Rysunek prokariota. Kim są eukarionty i prokarioty: charakterystyka porównawcza komórek różnych królestw

Komórki prokariotyczne- są to najbardziej prymitywne organizmy o bardzo prostej strukturze, które zachowują cechy głębokiej starożytności. DO prokariotyczny(lub organizmy przedjądrowe) obejmują bakterie i sinice (cyjanobakterie). Na podstawie podobieństwa struktury i wyraźnych różnic w stosunku do innych komórek, prokarioty klasyfikuje się do niezależnego królestwa rozdrobnionych komórek.

Spójrzmy na strukturę komórka prokariotyczna na przykładzie bakterii. Aparat genetyczny komórki prokariotycznej jest reprezentowany przez DNA pojedynczego okrągłego chromosomu, znajduje się w cytoplazmie i nie jest od niej ograniczony błoną. Ten analog jądra nazywa się nukleoidem. DNA nie tworzy kompleksów z białkami i dlatego wszystkie geny wchodzące w skład chromosomu „pracują”, tj. informacje są z nich na bieżąco odczytywane.

Komórka prokariotyczna otoczony błoną oddzielającą cytoplazmę od ściany komórkowej, utworzony ze złożonej, silnie polimerycznej substancji. W cytoplazmie jest niewiele organelli, ale występują liczne małe rybosomy (komórki bakteryjne zawierają od 5 000 do 50 000 rybosomów).

Cytoplazma komórki prokariotycznej przenika przez błony tworzące retikulum endoplazmatyczne, zawiera rybosomy przeprowadzające syntezę białek.

Wewnętrzna część ściany komórkowej komórki prokariotycznej jest reprezentowana przez błonę plazmatyczną, której wypukłości do cytoplazmy tworzą mezosomy, które biorą udział w budowie ścian komórkowych, rozmnażaniu i są miejscem przyłączania DNA. Oddychanie u bakterii zachodzi w mezosomach, a u niebieskozielonych alg w błonach cytoplazmatycznych.

Wiele bakterii odkłada w komórce substancje rezerwowe: polisacharydy, tłuszcze, polifosforany. Substancje rezerwowe, jeśli zostaną włączone do metabolizmu, mogą przedłużyć życie komórki przy braku zewnętrznych źródeł energii.

(1-ściana komórkowa, 2-zewnętrzna błona cytoplazmatyczna, 3-chromosom (okrągła cząsteczka DNA), 4-rybosom, 5-mezosom, 6-wgłobienie zewnętrznej błony cytoplazmatycznej, 7-wakuole, 8-wici, 9-stosy błony, w których zachodzi fotosynteza)

Z reguły bakterie rozmnażają się, dzieląc się na dwie części. Po wydłużeniu komórek stopniowo tworzy się przegroda poprzeczna, którą układa się w kierunku od zewnątrz do wewnątrz, po czym komórki potomne rozchodzą się lub pozostają połączone w charakterystyczne grupy - łańcuchy, pakiety itp. Bakteria E. coli podwaja swoją liczebność co 20 minut.

Bakterie charakteryzują się tworzeniem przetrwalników. Rozpoczyna się od oderwania części cytoplazmy od komórki macierzystej. Oddzielona część zawiera jeden genom i jest otoczona błoną cytoplazmatyczną. Następnie wokół zarodnika rośnie ściana komórkowa, często wielowarstwowa. U bakterii proces seksualny zachodzi w formie wymiany informacji genetycznej między dwiema komórkami. Proces seksualny zwiększa dziedziczną zmienność mikroorganizmów.

Większość żywych organizmów jest zjednoczona w superkrólestwie eukariontów, które obejmuje królestwo roślin, grzybów i zwierząt. Komórki eukariotyczne są większe komórki prokariotyczne składają się z aparatu powierzchniowego, jądra i cytoplazmy.

Typ lekcji: połączone.

Metody: werbalne, wizualne, praktyczne, poszukiwanie problemów.

Cele Lekcji

Edukacyjne: pogłębiają wiedzę uczniów na temat budowy komórek eukariotycznych, uczą ich stosowania na zajęciach praktycznych.

Rozwojowe: doskonalenie umiejętności uczniów w zakresie pracy z materiałem dydaktycznym; rozwijaj myślenie uczniów, oferując zadania polegające na porównaniu komórek prokariotycznych i eukariotycznych, komórek roślinnych i komórek zwierzęcych, identyfikując cechy podobne i charakterystyczne.

Sprzęt: plakat „Struktura błony cytoplazmatycznej”; karty zadań; ulotka (budowa komórki prokariotycznej, typowa komórka roślinna, budowa komórki zwierzęcej).

Połączenia interdyscyplinarne: botanika, zoologia, anatomia i fizjologia człowieka.

Plan lekcji

I. Moment organizacyjny

Sprawdzanie gotowości do zajęć.
Sprawdzanie listy uczniów.
Przekaż temat i cele lekcji.

II. Nauka nowego materiału

Podział organizmów na pro- i eukarionty

Komórki mają niezwykle zróżnicowany kształt: niektóre są okrągłe, inne wyglądają jak gwiazdy z wieloma promieniami, inne są wydłużone itp. Komórki różnią się także wielkością – od najmniejszych, trudnych do rozróżnienia w mikroskopie świetlnym, po doskonale widoczne gołym okiem (np. jaja ryb i żab).

