Kresba prokaryotika. Kto sú eukaryoty a prokaryoty: porovnávacie charakteristiky buniek rôznych kráľovstiev

Prokaryotické bunky- sú to najprimitívnejšie, veľmi jednoducho štruktúrované organizmy, ktoré si zachovávajú črty hlbokej antiky. TO prokaryotické(alebo prednukleárne) organizmy zahŕňajú baktérie a modrozelené riasy (cyanobaktérie). Na základe podobnosti štruktúry a ostrých rozdielov od iných buniek sú prokaryoty zaradené do nezávislého kráľovstva rozdrvených buniek.

Pozrime sa na štruktúru prokaryotická bunka ako príklad použijeme baktérie. Genetický aparát prokaryotickej bunky predstavuje DNA jedného kruhového chromozómu, nachádza sa v cytoplazme a nie je od nej ohraničený membránou. Tento analóg jadra sa nazýva nukleoid. DNA netvorí komplexy s proteínmi a preto „fungujú“ všetky gény, ktoré sú súčasťou chromozómu, t.j. informácie sa z nich priebežne čítajú.

Prokaryotická bunka obklopený membránou oddeľujúcou cytoplazmu od bunkovej steny, vytvorenou z komplexnej, vysoko polymérnej látky. V cytoplazme je málo organel, ale sú prítomné početné malé ribozómy (bakteriálne bunky obsahujú 5 000 až 50 000 ribozómov).

Cytoplazma prokaryotickej bunky je preniknutá membránami, ktoré tvoria endoplazmatické retikulum, obsahuje ribozómy, ktoré vykonávajú syntézu proteínov.

Vnútornú časť bunkovej steny prokaryotickej bunky predstavuje plazmatická membrána, ktorej výbežky do cytoplazmy tvoria mezozómy, ktoré sa podieľajú na stavbe bunkových stien, reprodukcii a sú miestom pripojenia DNA. Dýchanie u baktérií sa vyskytuje v mezozómoch a u modrozelených rias v cytoplazmatických membránach.

Mnohé baktérie ukladajú do bunky rezervné látky: polysacharidy, tuky, polyfosfáty. Rezervné látky, ak sú zahrnuté do metabolizmu, môžu predĺžiť životnosť bunky pri absencii vonkajších zdrojov energie.

(1-bunková stena, 2-vonkajšia cytoplazmatická membrána, 3-chromozóm (kruhová molekula DNA), 4-ribozóm, 5-mezozóm, 6-invaginácia vonkajšej cytoplazmatickej membrány, 7-vakuol, 8-bičíky, 9-vrstvy membrány, v ktorých prebieha fotosyntéza)

Baktérie sa spravidla rozmnožujú delením na dve časti. Po predĺžení buniek sa postupne vytvorí priečna prepážka, ktorá sa ukladá v smere zvonku dovnútra, potom sa dcérske bunky rozchádzajú alebo zostávajú spojené v charakteristických skupinách - reťazce, pakety atď. Baktéria E. coli zdvojnásobí svoj počet každých 20 minút.

Baktérie sa vyznačujú tvorbou spór. Začína sa oddelením časti cytoplazmy od materskej bunky. Oddelená časť obsahuje jeden genóm a je obklopená cytoplazmatickou membránou. Potom okolo spór vyrastie bunková stena, často viacvrstvová. V baktériách prebieha sexuálny proces vo forme výmeny genetickej informácie medzi dvoma bunkami. Sexuálny proces zvyšuje dedičnú variabilitu mikroorganizmov.

Väčšina živých organizmov je zjednotená v superkráľovstve eukaryotov, ktoré zahŕňa kráľovstvo rastlín, húb a živočíchov. Eukaryotické bunky sú väčšie prokaryotických buniek, pozostávajú z povrchového aparátu, jadra a cytoplazmy.

Typ lekcie: kombinovaný.

Metódy: verbálny, vizuálny, praktický, problémový.

Ciele lekcie

Vzdelávacie: prehĺbiť vedomosti študentov o štruktúre eukaryotických buniek, naučiť ich aplikovať ich na praktických hodinách.

Rozvojové: zlepšiť schopnosti študentov pracovať s didaktickým materiálom; rozvíjať myslenie žiakov ponúkaním úloh na porovnávanie prokaryotických a eukaryotických buniek, rastlinných buniek a živočíšnych buniek, identifikovanie podobných a charakteristických znakov.

Vybavenie: plagát „Štruktúra cytoplazmatickej membrány“; karty úloh; handout (štruktúra prokaryotickej bunky, typická rastlinná bunka, štruktúra živočíšnej bunky).

Interdisciplinárne prepojenia: botanika, zoológia, anatómia a fyziológia človeka.

Plán lekcie

I. Organizačný moment

Kontrola pripravenosti na lekciu.
Kontrola zoznamu študentov.
Komunikujte tému a ciele lekcie.

II. Učenie sa nového materiálu

Rozdelenie organizmov na pro- a eukaryoty

Bunky sú mimoriadne rozmanitého tvaru: niektoré sú okrúhleho tvaru, iné vyzerajú ako hviezdy s mnohými lúčmi, iné sú pretiahnuté atď. Bunky sa líšia aj veľkosťou – od najmenších, ťažko rozlíšiteľných vo svetelnom mikroskope, až po dokonale viditeľné voľným okom (napríklad vajíčka rýb a žiab).

