نقاشی یک پروکاریوت. یوکاریوت ها و پروکاریوت ها چه کسانی هستند: ویژگی های مقایسه ای سلول های پادشاهی های مختلف

سلول های پروکاریوتی- اینها ابتدایی ترین و ساده ترین موجودات هستند که ویژگی های باستانی عمیق را حفظ می کنند. به پروکاریوتیموجودات (یا پیش هسته ای) شامل باکتری ها و جلبک های سبز آبی (سیانوباکتری ها) می شوند. بر اساس شباهت ساختار و تفاوت های شدید با سلول های دیگر، پروکاریوت ها به پادشاهی مستقل سلول های خرد شده طبقه بندی می شوند.

بیایید به ساختار نگاه کنیم سلول پروکاریوتیاستفاده از باکتری به عنوان مثال دستگاه ژنتیکی یک سلول پروکاریوتی توسط DNA یک کروموزوم دایره ای منفرد نشان داده می شود، در سیتوپلاسم قرار دارد و با یک غشاء از آن جدا نمی شود. این آنالوگ هسته، نوکلوئید نامیده می شود. DNA با پروتئین ها کمپلکس تشکیل نمی دهد و بنابراین تمام ژن هایی که بخشی از کروموزوم هستند "کار می کنند"، به عنوان مثال. اطلاعات به طور مداوم از آنها خوانده می شود.

سلول پروکاریوتیاحاطه شده توسط غشایی که سیتوپلاسم را از دیواره سلولی جدا می کند و از یک ماده پیچیده و بسیار پلیمری تشکیل شده است. اندامک های کمی در سیتوپلاسم وجود دارد، اما ریبوزوم های کوچک متعددی وجود دارند (سلول های باکتری حاوی 5000 تا 50000 ریبوزوم هستند).

سیتوپلاسم یک سلول پروکاریوتی توسط غشاهایی که شبکه آندوپلاسمی را تشکیل می دهند نفوذ می کند و حاوی ریبوزوم هایی است که سنتز پروتئین را انجام می دهند.

قسمت داخلی دیواره سلولی یک سلول پروکاریوتی توسط یک غشای پلاسمایی نشان داده می شود که برآمدگی های آن به داخل سیتوپلاسم مزوزوم هایی را تشکیل می دهد که در ساخت دیواره های سلولی، تولید مثل و محل اتصال DNA نقش دارند. تنفس در باکتری ها در مزوزوم ها و در جلبک های سبز آبی در غشای سیتوپلاسمی رخ می دهد.

بسیاری از باکتری ها مواد ذخیره ای را در داخل سلول ذخیره می کنند: پلی ساکاریدها، چربی ها، پلی فسفات ها. هنگامی که مواد ذخیره شده در متابولیسم قرار می گیرند، می توانند در غیاب منابع انرژی خارجی، عمر سلول را افزایش دهند.

(1-دیواره سلولی، 2-غشای سیتوپلاسمی خارجی، 3-کروموزوم (مولکول DNA دایره ای)، 4-ریبوزوم، 5-مزوزوم، 6-انواژیناسیون غشای سیتوپلاسمی خارجی، 7-واکوئل، 8-تاژک، 9 پشته غشاهایی که در آن فتوسنتز اتفاق می افتد)

به عنوان یک قاعده، باکتری ها با تقسیم به دو تکثیر می شوند. پس از طویل شدن سلول، به تدریج یک پارتیشن عرضی تشکیل می شود که در جهت از بیرون به داخل قرار می گیرد، سپس سلول های دختر واگرا می شوند یا در گروه های مشخصه - زنجیره ها، بسته ها و غیره متصل می شوند. باکتری E. coli هر 20 دقیقه تعداد خود را دو برابر می کند.

باکتری ها با تشکیل هاگ مشخص می شوند. با جدا شدن بخشی از سیتوپلاسم از سلول مادر شروع می شود. قسمت جدا شده حاوی یک ژنوم است و توسط یک غشای سیتوپلاسمی احاطه شده است. سپس یک دیواره سلولی، اغلب چند لایه، در اطراف هاگ رشد می کند. در باکتری ها، فرآیند جنسی به شکل تبادل اطلاعات ژنتیکی بین دو سلول اتفاق می افتد. فرآیند جنسی تنوع ارثی میکروارگانیسم ها را افزایش می دهد.

بیشتر موجودات زنده در ابر پادشاهی یوکاریوت ها که شامل پادشاهی گیاهان، قارچ ها و حیوانات است، متحد شده اند. سلول های یوکاریوتی بزرگتر هستند سلول های پروکاریوتی، از یک دستگاه سطحی، یک هسته و یک سیتوپلاسم تشکیل شده است.

نوع درس: ترکیب شده.

مواد و روش ها: شفاهی، تصویری، عملی، جستجوی مسئله.

اهداف درس

آموزشی: دانش دانش آموزان را در مورد ساختار سلول های یوکاریوتی عمیق تر کنید، به آنها آموزش دهید که آنها را در کلاس های عملی به کار ببرند.

رشدی: بهبود توانایی دانش آموزان برای کار با مواد آموزشی. با ارائه وظایفی برای مقایسه سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی، سلول های گیاهی و سلول های حیوانی، شناسایی ویژگی های مشابه و متمایز، تفکر دانش آموزان را توسعه دهید.

تجهیزات: پوستر "ساختار غشای سیتوپلاسمی"; کارت های وظیفه؛ جزوه (ساختار یک سلول پروکاریوتی، یک سلول گیاهی معمولی، ساختار یک سلول حیوانی).

ارتباطات بین رشته ای: گیاه شناسی، جانورشناسی، آناتومی و فیزیولوژی انسان.

طرح درس

I. لحظه سازمانی

بررسی آمادگی برای درس.
بررسی لیست دانش آموزان
موضوع و اهداف درس را به اشتراک بگذارید.