Każde niezapłodnione jajo, w tym gigantyczne skamieniałe jaja dinozaurów przechowywane w muzeach paleontologicznych, również było kiedyś żywymi komórkami. Jeśli jednak mówimy o głównych elementach struktury wewnętrznej, wszystkie komórki są do siebie podobne.

Prokarioty (od łac. zawodowiec- wcześniej, wcześniej, zamiast i grecki. karion– jądro) to organizmy, których komórki nie posiadają jądra otoczonego błoną, tj. wszystkie bakterie, w tym archaebakterie i cyjanobakterie. Całkowita liczba gatunków prokariotycznych wynosi około 6000. Cała informacja genetyczna komórki prokariotycznej (genofor) zawarta jest w pojedynczej kolistej cząsteczce DNA. Brak jest mitochondriów i chloroplastów, a funkcje oddychania czy fotosyntezy, które dostarczają komórce energii, pełni błona plazmatyczna (ryc. 1). Prokarioty rozmnażają się bez wyraźnego procesu płciowego, dzieląc się na dwie części. Prokarioty są zdolne do przeprowadzania szeregu specyficznych procesów fizjologicznych: wiążą azot cząsteczkowy, przeprowadzają fermentację kwasu mlekowego, rozkładają drewno oraz utleniają siarkę i żelazo.

Po wstępnej rozmowie uczniowie zapoznają się z budową komórki prokariotycznej, porównując główne cechy strukturalne z typami komórek eukariotycznych (ryc. 1).

Eukarionty - są to organizmy wyższe, które mają wyraźnie określone jądro, które jest oddzielone od cytoplazmy błoną (kariomembraną). Do eukariontów zaliczają się wszystkie wyższe zwierzęta i rośliny, a także jednokomórkowe i wielokomórkowe glony, grzyby i pierwotniaki. DNA jądrowy u eukariontów jest zawarty w chromosomach. Eukarionty mają organelle komórkowe ograniczone błonami.

Różnice między eukariontami i prokariotami

– Eukarionty mają prawdziwe jądro: aparat genetyczny komórki eukariotycznej jest chroniony przez błonę podobną do błony samej komórki.
– Organelle wchodzące w skład cytoplazmy są otoczone błoną.

Budowa komórek roślinnych i zwierzęcych

Komórka każdego organizmu jest systemem. Składa się z trzech połączonych ze sobą części: powłoki, jądra i cytoplazmy.

Studiując botanikę, zoologię i anatomię człowieka zapoznałeś się już ze strukturą różnych typów komórek. Przyjrzyjmy się pokrótce temu materiałowi.

Ćwiczenie 1. Na podstawie ryciny 2 określ, jakim organizmom i typom tkanek odpowiadają komórki oznaczone numerami 1–12. Co decyduje o ich kształcie?

Budowa i funkcje organelli komórek roślinnych i zwierzęcych

Korzystając z rysunków 3 i 4 oraz Słownika i podręcznika biologii, uczniowie uzupełniają tabelę porównującą komórki zwierzęce i roślinne.

Tabela. Budowa i funkcje organelli komórek roślinnych i zwierzęcych

Organelle komórkowe	Struktura organelli	Funkcjonować	Obecność organelli w komórkach
			rośliny	Zwierząt
Chloroplast	Jest to rodzaj plastydu	Zabarwia rośliny na zielono i umożliwia fotosyntezę.
Leukoplast	Powłoka składa się z dwóch elementarnych membran; wewnętrzny, wrastający w zrąb, tworzy kilka tylakoidów	Syntetyzuje i gromadzi skrobię, oleje, białka
Chromoplasty	Plastydy o kolorach żółtym, pomarańczowym i czerwonym, kolor zawdzięczają pigmentom - karotenoidom	Czerwony, żółty kolor jesiennych liści, soczystych owoców itp.
	Zajmuje do 90% objętości dojrzałej komórki, wypełnionej sokiem komórkowym	Utrzymanie turgoru, gromadzenie substancji rezerwowych i produktów przemiany materii, regulacja ciśnienia osmotycznego itp.
Mikrotubule	Składa się z białka tubuliny, zlokalizowanego w pobliżu błony komórkowej	Uczestniczą w odkładaniu celulozy na ścianach komórkowych i ruchu różnych organelli w cytoplazmie. Podczas podziału komórek mikrotubule stanowią podstawę struktury wrzeciona
Membrana plazmowa (PMM)	Składa się z dwuwarstwy lipidowej, przez którą przenikają białka zanurzone na różnych głębokościach	Bariera, transport substancji, komunikacja między komórkami
Gładki EPR	System rur płaskich i rozgałęzionych	Przeprowadza syntezę i uwalnianie lipidów
Szorstki EPR	Swoją nazwę zawdzięcza dużej liczbie rybosomów znajdujących się na jego powierzchni.	Synteza, akumulacja i transformacja białek w celu uwolnienia z komórki na zewnątrz
	Otoczony podwójną błoną jądrową z porami. Zewnętrzna błona jądrowa tworzy ciągłą strukturę z błoną ER. Zawiera jedno lub więcej jąder	Nośnik informacji dziedzicznej, ośrodek regulacji aktywności komórek
Ściana komórkowa	Składa się z długich cząsteczek celulozy ułożonych w pęczki zwane mikrofibrylami	Rama zewnętrzna, skorupa ochronna
Plazmodesmy	Małe kanały cytoplazmatyczne przenikające ściany komórkowe	Łączą protoplasty sąsiadujących komórek
Mitochondria		Synteza ATP (magazynowanie energii)
Aparat Golgiego	Składa się ze stosu płaskich worków zwanych cisternae lub dictyosomami	Synteza polisacharydów, tworzenie CPM i lizosomów
Lizosomy		Trawienie wewnątrzkomórkowe
Rybosomy	Składa się z dwóch nierównych podjednostek - duże i małe, na które mogą się rozdzielić	Miejsce biosyntezy białek
Cytoplazma	Składa się z wody z dużą ilością rozpuszczonych substancji zawierających glukozę, białka i jony	Mieści inne organelle komórkowe i przeprowadza wszystkie procesy metabolizmu komórkowego.
Mikrofilamenty	Włókna zbudowane z aktyny białkowej, zwykle ułożone w pęczki w pobliżu powierzchni komórek	Uczestniczyć w ruchliwości komórek i zmianie kształtu
Centriole	Może być częścią aparatu mitotycznego komórki. Komórka diploidalna zawiera dwie pary centrioli	Uczestniczyć w procesie podziału komórek u zwierząt; w zoosporach glonów, mchów i pierwotniaków tworzą podstawne ciała rzęsek
Mikrokosmki	Występy błony plazmatycznej	Zwiększają zewnętrzną powierzchnię komórki; mikrokosmki wspólnie tworzą granicę komórki

