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

komórki prokariotyczne- są to najbardziej prymitywne, bardzo prosto ułożone, zachowujące cechy dawnych czasów. Do prokariotyczny(lub organizmy przedjądrowe) obejmują bakterie i niebiesko-zielone algi (cyjanobakterie). Opierając się na wspólnej strukturze i wyraźnych różnicach w stosunku do innych komórek, komórki prokariotyczne są izolowane w niezależnym królestwie strzelb.

Rozważ strukturę komórka prokariotyczna na przykładzie bakterii. Aparat genetyczny komórki prokariotycznej jest reprezentowany przez DNA pojedynczego chromosomu pierścieniowego, znajdującego się w cytoplazmie i nie oddzielonego od niej błoną. Taki analog jądra nazywa się nukleoidem. DNA nie tworzy kompleksów z białkami, dlatego wszystkie geny tworzące chromosom „pracują”, tj. informacje są z nich stale odczytywane.

komórka prokariotyczna otoczona błoną oddzielającą cytoplazmę od ściany komórkowej, zbudowaną ze złożonej, wysokopolimerowej substancji. W cytoplazmie jest niewiele organelli, ale obecne są liczne małe rybosomy (komórki bakteryjne zawierają od 5 000 do 50 000 rybosomów).

Cytoplazma komórki prokariotycznej jest przesiąknięta błonami tworzącymi retikulum endoplazmatyczne i zawiera rybosomy, które przeprowadzają syntezę białek.

Wewnętrzna część ściany komórkowej komórki prokariotycznej jest reprezentowana przez błonę plazmatyczną, której występy do cytoplazmy tworzą mezosomy zaangażowane w budowę podziałów komórkowych, rozmnażanie i są miejscem przyłączania DNA. Oddychanie w bakteriach odbywa się w mezosomach, w niebiesko-zielonych algach w błonach cytoplazmatycznych.

W wielu bakteriach substancje rezerwowe osadzają się wewnątrz komórki: polisacharydy, tłuszcze, polifosforany. Substancje rezerwowe, wchodzące w metabolizm, mogą przedłużyć żywotność komórki przy braku zewnętrznych źródeł energii.

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

Zwykle 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, następnie komórki potomne rozchodzą się lub pozostają połączone w charakterystyczne grupy - łańcuchy, paczki itp. Bakteria - Escherichia coli podwaja swoją liczebność co 20 minut.

Bakterie charakteryzują się sporulacją. 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 obserwuje się proces płciowy w postaci wymiany informacji genetycznej między dwiema komórkami. Proces płciowy zwiększa dziedziczną zmienność mikroorganizmów.

Większość organizmów żywych zjednoczona jest w królestwie eukariontów, w tym królestwie roślin, grzybów i zwierząt. komórki eukariotyczne są większe komórki prokariotyczne, składają się z aparatu powierzchniowego, jądra i cytoplazmy.

Rodzaj lekcji: połączone.

Metody: werbalne, wizualne, praktyczne, poszukiwanie problemu.

Cele Lekcji

Edukacyjne: pogłębienie wiedzy studentów na temat budowy komórek eukariotycznych, nauczenie ich zastosowania na zajęciach praktycznych.

Rozwijanie: doskonalenie umiejętności pracy uczniów z materiałem dydaktycznym; rozwijać myślenie uczniów poprzez proponowanie zadań polegających na porównywaniu komórek prokariotycznych i eukariotycznych, komórek roślinnych i komórek zwierzęcych wraz z identyfikacją podobnych i wyróżniających się cech.

Ekwipunek: plakat "Budowa błony cytoplazmatycznej"; karty zadań; materiały informacyjne (budowa komórki prokariotycznej, typowa komórka roślinna, budowa komórki zwierzęcej).

Komunikacja międzyprzedmiotowa: botanika, zoologia, anatomia i fizjologia człowieka.

Plan lekcji

I. Moment organizacyjny

Sprawdź gotowość do lekcji.
Sprawdzanie listy studentów.
Przedstawienie tematu i celów lekcji.

II. Nauka nowego materiału

Podział organizmów na pro- i eukarionty

Kształt komórek jest niezwykle różnorodny: niektóre są zaokrąglone, inne wyglądają jak gwiazdy z wieloma promieniami, inne są wydłużone itp. Komórki różnią się też wielkością – od tych najmniejszych, ledwie dostrzegalnych pod mikroskopem świetlnym, po te doskonale widoczne gołym okiem (np. jaja ryb czy żabich jaj).

