Desenul unui procariot. Cine sunt eucariote și procariote: caracteristici comparative ale celulelor din diferite regate

Celulele procariote- acestea sunt cele mai primitive, foarte simplu structurate organisme care păstrează trăsăturile antichității profunde. LA procariotă(sau prenucleare) organismele includ bacterii și alge albastre-verzi (cianobacteriile). Pe baza asemănării structurii și a diferențelor puternice față de alte celule, procariotele sunt clasificate în regnul independent al celulelor zdrobite.

Să ne uităm la structură celula procariota folosind bacterii ca exemplu. Aparatul genetic al unei celule procariote este reprezentat de ADN-ul unui singur cromozom circular, este situat în citoplasmă și nu este delimitat de acesta de o membrană. Acest analog al nucleului se numește nucleoid. ADN-ul nu formează complexe cu proteinele și, prin urmare, toate genele care fac parte din cromozom „funcționează”, adică. informațiile sunt citite continuu din ele.

Celula procariotaînconjurat de o membrană care separă citoplasma de peretele celular, format dintr-o substanță complexă, foarte polimerică. Există puține organele în citoplasmă, dar sunt prezenți numeroși ribozomi mici (celulele bacteriene conțin de la 5.000 la 50.000 de ribozomi).

Citoplasma unei celule procariote este pătrunsă de membranele care formează reticulul endoplasmatic; conține ribozomi care realizează sinteza proteinelor.

Partea interioară a peretelui celular al unei celule procariote este reprezentată de o membrană plasmatică, ale cărei proeminențe în citoplasmă formează mezosomi, care sunt implicați în construcția pereților celulari, reproducere și sunt locul atașării ADN-ului. Respirația bacteriilor are loc în mezosomi, iar în algele albastre-verzi din membranele citoplasmatice.

Multe bacterii depun în interiorul celulei substanțe de rezervă: polizaharide, grăsimi, polifosfați. Substanțele de rezervă, atunci când sunt incluse în metabolism, pot prelungi viața unei celule în absența surselor externe de energie.

(1-perete celular, 2-membrană citoplasmatică exterioară, 3-cromozom (moleculă circulară de ADN), 4-ribozom, 5-mezozom, 6-invaginarea membranei citoplasmatice exterioare, 7-vacuole, 8-flagele, 9-stive de membrane, în care are loc fotosinteza)

De regulă, bacteriile se reproduc prin împărțirea în două. După alungirea celulei, se formează treptat o partiție transversală, care este așezată în direcția din exterior spre interior, apoi celulele fiice diverg sau rămân conectate în grupuri caracteristice - lanțuri, pachete etc. Bacteria E. coli își dublează numărul la fiecare 20 de minute.

Bacteriile se caracterizează prin formarea de spori. Începe cu desprinderea unei părți a citoplasmei din celula mamă. Partea detașată conține un genom și este înconjurată de o membrană citoplasmatică. Apoi un perete celular, adesea multistrat, crește în jurul sporului. La bacterii, procesul sexual are loc sub forma unui schimb de informații genetice între două celule. Procesul sexual crește variabilitatea ereditară a microorganismelor.

Majoritatea organismelor vii sunt unite în superregnul eucariotelor, care include regnul plantelor, ciupercilor și animalelor. Celulele eucariote sunt mai mari celule procariote, constau dintr-un aparat de suprafață, un nucleu și o citoplasmă.

Tipul de lecție: combinat.

Metode: verbal, vizual, practic, de căutare a problemelor.

Obiectivele lecției

Educațional: aprofundați cunoștințele studenților despre structura celulelor eucariote, învățați-i să le aplice în orele practice.

Dezvoltare: îmbunătățirea abilităților elevilor de a lucra cu material didactic; dezvoltarea gândirii elevilor prin oferirea de sarcini pentru compararea celulelor procariote și eucariote, a celulelor vegetale și a celulelor animale, identificând trăsături similare și distinctive.

Echipamente: poster „Structura membranei citoplasmatice”; carduri de sarcini; fișă (structura unei celule procariote, o celulă vegetală tipică, structura unei celule animale).

Conexiuni interdisciplinare: botanică, zoologie, anatomie și fiziologie umană.

Planul lecției

I. Moment organizatoric

Verificarea gradului de pregătire pentru lecție.
Verificarea listei de studenți.
Comunicați subiectul și obiectivele lecției.

II. Învățarea de materiale noi

Împărțirea organismelor în pro- și eucariote

Celulele sunt extrem de variate ca formă: unele au formă rotundă, altele arată ca stele cu multe raze, altele sunt alungite etc. Celulele variază, de asemenea, ca mărime - de la cele mai mici, greu de distins la microscop cu lumină, până la perfect vizibile cu ochiul liber (de exemplu, ouăle de pești și broaște).