II. یادگیری مطالب جدید

تقسیم موجودات به پرو و ​​یوکاریوت ها

سلول ها از نظر شکل بسیار متنوع هستند: برخی به شکل گرد هستند، برخی دیگر شبیه ستاره هایی با پرتوهای فراوان هستند، برخی دیگر دراز هستند و غیره. اندازه سلول‌ها نیز متفاوت است - از کوچک‌ترین، تشخیص آن در میکروسکوپ نوری تا کاملاً قابل مشاهده با چشم غیرمسلح (مثلاً تخم‌های ماهی و قورباغه).

هر تخم بارور نشده، از جمله تخم دایناسورهای فسیل شده غول پیکر که در موزه های دیرینه شناسی نگهداری می شود، نیز زمانی سلول های زنده بوده است. با این حال، اگر در مورد عناصر اصلی ساختار داخلی صحبت کنیم، همه سلول ها شبیه یکدیگر هستند.

پروکاریوت ها (از لات حرفه ای- قبل، زودتر، به جای و یونانی. کاریون– هسته) موجوداتی هستند که سلول های آنها هسته متصل به غشاء ندارند، یعنی. همه باکتری ها، از جمله آرکی باکتری ها و سیانوباکتری ها. تعداد کل گونه های پروکاریوتی حدود 6000 گونه است. تمام اطلاعات ژنتیکی یک سلول پروکاریوتی (ژنوفور) در یک مولکول DNA حلقوی وجود دارد. میتوکندری و کلروپلاست وجود ندارد و عملکردهای تنفس یا فتوسنتز که انرژی سلول را تامین می کند توسط غشای پلاسمایی انجام می شود (شکل 1). پروکاریوت ها با تقسیم به دو قسمت بدون فرآیند جنسی مشخص تولید مثل می کنند. پروکاریوت ها قادر به انجام تعدادی از فرآیندهای فیزیولوژیکی خاص هستند: نیتروژن مولکولی را تثبیت می کنند، تخمیر اسید لاکتیک را انجام می دهند، چوب را تجزیه می کنند و گوگرد و آهن را اکسید می کنند.

پس از یک مکالمه مقدماتی، دانش آموزان ساختار یک سلول پروکاریوتی را مرور می کنند و ویژگی های ساختاری اصلی را با انواع سلول های یوکاریوتی مقایسه می کنند (شکل 1).

یوکاریوت ها - اینها ارگانیسم های بالاتری هستند که دارای یک هسته کاملاً مشخص هستند که توسط یک غشاء (کاریوممبران) از سیتوپلاسم جدا می شود. یوکاریوت ها شامل همه حیوانات و گیاهان عالی و همچنین جلبک های تک سلولی و چند سلولی، قارچ ها و تک یاخته ها می شوند. DNA هسته ای در یوکاریوت ها در کروموزوم ها وجود دارد. یوکاریوت ها اندامک های سلولی دارند که توسط غشاها محدود شده اند.

تفاوت بین یوکاریوت ها و پروکاریوت ها

- یوکاریوت ها هسته واقعی دارند: دستگاه ژنتیکی سلول یوکاریوتی توسط غشایی شبیه به غشای خود سلول محافظت می شود.
- اندامک های موجود در سیتوپلاسم توسط یک غشاء احاطه شده اند.

ساختار سلول های گیاهی و جانوری

سلول هر موجودی یک سیستم است. از سه بخش به هم پیوسته تشکیل شده است: پوسته، هسته و سیتوپلاسم.

در مطالعات گیاه شناسی، جانورشناسی و آناتومی انسان، قبلاً با ساختار انواع سلول ها آشنا شده اید. اجازه دهید به طور خلاصه این مطالب را مرور کنیم.

تمرین 1.بر اساس شکل 2، تعیین کنید که سلول های شماره 1-12 با کدام ارگانیسم ها و انواع بافت مطابقت دارند. چه چیزی شکل آنها را تعیین می کند؟

ساختار و عملکرد اندامک های سلول های گیاهی و جانوری

دانش آموزان با استفاده از شکل های 3 و 4 و فرهنگ لغت زیست شناسی و کتاب درسی، جدولی را تکمیل می کنند که سلول های حیوانی و گیاهی را با هم مقایسه می کند.

