 1). В същото време различната структура на ядрения апарат не е единствената характеристика, която отличава еукариотната клетка от прокариотната.

Един от основните структурни компоненти на прокариотната клетка е клетъчна стена (фиг. 2, 3). Съставът на клетъчната мембрана на бактериите включва сложни молекулярни комплекси, състоящи се от протеини, полизахариди и мастноподобни вещества. Тъй като е твърд, той служи като скелет на клетката, придавайки й определена форма. Клетъчната мембрана на прокариотите образува своеобразна бариера за преминаването на разтворени вещества от околната среда в клетката. Клетките на цианобактериите са покрити с еластична пектинова мембрана. При някои видове бактерии на повърхността на клетката се образува слой слуз, образувайки, така да се каже, калъф - капсула .

Сред повърхностните структури на клетките на много бактерии има флагели - органи за движение, които са дълги много тънки нишки, спирални, вълнообразни или извити (фиг. 4).

Фигура 3 - Клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии (A) и структурата на липополизахаридната молекула (B).
А. Клетъчна стена на грам-отрицателни бактерии 1 - цитоплазмена мембрана; 2 - пептидогликанов слой; 3 - периплазмено пространство; 4 - протеинови молекули; 5 - фосфолипид; 6 - липополизахарид.
Б. Структурата на липополизахаридната молекула 1 - липид А; 2 - вътрешно полизахаридно ядро; 3 - външно полизахаридно ядро; 4 - О-антиген

Дължината на камшичетата може многократно да надвишава дължината на тялото на бактерията. Броят и разположението на камшичетата са характерен видов белег. Някои бактериални видове имат един флагел ( монотричен ), в други флагелите са подредени на снопчета в единия или двата края на клетката ( лофотрихус ), третият има по един флагел в двата края на клетката ( амфитрих ), в четвъртата покриват цялата повърхност на клетката ( перитрихозен ).

В непосредствена близост до черупката е цитоплазмената мембрана. Има селективна пропускливост - позволява на определени вещества да навлязат в клетката и извежда определени вещества от нея. Благодарение на тази способност мембраната играе ролята на органела, която концентрира хранителните вещества вътре в клетката и насърчава отделянето на отпадъчни продукти. Вътре в клетката винаги има повишено осмотично налягане в сравнение с околната среда. Цитоплазмената мембрана осигурява нейното постоянство. В допълнение, това е мястото на локализация на редица ензимни системи, по-специално редокс ензими, свързани с производството на енергия (при еукариотите те се намират в митохондриите). За разлика от еукариотните клетки, в прокариотната клетка няма разделение на отделения. Прокариотните клетки нямат нито комплекс Голджи, нито митохондрии, нито има насочено движение на цитоплазмата в тях. Явленията пиноцитоза и фагоцитоза не са характерни за прокариотите. От органелите само рибозомите са подобни на еукариотните рибозоми.

В много бактериални клетки са открити специални мембранни структури - мезозоми образувани в резултат на ретракцията на цитоплазмената мембрана в клетката. Тяхната роля все още не е напълно изяснена. Има предположения за участието на мезозомите в най-важните вътреклетъчни процеси на клетъчното делене, синтеза на веществата на клетъчната мембрана и в енергийния метаболизъм.