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

prokarioty (od łac. zawodowiec- przed, przed, zamiast i po grecku. karion- jądro) - są to organizmy, których komórki nie posiadają jądra ograniczonego błoną, tj. wszystkie bakterie, w tym archebakterie i sinice. Całkowita liczba gatunków prokariotów wynosi około 6000. Cała informacja genetyczna komórki prokariotycznej (genofor) zawarta jest w pojedynczej kolistej cząsteczce DNA. Brakuje mitochondriów i chloroplastów, a funkcje oddychania lub fotosyntezy, które dostarczają komórce energii, pełni błona plazmatyczna (ryc. 1). Prokarionty rozmnażają się bez wyraźnego procesu płciowego, dzieląc się na dwie części. Prokarionty są w stanie przeprowadzić szereg specyficznych procesów fizjologicznych: wiążą azot cząsteczkowy, przeprowadzają fermentację mlekową, rozkładają drewno, utleniają siarkę i żelazo.

Po rozmowie wprowadzającej uczniowie zastanawiają się nad budową komórki prokariotycznej, porównując główne cechy budowy z typami komórek eukariotycznych (ryc. 1).

eukarionty - Są to organizmy wyższe, które mają wyraźnie określone jądro, które jest oddzielone od cytoplazmy błoną (kariomembraną). Eukarionty obejmują wszystkie wyższe zwierzęta i rośliny, a także jednokomórkowe i wielokomórkowe algi, grzyby i pierwotniaki. Jądrowe DNA u eukariontów jest zamknięte w chromosomach. Eukarionty mają organelle komórkowe ograniczone błonami.

Różnice między eukariontami a prokariotami

- Eukarioty mają prawdziwe jądro: aparat genetyczny komórki eukariotycznej jest chroniony przez powłokę podobną do powłoki samej komórki.
– Organelle zawarte w cytoplazmie otoczone są błoną.

Budowa komórek roślinnych i zwierzęcych

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

Studiując botanikę, zoologię i anatomię człowieka, zapoznałeś się już ze strukturą różnych typów komórek. Przeanalizujmy pokrótce ten artykuł.

Ćwiczenie 1. Na podstawie rysunku 2 określ, które organizmy i typy tkanek odpowiadają komórkom pod numerami 1-12. Jaki jest powód ich kształtu?

Budowa i funkcje organelli komórek roślinnych i zwierzęcych

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

Stół. Budowa i funkcje organelli komórek roślinnych i zwierzęcych

organelle komórkowe	Struktura organelli	Funkcjonować	Obecność organelli w komórkach
			rośliny	Zwierząt
Chloroplast	Jest to rodzaj plastydu	Barwi rośliny na zielono do fotosyntezy
leukoplast	Powłoka składa się z dwóch elementarnych membran; wewnętrzny, wrastając w zrąb, tworzy kilka tylakoidów	Syntetyzuje i gromadzi skrobię, oleje, białka
Chromoplast	Plastydy o barwie żółtej, pomarańczowej i czerwonej, barwę zawdzięczają pigmentom - karotenoidom	Czerwony, żółty kolor jesiennych liści, soczystych owoców itp.
	Zajmuje do 90% objętości dojrzałej komórki, wypełnionej sokiem komórkowym	Utrzymanie turgoru, gromadzenie substancji zapasowych i produktów przemiany materii, regulacja ciśnienia osmotycznego itp.
mikrotubule	Składa się z tubuliny białkowej, znajdującej się w pobliżu błony plazmatycznej	Uczestniczą w odkładaniu celulozy na ścianach komórkowych, ruchu różnych organelli w cytoplazmie. Podczas podziału komórki mikrotubule tworzą podstawę struktury wrzeciona podziałowego.
Membrana plazmowa (CPM)	Składa się z dwuwarstwy lipidowej przesiąkniętej białkami zanurzonymi na różne głębokości	Bariera, transport substancji, komunikacja między komórkami
Płynny EPR	Układ kanalików płaskich i rozgałęzionych	Przeprowadza syntezę i uwalnianie lipidów
Szorstki EPR	Swoją nazwę zawdzięcza licznym rybosomom na powierzchni.	Synteza białek, ich gromadzenie i przekształcanie 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 komórki
Ściana komórkowa	Składa się z długich cząsteczek celulozy ułożonych w wiązki zwane mikrofibrylami	Rama zewnętrzna, skorupa ochronna
plazmodesmy	Małe kanały cytoplazmatyczne przebijające ściany komórkowe	Połącz protoplasty sąsiednich komórek
mitochondria		Synteza ATP (magazynowanie energii)
Aparat Golgiego	Składa się ze stosu płaskich worków - cystern lub dictyosomów	Synteza polisacharydów, tworzenie CPM i lizosomów
Lizosomy		trawienie wewnątrzkomórkowe
Rybosomy	Składa się z dwóch nierównych podjednostek duże i małe, na które mogą się oddzielić	Miejsce biosyntezy białek
Cytoplazma	Składa się z wody z dużą ilością rozpuszczonych substancji zawierających glukozę, białka i jony	Zawiera inne organelle komórkowe i przeprowadzane są wszystkie procesy metabolizmu komórkowego.
Mikrofilamenty	Włókna aktyny są zwykle ułożone w wiązki w pobliżu powierzchni komórek	Uczestniczy w ruchliwości i przekształcaniu komórek
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 ciałka podstawne rzęsek
mikrokosmki	wypukłości błony plazmatycznej	Zwiększ zewnętrzną powierzchnię komórki, mikrokosmki razem tworzą granicę komórki