جدول. ساختار و عملکرد اندامک های سلول های گیاهی و جانوری

اندامک های سلولی	ساختار اندامک ها	تابع	وجود اندامک ها در سلول ها
			گیاهان	حیوانات
کلروپلاست	این یک نوع پلاستید است	گیاهان را سبز رنگ می کند و اجازه می دهد تا فتوسنتز انجام شود.
لوکوپلاست	پوسته از دو غشای ابتدایی تشکیل شده است. داخلی که به داخل استروما رشد می کند، چند تیلاکوئید را تشکیل می دهد	نشاسته، روغن، پروتئین را سنتز و انباشته می کند
کروموپلاست	پلاستیدهایی با رنگ های زرد، نارنجی و قرمز، رنگ به دلیل رنگدانه ها - کاروتنوئیدها است.	رنگ قرمز، زرد برگ های پاییزی، میوه های آبدار و غیره.
	تا 90 درصد از حجم یک سلول بالغ را اشغال می کند که با شیره سلولی پر شده است	حفظ تورگور، تجمع مواد ذخیره و محصولات متابولیکی، تنظیم فشار اسمزی و غیره.
میکروتوبول ها	از پروتئین توبولین تشکیل شده است که در نزدیکی غشای پلاسما قرار دارد	آنها در رسوب سلولز بر روی دیواره سلولی و حرکت اندامک های مختلف در سیتوپلاسم شرکت می کنند. در طول تقسیم سلولی، میکروتوبول ها اساس ساختار دوک را تشکیل می دهند
غشای پلاسمایی (PMM)	شامل یک دولایه لیپیدی است که توسط پروتئین های غوطه ور در اعماق مختلف نفوذ می کند.	مانع، انتقال مواد، ارتباط بین سلول ها
EPR صاف	سیستم لوله های مسطح و منشعب	سنتز و آزادسازی لیپیدها را انجام می دهد
EPR خشن	این نام خود را به دلیل وجود ریبوزوم های زیادی در سطح آن گرفته است.	سنتز، تجمع و تبدیل پروتئین برای رهاسازی از سلول به خارج
	توسط یک غشای هسته ای دوگانه با منافذ احاطه شده است. غشای هسته ای بیرونی یک ساختار پیوسته با غشای ER تشکیل می دهد. حاوی یک یا چند هسته است	حامل اطلاعات ارثی، مرکز تنظیم فعالیت سلولی
دیواره سلولی	متشکل از مولکول های سلولز دراز است که در دسته هایی به نام میکروفیبریل ها قرار گرفته اند	قاب خارجی، پوسته محافظ
پلاسمودسماتا	کانال های سیتوپلاسمی ریز که به دیواره های سلولی نفوذ می کنند	پروتوپلاست های سلول های همسایه را متحد کنید
میتوکندری		سنتز ATP (ذخیره انرژی)
دستگاه گلژی	از مجموعه ای از کیسه های مسطح به نام سیسترنا یا دیکتوزوم تشکیل شده است	سنتز پلی ساکاریدها، تشکیل CPM و لیزوزوم
لیزوزوم ها		هضم داخل سلولی
ریبوزوم ها	از دو زیر واحد نابرابر تشکیل شده است - بزرگ و کوچک، که می توانند به آنها تفکیک کنند	محل بیوسنتز پروتئین
سیتوپلاسم	شامل آب با تعداد زیادی مواد محلول حاوی گلوکز، پروتئین و یون است	سایر اندامک های سلولی را در خود جای داده و تمام فرآیندهای متابولیسم سلولی را انجام می دهد.
میکروفیلامنت ها	الیاف ساخته شده از پروتئین اکتین، معمولاً به صورت دسته‌هایی در نزدیکی سطح سلول‌ها قرار می‌گیرند	در تحرک سلولی و تغییر شکل شرکت کنید
سانتریول ها	ممکن است بخشی از دستگاه میتوزی سلول باشد. یک سلول دیپلوئیدی حاوی دو جفت سانتریول است	شرکت در فرآیند تقسیم سلولی در حیوانات؛ در زئوسپورهای جلبک‌ها، خزه‌ها و تک یاخته‌ها، اجسام پایه مژگان را تشکیل می‌دهند
میکروویلی	برآمدگی غشای پلاسما	آنها سطح بیرونی سلول را افزایش می دهند؛ میکروویلی ها مجموعاً مرز سلولی را تشکیل می دهند

نتیجه گیری

1. دیواره سلولی، پلاستیدها و واکوئل مرکزی منحصر به سلول های گیاهی هستند.
2. لیزوزوم ها، سانتریول ها، میکروویلی ها عمدتاً فقط در سلول های موجودات جانوری وجود دارند.
3. همه اندامک های دیگر مشخصه سلول های گیاهی و جانوری هستند.

ساختار غشای سلولی

غشای سلولی در خارج از سلول قرار دارد و سلول را از محیط خارجی یا داخلی بدن جدا می کند. اساس آن پلاسمالما (غشاء سلولی) و جزء کربوهیدرات-پروتئین است.

وظایف غشای سلولی:

- شکل سلول را حفظ می کند و به سلول و بدن به طور کلی استحکام مکانیکی می بخشد.
- سلول را از آسیب مکانیکی و ورود ترکیبات مضر به داخل آن محافظت می کند.
- تشخیص سیگنال های مولکولی را انجام می دهد.
- متابولیسم بین سلول و محیط را تنظیم می کند.
- تعامل بین سلولی را در یک موجود چند سلولی انجام می دهد.

عملکرد دیواره سلولی:

- نشان دهنده یک قاب خارجی - یک پوسته محافظ است.
- انتقال مواد را تضمین می کند (آب، نمک ها و مولکول های بسیاری از مواد آلی از دیواره سلولی عبور می کنند).

لایه بیرونی سلول های جانوری، بر خلاف دیواره سلولی گیاهان، بسیار نازک و کشسان است. زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده نیست و از انواع پلی ساکاریدها و پروتئین ها تشکیل شده است. لایه سطحی سلول های جانوری نامیده می شود گلیکوکالیکس، عملکرد اتصال مستقیم سلول های حیوانی با محیط خارجی، با تمام مواد اطراف آن را انجام می دهد، اما نقش حمایتی ایفا نمی کند.

در زیر گلیکوکالیکس سلول حیوانی و دیواره سلولی سلول گیاهی غشای پلاسمایی وجود دارد که مستقیماً روی سیتوپلاسم قرار دارد. غشای پلاسما از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است. آنها به دلیل فعل و انفعالات شیمیایی مختلف با یکدیگر به طور منظم چیده شده اند. مولکول های چربی در غشای پلاسمایی در دو ردیف قرار گرفته اند و یک لایه دولایه لیپیدی پیوسته را تشکیل می دهند. مولکول های پروتئین یک لایه پیوسته تشکیل نمی دهند، آنها در لایه لیپیدی قرار دارند و تا اعماق مختلف در آن فرو می روند. مولکول های پروتئین ها و لیپیدها متحرک هستند.

وظایف غشای پلاسمایی:

- مانعی را تشکیل می دهد که محتویات داخلی سلول را از محیط خارجی جدا می کند.
- حمل و نقل مواد را فراهم می کند.
- ارتباط بین سلول ها را در بافت ارگانیسم های چند سلولی فراهم می کند.

ورود مواد به سلول

سطح سلول پیوسته نیست. در غشای سیتوپلاسمی سوراخ های ریز متعددی وجود دارد - منافذی که از طریق آنها، با یا بدون کمک پروتئین های خاص، یون ها و مولکول های کوچک می توانند به داخل سلول نفوذ کنند. علاوه بر این، برخی از یون ها و مولکول های کوچک می توانند مستقیماً از طریق غشاء وارد سلول شوند. ورود مهم ترین یون ها و مولکول ها به سلول، انتشار غیرفعال نیست، بلکه انتقال فعال است که نیاز به مصرف انرژی دارد. حمل و نقل مواد انتخابی است. نفوذ پذیری انتخابی غشای سلولی نامیده می شود نیمه نفوذ پذیری.