Orice ou nefertilizat, inclusiv ouăle uriașe de dinozaur fosilizate care sunt păstrate în muzeele paleontologice, a fost, de asemenea, cândva celule vii. Cu toate acestea, dacă vorbim despre elementele principale ale structurii interne, toate celulele sunt similare între ele.

procariote (din lat. pro- înainte, mai devreme, în loc de și greacă. karyon– nucleu) sunt organisme ale căror celule nu au un nucleu legat de membrană, adică. toate bacteriile, inclusiv arheobacterii și cianobacteriile. Numărul total de specii procariote este de aproximativ 6000. Toată informația genetică a unei celule procariote (genofor) este conținută într-o singură moleculă circulară de ADN. Mitocondriile și cloroplastele sunt absente, iar funcțiile de respirație sau fotosinteză, care asigură celulei energie, sunt îndeplinite de membrana plasmatică (Fig. 1). Procariotele se reproduc fără un proces sexual pronunțat prin împărțirea în două. Procariotele sunt capabile să efectueze o serie de procese fiziologice specifice: fixează azotul molecular, efectuează fermentarea acidului lactic, descompun lemnul și oxidează sulful și fierul.

După o conversație introductivă, studenții revizuiesc structura unei celule procariote, comparând principalele caracteristici structurale cu tipurile de celule eucariote (Fig. 1).

eucariote - acestea sunt organisme superioare care au un nucleu clar definit, care este separat de citoplasmă printr-o membrană (cariomembrană). Eucariotele includ toate animalele și plantele superioare, precum și algele, ciupercile și protozoarele unicelulare și multicelulare. ADN-ul nuclear la eucariote este conținut în cromozomi. Eucariotele au organele celulare delimitate de membrane.

Diferențele dintre eucariote și procariote

– Eucariotele au un nucleu real: aparatul genetic al celulei eucariote este protejat de o membrană asemănătoare cu membrana celulei însăși.
– Organelele incluse în citoplasmă sunt înconjurate de o membrană.

Structura celulelor vegetale și animale

Celula oricărui organism este un sistem. Este format din trei părți interconectate: înveliș, nucleu și citoplasmă.

În studiile dumneavoastră de botanică, zoologie și anatomie umană, v-ați familiarizat deja cu structura diferitelor tipuri de celule. Să trecem în revistă pe scurt acest material.

Exercitiul 1. Pe baza figurii 2, determinați căror organisme și tipuri de țesuturi corespund celulelor numerotate 1-12. Ce le determină forma?

Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Folosind figurile 3 și 4 și Dicționarul și manualul de biologie, elevii completează un tabel care compară celulele animale și cele vegetale.

Masa. Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Organele celulare	Structura organelelor	Funcţie	Prezența organelelor în celule
			plantelor	animalelor
cloroplast	Este un tip de plastidă	Colorează plantele în verde și permite să aibă loc fotosinteza.
Leucoplast	Învelișul este format din două membrane elementare; intern, crescând în stromă, formează câțiva tilacoizi	Sintetizează și acumulează amidon, uleiuri, proteine
Cromoplast	Plastide cu culori galbene, portocalii și roșii, culoarea se datorează pigmenților - carotenoizi	Culoarea roșie, galbenă a frunzelor de toamnă, fructe suculente etc.
	Ocupă până la 90% din volumul unei celule mature, umplută cu seva celulară	Menținerea turgenței, acumularea de substanțe de rezervă și produse metabolice, reglarea presiunii osmotice etc.
Microtubuli	Compus din tubulină proteică, situată în apropierea membranei plasmatice	Ei participă la depunerea celulozei pe pereții celulari și la mișcarea diferitelor organele din citoplasmă. În timpul diviziunii celulare, microtubulii formează baza structurii fusului
Membrana plasmatica (PMM)	Constă dintr-un strat dublu lipidic pătruns de proteine ​​scufundate la adâncimi diferite	Barieră, transport de substanțe, comunicare între celule
EPR neted	Sistem de tuburi plate și ramificate	Realizează sinteza și eliberarea lipidelor
EPR dur	Și-a primit numele datorită numeroșilor ribozomi aflați pe suprafața sa.	Sinteza, acumularea și transformarea proteinelor pentru eliberarea din celulă în exterior
	Înconjurat de o membrană dublă nucleară cu pori. Membrana nucleară exterioară formează o structură continuă cu membrana ER. Conține unul sau mai mulți nucleoli	Purtător de informații ereditare, centru de reglare a activității celulare
Perete celular	Constă din molecule lungi de celuloză dispuse în mănunchiuri numite microfibrile	Cadru exterior, carcasă de protecție
Plasmodesmate	Canale citoplasmatice minuscule care pătrund în pereții celulari	Uniți protoplastele celulelor învecinate
Mitocondriile		Sinteza ATP (stocarea de energie)
aparate Golgi	Constă dintr-un teanc de saci plate numite cisterne sau dictiozomi	Sinteza polizaharidelor, formarea CPM și lizozomi
Lizozomi		Digestia intracelulară
Ribozomi	Constă din două subunități inegale - mari și mici, în care se pot disocia	Locul de biosinteză a proteinelor
Citoplasma	Constă din apă cu un număr mare de substanțe dizolvate care conțin glucoză, proteine ​​și ioni	Adăpostește alte organite celulare și realizează toate procesele metabolismului celular.
Microfilamente	Fibre fabricate din proteina actină, de obicei aranjate în mănunchiuri lângă suprafața celulelor	Participa la motilitatea celulară și la schimbarea formei
Centrioli	Poate face parte din aparatul mitotic al celulei. O celulă diploidă conține două perechi de centrioli	Participarea la procesul de diviziune celulară la animale; în zoosporii de alge, mușchi și protozoare formează corpuri bazale de cili
Microvilli	Proeminențe ale membranei plasmatice	Ele măresc suprafața exterioară a celulei; microvilozitățile formează în mod colectiv marginea celulei

