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

celule procariote- acestea sunt cele mai primitive, foarte simplu aranjate, păstrând trăsăturile timpurilor străvechi. La procariotă(sau pre-nucleare) organisme includ bacterii și alge albastre-verzi (cianobacteriile). Pe baza caracterului comun al structurii și a diferențelor puternice față de alte celule, celulele procariote sunt izolate într-un regn independent de puști.

Luați în considerare structura celula procariota pe exemplul bacteriilor. Aparatul genetic al unei celule procariote este reprezentat de ADN-ul unui singur cromozom inel, situat în citoplasmă și neseparat de acesta printr-o membrană. Un astfel de analog al nucleului se numește nucleoid. ADN-ul nu formează complexe cu proteinele și, prin urmare, toate genele care alcătuiesc cromozomul „funcționează”, adică. informațiile sunt citite continuu din ele.

celula procariotaînconjurat de o membrană care separă citoplasma de peretele celular, formată dintr-o substanță complexă, cu înaltă polimeri. 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 membrane care formează reticulul endoplasmatic și 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 implicați în construcția partițiilor celulare, reproducere și sunt locul atașării ADN-ului. Respirația în bacterii se realizează în mezosomi, în algele albastre-verzi din membranele citoplasmatice.

În multe bacterii, în interiorul celulei se depun substanțe de rezervă: polizaharide, grăsimi, polifosfați. Substantele de rezerva, fiind incluse in metabolism, pot prelungi viata celulei in lipsa 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 obicei, bacteriile se reproduc prin împărțirea în două. După alungirea celulelor, se formează treptat un sept transversal, care este așezat în direcția din exterior spre interior, apoi celulele fiice diverg sau rămân conectate în grupuri caracteristice - lanțuri, pachete etc. Bacteria - Escherichia coli își dublează numărul la fiecare 20 de minute.

Bacteriile se caracterizează prin sporulare. Începe cu desprinderea unei părți a citoplasmei de 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 este observat sub forma schimbului de informații genetice între două celule. Procesul sexual crește variabilitatea ereditară a microorganismelor.

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

Tipul de lecție: combinat.

Metode: verbală, vizuală, practică, căutarea problemelor.

Obiectivele lecției

Educațional: pentru a aprofunda cunoștințele studenților cu privire la structura celulelor eucariote, pentru a preda modul de aplicare a acestora la orele practice.

Dezvoltarea: îmbunătățirea capacității elevilor de a lucra cu material didactic; dezvoltarea gândirii elevilor prin oferirea de sarcini pentru compararea celulelor procariote și eucariote, celulelor vegetale și celulelor animale cu identificarea trăsăturilor similare și distinctive.

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

Comunicări între subiecte: botanică, zoologie, anatomie umană și fiziologie.

Planul lecției

I. Moment organizatoric

Verificați pregătirea pentru lecție.
Verificarea listei de studenți.
Prezentarea temei și a obiectivelor lecției.

II. Învățarea de materiale noi

Împărțirea organismelor în pro- și eucariote

Forma celulelor este extrem de diversă: unele sunt rotunjite, altele arată ca stele cu multe raze, altele sunt alungite etc. Celulele sunt, de asemenea, diferite ca mărime - de la cele mai mici, greu de distins la microscopul luminos, până la cele perfect vizibile cu ochiul liber (de exemplu, ouăle de pește și broaște).

Orice ou nefertilizat, inclusiv ouăle uriașe de dinozaur fosilizate care sunt păstrate în muzeele paleontologice, au fost și ele 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, înainte, în loc de și greacă. karyon- nucleu) - acestea sunt organisme ale căror celule nu au un nucleu limitat de o membrană, adică. toate bacteriile, inclusiv arheobacterii și cianobacteriile. Numărul total de specii de 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, elevii iau în considerare structura unei celule procariote, comparând principalele caracteristici ale structurii 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 închis în cromozomi. Eucariotele au organele celulare limitate de membrane.

Diferențele dintre eucariote și procariote

- Eucariotele au un nucleu real: aparatul genetic al unei celule eucariote este protejat de o înveliș asemănător cu învelișul celulei în sine.
– 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: membrană, nucleu și citoplasmă.

În studiul botanicii, zoologiei și anatomiei umane, v-ați familiarizat deja cu structura diferitelor tipuri de celule. Să trecem în revistă pe scurt acest articol.