توسط فاگوسیتوزمولکول های بزرگی از مواد آلی مانند پروتئین ها، پلی ساکاریدها، ذرات غذا و باکتری ها وارد سلول می شوند. فاگوسیتوز با مشارکت غشای پلاسما رخ می دهد. در نقطه‌ای که سطح سلول با ذره‌ای از هر ماده متراکم تماس پیدا می‌کند، غشاء خم می‌شود، فرورفتگی ایجاد می‌کند و ذره را احاطه می‌کند، که در داخل سلول در یک "کپسول غشایی" غوطه‌ور می‌شود. یک واکوئل گوارشی تشکیل می شود و مواد آلی وارد شده به سلول در آن هضم می شوند.

آمیب ها، مژه داران و لکوسیت های حیوانات و انسان ها از فاگوسیتوز تغذیه می کنند. لکوسیت ها باکتری ها و همچنین انواع ذرات جامد را که به طور تصادفی وارد بدن می شوند جذب می کنند و در نتیجه از آن در برابر باکتری های بیماری زا محافظت می کنند. دیواره سلولی گیاهان، باکتری ها و جلبک های سبز آبی از فاگوسیتوز جلوگیری می کند و بنابراین این مسیر ورود مواد به سلول در آنها تحقق نمی یابد.

قطرات مایع حاوی مواد مختلف در حالت محلول و معلق نیز از طریق غشای پلاسمایی به داخل سلول نفوذ می کند که به این پدیده می گویند. پینوسیتوز. فرآیند جذب مایع مشابه فاگوسیتوز است. یک قطره مایع در یک "بسته غشایی" در سیتوپلاسم غوطه ور می شود. مواد آلی که همراه با آب وارد سلول می شوند تحت تأثیر آنزیم های موجود در سیتوپلاسم شروع به هضم می کنند. پینوسیتوز در طبیعت گسترده است و توسط سلول های همه حیوانات انجام می شود.

III. تقویت مطالب آموخته شده

همه موجودات بر اساس ساختار هسته خود به چه دو گروه بزرگ تقسیم می شوند؟
کدام اندامک ها فقط مشخصه سلول های گیاهی هستند؟
کدام اندامک ها منحصر به سلول های جانوری هستند؟
ساختار غشای سلولی گیاهان و حیوانات چگونه متفاوت است؟
دو راه ورود مواد به سلول چیست؟
فاگوسیتوز برای حیوانات چه اهمیتی دارد؟

تنها دو نوع موجود بر روی زمین وجود دارد: یوکاریوت ها و پروکاریوت ها. آنها در ساختار، منشأ و تکامل تکاملی خود تفاوت زیادی دارند که در زیر به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

در تماس با

نشانه های یک سلول پروکاریوتی

به پروکاریوت ها پیش هسته ای نیز می گویند. یک سلول پروکاریوتی اندامک های دیگری که غشای غشایی دارند (شبکه آندوپلاسمی، کمپلکس گلژی) ندارد.

همچنین از ویژگی های آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. بدون پوسته و با پروتئین ها پیوند ایجاد نمی کند. اطلاعات به طور مداوم ارسال و خوانده می شود.
2. همه پروکاریوت ها موجودات هاپلوئیدی هستند.
3. آنزیم ها در حالت آزاد (به صورت پراکنده) قرار دارند.
4. آنها توانایی تشکیل هاگ را در شرایط نامساعد دارند.
5. وجود پلاسمیدها - مولکول های DNA خارج کروموزومی کوچک. عملکرد آنها انتقال اطلاعات ژنتیکی، افزایش مقاومت در برابر بسیاری از عوامل تهاجمی است.
6. وجود تاژک و پیلی - تشکیلات پروتئینی خارجی که برای حرکت ضروری است.
7. واکوئل های گاز حفره ای هستند. با توجه به آنها، بدن قادر به حرکت در ستون آب است.
8. دیواره سلولی پروکاریوت ها (یعنی باکتری ها) از مورئین تشکیل شده است.
9. روشهای اصلی بدست آوردن انرژی در پروکاریوتها شیمی درمانی و فتوسنتز است.

اینها شامل باکتری ها و باستانی ها هستند. نمونه هایی از پروکاریوت ها: اسپیروکت ها، پروتئوباکتری ها، سیانوباکتری ها، کرنارکئوت ها.

توجه!با وجود این واقعیت که پروکاریوت ها فاقد هسته هستند، آنها معادل آن را دارند - یک نوکلوئید (یک مولکول DNA دایره ای بدون پوسته) و DNA آزاد به شکل پلاسمیدها.

ساختار یک سلول پروکاریوتی

باکتری ها

نمایندگان این پادشاهی از قدیمی ترین ساکنان زمین هستند و در شرایط سخت از درصد بقای بالایی برخوردارند.

باکتری های گرم مثبت و گرم منفی وجود دارد. تفاوت اصلی آنها در ساختار غشای سلولی نهفته است. گرم مثبت ها پوسته ضخیم تری دارند، تا 80٪ از پایه مورئین و همچنین پلی ساکاریدها و پلی پپتیدها تشکیل شده است. هنگامی که با گرم رنگ آمیزی می شوند، رنگ بنفش می دهند. بیشتر این باکتری ها پاتوژن هستند. گرم منفی ها دیواره نازک تری دارند که توسط فضای پری پلاسمیک از غشاء جدا می شود. با این حال، چنین پوسته ای استحکام بیشتری دارد و در برابر اثرات آنتی بادی ها بسیار مقاوم تر است.

باکتری ها در طبیعت نقش بسیار مهمی دارند:

1. سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) به حفظ سطح مورد نیاز اکسیژن در جو کمک می کنند. آنها بیش از نیمی از کل O2 روی زمین را تشکیل می دهند.
2. آنها تجزیه بقایای آلی را ترویج می کنند و در نتیجه در چرخه همه مواد شرکت می کنند و در تشکیل خاک شرکت می کنند.
3. تثبیت کننده های نیتروژن روی ریشه حبوبات.
4. آنها آب را از زباله، به عنوان مثال، از صنعت متالورژی تصفیه می کنند.
5. آنها بخشی از میکرو فلور موجودات زنده هستند و به حداکثر جذب مواد مغذی کمک می کنند.
6. در صنایع غذایی برای تخمیر استفاده می شود.پنیر، پنیر، الکل و خمیر از این طریق تولید می شود.