concluzii

1. Peretele celular, plastidele și vacuola centrală sunt unice pentru celulele vegetale.
2. Lizozomii, centriolii, microvilozitățile sunt prezenți în principal numai în celulele organismelor animale.
3. Toate celelalte organite sunt caracteristice atât pentru celulele vegetale, cât și pentru cele animale.

Structura membranei celulare

Membrana celulară este situată în afara celulei, separând aceasta din urmă de mediul extern sau intern al corpului. Baza sa este plasmalema (membrana celulară) și componenta carbohidrat-proteică.

Funcțiile membranei celulare:

– menține forma celulei și conferă rezistență mecanică celulei și corpului în ansamblu;
– protejează celula de deteriorarea mecanică și de intrarea în ea a compușilor nocivi;
– realizează recunoașterea semnalelor moleculare;
– reglează metabolismul dintre celulă și mediu;
– realizează interacțiune intercelulară într-un organism pluricelular.

Funcția peretelui celular:

– reprezintă un cadru extern – o carcasă de protecție;
– asigură transportul substanțelor (apa, sărurile și moleculele multor substanțe organice trec prin peretele celular).

Stratul exterior al celulelor animale, spre deosebire de pereții celulari ai plantelor, este foarte subțire și elastic. Nu este vizibil la microscop cu lumină și constă dintr-o varietate de polizaharide și proteine. Stratul de suprafață al celulelor animale se numește glicocalix, îndeplinește funcția de conectare directă a celulelor animale cu mediul extern, cu toate substanțele care îl înconjoară, dar nu joacă un rol de susținere.

Sub glicocalixul celulei animale și peretele celular al celulei vegetale există o membrană plasmatică care se învecinează direct cu citoplasmă. Membrana plasmatică este formată din proteine ​​și lipide. Ele sunt aranjate într-o manieră ordonată datorită diferitelor interacțiuni chimice între ele. Moleculele lipidice din membrana plasmatică sunt aranjate pe două rânduri și formează un dublu strat lipidic continuu. Moleculele de proteine ​​nu formează un strat continuu, ele sunt situate în stratul lipidic, plonjând în acesta la diferite adâncimi. Moleculele de proteine ​​și lipide sunt mobile.

Funcțiile membranei plasmatice:

– formează o barieră care separă conținutul intern al celulei de mediul extern;
– asigură transportul substanțelor;
– asigură comunicarea între celulele din țesuturile organismelor pluricelulare.

Intrarea substanțelor în celulă

Suprafața celulei nu este continuă. În membrana citoplasmatică există numeroase găuri minuscule - pori, prin care, cu sau fără ajutorul unor proteine ​​speciale, ionii și moleculele mici pot pătrunde în celulă. În plus, unii ioni și molecule mici pot intra în celulă direct prin membrană. Intrarea celor mai importanți ioni și molecule în celulă nu este difuzia pasivă, ci transportul activ, necesitând consum de energie. Transportul substantelor este selectiv. Se numește permeabilitatea selectivă a membranei celulare semi-permeabilitate.

De fagocitoză Molecule mari de substanțe organice, cum ar fi proteine, polizaharide, particule de alimente și bacterii intră în celulă. Fagocitoza are loc cu participarea membranei plasmatice. În punctul în care suprafața celulei intră în contact cu o particulă din orice substanță densă, membrana se îndoaie, formează o depresiune și înconjoară particula, care este scufundată în interiorul celulei într-o „capsulă membranară”. Se formează o vacuolă digestivă, iar substanțele organice care intră în celulă sunt digerate în ea.