wnioski

1. Ściana komórkowa, plastydy i wakuola centralna są charakterystyczne dla komórek roślinnych.
2. Lizosomy, centriole, mikrokosmki występują głównie tylko w komórkach organizmów zwierzęcych.
3. Wszystkie inne organelle są charakterystyczne zarówno dla komórek roślinnych, jak i zwierzęcych.

Struktura błony komórkowej

Błona komórkowa znajduje się na zewnątrz komórki, oddzielając ją od zewnętrznego lub wewnętrznego środowiska organizmu. Jego podstawą jest plazmalemma (błona komórkowa) i składnik węglowodanowo-białkowy.

Funkcje błony komórkowej:

– utrzymuje kształt komórki i nadaje wytrzymałość mechaniczną komórce i ciału jako całości;
– chroni komórkę przed uszkodzeniami mechanicznymi i przedostawaniem się do niej szkodliwych związków;
– dokonuje rozpoznawania sygnałów molekularnych;
– reguluje metabolizm pomiędzy komórką a środowiskiem;
– przeprowadza interakcje międzykomórkowe w organizmie wielokomórkowym.

Funkcja ściany komórkowej:

– stanowi ramę zewnętrzną – powłokę ochronną;
– zapewnia transport substancji (przez ścianę komórkową przechodzi woda, sole i cząsteczki wielu substancji organicznych).

Zewnętrzna warstwa komórek zwierzęcych, w przeciwieństwie do ścian komórkowych roślin, jest bardzo cienka i elastyczna. Nie jest widoczny pod mikroskopem świetlnym i składa się z różnych polisacharydów i białek. Nazywa się powierzchniową warstwą komórek zwierzęcych glikokaliks, pełni funkcję bezpośredniego połączenia komórek zwierzęcych ze środowiskiem zewnętrznym, ze wszystkimi otaczającymi je substancjami, ale nie pełni roli wspomagającej.

Pod glikokaliksem komórki zwierzęcej i ścianą komórkową komórki roślinnej znajduje się błona plazmatyczna granicząca bezpośrednio z cytoplazmą. Błona plazmatyczna składa się z białek i lipidów. Są one ułożone w sposób uporządkowany ze względu na różne wzajemne oddziaływania chemiczne. Cząsteczki lipidów w błonie komórkowej są ułożone w dwóch rzędach i tworzą ciągłą dwuwarstwę lipidową. Cząsteczki białka nie tworzą ciągłej warstwy, znajdują się w warstwie lipidowej, zanurzając się w niej na różne głębokości. Cząsteczki białek i lipidów są mobilne.

Funkcje błony komórkowej:

– tworzy barierę oddzielającą zawartość wewnętrzną komórki od środowiska zewnętrznego;
– zapewnia transport substancji;
– zapewnia komunikację pomiędzy komórkami w tkankach organizmów wielokomórkowych.

Wejście substancji do komórki

Powierzchnia komórki nie jest ciągła. W błonie cytoplazmatycznej znajduje się wiele maleńkich dziurek – porów, przez które z pomocą specjalnych białek lub bez nich jony i małe cząsteczki mogą przedostać się do komórki. Ponadto niektóre jony i małe cząsteczki mogą przedostać się do komórki bezpośrednio przez membranę. Wejście najważniejszych jonów i cząsteczek do komórki nie polega na biernej dyfuzji, ale na transporcie aktywnym, wymagającym wydatku energetycznego. Transport substancji jest selektywny. Nazywa się selektywną przepuszczalnością błony komórkowej półprzepuszczalność.