wnioski

1. Ściana komórkowa, plastydy i centralna wakuola są nieodłączne tylko 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. Opiera się na plazmalemie (błonie komórkowej) i składniku węglowodanowo-białkowym.

Funkcje ściany komórkowej:

- utrzymuje kształt komórki i nadaje wytrzymałość mechaniczną komórce i całemu organizmowi;
- chroni komórkę przed uszkodzeniami mechanicznymi i wnikaniem do niej szkodliwych związków;
- wykonuje rozpoznawanie sygnałów molekularnych;
- reguluje wymianę substancji między komórką a środowiskiem;
- przeprowadza interakcje międzykomórkowe w organizmie wielokomórkowym.

Funkcja ściany komórkowej:

- stanowi ramę zewnętrzną - skorupę ochronną;
- zapewnia transport substancji (woda, sole, cząsteczki wielu substancji organicznych przechodzą przez ścianę komórkową).

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 warstwę powierzchniową komórek zwierzęcych glikokaliks, pełni funkcję bezpośredniego łączenia komórek zwierzęcych ze środowiskiem zewnętrznym, z wszystkimi otaczającymi go substancjami, nie pełni roli wspomagającej.

Pod glikokaliksem zwierzęcia i ścianą komórkową komórki roślinnej znajduje się błona plazmatyczna, która graniczy bezpośrednio z cytoplazmą. Błona plazmatyczna zawiera białka i lipidy. Są one ułożone w uporządkowany sposób dzięki różnym wzajemnym interakcjom chemicznym. Cząsteczki lipidów w błonie komórkowej są ułożone w dwóch rzędach i tworzą ciągłą dwuwarstwę lipidową. Cząsteczki białek nie tworzą ciągłej warstwy, znajdują się w warstwie lipidowej, zanurzając się w nią na różnych głębokościach. Cząsteczki białek i lipidów są ruchome.

Funkcje błony komórkowej:

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

Wejście substancji do komórki

Powierzchnia komórki nie jest ciągła. W błonie cytoplazmatycznej znajdują się liczne maleńkie dziury - pory, przez które, z pomocą lub bez pomocy specjalnych białek, jony i małe cząsteczki mogą przenikać do komórki. Ponadto niektóre jony i małe cząsteczki mogą dostać się do komórki bezpośrednio przez błonę. Wejście najważniejszych jonów i molekuł do wnętrza komórki nie jest dyfuzją bierną, ale transportem aktywnym, który wymaga energii. Transport substancji jest selektywny. Selektywna przepuszczalność błony komórkowej nazywa się półprzepuszczalność.

droga fagocytoza do wnętrza komórki wchodzą: duże cząsteczki substancji organicznych, takich jak białka, polisacharydy, cząstki pokarmu, bakterie. Fagocytoza odbywa się przy udziale błony komórkowej. W miejscu, w którym powierzchnia komórki styka się z cząsteczką jakiejś gęstej substancji, błona ugina się, tworzy zagłębienie i otacza cząstkę, która w „kapsułce membranowej” jest zanurzona w komórce. Powstaje wakuola trawienna, w której trawione są substancje organiczne, które dostały się do komórki.