Akékoľvek neoplodnené vajíčko, vrátane obrovských fosílnych vajíčok dinosaurov, ktoré sa uchovávajú v paleontologických múzeách, bolo tiež kedysi živými bunkami. Ak však hovoríme o hlavných prvkoch vnútornej štruktúry, všetky bunky sú si navzájom podobné.

Prokaryoty (z lat. pro- predtým, skôr, namiesto a gréčtina. karyon– jadro) sú organizmy, ktorých bunky nemajú jadro viazané na membránu, t.j. všetky baktérie, vrátane archaebaktérií a siníc. Celkový počet prokaryotických druhov je asi 6000. Všetka genetická informácia prokaryotickej bunky (genofóru) je obsiahnutá v jedinej kruhovej molekule DNA. Mitochondrie a chloroplasty chýbajú a funkcie dýchania alebo fotosyntézy, ktoré bunke dodávajú energiu, plní plazmatická membrána (obr. 1). Prokaryoty sa rozmnožujú bez výrazného sexuálneho procesu delením na dve časti. Prokaryoty sú schopné vykonávať množstvo špecifických fyziologických procesov: fixujú molekulárny dusík, vykonávajú mliečnu fermentáciu, rozkladajú drevo a oxidujú síru a železo.

Po úvodnom rozhovore si žiaci zopakujú štruktúru prokaryotickej bunky, porovnajú hlavné štruktúrne znaky s typmi eukaryotických buniek (obr. 1).

Eukaryoty - sú to vyššie organizmy, ktoré majú jasne definované jadro, ktoré je od cytoplazmy oddelené membránou (karyomembránou). Eukaryoty zahŕňajú všetky vyššie živočíchy a rastliny, ako aj jednobunkové a mnohobunkové riasy, huby a prvoky. Jadrová DNA v eukaryotoch je obsiahnutá v chromozómoch. Eukaryoty majú bunkové organely ohraničené membránami.

Rozdiely medzi eukaryotmi a prokaryotmi

– Eukaryoty majú skutočné jadro: genetický aparát eukaryotickej bunky je chránený membránou podobnou membráne samotnej bunky.
– Organely obsiahnuté v cytoplazme sú obklopené membránou.

Štruktúra rastlinných a živočíšnych buniek

Bunka každého organizmu je systém. Skladá sa z troch vzájomne prepojených častí: obal, jadro a cytoplazma.

Pri štúdiu botaniky, zoológie a anatómie človeka ste sa už zoznámili so stavbou rôznych typov buniek. Pozrime sa stručne na tento materiál.

Cvičenie 1. Na základe obrázku 2 určite, ktorým organizmom a typom tkanív zodpovedajú bunky očíslované 1–12. Čo určuje ich tvar?

Štruktúra a funkcie organel rastlinných a živočíšnych buniek

Pomocou obrázkov 3 a 4 a Biologického slovníka a učebnice žiaci vytvoria tabuľku porovnávajúcu živočíšne a rastlinné bunky.

Tabuľka. Štruktúra a funkcie organel rastlinných a živočíšnych buniek

Bunkové organely	Štruktúra organel	Funkcia	Prítomnosť organel v bunkách
			rastliny	zvierat
chloroplast	Je to druh plastidu	Farbí rastliny na zeleno a umožňuje fotosyntézu.
Leukoplast	Škrupina pozostáva z dvoch elementárnych membrán; vnútorné, vrastajúce do strómy, tvorí niekoľko tylakoidov	Syntetizuje a akumuluje škrob, oleje, bielkoviny
Chromoplast	Plastidy so žltou, oranžovou a červenou farbou, farbu majú na svedomí pigmenty - karotenoidy	Červená, žltá farba jesenných listov, šťavnaté ovocie atď.
	Zaberá až 90 % objemu zrelej bunky, naplnenej bunkovou šťavou	Udržiavanie turgoru, akumulácia rezervných látok a metabolických produktov, regulácia osmotického tlaku atď.
Mikrotubuly	Pozostáva z proteínového tubulínu, ktorý sa nachádza v blízkosti plazmatickej membrány	Podieľajú sa na ukladaní celulózy na bunkových stenách a pohybe rôznych organel v cytoplazme. Pri delení buniek tvoria základ štruktúry vretienka mikrotubuly
Plazmová membrána (PMM)	Pozostáva z lipidovej dvojvrstvy preniknutej proteínmi ponorenými v rôznych hĺbkach	Bariéra, transport látok, komunikácia medzi bunkami
Hladký EPR	Systém plochých a rozvetvených rúrok	Vykonáva syntézu a uvoľňovanie lipidov
Hrubý EPR	Svoje meno dostal vďaka množstvu ribozómov nachádzajúcich sa na jeho povrchu.	Syntéza, akumulácia a transformácia bielkovín na uvoľnenie z bunky von
	Obklopený dvojitou jadrovou membránou s pórmi. Vonkajšia jadrová membrána tvorí súvislú štruktúru s membránou ER. Obsahuje jedno alebo viac jadierok	Nosič dedičných informácií, centrum pre reguláciu bunkovej aktivity
Bunková stena	Pozostáva z dlhých molekúl celulózy usporiadaných do zväzkov nazývaných mikrofibrily	Vonkajší rám, ochranný plášť
Plazmodesmata	Drobné cytoplazmatické kanály, ktoré prenikajú cez bunkové steny	Spojte protoplasty susedných buniek
Mitochondrie		Syntéza ATP (ukladanie energie)
Golgiho aparát	Pozostáva z hromady plochých vakov nazývaných cisterny alebo diktyozómy	Syntéza polysacharidov, tvorba CPM a lyzozómov
lyzozómy		Intracelulárne trávenie
Ribozómy	Pozostáva z dvoch nerovnakých podjednotiek - veľké a malé, do ktorých sa môžu disociovať	Miesto biosyntézy bielkovín
Cytoplazma	Skladá sa z vody s veľkým množstvom rozpustených látok obsahujúcich glukózu, bielkoviny a ióny	Sú v nej umiestnené ďalšie bunkové organely a vykonávajú všetky procesy bunkového metabolizmu.
Mikrovlákna	Vlákna vyrobené z proteínu aktínu, zvyčajne usporiadané vo zväzkoch blízko povrchu buniek	Podieľajte sa na pohyblivosti buniek a zmene tvaru
Centrioles	Môže byť súčasťou mitotického aparátu bunky. Diploidná bunka obsahuje dva páry centriolov	Podieľať sa na procese delenia buniek u zvierat; v zoospórach rias, machov a prvokov tvoria bazálne telá riasiniek
Microvilli	Výčnelky plazmatickej membrány	Zväčšujú vonkajší povrch bunky, mikroklky spoločne tvoria hranicu bunky