Przez fagocytoza Do komórki dostają się duże cząsteczki substancji organicznych, takich jak białka, polisacharydy, cząsteczki jedzenia i bakterie. Fagocytoza zachodzi z udziałem błony komórkowej. W miejscu kontaktu powierzchni komórki z cząstką dowolnej gęstej substancji membrana ugina się, tworzy wgłębienie i otacza cząstkę, która zanurzona jest wewnątrz komórki w „kapsułce membranowej”. Tworzy się wakuola trawienna, w której trawione są substancje organiczne dostające się do komórki.

Ameby, orzęski i leukocyty zwierząt i ludzi żywią się fagocytozą. Leukocyty absorbują bakterie, a także różne cząstki stałe, które przypadkowo dostają się do organizmu, chroniąc go w ten sposób przed bakteriami chorobotwórczymi. Ściana komórkowa roślin, bakterii i sinic zapobiega fagocytozie, dlatego ta droga wnikania substancji do komórki nie jest w nich realizowana.

Krople cieczy zawierające różne substancje w stanie rozpuszczonym i zawieszonym przenikają również do komórki przez błonę plazmatyczną.Zjawisko to nazwano tzw. pinocytoza. Proces wchłaniania płynów jest podobny do fagocytozy. Kroplę płynu zanurza się w cytoplazmie w „pakietze membranowym”. Substancje organiczne, które dostają się do komórki wraz z wodą, zaczynają być trawione pod wpływem enzymów zawartych w cytoplazmie. Pinocytoza jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie i jest przeprowadzana przez komórki wszystkich zwierząt.

III. Utrwalenie poznanego materiału

Na jakie dwie duże grupy dzielą się wszystkie organizmy ze względu na strukturę ich jądra?
Które organelle są charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych?
Które organelle są charakterystyczne dla komórek zwierzęcych?
Czym różni się budowa błony komórkowej roślin i zwierząt?
Jakie są dwie drogi, którymi substancje dostają się do komórki?
Jakie znaczenie ma fagocytoza u zwierząt?

Na Ziemi występują tylko dwa rodzaje organizmów: eukarionty i prokarioty. Różnią się znacznie strukturą, pochodzeniem i rozwojem ewolucyjnym, co zostanie szczegółowo omówione poniżej.

W kontakcie z

Objawy komórki prokariotycznej

Prokarioty nazywane są również przedjądrowymi. Komórka prokariotyczna nie ma innych organelli posiadających błonę membranową (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego).

Charakterystyczne dla nich są również:

1. bez otoczki i nie tworzy wiązań z białkami. Informacje są przesyłane i odczytywane w sposób ciągły.
2. Wszystkie prokarioty są organizmami haploidalnymi.
3. Enzymy występują w stanie wolnym (rozproszonym).
4. Mają zdolność tworzenia zarodników w niesprzyjających warunkach.
5. Obecność plazmidów – małych pozachromosomalnych cząsteczek DNA. Ich funkcją jest przekazywanie informacji genetycznej, zwiększając odporność na wiele czynników agresywnych.
6. Obecność wici i pilusów - zewnętrzne formacje białkowe niezbędne do ruchu.
7. Wakuole gazowe to wnęki. Dzięki nim ciało może poruszać się w słupie wody.
8. Ściana komórkowa prokariotów (mianowicie bakterii) składa się z mureiny.
9. Głównymi metodami pozyskiwania energii u prokariotów są chemio- i fotosynteza.

Należą do nich bakterie i archeony. Przykłady prokariotów: krętki, proteobakterie, sinice, krenarchaeota.

Uwaga! Pomimo tego, że prokarioty nie mają jądra, mają jego odpowiednik - nukleoid (okrągłą cząsteczkę DNA pozbawioną otoczek) oraz wolne DNA w postaci plazmidów.

Struktura komórki prokariotycznej

Bakteria

Przedstawiciele tego królestwa należą do najstarszych mieszkańców Ziemi i mają wysoki wskaźnik przeżywalności w ekstremalnych warunkach.

Istnieją bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Ich główna różnica polega na strukturze błony komórkowej. Gram-dodatnie mają grubszą otoczkę, do 80% składa się z zasady mureiny, a także polisacharydów i polipeptydów. Po wybarwieniu Gramem dają kolor fioletowy. Większość tych bakterii to patogeny. Gram-ujemne bakterie mają cieńszą ściankę, która jest oddzielona od błony przestrzenią peryplazmatyczną. Jednak taka otoczka ma zwiększoną wytrzymałość i jest znacznie bardziej odporna na działanie przeciwciał.

Bakterie odgrywają bardzo ważną rolę w przyrodzie:

1. Sinice (niebieskie algi) pomagają utrzymać wymagany poziom tlenu w atmosferze. Tworzą ponad połowę całego O2 na Ziemi.
2. Sprzyjają rozkładowi pozostałości organicznych, biorąc w ten sposób udział w cyklu wszystkich substancji i uczestniczą w tworzeniu gleby.
3. Utrwalacze azotu na korzeniach roślin strączkowych.
4. Oczyszczają wodę ze ścieków np. z przemysłu metalurgicznego.
5. Wchodzą w skład mikroflory organizmów żywych, pomagając maksymalizować wchłanianie składników odżywczych.
6. Stosowany w przemyśle spożywczym do fermentacji.W ten sposób powstają sery, twarogi, alkohole i ciasta.