Poprzez fagocytozę żywią się ameby, orzęski, leukocyty zwierzęce i ludzkie. Leukocyty pochłaniają 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 przenikania substancji do komórki nie jest w nich realizowana.

Kropelki cieczy zawierające różne substancje w stanie rozpuszczonym i zawieszonym również wnikają do komórki przez błonę plazmatyczną.Zjawisko to nazwano pinocytoza. Proces wchłaniania płynów jest podobny do fagocytozy. Kroplę płynu zanurza się w cytoplazmie w „pakiecie 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. Konsolidacja badanego materiału

Na jakie dwie duże grupy dzielą się wszystkie organizmy ze względu na budowę jądra?
Jakie organelle występują tylko w komórkach roślinnych?
Jakie organelle występują tylko w komórkach zwierzęcych?
Jaka jest różnica między budową ściany komórkowej roślin i zwierząt?
Jakie są dwa sposoby dostania się substancji do komórki?
Jakie znaczenie ma fagocytoza dla zwierząt?

Na Ziemi są tylko dwa typy organizmów: eukarionty i prokarioty. Różnią się znacznie pod względem budowy, pochodzenia i rozwoju ewolucyjnego, co zostanie szczegółowo omówione poniżej.

W kontakcie z

Oznaki komórki prokariotycznej

Prokarionty są inaczej nazywane przedjądrowymi. Komórka prokariotyczna nie ma innych organelli, które mają otoczkę błonową (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego).

Posiadają również następujące cechy:

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 znajdują się w stanie wolnym (dyfuzyjnie).
4. Mają zdolność do sporulacji w niesprzyjających warunkach.
5. Obecność plazmidów - małych pozachromosomalnych cząsteczek DNA. Ich funkcją jest przekazywanie informacji genetycznej, zwiększanie odporności na wiele agresywnych czynników.
6. Obecność wici i pilusów - zewnętrznych formacji białkowych niezbędnych do ruchu.
7. Pęcherzyki gazowe to puste przestrzenie. Dzięki nim ciało może poruszać się w słupie wody.
8. Ściana komórkowa prokariotów (zwłaszcza bakterii) składa się z mureiny.
9. Głównymi metodami pozyskiwania energii u prokariotów są chemo- i fotosynteza.

Należą do nich bakterie i archeony. Przykłady prokariontów: krętki, proteobakterie, sinice, krenarcheota.

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

Budowa komórki prokariotycznej

bakteria

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

Istnieją bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Ich główna różnica polega na budowie błony komórkowej. Gram-dodatnie mają grubszą otoczkę, do 80% składa się z zasady mureinowej, a także polisacharydów i polipeptydów. Barwione metodą Grama dają purpurowy kolor. Większość z tych bakterii to patogeny. Gram-ujemne mają cieńszą ścianę, oddzieloną od błony przestrzenią peryplazmatyczną. Jednak taka skorupa ma zwiększoną wytrzymałość i jest znacznie bardziej odporna na działanie przeciwciał.

Bakterie odgrywają bardzo ważną rolę w przyrodzie:

1. Cyjanobakterie (niebiesko-zielone algi) pomagają utrzymać właściwy poziom tlenu w atmosferze. Tworzą ponad połowę całego O2 na Ziemi.
2. Przyczyniają się do rozkładu szczątków organicznych, tym samym biorąc udział w obiegu wszystkich substancji, uczestniczą w tworzeniu gleby.
3. Utrwalacze azotu na korzeniach roślin strączkowych.
4. Oczyszczają wodę z odpadów, na przykład przemysłu metalurgicznego.
5. Wchodzą w skład mikroflory żywych organizmów, pomagając w jak największym stopniu wchłaniać składniki odżywcze.
6. Wykorzystuje się je w przemyśle spożywczym do fermentacji, w ten sposób otrzymuje się sery, twarogi, alkohole, ciasta.