Exercitiul 1. Determinați din figura 2 care organisme și tipuri de țesuturi corespund celulelor sub numerele 1-12. Care este motivul formei lor?

Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Folosind figurile 3 și 4 și folosind Dicționarul enciclopedic biologic și manualul, elevii completează tabelul comparând 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 pentru fotosinteză
leucoplast	Învelișul este format din două membrane elementare; intern, crescând în stromă, formează câțiva tilacoizi	Sintetizează și acumulează amidon, uleiuri, proteine
Cromoplast	Plastide cu culoare galbenă, portocalie și roșie, 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	Participa la depunerea celulozei pe pereții celulari, la mișcarea diferitelor organele din citoplasmă. În timpul diviziunii celulare, microtubulii formează baza structurii fusului de diviziune.
Membrana plasmatica (CPM)	Constă dintr-un strat dublu lipidic pătruns cu proteine ​​scufundate la diferite adâncimi	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 de pe suprafața sa.	Sinteza proteinelor, acumularea și transformarea lor 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	Compus din molecule lungi de celuloză dispuse în mănunchiuri numite microfibrile	Cadru exterior, carcasă de protecție
Plasmodesmate	Canale citoplasmatice minuscule care străpung pereții celulari	Uniți protoplastele celulelor adiacente
Mitocondriile		Sinteza ATP (stocarea de energie)
aparate Golgi	Constă dintr-un teanc de saci plate - cisterne sau dictiozomi	Sinteza polizaharidelor, formarea CPM și lizozomi
Lizozomi		digestia intracelulară
Ribozomi	Compus din două subunități inegale mari și mici, în care se pot disocia	Locul de biosinteză a proteinelor
Citoplasma	Constă din apă cu o cantitate mare de substanțe dizolvate care conțin glucoză, proteine ​​și ioni	Conține alte organite ale celulei și sunt efectuate toate procesele metabolismului celular.
Microfilamente	Fibrele de actină sunt de obicei aranjate în mănunchiuri lângă suprafața celulelor	Implicat în motilitatea și remodelarea celulelor
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 la protozoare formează corpuri bazale de cili
microvilozități	proeminențe ale membranei plasmatice	Măriți suprafața exterioară a celulei, microvilozitățile împreună formează granița celulei

concluzii

1. Peretele celular, plastidele și vacuola centrală sunt inerente numai celulelor 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, delimitând-o pe aceasta din urmă de mediul extern sau intern al organismului. Are la baza plasmalema (membrana celulara) si componenta carbohidrat-proteica.

Functiile peretelui celular:

- mentine forma celulei si confera rezistenta mecanica celulei si organismului in ansamblu;
- protejează celula de deteriorarea mecanică și pătrunderea compușilor nocivi în ea;
- realizeaza recunoasterea semnalelor moleculare;
- regleaza schimbul de substante intre celula si mediu;
- realizează interacţiune intercelulară într-un organism pluricelular.

Funcția peretelui celular:

- reprezinta un cadru exterior - o carcasa de protectie;
- asigură transportul substanţelor (apa, sărurile, moleculele multor substanţe 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 legătură directă a celulelor animale cu mediul extern, cu toate substanțele care îl înconjoară, nu joacă un rol de susținere.

Sub glicocalixul animalului și al peretelui celular al celulei vegetale, există o membrană plasmatică care se învecinează direct cu citoplasmă. Membrana plasmatică conține 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, cufundându-se 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;
- asigura transportul substantelor;
- 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, care necesită energie. Transportul substanțelor este selectiv. Se numește permeabilitatea selectivă a membranei celulare semipermeabilitate.

cale fagocitozăîn interiorul celulei intră: molecule mari de substanțe organice, precum proteine, polizaharide, particule de alimente, bacterii. Fagocitoza se realizează cu participarea membranei plasmatice. În locul în care suprafața celulei vine în contact cu o particulă dintr-o substanță densă, membrana se îndoaie, formează o adâncitură și înconjoară particula, care în „capsula membranei” este scufundată în interiorul celulei. Se formează o vacuolă digestivă, iar substanțele organice care au intrat în celulă sunt digerate în ea.