Amebe, ciliați și leucocitele animalelor și oamenilor se hrănesc prin fagocitoză. Leucocitele absorb bacteriile, precum și o varietate de particule solide care intră accidental în organism, protejându-l astfel de bacteriile patogene. Peretele celular al plantelor, bacteriilor și algelor albastre-verzi previne fagocitoza și, prin urmare, această cale de intrare a substanțelor în celulă nu se realizează în ele.

Picăturile de lichid care conțin diferite substanțe în stare dizolvată și suspendată pătrund și ele în celulă prin membrana plasmatică.Acest fenomen a fost numit pinocitoza. Procesul de absorbție a lichidului este similar cu fagocitoza. O picătură de lichid este scufundată în citoplasmă într-un „pachet cu membrană”. Substanțele organice care intră în celulă împreună cu apa încep să fie digerate sub influența enzimelor conținute în citoplasmă. Pinocitoza este larg răspândită în natură și este efectuată de celulele tuturor animalelor.

III. Consolidarea materialului învățat

În ce două grupuri mari sunt împărțite toate organismele în funcție de structura nucleului lor?
Care organele sunt caracteristice numai celulelor vegetale?
Ce organele sunt unice pentru celulele animale?
Cum diferă structura membranei celulare a plantelor și animalelor?
Care sunt cele două moduri prin care substanțele pătrund într-o celulă?
Care este semnificația fagocitozei pentru animale?

Există doar două tipuri de organisme pe Pământ: eucariote și procariote. Ele diferă foarte mult prin structura, originea și dezvoltarea evolutivă, care vor fi discutate în detaliu mai jos.

In contact cu

Semne ale unei celule procariote

Procariotele sunt numite și prenucleare. O celulă procariotă nu are alte organite care au o membrană (reticul endoplasmatic, complex Golgi).

De asemenea, caracteristice acestora sunt următoarele:

1. fără coajă și nu formează legături cu proteinele. Informațiile sunt transmise și citite continuu.
2. Toate procariotele sunt organisme haploide.
3. Enzimele sunt situate în stare liberă (difuz).
4. Au capacitatea de a forma spori în condiții nefavorabile.
5. Prezența plasmidelor - molecule mici de ADN extracromozomial. Funcția lor este transferul de informații genetice, crescând rezistența la mulți factori agresivi.
6. Prezența flagelilor și pili - formațiuni proteice externe necesare mișcării.
7. Vacuolele de gaz sunt cavități. Datorită acestora, corpul este capabil să se miște în coloana de apă.
8. Peretele celular al procariotelor (și anume bacteriilor) este format din mureină.
9. Principalele metode de obținere a energiei la procariote sunt chimio- și fotosinteza.

Acestea includ bacteriile și arheile. Exemple de procariote: spirochete, proteobacterii, cianobacterii, crenarheote.

Atenţie!În ciuda faptului că procariotele nu au un nucleu, au echivalentul său - un nucleoid (o moleculă de ADN circulară lipsită de coji) și ADN liber sub formă de plasmide.

Structura unei celule procariote

Bacterii

Reprezentanții acestui regat sunt printre cei mai vechi locuitori ai Pământului și au o rată mare de supraviețuire în condiții extreme.

Există bacterii gram-pozitive și gram-negative. Principala lor diferență constă în structura membranei celulare. Gram-pozitivele au o înveliș mai groasă, până la 80% constă dintr-o bază mureină, precum și polizaharide și polipeptide. Cand sunt colorate cu Gram, dau o culoare violeta. Majoritatea acestor bacterii sunt agenți patogeni. Gram-negativele au un perete mai subțire, care este separat de membrană prin spațiul periplasmatic. Cu toate acestea, o astfel de înveliș are o rezistență crescută și este mult mai rezistentă la efectele anticorpilor.

Bacteriile joacă un rol foarte important în natură:

1. Cianobacteriile (alge albastre-verzi) ajută la menținerea nivelului necesar de oxigen în atmosferă. Ele formează mai mult de jumătate din tot O2 de pe Pământ.
2. Ele promovează descompunerea resturilor organice, participând astfel la ciclul tuturor substanțelor și participă la formarea solului.
3. Fixatori de azot pe rădăcinile de leguminoase.
4. Ei purifică apa din deșeurile, de exemplu, din industria metalurgică.
5. Ele fac parte din microflora organismelor vii, ajutând la maximizarea absorbției nutrienților.
6. Folosit în industria alimentară pentru fermentare.Așa se produc brânzeturile, brânza de vaci, alcoolul și aluatul.

Atenţie! Pe lângă semnificația lor pozitivă, bacteriile joacă și un rol negativ. Multe dintre ele provoacă boli mortale, cum ar fi holera, febra tifoidă, sifilisul și tuberculoza.