závery

1. Bunková stena, plastidy a centrálna vakuola sú jedinečné pre rastlinné bunky.
2. Lyzozómy, centrioly, mikroklky sú prítomné najmä len v bunkách živočíšnych organizmov.
3. Všetky ostatné organely sú charakteristické pre rastlinné aj živočíšne bunky.

Štruktúra bunkovej membrány

Bunková membrána sa nachádza mimo bunky a oddeľuje ju od vonkajšieho alebo vnútorného prostredia tela. Jej základom je plazmalema (bunková membrána) a sacharidovo-bielkovinová zložka.

Funkcie bunkovej membrány:

– udržuje tvar bunky a dodáva mechanickú pevnosť bunke a telu ako celku;
- chráni bunku pred mechanickým poškodením a vstupom škodlivých zlúčenín do nej;
– rozpoznáva molekulárne signály;
– reguluje metabolizmus medzi bunkou a prostredím;
- vykonáva medzibunkovú interakciu v mnohobunkovom organizme.

Funkcia bunkovej steny:

– predstavuje vonkajší rám – ochranný plášť;
– zabezpečuje transport látok (cez bunkovú stenu prechádza voda, soli a molekuly mnohých organických látok).

Vonkajšia vrstva živočíšnych buniek je na rozdiel od bunkových stien rastlín veľmi tenká a elastická. Nie je viditeľný pod svetelným mikroskopom a pozostáva z rôznych polysacharidov a bielkovín. Povrchová vrstva živočíšnych buniek je tzv glykokalyx, plní funkciu priameho spojenia živočíšnych buniek s vonkajším prostredím, so všetkými látkami, ktoré ho obklopujú, ale nehrá podpornú úlohu.

Pod glykokalyxou živočíšnej bunky a bunkovou stenou rastlinnej bunky sa nachádza plazmatická membrána hraničiaca priamo s cytoplazmou. Plazmatická membrána pozostáva z proteínov a lipidov. Sú usporiadané usporiadaným spôsobom v dôsledku rôznych chemických interakcií medzi sebou. Molekuly lipidov v plazmatickej membráne sú usporiadané v dvoch radoch a tvoria súvislú lipidovú dvojvrstvu. Proteínové molekuly netvoria súvislú vrstvu, sú umiestnené v lipidovej vrstve a ponoria sa do nej do rôznych hĺbok. Molekuly proteínov a lipidov sú mobilné.

Funkcie plazmatickej membrány:

– tvorí bariéru oddeľujúcu vnútorný obsah bunky od vonkajšieho prostredia;
– zabezpečuje transport látok;
– zabezpečuje komunikáciu medzi bunkami v tkanivách mnohobunkových organizmov.

Vstup látok do bunky

Povrch bunky nie je súvislý. V cytoplazmatickej membráne sú početné drobné otvory - póry, cez ktoré môžu, s pomocou alebo bez pomoci špeciálnych bielkovín, preniknúť do bunky ióny a malé molekuly. Navyše niektoré ióny a malé molekuly môžu vstúpiť do bunky priamo cez membránu. Vstupom najdôležitejších iónov a molekúl do bunky nie je pasívna difúzia, ale aktívny transport, vyžadujúci energetický výdaj. Transport látok je selektívny. Selektívna permeabilita bunkovej membrány je tzv polopriepustnosť.

Autor: fagocytóza Do bunky vstupujú veľké molekuly organických látok, ako sú bielkoviny, polysacharidy, častice potravy a baktérie. Fagocytóza sa vyskytuje za účasti plazmatickej membrány. V mieste, kde sa povrch bunky dostane do kontaktu s časticou akejkoľvek hustej látky, sa membrána ohne, vytvorí priehlbinu a obklopí časticu, ktorá je ponorená vo vnútri bunky v „membránovej kapsule“. Vytvára sa tráviaca vakuola a v nej sa trávia organické látky vstupujúce do bunky.