Uwaga! Oprócz pozytywnego znaczenia bakterie odgrywają także rolę negatywną. Wiele z nich powoduje śmiertelne choroby, takie jak cholera, dur brzuszny, kiła i gruźlica.

Bakteria

Archeony

Wcześniej połączono je z bakteriami w jedno królestwo Drobyanok. Jednak z biegiem czasu stało się jasne, że archeony mają własną indywidualną ścieżkę ewolucji i bardzo różnią się od innych mikroorganizmów składem biochemicznym i metabolizmem. Istnieje aż 5 typów, najczęściej badane to euryarchaeota i crenarchaeota. Cechy archeonów to:

• większość z nich to chemoautotrofy - syntetyzują substancje organiczne z dwutlenku węgla, cukru, amoniaku, jonów metali i wodoru;
• odgrywają kluczową rolę w obiegu azotu i węgla;
• biorą udział w trawieniu u ludzi i wielu przeżuwaczy;
• mają bardziej stabilną i trwałą otoczkę membranową ze względu na obecność wiązań eterowych w lipidach glicerolowo-eterowych. Dzięki temu archeony mogą żyć w środowiskach silnie zasadowych lub kwaśnych, a także w wysokich temperaturach;
• ściana komórkowa w przeciwieństwie do bakterii nie zawiera peptydoglikanu i składa się z pseudomureiny.

Struktura eukariontów

Eukarionty to superkrólestwo organizmów, których komórki zawierają jądro. Oprócz archeonów i bakterii wszystkie żywe istoty na Ziemi to eukarionty (na przykład rośliny, pierwotniaki, zwierzęta). Komórki mogą znacznie różnić się kształtem, strukturą, rozmiarem i funkcjami. Mimo to są podobne w podstawach życia, metabolizmie, wzroście, rozwoju, zdolności do drażnienia i zmienności.

Komórki eukariotyczne mogą być setki lub tysiące razy większe niż komórki prokariotyczne. Obejmują jądro i cytoplazmę z licznymi organellami błoniastymi i niebłonowymi. Do błonowych należą: retikulum endoplazmatyczne, lizosomy, kompleks Golgiego, mitochondria. Niebłonowe: rybosomy, centrum komórkowe, mikrotubule, mikrofilamenty.

Struktura eukariontów

Porównajmy komórki eukariotyczne z różnych królestw.

Nadkrólestwo eukariontów obejmuje następujące królestwa:

• pierwotniaki. Heterotrofy, niektóre zdolne do fotosyntezy (glony). Rozmnażają się bezpłciowo, płciowo i w prosty sposób na dwie części. Większość nie ma ściany komórkowej;
• rośliny. Są producentami, główną metodą pozyskiwania energii jest fotosynteza. Większość roślin jest nieruchoma i rozmnaża się bezpłciowo, płciowo i wegetatywnie. Ściana komórkowa zbudowana jest z celulozy;
• grzyby. Wielokomórkowy. Są niższe i wyższe. Są to organizmy heterotroficzne i nie mogą poruszać się samodzielnie. Rozmnażają się bezpłciowo, płciowo i wegetatywnie. Magazynują glikogen i mają silną ścianę komórkową zbudowaną z chityny;
• Zwierząt. Istnieje 10 typów: gąbki, robaki, stawonogi, szkarłupnie, strunowce i inne. Są to organizmy heterotroficzne. Zdolny do samodzielnego poruszania się. Główną substancją magazynującą jest glikogen. Ściana komórkowa składa się z chityny, podobnie jak u grzybów. Główną metodą rozmnażania jest płciowa.

Tabela: Charakterystyka porównawcza komórek roślinnych i zwierzęcych

Struktura	komórka roślinna	komórka zwierzęca
Ściana komórkowa	Celuloza	Składa się z glikokaliksu – cienkiej warstwy białek, węglowodanów i lipidów.
Lokalizacja rdzenia	Znajduje się bliżej ściany	Znajduje się w centralnej części
Centrum komórek	Wyłącznie w niższych algach	Obecny
Wakuole	Zawiera sok komórkowy	Skurczowy i trawienny.
Substancja zapasowa	Skrobia	Glikogen
Plastydy	Trzy typy: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty	Nic
Odżywianie	Autotroficzny	Heterotroficzny

Porównanie prokariotów i eukariontów

Cechy strukturalne komórek prokariotycznych i eukariotycznych są istotne, ale jedna z głównych różnic dotyczy przechowywania materiału genetycznego i sposobu pozyskiwania energii.

Prokarioty i eukarionty dokonują fotosyntezy w różny sposób. U prokariotów proces ten zachodzi na wyrostkach błonowych (chromatoforach), ułożonych w osobne stosy. Bakterie nie mają fotosystemu fluorowego, więc nie wytwarzają tlenu, w przeciwieństwie do sinic, które wytwarzają go podczas fotolizy. Źródłami wodoru u prokariotów są siarkowodór, H2, różne substancje organiczne i woda. Głównymi pigmentami są bakteriochlorofil (w bakteriach), chlorofil i fikobiliny (w sinicach).