Bacterii

Archaea

Anterior, au fost combinate cu bacterii în regatul unic al Drobyanok. Cu toate acestea, de-a lungul timpului, a devenit clar că arheele au propria lor cale individuală de evoluție și sunt foarte diferite de alte microorganisme în compoziția lor biochimică și metabolism. Există până la 5 tipuri, cele mai studiate sunt euryarchaeota și crenarchaeota. Caracteristicile arheei sunt:

• majoritatea sunt chimioautotrofe - sintetizează substanțe organice din dioxid de carbon, zahăr, amoniac, ioni metalici și hidrogen;
• joacă un rol cheie în ciclul azotului și carbonului;
• participă la digestia oamenilor și a multor rumegătoare;
• au o înveliș membranară mai stabilă și mai durabilă datorită prezenței legăturilor eterice în lipidele glicerol-eter. Acest lucru permite arheilor să trăiască în medii foarte alcaline sau acide, precum și la temperaturi ridicate;
• peretele celular, spre deosebire de bacterii, nu conține peptidoglican și este format din pseudomureină.

Structura eucariotelor

Eucariotele sunt un superregn de organisme ale căror celule conțin un nucleu. În afară de arhee și bacterii, toate ființele vii de pe Pământ sunt eucariote (de exemplu, plante, protozoare, animale). Celulele pot varia foarte mult în ceea ce privește forma, structura, dimensiunea și funcțiile lor. În ciuda acestui fapt, ele sunt similare în elementele de bază ale vieții, metabolismului, creșterii, dezvoltării, capacității de iritare și variabilitate.

Celulele eucariote pot fi de sute sau mii de ori mai mari decât celulele procariote. Acestea includ nucleul și citoplasma cu numeroase organite membranoase și nemembranoase. Cele membranoase includ: reticulul endoplasmatic, lizozomii, complexul Golgi, mitocondriile,. Nonmembranare: ribozomi, centru celular, microtubuli, microfilamente.

Structura eucariotelor

Să comparăm celule eucariote din diferite regate.

Superregnul eucariotelor include următoarele regnuri:

• protozoare. Heterotrofe, unele capabile de fotosinteză (alge). Se reproduc asexuat, sexual și într-un mod simplu în două părți. Majoritatea nu au un perete celular;
• plantelor. Sunt producători; principala metodă de obținere a energiei este fotosinteza. Majoritatea plantelor sunt imobile și se reproduc asexuat, sexual și vegetativ. Peretele celular este format din celuloză;
• ciuperci. Multicelular. Sunt mai jos și mai sus. Sunt organisme heterotrofe și nu se pot mișca independent. Se reproduc asexuat, sexual și vegetativ. Acestea stochează glicogen și au un perete celular puternic format din chitină;
• animalelor. Există 10 tipuri: bureți, viermi, artropode, echinoderme, cordate și altele. Sunt organisme heterotrofe. Capabil de mișcare independentă. Principala substanță de depozitare este glicogenul. Peretele celular este format din chitină, la fel ca în ciuperci. Principala metodă de reproducere este cea sexuală.

Tabel: Caracteristici comparative ale celulelor vegetale și animale

Structura	celula plantei	celulă animală
Perete celular	Celuloză	Constă din glicocalix - un strat subțire de proteine, carbohidrați și lipide.
Locația centrală	Situat mai aproape de perete	Situat in partea centrala
Centrul celular	Exclusiv în algele inferioare	Prezent
Vacuole	Conține seva celulară	Contractile și digestive.
Substanță de rezervă	Amidon	Glicogen
Plastide	Trei tipuri: cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste	Nici unul
Nutriție	Autotrof	Heterotrof

Comparația dintre procariote și eucariote

Caracteristicile structurale ale celulelor procariote și eucariote sunt semnificative, dar una dintre diferențele principale se referă la stocarea materialului genetic și metoda de obținere a energiei.

Procariotele și eucariotele fotosintetizează diferit. La procariote, acest proces are loc pe excrescente membranare (cromatofore), dispuse in stive separate. Bacteriile nu au un fotosistem cu fluor, deci nu produc oxigen, spre deosebire de algele albastre-verzi, care îl produc în timpul fotolizei. Sursele de hidrogen la procariote sunt hidrogenul sulfurat, H2, diverse substanțe organice și apa. Principalii pigmenți sunt bacterioclorofila (în bacterii), clorofila și ficobilinele (în cianobacterii).

Dintre toate eucariotele, numai plantele sunt capabile de fotosinteză. Au formatiuni speciale - cloroplaste, continand membrane dispuse in grana sau lamele. Prezența fotosistemului II permite eliberarea de oxigen în atmosferă în timpul procesului de fotoliză a apei. Singura sursă de molecule de hidrogen este apa. Pigmentul principal este clorofila, iar ficobilinele sunt prezente numai în algele roșii.