Améby, nálevníky a leukocyty zvierat a ľudí sa živia fagocytózou. Leukocyty absorbujú baktérie, ako aj rôzne pevné častice, ktoré sa náhodne dostanú do tela, čím ho chránia pred patogénnymi baktériami. Bunková stena rastlín, baktérií a modrozelených rias bráni fagocytóze, a preto sa v nich táto cesta vstupu látok do bunky nerealizuje.

Cez plazmatickú membránu prenikajú do bunky aj kvapky kvapaliny obsahujúce rôzne látky v rozpustenom a suspendovanom stave.Tento jav bol tzv. pinocytóza. Proces absorpcie tekutín je podobný fagocytóze. Kvapka tekutiny je ponorená do cytoplazmy v „membránovom obale“. Organické látky, ktoré vstupujú do bunky spolu s vodou, sa začínajú tráviť pod vplyvom enzýmov obsiahnutých v cytoplazme. Pinocytóza je v prírode rozšírená a vykonávajú ju bunky všetkých zvierat.

III. Posilnenie naučeného materiálu

Na aké dve veľké skupiny sa delia všetky organizmy na základe štruktúry ich jadra?
Ktoré organely sú charakteristické len pre rastlinné bunky?
Ktoré organely sú jedinečné pre živočíšne bunky?
Ako sa líši štruktúra bunkovej membrány rastlín a živočíchov?
Aké sú dva spôsoby vstupu látok do bunky?
Aký význam má fagocytóza pre zvieratá?

Na Zemi existujú len dva druhy organizmov: eukaryoty a prokaryoty. Veľmi sa líšia svojou štruktúrou, pôvodom a evolučným vývojom, ktorý bude podrobne popísaný nižšie.

V kontakte s

Známky prokaryotickej bunky

Prokaryoty sa tiež nazývajú prenukleárne. Prokaryotická bunka nemá iné organely, ktoré majú membránovú membránu (endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex).

Charakteristické sú pre nich aj nasledovné:

1. bez obalu a nevytvára väzby s bielkovinami. Informácie sa prenášajú a čítajú nepretržite.
2. Všetky prokaryoty sú haploidné organizmy.
3. Enzýmy sa nachádzajú vo voľnom stave (difúzne).
4. Majú schopnosť vytvárať spóry za nepriaznivých podmienok.
5. Prítomnosť plazmidov - malých extrachromozomálnych molekúl DNA. Ich funkciou je prenos genetickej informácie, zvýšenie odolnosti voči mnohým agresívnym faktorom.
6. Prítomnosť bičíkov a pili - vonkajšie proteínové formácie potrebné na pohyb.
7. Plynové vakuoly sú dutiny. Vďaka nim sa telo dokáže pohybovať vo vodnom stĺpci.
8. Bunková stena prokaryotov (konkrétne baktérií) pozostáva z mureínu.
9. Hlavnými metódami získavania energie v prokaryotoch sú chemo- a fotosyntéza.

Patria sem baktérie a archaea. Príklady prokaryotov: spirochéty, proteobaktérie, cyanobaktérie, crenarcheoty.

Pozor! Napriek tomu, že prokaryotom chýba jadro, majú jeho ekvivalent – ​​nukleoid (kruhová molekula DNA bez obalov) a voľnú DNA vo forme plazmidov.

Štruktúra prokaryotickej bunky

Baktérie

Zástupcovia tohto kráľovstva patria medzi najstarších obyvateľov Zeme a majú vysokú mieru prežitia v extrémnych podmienkach.

Existujú grampozitívne a gramnegatívne baktérie. Ich hlavný rozdiel spočíva v štruktúre bunkovej membrány. Grampozitívne majú hrubší obal, až 80 % tvorí mureínová báza, ako aj polysacharidy a polypeptidy. Pri farbení Gramom dávajú fialovú farbu. Väčšina týchto baktérií sú patogény. Gram-negatívne majú tenšiu stenu, ktorá je oddelená od membrány periplazmatickým priestorom. Takáto škrupina má však zvýšenú pevnosť a je oveľa odolnejšia voči účinkom protilátok.

Baktérie zohrávajú v prírode veľmi dôležitú úlohu:

1. Cyanobaktérie (modrozelené riasy) pomáhajú udržiavať potrebnú hladinu kyslíka v atmosfére. Tvoria viac ako polovicu všetkého O2 na Zemi.
2. Podporujú rozklad organických zvyškov, čím sa podieľajú na kolobehu všetkých látok a podieľajú sa na tvorbe pôdy.
3. Fixátory dusíka na koreňoch strukovín.
4. Vodu čistia od odpadu napríklad z hutníckeho priemyslu.
5. Sú súčasťou mikroflóry živých organizmov, pomáhajú maximalizovať vstrebávanie živín.
6. Používa sa v potravinárskom priemysle na kvasenie.Takto sa vyrábajú syry, tvaroh, alkohol, cesto.