Uwaga! Oprócz wartości dodatniej bakterie pełnią również rolę negatywną. Wiele z nich powoduje śmiertelne choroby, takie jak cholera, dur brzuszny, syfilis i gruźlica.

bakteria

Archeony

Wcześniej połączono je z bakteriami w jedno królestwo Drobyanoków. Jednak z czasem stało się jasne, że archeony mają swoją indywidualną ścieżkę ewolucyjną i bardzo różnią się od innych mikroorganizmów składem biochemicznym i metabolizmem. Wyróżnia się do 5 typów, najczęściej badane to Euryarchaeots i Crenarchaeotes. Cechy archeologiczne 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;
• uczestniczą w trawieniu u ludzi i wielu przeżuwaczy;
• mają bardziej stabilną i trwałą otoczkę błony ze względu na obecność wiązań eterowych w lipidach glicerolowo-eterowych. Dzięki temu archeony mogą żyć w środowiskach silnie zasadowych lub kwaśnych, a także w warunkach wysokich temperatur;
• ściana komórkowa, w przeciwieństwie do bakterii, nie zawiera peptydoglikanu i składa się z pseudomureiny.

Struktura eukariontów

Eukarionty to królestwo organizmów, których komórki zawierają jądro. Oprócz archeonów i bakterii wszystkie żywe istoty na Ziemi są eukariontami (na przykład rośliny, pierwotniaki, zwierzęta). Komórki mogą się znacznie różnić pod względem kształtu, struktury, wielkości i funkcji. Mimo to są podobne w podstawach życia, metabolizmie, wzroście, rozwoju, zdolności do irytacji i zmienności.

Komórki eukariotyczne mogą być setki lub tysiące razy większe niż komórki prokariotyczne. Obejmują jądro i cytoplazmę z licznymi błoniastymi i niebłoniastymi organellami. Błony obejmują: retikulum endoplazmatyczne, lizosomy, kompleks Golgiego, mitochondria. Bezbłonowe: rybosomy, centrum komórkowe, mikrotubule, mikrofilamenty.

Struktura eukariontów

Porównajmy komórki eukariotyczne z różnych królestw.

Do królestw eukariontów należą:

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

Tabela: Charakterystyka porównawcza komórek roślinnych i zwierzęcych

Struktura	komórka roślinna	klatka dla zwierząt
Ściana komórkowa	Celuloza	Składa się z glikokaliksu - cienkiej warstwy białek, węglowodanów i lipidów.
Główna lokalizacja	Położony bliżej ściany	Położony w centralnej części
Centrum komórkowe	Wyłącznie w niższych algach	Teraźniejszość
wakuole	Zawiera sok komórkowy	Skurczowe i trawienne.
Substancja zapasowa	Skrobia	glikogen
plastydy	Trzy rodzaje: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty	Zaginiony
Żywność	autotroficzny	heterotroficzny

Porównanie prokariotów i eukariontów

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

Prokarioty i eukarionty fotosyntetyzują inaczej. U prokariotów proces ten zachodzi na wyrostkach błonowych (chromatoforach) ułożonych w osobne stosy. Bakterie nie posiadają fotosystemu fluoru, dlatego nie wydzielają tlenu, w przeciwieństwie do niebiesko-zielonych alg, które tworzą go podczas fotolizy. Źródłami wodoru u prokariotów są siarkowodór, H2, różne substancje organiczne i woda. Głównymi barwnikami są bakteriochlorofil (w bakteriach), chlorofil i fikobiliny (w sinicach).

Spośród wszystkich eukariontów tylko rośliny są zdolne do fotosyntezy. Mają specjalne formacje - chloroplasty zawierające membrany ułożone w granach lub blaszkach. Obecność fotosystemu II umożliwia uwalnianie tlenu do atmosfery podczas procesu fotolizy wody. Jedynym źródłem cząsteczek wodoru jest woda. Głównym pigmentem jest chlorofil, a fikobiliny występują tylko w czerwonych algach.