توجه!باکتری ها علاوه بر اهمیت مثبت، نقش منفی نیز دارند. بسیاری از آنها باعث بیماری های کشنده مانند وبا، تب حصبه، سیفلیس و سل می شوند.

باکتری ها

آرکیا

پیش از این، آنها با باکتری ها به پادشاهی واحد دروبیانوک ترکیب شدند. با این حال، با گذشت زمان، مشخص شد که آرکیاها مسیر تکاملی خاص خود را دارند و از نظر ترکیب بیوشیمیایی و متابولیسم با سایر میکروارگانیسم‌ها بسیار متفاوت هستند. تا 5 نوع وجود دارد که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند اوریارکیوتا و کرنارکئوتا. ویژگی های آرکیا عبارتند از:

• اکثر آنها شیمیای اتوتروف هستند - آنها مواد آلی را از دی اکسید کربن، شکر، آمونیاک، یون های فلزی و هیدروژن سنتز می کنند.
• نقش کلیدی در چرخه نیتروژن و کربن دارند.
• مشارکت در هضم در انسان و بسیاری از نشخوارکنندگان؛
• به دلیل وجود پیوندهای اتری در لیپیدهای گلیسرول-اتر، پوسته غشایی پایدارتر و بادوام تری دارند. این به آرکیا اجازه می دهد تا در محیط های بسیار قلیایی یا اسیدی و همچنین دماهای بالا زندگی کنند.
• دیواره سلولی برخلاف باکتری ها حاوی پپتیدوگلیکان نیست و از سودومورئین تشکیل شده است.

ساختار یوکاریوت ها

یوکاریوت ها ابر پادشاهی از موجودات هستند که سلول های آنها دارای یک هسته است. به غیر از باستان‌ها و باکتری‌ها، همه موجودات زنده روی زمین یوکاریوت هستند (به عنوان مثال گیاهان، تک یاخته‌ها، حیوانات). سلول ها می توانند از نظر شکل، ساختار، اندازه و عملکرد بسیار متفاوت باشند. با وجود این، آنها از نظر اصول اولیه زندگی، متابولیسم، رشد، رشد، توانایی تحریک پذیری و تنوع مشابه هستند.

سلول های یوکاریوتی می توانند صدها یا هزاران بار بزرگتر از سلول های پروکاریوتی باشند. آنها شامل هسته و سیتوپلاسم با اندامک های غشایی و غیر غشایی متعدد هستند.غشایی عبارتند از: شبکه آندوپلاسمی، لیزوزوم، کمپلکس گلژی، میتوکندری،. غیر غشایی: ریبوزوم ها، مرکز سلولی، میکروتوبول ها، ریز رشته ها.

ساختار یوکاریوت ها

بیایید سلول های یوکاریوتی از پادشاهی های مختلف را با هم مقایسه کنیم.

ابر پادشاهی یوکاریوت ها شامل پادشاهی های زیر است:

• تک یاخته ها هتروتروف ها، برخی قادر به فتوسنتز (جلبک ها) هستند. آنها به صورت غیرجنسی، جنسی و به روشی ساده در دو قسمت تولید مثل می کنند. اکثر آنها فاقد دیواره سلولی هستند.
• گیاهان آنها تولید کننده هستند؛ روش اصلی به دست آوردن انرژی فتوسنتز است. بیشتر گیاهان بی حرکت هستند و به صورت غیرجنسی، جنسی و رویشی تولید مثل می کنند. دیواره سلولی از سلولز ساخته شده است.
• قارچ. چند سلولی. پایین تر و بالاتر وجود دارد. آنها موجوداتی هتروتروف هستند و نمی توانند به طور مستقل حرکت کنند. آنها به صورت غیرجنسی، جنسی و رویشی تولید مثل می کنند. آنها گلیکوژن را ذخیره می کنند و یک دیواره سلولی قوی از کیتین دارند.
• حیوانات 10 نوع وجود دارد: اسفنج، کرم، بندپایان، خارپوستان، آکورد و غیره. آنها موجودات هتروتروف هستند. قادر به حرکت مستقل. ماده ذخیره اصلی گلیکوژن است. دیواره سلولی درست مانند قارچ ها از کیتین تشکیل شده است. روش اصلی تولید مثل جنسی است.

جدول: ویژگی های مقایسه ای سلول های گیاهی و جانوری

ساختار	سلول گیاه	سلول حیوانی
دیواره سلولی	سلولز	از گلیکوکالیکس - لایه نازکی از پروتئین ها، کربوهیدرات ها و لیپیدها تشکیل شده است.
مکان اصلی	نزدیک به دیوار قرار دارد	در قسمت مرکزی واقع شده است
مرکز سلولی	منحصراً در جلبک های پایین تر	حاضر
واکوئل ها	حاوی شیره سلولی	انقباضی و گوارشی.
ماده یدکی	نشاسته	گلیکوژن
پلاستیدها	سه نوع: کلروپلاست، کروموپلاست، لوکوپلست	هیچ یک
تغذیه	اتوتروف	هتروتروف

مقایسه پروکاریوت ها و یوکاریوت ها

ویژگی های ساختاری سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی قابل توجه است، اما یکی از تفاوت های اصلی مربوط به ذخیره سازی مواد ژنتیکی و روش به دست آوردن انرژی است.

پروکاریوت ها و یوکاریوت ها به طور متفاوتی فتوسنتز می کنند. در پروکاریوت‌ها، این فرآیند روی برآمدگی‌های غشایی (کروماتوفورها) که در پشته‌های جداگانه مرتب شده‌اند، انجام می‌شود. باکتری ها فتوسیستم فلوئور ندارند، بنابراین بر خلاف جلبک های سبز آبی که آن را در طول فتولیز تولید می کنند، اکسیژن تولید نمی کنند. منابع هیدروژن در پروکاریوت ها سولفید هیدروژن، H2، مواد آلی مختلف و آب است. رنگدانه های اصلی عبارتند از باکتری کلروفیل (در باکتری ها)، کلروفیل و فیکوبیلین ها (در سیانوباکتری ها).