Pozor! Okrem pozitívneho významu zohrávajú baktérie aj negatívnu úlohu. Mnohé z nich spôsobujú smrteľné choroby, ako je cholera, brušný týfus, syfilis a tuberkulóza.

Baktérie

Archaea

Predtým boli kombinované s baktériami do jediného kráľovstva Drobyanok. Postupom času sa však ukázalo, že archaea majú svoju vlastnú individuálnu cestu evolúcie a biochemickým zložením a metabolizmom sa veľmi líšia od iných mikroorganizmov. Existuje až 5 typov, najviac skúmané sú euryarchaeota a crenarchaeota. Vlastnosti archaea sú:

• väčšina z nich sú chemoautotrofy - syntetizujú organické látky z oxidu uhličitého, cukru, amoniaku, kovových iónov a vodíka;
• zohrávajú kľúčovú úlohu v cykle dusíka a uhlíka;
• podieľať sa na trávení u ľudí a mnohých prežúvavcov;
• majú stabilnejší a odolnejší obal membrány vďaka prítomnosti éterových väzieb v glycerol-éterových lipidoch. To umožňuje archeám žiť vo vysoko alkalickom alebo kyslom prostredí, ako aj pri vysokých teplotách;
• bunková stena na rozdiel od baktérií neobsahuje peptidoglykán a pozostáva z pseudomureínu.

Štruktúra eukaryotov

Eukaryoty sú superkráľovstvo organizmov, ktorých bunky obsahujú jadro. Okrem archeí a baktérií sú všetky živé veci na Zemi eukaryoty (napríklad rastliny, prvoky, zvieratá). Bunky sa môžu značne líšiť svojim tvarom, štruktúrou, veľkosťou a funkciami. Napriek tomu sú si podobné v základoch života, látkovej premene, raste, vývoji, schopnosti dráždiť a premenlivosti.

Eukaryotické bunky môžu byť stovky alebo tisíckrát väčšie ako prokaryotické bunky. Zahŕňajú jadro a cytoplazmu s početnými membránovými a nemembranóznymi organelami. Medzi membránové patria: endoplazmatické retikulum, lyzozómy, Golgiho komplex, mitochondrie,. Nemembránové: ribozómy, bunkové centrum, mikrotubuly, mikrofilamenty.

Štruktúra eukaryotov

Porovnajme eukaryotické bunky z rôznych kráľovstiev.

Superkráľovstvo eukaryotov zahŕňa tieto kráľovstvá:

• prvoky. Heterotrofy, niektoré schopné fotosyntézy (riasy). Rozmnožujú sa nepohlavne, pohlavne a jednoduchým spôsobom na dve časti. Väčšine chýba bunková stena;
• rastliny. Sú to výrobcovia, hlavnou metódou získavania energie je fotosyntéza. Väčšina rastlín je nepohyblivá a rozmnožujú sa nepohlavne, pohlavne a vegetatívne. Bunková stena je vyrobená z celulózy;
• huby. Mnohobunkový. Sú nižšie a vyššie. Sú to heterotrofné organizmy a nemôžu sa pohybovať samostatne. Rozmnožujú sa nepohlavne, pohlavne a vegetatívne. Skladujú glykogén a majú silnú bunkovú stenu z chitínu;
• zvierat. Existuje 10 druhov: špongie, červy, článkonožce, ostnatokožce, strunatce a iné. Sú to heterotrofné organizmy. Schopný samostatného pohybu. Hlavnou zásobnou látkou je glykogén. Bunková stena pozostáva z chitínu, rovnako ako u húb. Hlavná metóda reprodukcie je sexuálna.

Tabuľka: Porovnávacie charakteristiky rastlinných a živočíšnych buniek

Štruktúra	rastlinná bunka	živočíšna bunka
Bunková stena	Celulóza	Pozostáva z glykokalyxu - tenkej vrstvy bielkovín, sacharidov a lipidov.
Umiestnenie jadra	Nachádza sa bližšie k stene	Nachádza sa v centrálnej časti
Bunkové centrum	Výhradne v nižších riasach	Súčasnosť
Vacuoly	Obsahuje bunkovú šťavu	Kontraktilné a tráviace.
Náhradná látka	škrob	Glykogén
Plastidy	Tri typy: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty	žiadne
Výživa	Autotrofné	Heterotrofný

Porovnanie prokaryotov a eukaryotov

Štrukturálne znaky prokaryotických a eukaryotických buniek sú významné, ale jeden z hlavných rozdielov sa týka skladovania genetického materiálu a spôsobu získavania energie.

Prokaryoty a eukaryoty sa fotosyntetizujú odlišne. U prokaryotov tento proces prebieha na membránových výrastkoch (chromatofóroch), usporiadaných v samostatných stĺpcoch. Baktérie nemajú fluórový fotosystém, takže neprodukujú kyslík, na rozdiel od modrozelených rias, ktoré ho produkujú pri fotolýze. Zdrojmi vodíka v prokaryotoch sú sírovodík, H2, rôzne organické látky a voda. Hlavnými pigmentmi sú bakteriochlorofyl (u baktérií), chlorofyl a fykobilíny (u siníc).