Prin fagocitoză se hrănesc ameba, ciliați, leucocitele animale și umane. 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 a substanțelor care pătrund în celulă nu se realizează în ele.

Picăturile lichide care conțin diverse 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 studiat

În ce două grupuri mari sunt împărțite toate organismele în funcție de structura nucleului?
Ce organele se găsesc numai în celulele vegetale?
Ce organele se găsesc numai în celulele animale?
Care este diferența dintre structura peretelui celular al plantelor și al animalelor?
Care sunt cele două moduri prin care substanțele pătrund în celulă?
Care este importanța 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 altfel numite pre-nucleare. O celulă procariotă nu are alte organite care au o înveliș membranar (, reticul endoplasmatic, complex Golgi).

Au, de asemenea, următoarele caracteristici:

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 sporula 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 la procariote (în special bacterii) 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, krenarheote.

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. Când sunt colorate cu Gram, dau o culoare violet. Majoritatea acestor bacterii sunt agenți patogeni. Cele gram-negative 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 corect de oxigen în atmosferă. Ele formează mai mult de jumătate din tot O2 de pe Pământ.
2. Ele contribuie la descompunerea resturilor organice, participând astfel la ciclul tuturor substanțelor, participând la formarea solului.
3. Fixatori de azot pe rădăcinile leguminoaselor.
4. Ele purifică apa din deșeuri, de exemplu, industria metalurgică.
5. Ele fac parte din microflora organismelor vii, ajutând la absorbția nutrienților cât mai mult posibil.
6. Sunt folosite în industria alimentară pentru fermentare, astfel se obțin brânzeturile, brânza de vaci, alcoolul și aluatul.

Atenţie! Pe lângă valoarea 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 într-un singur regat al Drobyanok. Cu toate acestea, de-a lungul timpului, a devenit clar că arheele au propria lor cale evolutivă individuală și sunt foarte diferite de alte microorganisme în compoziția lor biochimică și metabolism. Se disting până la 5 tipuri, cele mai studiate sunt Euryarheots și Crenarchaeotes. Caracteristicile arheale 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 în condiții de temperaturi ridicate;
• peretele celular, spre deosebire de bacterii, nu conține peptidoglican și este format din pseudomureină.

Structura eucariotelor

Eucariotele sunt un regn de organisme ale căror celule conțin un nucleu. Pe lângă arhei și bacterii, toate viețuitoarele de pe Pământ sunt eucariote (de exemplu, plante, protozoare, animale). Celulele pot varia foarte mult ca formă, structură, dimensiune și funcție. 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. Membrana include: reticul endoplasmatic, lizozomi, complex Golgi, mitocondrii,. Nonmembranare: ribozomi, centru celular, microtubuli, microfilamente.

Structura eucariotelor

Să comparăm celule eucariote din diferite regate.

Regnurile eucariotelor includ:

• protozoare. Heterotrofe, unele capabile de fotosinteză (alge). Se reproduc asexuat, sexual și într-un mod simplu în două părți. Majoritatea nu au perete celular;
• plantelor. Sunt producători, principala modalitate de a obține energie este fotosinteza. Majoritatea plantelor sunt imobile și se reproduc asexuat, sexual și vegetativ. Peretele celular este alcătuit din celuloză;
• ciuperci. Multicelular. Distinge între inferior și superior. Sunt organisme heterotrofe și nu se pot mișca independent. Se reproduc asexuat, sexual și vegetativ. Acestea stochează glicogen și au un perete celular puternic de 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. Principalul mod de reproducere este sexual.

Tabel: Caracteristici comparative ale celulelor vegetale și animale

Structura	celula plantei	cușcă pentru animale
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 de celule	Exclusiv în algele inferioare	Prezent
Vacuole	Conține seva celulară	Contractile și digestive.
Substanță de rezervă	Amidon	Glicogen
plastide	Trei tipuri: cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste	Dispărut
Alimente	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 la modul în care se obține energia.