Ze wszystkich eukariontów tylko rośliny są zdolne do fotosyntezy. Mają specjalne formacje - chloroplasty, zawierające błony ułożone w grana lub blaszki. Obecność fotosystemu II umożliwia uwolnienie tlenu do atmosfery podczas procesu fotolizy wody. Jedynym źródłem cząsteczek wodoru jest woda. Głównym pigmentem jest chlorofil, a fikobiliny występują tylko w krasnorostach.

Główne różnice i cechy charakterystyczne prokariotów i eukariontów przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela: Podobieństwa i różnice między prokariotami i eukariontami

Porównanie	Prokarioty	Eukarionty
Czas pojawienia się	Ponad 3,5 miliarda lat	Około 1,2 miliarda lat
Rozmiary komórek	Do 10 mikronów	Od 10 do 100 µm
Kapsuła	Jeść. Pełni funkcję ochronną. Związany ze ścianą komórkową	Nieobecny
Membrana plazmowa	Jeść	Jeść
Ściana komórkowa	Składa się z pektyny lub mureiny	Tak, z wyjątkiem zwierząt
Chromosomy	Zamiast tego istnieje kolisty DNA. Translacja i transkrypcja zachodzą w cytoplazmie.	Liniowe cząsteczki DNA. Translacja zachodzi w cytoplazmie, a transkrypcja w jądrze.
Rybosomy	Mały typ 70S. Znajduje się w cytoplazmie.	Duży typ 80S, może przyczepiać się do siateczki śródplazmatycznej i znajdować się w plastydach i mitochondriach.
Organoid otoczony błoną	Nic. Występują przerosty błonowe - mezosomy	Są to: mitochondria, kompleks Golgiego, centrum komórkowe, ER
Cytoplazma	Jeść	Jeść
	Nic	Jeść
Wakuole	Gaz (aerosomy)	Jeść
Chloroplasty	Nic. Fotosynteza zachodzi w bakteriochlorofilach	Występuje wyłącznie w roślinach
Plazmidy	Jeść	Nic
Rdzeń	Nieobecny	Jeść
Mikrofilamenty i mikrotubule.	Nic	Jeść
Metody podziału	Zwężenie, pączkowanie, koniugacja	Mitoza, mejoza
Interakcja lub kontakty	Nic	Plazmodesmy, desmosomy lub przegrody
Rodzaje odżywiania komórek	Fotoautotroficzne, fotoheterotroficzne, chemoautotroficzne, chemoheterotroficzne	Fototroficzna (w roślinach) endocytoza i fagocytoza (w innych)

Różnice między prokariotami i eukariontami

Podobieństwa i różnice między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi

Wniosek

Porównanie organizmu prokariotycznego i eukariotycznego jest dość pracochłonnym procesem, który wymaga uwzględnienia wielu niuansów. Mają ze sobą wiele wspólnego pod względem struktury, zachodzących procesów i właściwości wszystkich żywych istot. Różnice polegają na pełnionych funkcjach, sposobach żywienia i organizacji wewnętrznej. Każdy zainteresowany tym tematem może skorzystać z tych informacji.

Komórka prokariotyczna jest znacznie prostsza niż komórki zwierzęce i roślinne. Na zewnątrz pokryta jest ścianą komórkową, która pełni funkcje ochronne, formacyjne i transportowe. Sztywność ściany komórkowej zapewnia mureina. Czasami komórka bakteryjna jest pokryta na wierzchu torebką lub warstwą śluzu.

Protoplazma bakterii, podobnie jak u eukariontów, jest otoczona błona plazmatyczna. Wgłębienia workowe, kanalikowe lub blaszkowate błony zawierają mezosomy biorące udział w procesie oddychania, bakteriochlorofil i inne barwniki. Materiał genetyczny prokariotów nie tworzy jądra, ale znajduje się bezpośrednio w cytoplazmie. DNA bakteryjny jest pojedynczą kolistą cząsteczką, z której każda składa się z tysięcy i milionów par nukleotydów. Genom komórki bakteryjnej jest znacznie prostszy niż genom komórek organizmów bardziej rozwiniętych: DNA bakterii zawiera średnio kilka tysięcy genów.

Nieobecny w komórkach prokariotycznych retikulum endoplazmatycznego, A rybosomy swobodnie unoszą się w cytoplazmie. Prokarioty nie mają mitochondria; Ich funkcje częściowo pełni błona komórkowa.

Prokarioty

Bakterie to najmniejsze organizmy o strukturze komórkowej; ich rozmiary wahają się od 0,1 do 10 mikronów. Typowy punkt drukujący może pomieścić setki tysięcy średniej wielkości bakterii. Bakterie można zobaczyć tylko pod mikroskopem i dlatego tak się je nazywa mikroorganizmy lub drobnoustroje; badane są mikroorganizmy mikrobiologia . Dział mikrobiologii zajmujący się badaniem bakterii nazywa się bakteriologia . Ta nauka się zaczęła Anthony'ego van Leeuwenhoeka w XVII wieku.

Bakteria - najstarsze znane organizmy. Ślady życiowej aktywności bakterii i sinic (stromatolity) należą do archaiku i datowane są na 3,5 miliarda lat.