Zo všetkých eukaryotov sú len rastliny schopné fotosyntézy. Majú špeciálne formácie - chloroplasty, obsahujúce membrány usporiadané do grana alebo lamiel. Prítomnosť fotosystému II umožňuje uvoľňovanie kyslíka do atmosféry počas procesu fotolýzy vody. Jediným zdrojom molekúl vodíka je voda. Hlavným pigmentom je chlorofyl a fykobilíny sú prítomné iba v červených riasach.

Hlavné rozdiely a charakteristické znaky prokaryotov a eukaryotov sú uvedené v tabuľke nižšie.

Tabuľka: Podobnosti a rozdiely medzi prokaryotmi a eukaryotmi

Porovnanie	Prokaryoty	Eukaryoty
Čas vzhľadu	Viac ako 3,5 miliardy rokov	Asi 1,2 miliardy rokov
Veľkosti buniek	Až 10 mikrónov	Od 10 do 100 µm
Kapsula	Jedzte. Vykonáva ochrannú funkciu. Súvisí s bunkovou stenou	Neprítomný
Plazmatická membrána	Jedzte	Jedzte
Bunková stena	Pozostáva z pektínu alebo mureínu	Áno, okrem zvierat
Chromozómy	Namiesto toho existuje kruhová DNA. Translácia a transkripcia prebiehajú v cytoplazme.	Lineárne molekuly DNA. Translácia prebieha v cytoplazme a transkripcia v jadre.
Ribozómy	Malý typ 70S. Nachádza sa v cytoplazme.	Veľký typ 80S sa môže pripojiť k endoplazmatickému retikulu a nachádza sa v plastidoch a mitochondriách.
Membránou uzavretý organoid	žiadne. Existujú membránové výrastky - mezozómy	Existujú: mitochondrie, Golgiho komplex, bunkové centrum, ER
Cytoplazma	Jedzte	Jedzte
	žiadne	Jedzte
Vacuoly	plyn (aerosómy)	Jedzte
Chloroplasty	žiadne. Fotosyntéza prebieha v bakteriochlorofyloch	Prítomný iba v rastlinách
Plazmidy	Jedzte	žiadne
Core	Neprítomný	Jedzte
Mikrofilamenty a mikrotubuly.	žiadne	Jedzte
Metódy delenia	Zovretie, pučanie, konjugácia	Mitóza, meióza
Interakcia alebo kontakty	žiadne	Plazmodesmata, desmozómy alebo septa
Druhy bunkovej výživy	Fotoautotrofné, fotoheterotrofné, chemoautotrofné, chemoheterotrofné	Fototrofická (u rastlín) endocytóza a fagocytóza (u iných)

Rozdiely medzi prokaryotmi a eukaryotmi

Podobnosti a rozdiely medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami

Záver

Porovnanie prokaryotického a eukaryotického organizmu je pomerne náročný proces, ktorý si vyžaduje zohľadnenie mnohých nuancií. Majú navzájom veľa spoločného, ​​pokiaľ ide o štruktúru, prebiehajúce procesy a vlastnosti všetkého živého. Rozdiely spočívajú vo vykonávaných funkciách, spôsoboch výživy a vnútornej organizácii. Ktokoľvek, koho táto téma zaujíma, môže použiť tieto informácie.

Prokaryotická bunka je oveľa jednoduchšia ako živočíšne a rastlinné bunky. Z vonkajšej strany je pokrytá bunkovou stenou, ktorá plní ochranné, formačné a transportné funkcie. Tuhosť bunkovej steny zabezpečuje mureín. Niekedy je bakteriálna bunka na vrchu pokrytá kapsulou alebo sliznicou.

Protoplazma baktérií, podobne ako eukaryoty, je obklopená plazmatická membrána. Vakové, tubulárne alebo lamelárne invaginácie membrány obsahujú mezozómy zapojené do procesu dýchania, bakteriochlorofyl a iné pigmenty. Genetický materiál prokaryotov netvorí jadro, ale nachádza sa priamo v cytoplazme. Bakteriálna DNA je jedna kruhová molekula, z ktorých každá pozostáva z tisícov a miliónov nukleotidových párov. Genóm bakteriálnej bunky je oveľa jednoduchší ako genóm buniek vyvinutejších tvorov: bakteriálna DNA obsahuje v priemere niekoľko tisíc génov.

Neprítomné v prokaryotických bunkách endoplazmatického retikula, A ribozómy voľne plávať v cytoplazme. Prokaryoty nemajú mitochondrie; Ich funkcie čiastočne vykonáva bunková membrána.

Prokaryoty

Baktérie sú najmenšie organizmy s bunkovou štruktúrou; ich veľkosti sa pohybujú od 0,1 do 10 mikrónov. Typický tlačový bod môže pojať státisíce stredne veľkých baktérií. Baktérie je možné vidieť iba cez mikroskop, preto sa nazývajú mikroorganizmy alebo mikróby; skúmajú sa mikroorganizmy mikrobiológie . Odvetvie mikrobiológie, ktoré študuje baktérie, sa nazýva bakteriológia . Táto veda začala Anthony van Leeuwenhoek v 17. storočí.

Baktérie - najstaršie známe organizmy. Stopy životne dôležitej činnosti baktérií a modrozelených rias (stromatolitov) patria do archeanu a siahajú až do 3,5 miliardy rokov.