از میان تمام یوکاریوت ها، فقط گیاهان قادر به فتوسنتز هستند.آنها تشکیلات خاصی دارند - کلروپلاست، حاوی غشاهایی که به صورت گرانا یا لاملا مرتب شده اند. وجود فتوسیستم II اجازه می دهد تا اکسیژن در اتمسفر در طی فرآیند فتولیز آب آزاد شود. تنها منبع مولکول های هیدروژن آب است. رنگدانه اصلی کلروفیل است و فیکوبیلین ها فقط در جلبک های قرمز وجود دارند.

تفاوت های اصلی و ویژگی های مشخصه پروکاریوت ها و یوکاریوت ها در جدول زیر ارائه شده است.

جدول: شباهت ها و تفاوت های پروکاریوت ها و یوکاریوت ها

مقایسه	پروکاریوت ها	یوکاریوت ها
زمان ظهور	بیش از 3.5 میلیارد سال	حدود 1.2 میلیارد سال
اندازه سلول	تا 10 میکرون	از 10 تا 100 میکرومتر
کپسول	بخور عملکرد محافظتی را انجام می دهد. با دیواره سلولی مرتبط است	غایب
غشای پلاسمایی	بخور	بخور
دیواره سلولی	از پکتین یا مورئین تشکیل شده است	بله به جز حیوانات
کروموزوم ها	در عوض DNA دایره ای وجود دارد. ترجمه و رونویسی در سیتوپلاسم انجام می شود.	مولکول های DNA خطی ترجمه در سیتوپلاسم و رونویسی در هسته انجام می شود.
ریبوزوم ها	70S کوچک. در سیتوپلاسم قرار دارد.	نوع 80S بزرگ، می تواند به شبکه آندوپلاسمی متصل شود و در پلاستیدها و میتوکندری ها قرار گیرد.
ارگانوئید محصور در غشاء	هیچ یک. برآمدگی های غشایی - مزوزوم ها وجود دارد	وجود دارد: میتوکندری، مجتمع گلژی، مرکز سلولی، ER
سیتوپلاسم	بخور	بخور
	هیچ یک	بخور
واکوئل ها	گاز (آئروسوم)	بخور
کلروپلاست ها	هیچ یک. فتوسنتز در باکتری کلروفیل ها انجام می شود	فقط در گیاهان وجود دارد
پلاسمیدها	بخور	هیچ یک
هسته	غایب	بخور
ریز رشته ها و میکروتوبول ها.	هیچ یک	بخور
روش های تقسیم	انقباض، جوانه زدن، صرف	میتوز، میوز
تعامل یا مخاطبین	هیچ یک	پلاسمودسمات، دسموزوم یا سپتوم
انواع تغذیه سلولی	فوتواتوتروفیک،فتوهتروتروفیک،شیمواتوتروفیک،شیمی‌هتروتروفیک	اندوسیتوز فوتوتروف (در گیاهان) و فاگوسیتوز (در دیگران)

تفاوت بین پروکاریوت ها و یوکاریوت ها

شباهت ها و تفاوت های بین سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی

نتیجه

مقایسه یک ارگانیسم پروکاریوتی و یوکاریوتی یک فرآیند نسبتاً کار فشرده است که نیاز به در نظر گرفتن بسیاری از تفاوت های ظریف دارد. آنها از نظر ساختار، فرآیندهای جاری و خواص همه موجودات زنده با یکدیگر مشترک هستند. تفاوت ها در عملکردهای انجام شده، روش های تغذیه و سازماندهی داخلی نهفته است. همه علاقه مندان به این موضوع می توانند از این اطلاعات استفاده کنند.

سلول پروکاریوتی بسیار ساده تر از سلول های حیوانی و گیاهی است. در خارج، با دیواره سلولی پوشیده شده است که عملکردهای محافظتی، تشکیل دهنده و حمل و نقل را انجام می دهد. سفتی دیواره سلولی توسط مورئین تامین می شود. گاهی اوقات سلول باکتری در بالا با یک کپسول یا لایه مخاطی پوشیده می شود.

پروتوپلاسم باکتری ها، مانند یوکاریوت ها، احاطه شده است غشای پلاسمایی. توده های ساکولار، لوله ای یا لایه ای غشاء حاوی مزوزوم های دخیل در فرآیند تنفس، باکتری کلروفیل و سایر رنگدانه ها هستند. ماده ژنتیکی پروکاریوت ها هسته تشکیل نمی دهد، بلکه مستقیماً در سیتوپلاسم قرار دارد. DNA باکتری یک مولکول دایره ای منفرد است که هر یک از هزاران و میلیون ها جفت نوکلئوتید تشکیل شده است. ژنوم یک سلول باکتری بسیار ساده تر از ژنوم سلول های موجودات پیشرفته تر است: به طور متوسط، DNA باکتری حاوی چندین هزار ژن است.

در سلول های پروکاریوتی وجود ندارد شبکه آندوپلاسمی، آ ریبوزوم هاآزادانه در سیتوپلاسم شناور است. پروکاریوت ها ندارند میتوکندری; عملکرد آنها تا حدی توسط غشای سلولی انجام می شود.

پروکاریوت ها

باکتری ها کوچکترین موجودات با ساختار سلولی هستند. اندازه آنها بین 0.1 تا 10 میکرون است. یک نقطه چاپ معمولی می تواند صدها هزار باکتری با اندازه متوسط ​​را در خود جای دهد. باکتری ها را فقط از طریق میکروسکوپ می توان دید، به همین دلیل به آنها می گویند میکروارگانیسم ها یا میکروب ها؛ میکروارگانیسم ها در حال مطالعه هستند میکروبیولوژی . شاخه ای از میکروبیولوژی که به مطالعه باکتری ها می پردازد باکتری شناسی . این علم آغاز شد آنتونی ون لیوونهوکدر قرن هفدهم.

باکتری ها - قدیمی ترین موجودات شناخته شده آثار فعالیت حیاتی باکتری ها و جلبک های سبز آبی (استروماتولیت ها) متعلق به آرکئن ها بوده و قدمت آن به 3.5 میلیارد سال می رسد.