Ze względu na możliwość wymiany genów pomiędzy przedstawicielami różnych gatunków, a nawet rodzajów, usystematyzowanie prokariotów jest dość trudne. Nie stworzono jeszcze zadowalającej taksonomii prokariotów; wszystkie istniejące systemy są sztuczne i klasyfikują bakterie według jakiejś grupy cech, nie biorąc pod uwagę ich pokrewieństwa filogenetycznego. Wcześniej bakterie wraz z grzyby I glony zaliczany do podkrólestwa roślin niższych. Obecnie bakterie klasyfikuje się jako odrębne superkrólestwo prokariotów. Najpopularniejszym systemem klasyfikacji jest System Bergey’a, który opiera się na strukturze ściany komórkowej.

Pod koniec XX wieku naukowcy odkryli, że komórki stosunkowo mało zbadanej grupy bakterii - archebakterie - zawierać rRNA, różniący się strukturą zarówno od r-RNA prokariotów, jak i r-RNA eukariontów. Struktura aparatu genetycznego archebakterii (obecność introny i powtarzające się sekwencje, przetwarzanie, formularz rybosomy) przybliża je do eukariontów; z drugiej strony archebakterie mają również typowe cechy prokariotów (brak jądra w komórce, obecność wici, plazmidów i wakuoli gazowych, wielkość rRNA, wiązanie azotu). Wreszcie archebakterie różnią się od wszystkich innych organizmów strukturą ściany komórkowej, rodzajem fotosyntezy i niektórymi innymi cechami. Archebakterie mogą żyć w ekstremalnych warunkach (na przykład w gorących źródłach o temperaturze powyżej 100 ° C, w głębinach oceanu pod ciśnieniem 260 atm, w nasyconych roztworach soli (30% NaCl)). Niektóre archebakterie produkują metan, inne wykorzystują związki siarki do produkcji energii.

Najwyraźniej archebakterie to bardzo stara grupa organizmów; „ekstremalne” możliwości wskazują warunki charakterystyczne dla powierzchni Ziemi w Epoka archaiku. Uważa się, że archaebakterie są najbliżej hipotetycznych „pro-komórek”, które później dały początek całej różnorodności życia na Ziemi.

Ostatnio stało się jasne, że istnieją trzy główne typy rRNA, zaprezentowano odpowiednio pierwszy - w komórkach eukariotycznych, drugi - w komórkach prawdziwych bakterii, a także w mitochondria I chloroplasty eukarionty, trzeci - w archebakteriach. Badania z zakresu genetyki molekularnej zmusiły nas do świeżego spojrzenia na teorię pochodzenia eukariontów. Obecnie uważa się, że na starożytnej Ziemi wyewoluowały jednocześnie trzy różne gałęzie prokariotów – archaebakterie, eubakterie i ukarionty , charakteryzujące się odmienną budową i różnymi sposobami pozyskiwania energii. Urkarioty, które zasadniczo były jądrowym i cytoplazmatycznym składnikiem eukariontów, zostały następnie włączone jako symbionty przedstawiciele różnych grup eubakterii, które zamieniły się w mitochondria i chloroplasty przyszłych komórek eukariotycznych.

Zatem ranga klasowa przydzielona wcześniej archebakteriom jest wyraźnie niewystarczająca. Obecnie wielu badaczy ma tendencję do dzielenia prokariotów na dwa królestwa: archaebakterie i prawdziwe bakterie (eubakterie ) lub nawet oddzielić archebakterie w oddzielne Archaea superkrólestwa.

Klasyfikacja prawdziwych bakterii podana jest w schemat.

W komórka bakteryjna Nie ma jądra, chromosomy są swobodnie rozmieszczone w cytoplazmie. Ponadto komórce bakteryjnej brakuje organelli błonowych: mitochondria, EPS, Aparat Golgiego itp. Zewnętrzna strona błony komórkowej pokryta jest ścianą komórkową.

Większość bakterii porusza się biernie, wykorzystując prądy wody lub powietrza. Tylko niektóre z nich mają organelle ruchowe - wici . Wici prokariotyczne mają bardzo prostą budowę i składają się z białka flageliny, które tworzy pusty cylinder o średnicy 10–20 nm. Wkręcają się w podłoże, popychając komórkę do przodu. Najwyraźniej jest to jedyna znana w przyrodzie konstrukcja wykorzystująca zasadę koła.

Ze względu na kształt bakterie dzieli się na kilka grup:

ziarniaki (mają okrągły kształt);

pałeczki (mają kształt pręta);

spirilla (mają kształt spirali);

wibracje (mają kształt przecinka).

Ze względu na sposób oddychania bakterie dzielą się na aeroby (większość bakterii) i beztlenowce (czynniki wywołujące tężec, zatrucie jadem kiełbasianym, zgorzel gazową). Te pierwsze potrzebują tlenu do oddychania, dla tych drugich tlen jest bezużyteczny, a nawet trujący.