Vzhľadom na možnosť výmeny génov medzi zástupcami rôznych druhov a dokonca aj rodov je dosť ťažké systematizovať prokaryoty. Uspokojivá taxonómia prokaryotov ešte nebola vytvorená; všetky existujúce systémy sú umelé a klasifikujú baktérie podľa niektorej skupiny charakteristík, pričom nezohľadňujú ich fylogenetický vzťah. Predtým baktérie spolu s huby A riasy zaradené do podríša nižších rastlín. V súčasnosti sú baktérie klasifikované ako samostatné superkráľovstvo prokaryotov. Najbežnejší klasifikačný systém je Bergeyho systém, ktorý je založený na štruktúre bunkovej steny.

Na konci 20. storočia vedci zistili, že bunky relatívne málo prebádanej skupiny baktérií - archebaktérie – obsahovať rRNA, ktorá sa svojou štruktúrou líši od r-RNA prokaryotov aj od r-RNA eukaryotov. Štruktúra genetického aparátu archaebaktérií (prítomnosť intróny a opakujúce sa sekvencie, spracovanie, formulár ribozómy) ich približuje k eukaryotom; na druhej strane, archebaktérie majú aj typické znaky prokaryotov (neprítomnosť jadra v bunke, prítomnosť bičíkov, plazmidov a plynových vakuol, veľkosť rRNA, fixácia dusíka). Nakoniec sa archebaktérie líšia od všetkých ostatných organizmov štruktúrou ich bunkovej steny, typom fotosyntézy a niektorými ďalšími charakteristikami. Archaebaktérie sú schopné existovať v extrémnych podmienkach (napríklad v horúcich prameňoch pri teplotách nad 100 °C, v hĺbkach oceánu pri tlaku 260 atm, v nasýtených soľných roztokoch (30% NaCl)). Niektoré archebaktérie produkujú metán, iné využívajú zlúčeniny síry na výrobu energie.

Zdá sa, že archebaktérie sú veľmi starou skupinou organizmov; „extrémne“ možnosti označujú podmienky charakteristické pre povrch Zeme v Archejská éra. Predpokladá sa, že archaebaktérie sú najbližšie k hypotetickým „probunkám“, ktoré následne viedli k vzniku všetkej rozmanitosti života na Zemi.

Nedávno sa ukázalo, že existujú tri hlavné typy rRNA, prezentované, respektíve prvé - v eukaryotických bunkách, druhé - v bunkách skutočných baktérií, ako aj v mitochondrie A chloroplasty eukaryoty, tretí - v archaebaktériách. Výskum v oblasti molekulárnej genetiky nás prinútil pozrieť sa nanovo na teóriu pôvodu eukaryotov. Teraz sa verí, že na starovekej Zemi sa súčasne vyvinuli tri rôzne vetvy prokaryotov - archaebaktérie, eubaktérie a urkaryoty , vyznačujúci sa rôznymi štruktúrami a rôznymi spôsobmi získavania energie. Urkaryoty, ktoré boli v podstate jadrovo-cytoplazmatickou zložkou eukaryotov, boli následne zaradené ako symbiontov zástupcovia rôznych skupín eubaktérií, ktoré sa zmenili na mitochondrie a chloroplasty budúcich eukaryotických buniek.

Poradie triedy, ktoré bolo predtým pridelené archebaktériám, je teda jednoznačne nedostatočné. V súčasnosti majú mnohí výskumníci tendenciu rozdeliť prokaryoty do dvoch kráľovstiev: archaebaktérie a skutočné baktérie (eubaktérie ) alebo dokonca oddeliť archebaktérie do samostatného superkráľa Archaea.

Klasifikácia skutočných baktérií je uvedená v schémy.

IN bakteriálna bunka Neexistuje žiadne jadro, chromozómy sú voľne umiestnené v cytoplazme. Okrem toho bakteriálna bunka nemá membránové organely: mitochondrie, EPS, Golgiho aparát atď. Vonkajšia strana bunkovej membrány je pokrytá bunkovou stenou.

Väčšina baktérií sa pohybuje pasívne, využívajúc prúdy vody alebo vzduchu. Len niektoré z nich majú pohybové organely - bičíky . Prokaryotické bičíky majú veľmi jednoduchú štruktúru a pozostávajú z bičíkového proteínu, ktorý tvorí dutý valec s priemerom 10–20 nm. Zaskrutkujú sa do média a poháňajú bunku dopredu. Zrejme ide o jedinú v prírode známu stavbu, ktorá využíva princíp kolesa.

Podľa tvaru sú baktérie rozdelené do niekoľkých skupín:

koky (majú okrúhly tvar);

bacily (majú tyčovitý tvar);

spirilla (majú tvar špirály);

vibrácie (majú tvar čiarky).

Na základe spôsobu dýchania sa baktérie delia na aeróby (väčšina baktérií) a anaeróbov (pôvodcovia tetanu, botulizmu, plynatej gangrény). Tí prví potrebujú na dýchanie kyslík, pre tých druhých je kyslík zbytočný alebo dokonca jedovatý.