به دلیل امکان تبادل ژن بین نمایندگان گونه ها و حتی جنس های مختلف، سیستماتیک کردن پروکاریوت ها بسیار دشوار است. طبقه بندی رضایت بخشی از پروکاریوت ها هنوز ساخته نشده است. تمام سیستم های موجود مصنوعی هستند و باکتری ها را بر اساس برخی از ویژگی ها، بدون در نظر گرفتن رابطه فیلوژنتیکی آنها طبقه بندی می کنند. قبلا باکتری ها همراه با قارچو جلبک هاشامل زیرمجموعه گیاهان پایین تر است. در حال حاضر، باکتری ها به عنوان یک ابر پادشاهی جداگانه از پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند. رایج ترین سیستم طبقه بندی است سیستم برگیکه بر اساس ساختار دیواره سلولی است.

در پایان قرن بیستم، دانشمندان کشف کردند که سلول های یک گروه نسبتاً کمی از باکتری ها - آرکی باکتری ها - حاوی rRNAاز نظر ساختار با r-RNA پروکاریوت ها و r-RNA یوکاریوت ها متفاوت است. ساختار دستگاه ژنتیکی آرکی باکتری ها (حضور اینترون هاو تکرار توالی ها، در حال پردازش، فرم ریبوزوم ها) آنها را به یوکاریوت ها نزدیک می کند. از سوی دیگر، آرکی باکتری ها نیز دارای ویژگی های معمولی پروکاریوت ها هستند (عدم وجود هسته در سلول، وجود تاژک، پلاسمیدها و واکوئل های گاز، اندازه rRNA، تثبیت نیتروژن). در نهایت، آرکی‌باکتری‌ها از نظر ساختار دیواره سلولی، نوع فتوسنتز و برخی ویژگی‌های دیگر با همه موجودات دیگر تفاوت دارند. آرکی باکتری ها می توانند در شرایط شدید وجود داشته باشند (به عنوان مثال، در چشمه های آب گرم در دمای بالای 100 درجه سانتی گراد، در اعماق اقیانوس با فشار 260 اتمسفر، در محلول های نمک اشباع (30٪ NaCl)). برخی از آرکی باکتری ها متان تولید می کنند و برخی دیگر از ترکیبات گوگردی برای تولید انرژی استفاده می کنند.

ظاهراً آرکی باکتری ها یک گروه بسیار باستانی از موجودات هستند. احتمالات "بسیار" شرایط مشخصه سطح زمین را نشان می دهد دوران آرکئن. اعتقاد بر این است که باستان‌باکتری‌ها به «سلول‌های طرفدار» فرضی نزدیک‌ترند که متعاقباً باعث ایجاد همه تنوع حیات روی زمین شدند.

اخیراً مشخص شده است که سه نوع اصلی وجود دارد rRNA، به ترتیب، اولین - در سلول های یوکاریوتی، دوم - در سلول های باکتری های واقعی، و همچنین در میتوکندریو کلروپلاست هایوکاریوت ها، سوم - در آرکی باکتری ها. تحقیقات در زمینه ژنتیک مولکولی ما را وادار کرده است که نگاهی تازه به نظریه منشا یوکاریوت ها بیندازیم. اکنون اعتقاد بر این است که سه شاخه مختلف از پروکاریوت ها به طور همزمان در زمین باستان تکامل یافته اند - آرکی باکتری ها، یوباکتری ها و اورکاریوت ها ، با ساختارهای مختلف و روش های مختلف بدست آوردن انرژی مشخص می شود. اورکاریوت ها که اساسا جزء هسته ای-سیتوپلاسمی یوکاریوت ها بودند، متعاقباً به عنوان همزیست هانمایندگان گروه های مختلف یوباکتری ها که به میتوکندری و کلروپلاست سلول های یوکاریوتی آینده تبدیل می شوند.

بنابراین، رتبه کلاسی که قبلا برای آرکی باکتری ها تخصیص داده شده بود، به وضوح کافی نیست. در حال حاضر، بسیاری از محققان تمایل دارند پروکاریوت ها را به دو پادشاهی تقسیم کنند: آرکی باکتری ها و باکتری های واقعی (یوباکتری ) یا حتی آرکی باکتری ها را به یک ابر پادشاهی جداگانه آرکیا جدا کنید.

طبقه بندی باکتری های واقعی در اینجا آورده شده است طرح.

که در سلول باکتریاییهیچ هسته ای وجود ندارد، کروموزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند. علاوه بر این، سلول باکتری فاقد اندامک های غشایی است: میتوکندری, EPS, دستگاه گلژیو غیره بیرون غشای سلولی با دیواره سلولی پوشیده شده است.

اکثر باکتری ها با استفاده از جریان آب یا هوا به صورت غیرفعال حرکت می کنند. فقط برخی از آنها اندامک های حرکتی دارند - تاژک . تاژک های پروکاریوتی ساختار بسیار ساده ای دارند و از پروتئین فلاژلین تشکیل شده اند که استوانه ای توخالی با قطر 10 تا 20 نانومتر را تشکیل می دهد. آنها به محیط پیچ می شوند و سلول را به جلو می برند. ظاهراً این تنها ساختار شناخته شده در طبیعت است که از اصل چرخ استفاده می کند.

بر اساس شکل، باکتری ها به چند گروه تقسیم می شوند:

کوکسی ها (دارای شکل گرد)؛

باسیل ها (دارای فرم میله ای شکل)؛

اسپیرلا (شکل مارپیچ دارند)؛

ویبریوها (شکل کاما را داشته باشند).

بر اساس روش تنفس، باکتری ها به دو دسته تقسیم می شوند هوازی (بیشتر باکتری ها) و بی هوازی ها (عوامل ایجاد کننده کزاز، بوتولیسم، گانگرن گازی). اولی برای نفس کشیدن به اکسیژن نیاز دارد، برای دومی، اکسیژن بی فایده یا حتی سمی است.