Procariotele și eucariotele fotosintetizează diferit. La procariote, acest proces are loc pe excrescențe membranare (cromatofore) stivuite în grămezi separate. Bacteriile nu au un fotosistem cu fluor, prin urmare nu eliberează oxigen, spre deosebire de algele albastre-verzi, care îl formează 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 formațiuni speciale - cloroplaste care conțin membrane așezate în granule sau lamele. Prezența fotosistemului II permite eliberarea oxigenului 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	Peste 3,5 miliarde de ani	Aproximativ 1,2 miliarde de ani
Dimensiunile celulelor	Până la 10 µm	10 până la 100 µm
Capsulă	Există. Îndeplinește o funcție de protecție. Asociat cu peretele celular	Dispărut
membrană plasmatică	Există	Există
perete celular	Compus din pectină sau mureină	Există și altele decât animale
Cromozomii	În schimb, ADN circular. Traducerea și transcripția au loc în citoplasmă.	Molecule liniare de ADN. Translația are loc în citoplasmă, în timp ce transcripția are loc în nucleu.
Ribozomi	Mic de tip 70S. Situat în citoplasmă.	Mare de tip 80S, poate fi atașat de reticulul endoplasmatic, situat în plastide și mitocondrii.
organite membranoase	Nici unul. Există excrescențe ale membranei - mezosomi	Există: mitocondrii, complex Golgi, centru celular, EPS
Citoplasma	Există	Există
	Dispărut	Există
Vacuole	gaz (aerozomi)	Există
Cloroplaste	Nici unul. Fotosinteza are loc în bacterioclorofile	Prezentă numai în plante
Plasmide	Există	Dispărut
Nucleu	Dispărut	Există
Microfilamente și microtubuli.	Dispărut	Există
Metode de divizare	Constricție, înmugurire, conjugare	Mitoza, meioza
Interacțiune sau contacte	Dispărut	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 și 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. Cei care sunt interesați de acest subiect pot folosi aceste informații.

Celula procariotă este mult mai simplă decât celulele animalelor și plantelor. În exterior, este acoperit cu un perete celular care îndeplinește funcții de protecție, modelare 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 de membrană plasmatică. Mezozomii implicați în procesul de respirație, bacterioclorofila și alți pigmenți se găsesc în invaginări sub formă de sac, tubulare sau lamelare ale membranei. 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 baze. Genomul unei celule bacteriene este mult mai simplu decât cel al celulelor unor creaturi mai avansate: în medie, ADN-ul bacterian conține câteva mii de gene.

Nu se găsește în celulele procariote reticulul endoplasmatic, A ribozomi plutesc liber în citoplasmă. Nu la procariote mitocondriile; o parte a funcției lor este îndeplinită de membrana celulară.

procariote

Bacteriile sunt cele mai mici dintre organismele cu structură celulară; dimensiunile lor variază de la 0,1 la 10 µm. 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 . Partea microbiologiei care se ocupă de bacterii se numește bacteriologie . Începutul acestei științe a pus Anthony van Leeuwenhoekîn secolul al XVII-lea.

bacterii sunt cele mai vechi organisme cunoscute. Urmele activității vitale ale bacteriilor și algelor albastre-verzi (stromatoliți) aparțin Archeanului și datează de 3,5 miliarde de ani.

Datorită posibilității de schimb de gene între reprezentanți ai diferitelor specii și chiar genuri, este destul de dificilă sistematizarea procariotelor. Taxonomia satisfăcătoare a procariotelor nu a fost încă construită; toate sistemele existente sunt artificiale și clasifică bacteriile după un grup de caractere, fără a ține cont de relația lor filogenetică. Anterior, bacterii împreună cu ciuperciși alge incluse în subregnul plantelor inferioare. Bacteriile sunt în prezent clasificate ca un regn separat al procariotelor. Cel mai comun sistem de clasificare este Sistemul Bergi pe baza structurii 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, care diferă în structura lor atât de ARNr procariot, cât și de ARNr eucariotic. Structura aparatului genetic al arheobacteriilor (prezența introniiși secvențe repetate prelucrare, forma ribozom) îi apropie de eucariote; pe de altă parte, arhebacteriile au și semne tipice de procariote (absența unui nucleu în celulă, prezența flagelilor, plasmidelor și vacuolelor gazoase, dimensiunea ARNr, fixarea azotului). În cele din urmă, arhebacteriile diferă de toate celelalte organisme în structura peretelui celular, tipul de fotosinteză și alte caracteristici. Arheobacterii pot exista 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, în timp ce altele folosesc compuși cu sulf pentru energie.