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 µm	10 do 100 µm
Kapsuła	Jest. Pełni funkcję ochronną. Związany ze ścianą komórkową	Zaginiony
błona plazmatyczna	Jest	Jest
Ściana komórkowa	Składa się z pektyny lub mureiny	Są inne niż zwierzęta
Chromosomy	Zamiast tego koliste DNA. W cytoplazmie zachodzi translacja i transkrypcja.	Liniowe cząsteczki DNA. Translacja zachodzi w cytoplazmie, a transkrypcja w jądrze.
Rybosomy	Mały typ 70S. Znajduje się w cytoplazmie.	Duży typ 80S, może być przyczepiony do retikulum endoplazmatycznego, zlokalizowanego w plastydach i mitochondriach.
organelle błoniaste	Nic. Istnieją przerosty błony - mezosomy	Są to: mitochondria, kompleks Golgiego, centrum komórkowe, EPS
Cytoplazma	Jest	Jest
	Zaginiony	Jest
wakuole	Gaz (aerosomy)	Jest
Chloroplasty	Nic. Fotosynteza zachodzi w bakteriochlorofilach	Występuje tylko w roślinach
plazmidy	Jest	Zaginiony
Jądro	Zaginiony	Jest
Mikrofilamenty i mikrotubule.	Zaginiony	Jest
Metody podziału	Zwężenie, pączkowanie, koniugacja	Mitoza, mejoza
Interakcja lub kontakty	Zaginiony	Plasmodesmy, desmosomy lub septa
Rodzaje odżywiania komórek	Fotoautotroficzny, fotoheterotroficzny, chemoautotroficzny, chemoheterotroficzny	Endocytoza fototroficzna (u roślin) i fagocytoza (u innych)

Różnice między prokariotami a eukariontami

Podobieństwa i różnice między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi

Wniosek

Porównanie organizmu prokariotycznego i eukariotycznego jest dość pracochłonnym procesem, wymagającym rozważenia 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. Osoby zainteresowane tym tematem mogą skorzystać z tych informacji.

Komórka prokariotyczna jest znacznie prostsza niż komórki zwierząt i roślin. Na zewnątrz pokryta jest ścianą komórkową pełniącą funkcje ochronne, kształtujące i transportowe. Sztywność ściany komórkowej zapewnia mureina. Czasami komórka bakteryjna jest pokryta na wierzchu kapsułką lub warstwą śluzu.

Protoplazma bakterii, podobnie jak u eukariontów, jest otoczona przez błona plazmatyczna. Mezosomy biorące udział w procesie oddychania, bakteriochlorofil i inne barwniki znajdują się w workowatych, rurkowatych lub blaszkowatych zagłębieniach błony. Materiał genetyczny prokariotów nie tworzy jądra, ale znajduje się bezpośrednio w cytoplazmie. Bakteryjne DNA to pojedyncza kolista cząsteczka, z której każda składa się z tysięcy i milionów par zasad. Genom komórki bakteryjnej jest znacznie prostszy niż genom komórek bardziej zaawansowanych stworzeń: DNA bakterii zawiera średnio kilka tysięcy genów.

Nie występuje w komórkach prokariotycznych retikulum endoplazmatyczne, a rybosomy unoszą się swobodnie w cytoplazmie. Nie u prokariotów mitochondria; część ich funkcji jest wykonywana przez błonę komórkową.

prokarioty

Bakterie są najmniejszymi organizmami o budowie komórkowej; ich rozmiary wahają się od 0,1 do 10 µm. Typowy punkt druku może pomieścić setki tysięcy średniej wielkości bakterii. Bakterie można zobaczyć tylko pod mikroskopem, stąd ich nazwa mikroorganizmy lub drobnoustroje; badane są mikroorganizmy mikrobiologia . Dział mikrobiologii zajmujący się bakteriami to tzw bakteriologia . Położono początek tej nauki Anthony van Leeuwenhoeka w XVII wieku.

bakteria to najstarsze znane organizmy. Ślady żywotnej aktywności bakterii i sinic (stromatolitów) należą do archaiku i datowane są na 3,5 miliarda lat.

Ze względu na możliwość wymiany genów między przedstawicielami różnych gatunków, a nawet rodzajów, dość trudno jest usystematyzować prokarionty. Zadowalająca taksonomia prokariotów nie została jeszcze zbudowana; wszystkie istniejące systemy są sztuczne i klasyfikują bakterie według jakiejś grupy cech, bez uwzględnienia ich pokrewieństwa filogenetycznego. Wcześniej bakterie wraz z grzyby oraz algi zaliczane do podkrólestwa roślin niższych. Bakterie są obecnie klasyfikowane jako odrębne królestwo prokariotów. Najpopularniejszym systemem klasyfikacji jest układ Bergiego na podstawie budowy ściany komórkowej.