باکتری ها با تقسیم تقریباً هر 20 دقیقه (در شرایط مساعد) تکثیر می شوند. DNA تکثیر می شود و هر سلول دختر کپی خود را از DNA والد دریافت می کند. انتقال DNA بین سلول های غیرقابل تقسیم نیز امکان پذیر است (از طریق گرفتن DNA "برهنه" با استفاده از باکتریوفاژهایا توسط صرف هنگامی که باکتری ها توسط فیمبریاهای جفتی به یکدیگر متصل می شوند)، با این حال، افزایش تعداد افراد رخ نمی دهد. از تولید مثل توسط اشعه های خورشید و محصولات فعالیت حیاتی خود جلوگیری می شود.

رفتار باکتری ها چندان پیچیده نیست. گیرنده های شیمیایی تغییرات اسیدی محیط و غلظت مواد مختلف را ثبت می کنند: قندها، اسیدهای آمینه، اکسیژن. بسیاری از باکتری ها به تغییرات دما یا نور واکنش نشان می دهند و برخی از باکتری ها می توانند میدان مغناطیسی زمین را حس کنند.

در شرایط نامساعد، باکتری با یک پوسته متراکم پوشیده می شود، سیتوپلاسم کم آب می شود و فعالیت حیاتی تقریباً متوقف می شود. در این حالت، هاگ های باکتری می توانند ساعت ها در خلاء عمیق باقی بمانند و دمای 240- تا 100+ درجه سانتی گراد را تحمل کنند.

شکل 1 - تصویر یک سلول پروکاریوتی

شکل 4- ساختار تاژک باکتری های گرم منفی.
1 - نخ؛ 2 - قلاب؛ 3 - بدن پایه; 4 - میله; 5 - L-ring; 6 - P-ring; 7 - S-ring; 8 - M-ring; 9 - CPM; 10 - فضای پری پلاسمیک; 11 - لایه پپتیدوگلیکان؛ 12 - غشای خارجی

ساختار سلول های پروکاریوت های پایین بسیار ساده تر است (شکل 1). علاوه بر این، ساختار متفاوت دستگاه هسته ای تنها ویژگی متمایز کننده یک سلول یوکاریوتی از یک پروکاریوتی نیست.

یکی از اجزای ساختاری اصلی یک سلول پروکاریوتی است غشای سلولی (شکل 2 و 3). غشای سلولی باکتری ها شامل کمپلکس های مولکولی پیچیده متشکل از پروتئین ها، پلی ساکاریدها و مواد چربی مانند است. به دلیل سفت بودن، به عنوان نوعی اسکلت سلول عمل می کند و شکل خاصی به آن می دهد. غشای سلولی پروکاریوت ها نوعی مانع برای عبور املاح از محیط به داخل سلول ایجاد می کند. سلول های سیانوباکتری ها با یک پوسته پکتین الاستیک پوشیده شده اند. در برخی از انواع باکتری ها، لایه ای از مخاط روی سطح سلول تشکیل می شود و نوعی کیس را تشکیل می دهد - کپسول .

ساختارهای سطحی سلول‌های بسیاری از باکتری‌ها شامل تاژک‌ها هستند - اندام‌های حرکتی که رشته‌های بلند و بسیار نازک، مارپیچی، مواج یا منحنی هستند (شکل 4).

شکل 3- دیواره سلولی باکتری های گرم منفی (A) و ساختار مولکول لیپوپلی ساکارید (B).
الف. دیواره سلولی باکتری های گرم منفی 1 - غشای سیتوپلاسمی. 2 - لایه پپتیدوگلیکان؛ 3 - فضای پری پلاسمیک; 4 - مولکول های پروتئین; 5 - فسفولیپید؛ 6 - لیپوپلی ساکارید.
ب. ساختار مولکول لیپوپلی ساکارید 1 - لیپید A. 2 - هسته پلی ساکارید داخلی; 3 - هسته پلی ساکارید بیرونی؛ 4 - آنتی ژن O

طول تاژک می تواند چندین برابر طول بدن باکتری باشد. تعداد و محل تاژک ها از ویژگی های بارز این گونه است. برخی از انواع باکتری ها یک تاژک دارند ( یکنواخت در برخی دیگر، تاژک‌ها به صورت دسته‌هایی در یک یا هر دو انتهای سلول قرار دارند. lophotrichs ، بقیه دارای یک تاژک در هر دو انتهای سلول هستند ( آمفیتریکس ، در چهارم تمام سطح سلول را می پوشانند ( پری تریکوز ).

غشای سیتوپلاسمی در مجاورت پوسته قرار دارد. دارای نفوذپذیری انتخابی است - به مواد خاصی اجازه می دهد تا وارد سلول شوند و مواد خاصی را از آن خارج کنند. به لطف این توانایی، غشاء نقش یک اندامک را ایفا می کند که مواد مغذی را در داخل سلول متمرکز می کند و خروج مواد زائد را به بیرون تسهیل می کند. در داخل سلول همیشه فشار اسمزی در مقایسه با محیط افزایش یافته است. غشای سیتوپلاسمی ماندگاری آن را تضمین می کند. علاوه بر این، این مکان محلی سازی تعدادی از سیستم های آنزیمی، به ویژه آنزیم های ردوکس مرتبط با تولید انرژی است (در یوکاریوت ها آنها در میتوکندری قرار دارند). برخلاف سلول‌های یوکاریوتی، یک سلول پروکاریوتی به بخش‌هایی تقسیم نمی‌شود. سلول های پروکاریوتی نه کمپلکس گلژی دارند و نه میتوکندری و هیچ حرکت جهتی سیتوپلاسم در آنها وجود ندارد. پدیده پینوسیتوز و فاگوسیتوز مشخصه پروکاریوت ها نیست. از میان اندامک ها، تنها ریبوزوم ها شبیه ریبوزوم های یوکاریوت ها هستند.

بسیاری از سلول های باکتریایی ساختار غشایی خاصی دارند - مزوزوم ها در نتیجه انقباض غشای سیتوپلاسمی به داخل سلول ایجاد می شود. نقش آنها هنوز به طور کامل مشخص نشده است. مفروضاتی در مورد مشارکت مزوزوم ها در مهمترین فرآیندهای درون سلولی تقسیم سلولی، سنتز مواد غشای سلولی و متابولیسم انرژی وجود دارد.