Aparent, arhebacteriile sunt un grup foarte vechi de organisme; posibilitățile „extreme” mărturisesc condițiile caracteristice suprafeței Pământului în epoca arheică. Se crede că arhebacteriile sunt cele mai apropiate de ipoteticele „celule” care au dat naștere ulterior la toată diversitatea 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. Studiile de genetică moleculară au forțat o nouă privire asupra teoriei originii eucariotelor. În prezent se crede că trei ramuri diferite de procariote au evoluat simultan pe Pământul antic - arhebacterii, eubacterii și urcariote , caracterizată printr-o structură diferită și moduri diferite de obținere a energiei. Urcariotele, care erau, de fapt, 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 mai devreme 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 regat separat al Archaea.

Clasificarea bacteriilor adevărate este dată în sistem.

LA celula bacteriana nu există nucleu, cromozomii sunt localizați liber în citoplasmă. În plus, nu există organele membranare în celula bacteriană: mitocondriile, EPS, aparate Golgi etc. În exterior, membrana celulară este acoperită cu un perete celular.

Majoritatea bacteriilor se deplasează pasiv, folosind apă sau curenți de aer. Doar câteva dintre ele 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, mișcând celula înainte. Aparent, aceasta este singura structură cunoscută în natură care utilizează principiul roții.

Bacteriile sunt împărțite în mai multe grupuri în funcție de forma lor:

coci (au o formă rotunjită);

bacili (au o formă în formă de tijă);

spirilla (au forma unei spirale);

vibrioni (au forma de virgulă).

În funcție de modul 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 se replic, fiecare celulă fiică primește propria copie a ADN-ului părinte. De asemenea, este posibil să se transfere ADN între celulele care nu se divizează (prin captarea ADN-ului „gol”, cu ajutorul bacteriofagi sau prin conjugări , când bacteriile sunt interconectate 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 reacționează la schimbările de temperatură sau de lumină, iar unele bacterii pot simți câmpul magnetic al Pământului.

În condiții nefavorabile, bacteria este acoperită cu o înveliș dens, citoplasma este deshidratată, iar activitatea vitală aproape că se oprește. În această stare, sporii bacteriilor pot rămâne ore întregi într-un vid profund, pot rezista la 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). În același timp, structura diferită a aparatului nuclear nu este singura caracteristică care distinge o celulă eucariotă de una procariotă.

Una dintre principalele componente structurale ale celulei procariote este perete celular (Fig. 2, 3). Compoziția membranei celulare a bacteriilor include complexe moleculare complexe constând din proteine, polizaharide și substanțe asemănătoare grăsimilor. Fiind rigid, servește ca 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 membrană elastică de pectină. La unele tipuri de bacterii, pe suprafața celulei se formează un strat de mucus, formând, așa cum ar fi, un caz - capsulă .

Printre structurile de suprafață ale celulelor multor bacterii se numără flagelii - organe de mișcare, care sunt fire lungi, foarte subțiri, spiralate, ondulate sau curbate (Fig. 4).

Figura 3 - Peretele celular al bacteriilor gram-negative (A) și structura moleculei de lipopolizaharide (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 locația flagelilor sunt o trăsătură caracteristică a speciei. Unele specii de bacterii au un flagel ( monotric ), în altele, flagelii sunt aranjați în mănunchiuri la unul sau ambele capete ale celulei ( lofotric ), al treilea are un flagel la ambele capete ale celulei ( amfitric ), în al patrulea, acopera întreaga suprafață a celulei ( peritric ).

În apropierea cochiliei se află membrana citoplasmatică. Are permeabilitate selectivă – permite anumitor substanțe să pătrundă în celulă și elimină anumite substanțe din aceasta. Datorită acestei abilități, membrana joacă rolul unui organel care concentrează nutrienții în interiorul celulei și favorizează excreția deșeurilor. În interiorul celulei, există întotdeauna o presiune osmotică crescută în comparație cu mediul. Membrana citoplasmatică îi asigură constanța. 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, într-o celulă procariotă nu există diviziune în compartimente. Celulele procariote nu au nici complexul Golgi, nici mitocondrii și nici nu există o mișcare direcționată a citoplasmei în ele. Fenomenele de pinocitoză și fagocitoză nu sunt caracteristice procariotelor. Dintre organele, numai ribozomii sunt similari cu ribozomii eucarioți.

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