Pod koniec XX wieku naukowcy odkryli, że komórki stosunkowo mało zbadanej grupy bakterii - archebakterie - zawierać rRNA, które różnią się budową zarówno od rRNA prokariotycznego, jak i eukariotycznego rRNA. Struktura aparatu genetycznego archebakterii (obecność introny i powtarzające się sekwencje przetwarzanie, formularz rybosom) zbliża je do eukariontów; z drugiej strony archebakterie mają również typowe cechy prokariontów (brak jądra w komórce, obecność wici, plazmidów i wakuoli gazowych, wielkość rRNA, wiązanie azotu). Wreszcie archebakterie różnią się od wszystkich innych organizmów budową ściany komórkowej, rodzajem fotosyntezy i kilkoma innymi cechami. Archebakterie są w stanie egzystować w ekstremalnych warunkach (np. w gorących źródłach w temperaturach powyżej 100°C, w głębinach oceanicznych przy ciśnieniu 260 atm, w nasyconych roztworach soli (30% NaCl)). Niektóre archebakterie wytwarzają metan, podczas gdy inne wykorzystują związki siarki jako źródło energii.

Najwyraźniej archebakterie to bardzo stara grupa organizmów; „ekstremalne” możliwości świadczą o warunkach charakterystycznych dla powierzchni Ziemi epoka archaiczna. Uważa się, że archebakterie są najbliżej hipotetycznych „komórek”, które następnie dały początek całej różnorodności życia na Ziemi.

Ostatnio stało się jasne, że istnieją trzy główne typy rRNA, przedstawili odpowiednio pierwszy – w komórkach eukariotycznych, drugi – w komórkach prawdziwych bakterii, a także w mitochondria oraz chloroplasty eukarionty, trzeci - w archebakterii. Badania genetyki molekularnej wymusiły nowe spojrzenie na teorię pochodzenia eukariontów. Obecnie uważa się, że na starożytnej Ziemi jednocześnie ewoluowały trzy różne gałęzie prokariotów - archebakterie, eubakterie i urkarionty , charakteryzujących się inną budową i różnymi sposobami pozyskiwania energii. Urkarionty, które w rzeczywistości były jądrowo-cytoplazmatycznym składnikiem eukariontów, zostały następnie włączone jako symbionty przedstawiciele różnych grup eubakterii, które zamieniły się w mitochondria i chloroplasty przyszłych komórek eukariotycznych.

Tym samym ranga klasowa przydzielona wcześniej archebakteriom jest wyraźnie niewystarczająca. Obecnie wielu badaczy ma tendencję do dzielenia prokariontów na dwa królestwa: archebakterie i prawdziwe bakterie (eubakterie ) lub nawet wyodrębnić archebakterie w osobne królestwo Archaea.

Klasyfikacja prawdziwych bakterii jest podana w schemat.

W komórka bakteryjna nie ma jądra, chromosomy są swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie. Ponadto w komórce bakteryjnej nie ma organelli błonowych: mitochondria, EPS, Aparat Golgiego itp. Na zewnątrz błona komórkowa jest pokryta ścianą komórkową.

Większość bakterii porusza się biernie, wykorzystując prądy wody lub powietrza. Tylko nieliczne z nich mają organelle ruchu - wić . Wici prokariotyczne mają bardzo prostą budowę i składają się z białka flageliny, które tworzy wydrążony cylinder o średnicy 10–20 nm. Wkręcają się w podłoże, przesuwając komórkę do przodu. Najwyraźniej jest to jedyna znana w przyrodzie konstrukcja, która wykorzystuje zasadę koła.

Bakterie dzielą się na kilka grup w zależności od ich kształtu:

kokcy (mają zaokrąglony kształt);

pałeczki (mają kształt pręta);

spirilla (mają kształt spirali);

wibracje (mają formę przecinka).

W zależności od sposobu oddychania bakterie dzielą się na: aeroby (większość bakterii) i beztlenowce (czynniki sprawcze tężca, zatrucia jadem kiełbasianym, zgorzeli gazowej). Ci pierwsi potrzebują tlenu do oddychania, drudzy tlen jest bezużyteczny, a nawet trujący.