Bakterie rozmnażają się poprzez podział co około 20 minut (w sprzyjających warunkach). DNA ulega replikacji, a każda komórka potomna otrzymuje własną kopię macierzystego DNA. Możliwy jest także transfer DNA pomiędzy niedzielącymi się komórkami (poprzez wychwytywanie „nagiego” DNA za pomocą tzw bakteriofagi lub przez koniugacja , gdy bakterie są połączone ze sobą fimbriami kopulacyjnymi), nie następuje jednak wzrost liczby osobników. Promienie słoneczne i produkty ich własnej aktywności życiowej uniemożliwiają reprodukcję.

Zachowanie bakterii nie jest szczególnie złożone. Receptory chemiczne rejestrują zmiany kwasowości środowiska i stężenia różnych substancji: cukrów, aminokwasów, tlenu. Wiele bakterii reaguje na zmiany temperatury lub światła, a niektóre potrafią wyczuwać ziemskie pole magnetyczne.

W niesprzyjających warunkach bakteria pokrywa się gęstą otoczką, cytoplazma ulega odwodnieniu, a aktywność życiowa prawie ustaje. W tym stanie zarodniki bakterii mogą przebywać w głębokiej próżni przez wiele godzin i tolerować temperatury od –240°C do +100°C.

Rycina 1 – Obraz komórki prokariotycznej

Rycina 4 - Struktura wici bakterii Gram-ujemnych.
1 - wątek; 2 - hak; 3 - ciało podstawowe; 4 - pręt; 5 - pierścień L; 6 - pierścień P; 7 - Pierścień S; 8 - pierścień M; 9 - CPM; 10 - przestrzeń peryplazmatyczna; 11 - warstwa peptydoglikanu; 12 - membrana zewnętrzna

Struktura komórek niższych prokariotów jest znacznie prostsza (ryc. 1). Co więcej, odmienna budowa aparatu jądrowego nie jest jedyną cechą odróżniającą komórkę eukariotyczną od prokariotycznej.

Jednym z głównych składników strukturalnych komórki prokariotycznej jest Błona komórkowa (ryc. 2, 3). Błona komórkowa bakterii zawiera złożone kompleksy molekularne składające się z białek, polisacharydów i substancji tłuszczopodobnych. Będąc sztywnym, stanowi swego rodzaju szkielet komórki, nadając jej określony kształt. Błona komórkowa prokariotów tworzy rodzaj bariery dla przedostawania się substancji rozpuszczonych ze środowiska do komórki. Komórki sinic pokryte są elastyczną otoczką pektynową. U niektórych typów bakterii na powierzchni komórki tworzy się warstwa śluzu, tworząc rodzaj obudowy - kapsuła .

Struktury powierzchniowe komórek wielu bakterii obejmują wici – narządy ruchu, które mają postać długich, bardzo cienkich włókien, spiralnych, falistych lub zakrzywionych (ryc. 4).

Rycina 3 - Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych (A) i struktura cząsteczki lipopolisacharydu (B).
A. Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych 1 - błona cytoplazmatyczna; 2 - warstwa peptydoglikanu; 3 - przestrzeń peryplazmatyczna; 4 - cząsteczki białka; 5 - fosfolipid; 6 - lipopolisacharyd.
B. Struktura cząsteczki lipopolisacharydu 1 - lipid A; 2 - wewnętrzny rdzeń polisacharydowy; 3 - zewnętrzny rdzeń polisacharydowy; 4 - antygen O

Długość wici może być wielokrotnie większa niż długość ciała bakterii. Cechą charakterystyczną gatunku jest liczba i umiejscowienie wici. Niektóre rodzaje bakterii mają jedną wić ( monotrycze ), w innych wici znajdują się w pęczkach na jednym lub obu końcach komórki ( lofotrich ), inne mają po jednej wici na obu końcach komórki ( amfitrychy ), w czwartym pokrywają całą powierzchnię komórki ( peritrichous ).

Błona cytoplazmatyczna ściśle przylega do skorupy. Ma selektywną przepuszczalność – pozwala pewnym substancjom przedostać się do komórki i usunąć z niej pewne substancje. Dzięki tej zdolności błona pełni rolę organelli skupiającej składniki odżywcze wewnątrz komórki i ułatwiającej usuwanie produktów przemiany materii na zewnątrz. Wewnątrz komórki zawsze panuje zwiększone ciśnienie osmotyczne w porównaniu do otoczenia. Błona cytoplazmatyczna zapewnia jego trwałość. Ponadto jest miejscem lokalizacji szeregu układów enzymatycznych, w szczególności enzymów redoks związanych z produkcją energii (u eukariontów zlokalizowane są one w mitochondriach). W przeciwieństwie do komórek eukariotycznych, komórka prokariotyczna nie jest podzielona na przedziały. Komórki prokariotyczne nie mają ani kompleksu Golgiego, ani mitochondriów i nie ma w nich kierunkowego ruchu cytoplazmy. Zjawiska pinocytozy i fagocytozy nie są charakterystyczne dla prokariotów. Spośród organelli tylko rybosomy są podobne do rybosomów eukariontów.

Wiele komórek bakteryjnych ma specjalne struktury błonowe - mezosomy powstaje w wyniku cofnięcia się błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Ich rola nie została jeszcze w pełni wyjaśniona. Istnieją założenia dotyczące udziału mezosomów w najważniejszych wewnątrzkomórkowych procesach podziału komórek, syntezie substancji błon komórkowych oraz w metabolizmie energetycznym.