Principalele diferențe și trăsăturile caracteristice ale procariotelor și eucariotelor sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Tabel: Asemănări și diferențe între procariote și eucariote

Comparaţie	procariote	eucariote
Ora de apariție	Mai mult de 3,5 miliarde de ani	Aproximativ 1,2 miliarde de ani
Dimensiunile celulelor	Până la 10 microni	De la 10 la 100 µm
Capsulă	Mânca. Îndeplinește o funcție de protecție. Asociat cu peretele celular	Absent
Membrană plasmatică	Mânca	Mânca
Perete celular	Compus din pectină sau mureină	Da, cu excepția animalelor
Cromozomii	În schimb, există ADN circular. Traducerea și transcripția au loc în citoplasmă.	Molecule liniare de ADN. Translația are loc în citoplasmă, iar transcripția în nucleu.
Ribozomi	Mic de tip 70S. Situat în citoplasmă.	Mare de tip 80S, se poate atașa la reticulul endoplasmatic și poate fi localizată în plastide și mitocondrii.
Organoid închis în membrană	Nici unul. Există excrescențe membranare - mezosomi	Există: mitocondrii, complex Golgi, centru celular, RE
Citoplasma	Mânca	Mânca
	Nici unul	Mânca
Vacuole	gaz (aerozomi)	Mânca
Cloroplaste	Nici unul. Fotosinteza are loc în bacterioclorofile	Prezentă numai în plante
Plasmide	Mânca	Nici unul
Miez	Absent	Mânca
Microfilamente și microtubuli.	Nici unul	Mânca
Metode de divizare	Constricție, înmugurire, conjugare	Mitoza, meioza
Interacțiune sau contacte	Nici unul	Plasmodesmate, desmozomi sau septuri
Tipuri de nutriție celulară	Fotoautotrof, fotoheterotrof, chemoautotrof, chemoheterotrof	Endocitoză și fagocitoză fototrofică (la plante) (la altele)

Diferențele dintre procariote și eucariote

Asemănări și diferențe între celulele procariote și eucariote

Concluzie

Compararea unui organism procariot cu un organism eucariot este un proces destul de laborios, care necesită luarea în considerare a multor nuanțe. Ele au multe în comun între ele în ceea ce privește structura, procesele în curs și proprietățile tuturor viețuitoarelor. Diferențele constau în funcțiile îndeplinite, metodele de nutriție și organizarea internă. Oricine este interesat de acest subiect poate folosi aceste informații.

Celula procariotă este mult mai simplă decât celulele animale și vegetale. La exterior este acoperit cu un perete celular care îndeplinește funcții de protecție, formare și transport. Rigiditatea peretelui celular este asigurată de mureină. Uneori, celula bacteriană este acoperită deasupra cu o capsulă sau un strat mucos.

Protoplasma bacteriilor, ca și cea a eucariotelor, este înconjurată membrană plasmatică. Invaginările saculare, tubulare sau lamelare ale membranei conțin mezosomi implicați în procesul de respirație, bacterioclorofilă și alți pigmenți. Materialul genetic al procariotelor nu formează un nucleu, ci este situat direct în citoplasmă. ADN-ul bacterian este o singură moleculă circulară, fiecare fiind formată din mii și milioane de perechi de nucleotide. Genomul unei celule bacteriene este mult mai simplu decât cel al celulelor unor creaturi mai dezvoltate: în medie, ADN-ul bacterian conține câteva mii de gene.

Absent în celulele procariote reticulul endoplasmatic, A ribozomi plutesc liber în citoplasmă. Procariotele nu au mitocondriile; Funcțiile lor sunt îndeplinite parțial de membrana celulară.

procariote

Bacteriile sunt cele mai mici dintre organismele cu structură celulară; dimensiunile lor variază de la 0,1 la 10 microni. Un punct de imprimare tipic poate găzdui sute de mii de bacterii de dimensiuni medii. Bacteriile pot fi văzute doar prin microscop, motiv pentru care sunt numite microorganisme sau microbi; microorganismele sunt studiate microbiologie . Ramura microbiologiei care studiază bacteriile se numește bacteriologie . Această știință a început Anthony van Leeuwenhoekîn secolul al XVII-lea.

Bacterii - cele mai vechi organisme cunoscute. Urmele activității vitale a bacteriilor și algelor albastre-verzi (stromatoliți) aparțin arheanului și datează de la 3,5 miliarde de ani.