Bakterie rozmnażają się dzieląc mniej więcej co 20 minut (w sprzyjających warunkach). DNA replikuje się, każda komórka potomna otrzymuje własną kopię macierzystego DNA. Możliwe jest również przenoszenie DNA między komórkami niedzielącymi się (poprzez wychwytywanie „nagiego” DNA za pomocą bakteriofagi lub przez koniugacje , gdy bakterie są połączone fimbriami kopulacyjnymi), jednak wzrost liczby osobników nie występuje. Rozmnażaniu zapobiegają promienie słoneczne i produkty ich własnej aktywności życiowej.

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

W niesprzyjających warunkach bakteria jest pokryta gęstą skorupą, cytoplazma jest odwodniona, a aktywność życiowa prawie się zatrzymuje. W tym stanie zarodniki bakterii mogą przebywać godzinami w głębokiej próżni, wytrzymywać temperatury od -240°C do +100°C.

Ryc. 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 typu P; 7 - Pierścień S; 8 - pierścień M; 9 - CPM; 10 - przestrzeń peryplazmatyczna; 11 - warstwa peptydoglikanu; 12 - membrana zewnętrzna

Struktura komórek niższych prokariontów jest znacznie prostsza (ryc. 1). Jednocześnie odmienna budowa aparatu jądrowego nie jest jedyną cechą odróżniającą komórkę eukariotyczną od prokariotycznej.

Jednym z głównych składników strukturalnych komórki prokariotycznej jest Ściana komórkowa (ryc. 2, 3). Skład błony komórkowej bakterii obejmuje złożone kompleksy molekularne składające się z białek, polisacharydów i substancji tłuszczopodobnych. Będąc sztywnym, służy jako szkielet komórki, nadając jej określony kształt. Błona komórkowa prokariotów tworzy swoistą barierę dla przenikania rozpuszczonych substancji ze środowiska do wnętrza komórki. Komórki cyjanobakterii pokryte są elastyczną błoną pektynową. W niektórych typach bakterii na powierzchni komórki tworzy się warstwa śluzu, tworząc niejako przypadek - kapsuła .

Wśród struktur powierzchniowych komórek wielu bakterii znajdują się wici – narządy ruchu, które są długimi, bardzo cienkimi nitkami, spiralnymi, falistymi lub zakrzywionymi (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. Budowa cząsteczki lipopolisacharydu 1 - lipid A; 2 - wewnętrzny rdzeń polisacharydowy; 3 - zewnętrzny rdzeń polisacharydowy; 4 - O-antygen

Długość wici może być wielokrotnie większa od długości ciała bakterii. Charakterystyczną cechą gatunku jest liczba i umiejscowienie wici. Niektóre gatunki bakterii mają jedną wici ( monotryczny ), w innych wici są ułożone w pęczki na jednym lub obu końcach komórki ( lofotryczny ), trzeci ma jedną wici na obu końcach komórki ( amfitryczny ), w czwartym pokrywają całą powierzchnię komórki ( peritrichous ).

W pobliżu skorupy znajduje się błona cytoplazmatyczna. Ma selektywną przepuszczalność - pozwala pewnym substancjom dostać się do komórki i usuwa z niej pewne substancje. Dzięki tej zdolności błona pełni rolę organelli, która koncentruje składniki odżywcze wewnątrz komórki i sprzyja wydalaniu produktów przemiany materii. Wewnątrz komórki zawsze panuje podwyższone ciśnienie osmotyczne w stosunku do otoczenia. Błona cytoplazmatyczna zapewnia jej stałość. Ponadto jest miejscem lokalizacji szeregu układów enzymatycznych, w szczególności enzymów redoks związanych z produkcją energii (u eukariontów znajdują się one w mitochondriach). W przeciwieństwie do komórek eukariotycznych, w komórce prokariotycznej nie ma podziału na przedziały. Komórki prokariotyczne nie mają ani zespołu Golgiego, ani mitochondriów, ani nie ma w nich ukierunkowanego ruchu cytoplazmy. Zjawiska pinocytozy i fagocytozy nie są charakterystyczne dla prokariotów. Spośród organelli tylko rybosomy są podobne do rybosomów eukariotycznych.

W wielu komórkach bakteryjnych znaleziono specjalne struktury błonowe - mezosomy powstaje w wyniku cofania się błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Ich rola nie została jeszcze w pełni wyjaśniona. Istnieją przypuszczenia dotyczące udziału mezosomów w najważniejszych wewnątrzkomórkowych procesach podziału komórki, syntezie substancji błony komórkowej oraz w metabolizmie energetycznym.