Baktérie sa rozmnožujú delením približne každých 20 minút (za priaznivých podmienok). DNA sa replikuje, pričom každá dcérska bunka dostane svoju vlastnú kópiu rodičovskej DNA. Prenos DNA medzi nedeliacimi sa bunkami je tiež možný (prostredníctvom zachytenia „nahej“ DNA pomocou bakteriofágy alebo podľa konjugácia , kedy sú baktérie navzájom spojené kopulačnými fimbriami), k zvýšeniu počtu jedincov však nedochádza. Reprodukcii bránia slnečné lúče a produkty ich vlastnej vitálnej činnosti.

Správanie baktérií nie je obzvlášť zložité. Chemické receptory zaznamenávajú zmeny kyslosti prostredia a koncentrácie rôznych látok: cukrov, aminokyselín, kyslíka. Mnohé baktérie reagujú na zmeny teploty alebo svetla a niektoré baktérie dokážu vnímať magnetické pole Zeme.

Za nepriaznivých podmienok je baktéria pokrytá hustou škrupinou, cytoplazma je dehydratovaná a životná aktivita takmer ustáva. V tomto stave môžu bakteriálne spóry zostať v hlbokom vákuu celé hodiny a tolerovať teploty od –240 °C do +100 °C.

Obrázok 1 - Obrázok prokaryotickej bunky

Obrázok 4 - Štruktúra bičíka gramnegatívnych baktérií.
1 - závit; 2 - hák; 3 - bazálne telo; 4 - tyč; 5 - L-krúžok; 6 - P-krúžok; 7 - S-krúžok; 8 - M-krúžok; 9 - CTZ; 10 - periplazmatický priestor; 11 - peptidoglykánová vrstva; 12 - vonkajšia membrána

Štruktúra buniek nižších prokaryotov je oveľa jednoduchšia (obr. 1). Odlišná štruktúra jadrového aparátu navyše nie je jediným znakom, ktorý odlišuje eukaryotickú bunku od prokaryotickej.

Jednou z hlavných štruktúrnych zložiek prokaryotickej bunky je bunková membrána (obr. 2, 3). Bunková membrána baktérií zahŕňa komplexné molekulárne komplexy pozostávajúce z proteínov, polysacharidov a látok podobných tuku. Keďže je tuhý, slúži ako akási kostra bunky, ktorá jej dáva určitý tvar. Bunková membrána prokaryotov tvorí akúsi bariéru pre prechod rozpustených látok z prostredia do bunky. Bunky siníc sú pokryté elastickou pektínovou škrupinou. Pri niektorých typoch baktérií sa na povrchu bunky tvorí vrstva hlienu, ktorá tvorí akési puzdro - kapsule .

K povrchovým štruktúram buniek mnohých baktérií patria bičíky – orgány pohybu, ktoré sú dlhé, veľmi tenké vlákna, špirálovité, vlnité alebo zakrivené (obr. 4).

Obrázok 3 - Bunková stena gramnegatívnych baktérií (A) a štruktúra molekuly lipopolysacharidu (B).
A. Bunková stena gramnegatívnych baktérií 1 - cytoplazmatická membrána; 2 - peptidoglykánová vrstva; 3 - periplazmatický priestor; 4 - proteínové molekuly; 5 - fosfolipid; 6 - lipopolysacharid.
B. Štruktúra molekuly lipopolysacharidu 1 - lipid A; 2 - vnútorné polysacharidové jadro; 3 - vonkajšie polysacharidové jadro; 4 - O-antigén

Dĺžka bičíka môže byť mnohonásobne väčšia ako dĺžka tela baktérie. Počet a umiestnenie bičíkov sú charakteristickým znakom tohto druhu. Niektoré druhy baktérií majú jeden bičík ( monotrichovia ), v iných sú bičíky umiestnené vo zväzkoch na jednom alebo oboch koncoch bunky ( lophotrichov ), iné majú jeden bičík na oboch koncoch bunky ( amfitrichy ), vo štvrtom pokrývajú celý povrch bunky ( peritrichózna ).

Cytoplazmatická membrána tesne prilieha k škrupine. Má selektívnu priepustnosť – umožňuje určitým látkam vstúpiť do bunky a odstrániť z nej určité látky. Vďaka tejto schopnosti plní membrána úlohu organely, ktorá sústreďuje živiny vo vnútri bunky a uľahčuje odvádzanie odpadových látok smerom von. Vo vnútri bunky je vždy zvýšený osmotický tlak v porovnaní s okolím. Jeho stálosť zabezpečuje cytoplazmatická membrána. Okrem toho je miestom lokalizácie množstva enzýmových systémov, najmä redoxných enzýmov spojených s produkciou energie (u eukaryotov sa nachádzajú v mitochondriách). Na rozdiel od eukaryotických buniek nie je prokaryotická bunka rozdelená na kompartmenty. Prokaryotické bunky nemajú ani Golgiho komplex, ani mitochondrie a nedochádza v nich k smerovému pohybu cytoplazmy. Fenomény pinocytózy a fagocytózy nie sú charakteristické pre prokaryoty. Z organel sú len ribozómy podobné ribozómom eukaryotov.

Mnohé bakteriálne bunky majú špeciálne membránové štruktúry - mezozómy vzniká v dôsledku stiahnutia cytoplazmatickej membrány do bunky. Ich úloha ešte nie je úplne objasnená. Existujú predpoklady o účasti mezozómov na najdôležitejších vnútrobunkových procesoch bunkového delenia, syntéze látok bunkovej membrány a na energetickom metabolizme.