Datorită posibilității de schimb de gene între reprezentanți ai diferitelor specii și chiar genuri, este destul de dificil să sistematizați procariotele. O taxonomie satisfăcătoare a procariotelor nu a fost încă construită; toate sistemele existente sunt artificiale și clasifică bacteriile în funcție de un grup de caracteristici, fără a ține cont de relația lor filogenetică. Anterior, bacterii împreună cu ciuperciȘi alge incluse în subregnul plantelor inferioare. În prezent, bacteriile sunt clasificate ca un superregn separat al procariotelor. Cel mai comun sistem de clasificare este Sistemul Bergey, care se bazează pe structura peretelui celular.

La sfârșitul secolului al XX-lea, oamenii de știință au descoperit că celulele unui grup de bacterii relativ puțin studiat - arheobacterii - conține ARNr, diferită ca structură atât de r-ARN-ul procariotelor, cât și de r-ARN-ul eucariotelor. Structura aparatului genetic al arheobacteriilor (prezența introniiși secvențe repetate, prelucrare, formă ribozomi) îi apropie de eucariote; pe de altă parte, arhebacteriile au și caracteristici tipice procariotelor (absența unui nucleu în celulă, prezența flagelilor, plasmidelor și vacuolelor gazoase, dimensiunea ARNr, fixarea azotului). În cele din urmă, arheobacterii diferă de toate celelalte organisme prin structura peretelui celular, tipul de fotosinteză și alte caracteristici. Arhebacteriile sunt capabile să existe în condiții extreme (de exemplu, în izvoarele termale la temperaturi peste 100 ° C, în adâncurile oceanului la o presiune de 260 atm, în soluții saturate de sare (30% NaCl)). Unele arhebacterii produc metan, altele folosesc compuși ai sulfului pentru a produce energie.

Aparent, arhebacteriile sunt un grup foarte vechi de organisme; posibilitățile „extreme” indică condițiile caracteristice suprafeței Pământului în Epoca arheică. Se crede că arhebacteriile sunt cele mai apropiate de ipoteticele „pro-celule” care ulterior au dat naștere întregii diversități a vieții de pe Pământ.

Recent a devenit clar că există trei tipuri principale ARNr, prezentat, respectiv, primul - în celule eucariote, al doilea - în celulele bacteriilor reale, precum și în mitocondriileȘi cloroplaste eucariote, al treilea - în arhebacterii. Cercetările în genetică moleculară ne-au forțat să aruncăm o privire nouă asupra teoriei originii eucariotelor. Acum se crede că trei ramuri diferite de procariote au evoluat simultan pe Pământul antic - arhebacterii, eubacterii și urcariote , caracterizată prin structuri diferite și metode diferite de obținere a energiei. Urcariotele, care erau în esență componenta nuclearo-citoplasmatică a eucariotelor, au fost ulterior incluse ca simbionti reprezentanți ai diferitelor grupuri de eubacterii, care s-au transformat în mitocondrii și cloroplaste ale viitoarelor celule eucariote.

Astfel, rangul de clasă alocat anterior pentru arheobacterii este în mod clar insuficient. În prezent, mulți cercetători tind să împartă procariotele în două regate: arhebacterii și bacterii reale (eubacterii ) sau chiar arheobacterii separate într-un superregn separat Archaea.

Clasificarea bacteriilor reale este dată în sistem.

ÎN celula bacteriana Nu există nucleu, cromozomii sunt localizați liber în citoplasmă. În plus, celula bacteriană nu are organele membranare: mitocondriile, EPS, aparate Golgi etc. Exteriorul membranei celulare este acoperit cu un perete celular.

Majoritatea bacteriilor se deplasează pasiv, folosind apă sau curenți de aer. Doar unii dintre ei au organele de mișcare - flageli . Flagelele procariote au o structură foarte simplă și constau din proteina flagelină, care formează un cilindru gol cu ​​un diametru de 10-20 nm. Se înșurubează în mediu, propulsând celula înainte. Aparent, aceasta este singura structură cunoscută în natură care utilizează principiul roții.

În funcție de forma lor, bacteriile sunt împărțite în mai multe grupuri:

coci (au o formă rotundă);

bacili (au o formă în formă de tijă);

spirilla (au forma unei spirale);

vibrioni (au forma unei virgule).

Pe baza metodei de respirație, bacteriile sunt împărțite în aerobi (majoritatea bacteriilor) și anaerobi (agenți cauzatori ai tetanosului, botulismului, gangrenei gazoase). Primii au nevoie de oxigen pentru a respira; pentru cei din urmă, oxigenul este inutil sau chiar otrăvitor.

Bacteriile se reproduc prin divizarea aproximativ la fiecare 20 de minute (în condiții favorabile). ADN-ul este replicat, fiecare celulă fiică primind propria copie a ADN-ului părinte. Transferul ADN-ului între celulele care nu se divizează este, de asemenea, posibil (prin captarea ADN-ului „god”, folosind bacteriofagi sau prin conjugare , când bacteriile sunt conectate între ele prin fimbrie copulatoare), cu toate acestea, nu are loc o creștere a numărului de indivizi. Reproducerea este împiedicată de razele soarelui și de produsele propriei activități vitale.

Comportamentul bacteriilor nu este deosebit de complex. Receptorii chimici înregistrează modificări ale acidității mediului și ale concentrației diferitelor substanțe: zaharuri, aminoacizi, oxigen. Multe bacterii răspund la schimbările de temperatură sau de lumină, iar unele bacterii pot simți câmpul magnetic al Pământului.

În condiții nefavorabile, bacteria devine acoperită cu o înveliș dens, citoplasma este deshidratată și activitatea vitală aproape încetează. În această stare, sporii bacterieni pot rămâne într-un vid profund ore în șir și pot tolera temperaturi de la –240 °C la +100 °C.

Figura 1 - Imaginea unei celule procariote

Figura 4 - Structura flagelului bacteriilor gram-negative.
1 - fir; 2 - cârlig; 3 - corp bazal; 4 - tija; 5 - inel în L; 6 - P-ring; 7 - S-ring; 8 - inel M; 9 - CPM; 10 - spatiul periplasmatic; 11 - strat de peptidoglican; 12 - membrana exterioară

Structura celulelor procariotelor inferioare este mult mai simplă (Fig. 1). Mai mult, structura diferită a aparatului nuclear nu este singura caracteristică care distinge o celulă eucariotă de una procariotă.

Una dintre principalele componente structurale ale unei celule procariote este membrana celulara (Fig. 2, 3). Membrana celulară a bacteriilor include complexe moleculare complexe constând din proteine, polizaharide și substanțe asemănătoare grăsimilor. Fiind rigid, servește ca un fel de schelet al celulei, dându-i o anumită formă. Membrana celulară a procariotelor formează un fel de barieră în calea trecerii substanțelor dizolvate din mediu în celulă. Celulele cianobacteriilor sunt acoperite cu o coajă elastică de pectină. La unele tipuri de bacterii, pe suprafața celulei se formează un strat de mucus, formând un fel de carcasă - capsulă .

Structurile de suprafață ale celulelor multor bacterii includ flageli - organe de mișcare care sunt filamente lungi, foarte subțiri, spiralate, ondulate sau curbate (Fig. 4).

Figura 3 - Peretele celular al bacteriilor gram-negative (A) și structura moleculei de lipopolizaharidă (B).
A. Peretele celular al bacteriilor gram-negative 1 - membrana citoplasmatica; 2 - stratul de peptidoglican; 3 - spatiul periplasmatic; 4 - molecule proteice; 5 - fosfolipide; 6 - lipopolizaharidă.
B. Structura moleculei de lipopolizaharidă 1 - lipidă A; 2 - miez intern de polizaharidă; 3 - miez exterior de polizaharidă; 4 - O-antigen

Lungimea flagelului poate fi de multe ori mai mare decât lungimea corpului bacteriei. Numărul și localizarea flagelilor sunt o trăsătură caracteristică a speciei. Unele tipuri de bacterii au un flagel ( monotrici ), în altele flagelii sunt localizați în mănunchiuri la unul sau ambele capete ale celulei ( lophotrichs ), altele au un flagel la ambele capete ale celulei ( amfitrici ), în al patrulea acopera întreaga suprafață a celulei ( peritric ).

Membrana citoplasmatică este aproape adiacentă cochiliei. Are permeabilitate selectivă - permite anumitor substanțe să intre în celulă și să elimine anumite substanțe din aceasta. Datorită acestei abilități, membrana joacă rolul unui organel care concentrează nutrienții în interiorul celulei și facilitează îndepărtarea deșeurilor în exterior. În interiorul celulei există întotdeauna o presiune osmotică crescută în comparație cu mediul. Membrana citoplasmatică îi asigură permanența. În plus, este locul de localizare a unui număr de sisteme enzimatice, în special a enzimelor redox asociate cu producția de energie (la eucariote sunt localizate în mitocondrii). Spre deosebire de celulele eucariote, o celulă procariotă nu este împărțită în compartimente. Celulele procariote nu au nici complexul Golgi, nici mitocondrii și nu există mișcare direcțională a citoplasmei în ele. Fenomenele de pinocitoză și fagocitoză nu sunt caracteristice procariotelor. Dintre organele, numai ribozomii sunt similari cu ribozomii eucariotelor.

Multe celule bacteriene au structuri membranare speciale - mezosomi formată ca urmare a retragerii membranei citoplasmatice în celulă. Rolul lor nu a fost încă pe deplin clarificat. Există ipoteze despre participarea mezosomilor la cele mai importante procese intracelulare de diviziune celulară, sinteza substanțelor membranei celulare și în metabolismul energetic.