Малюнок прокаріотичний. Хто такі еукаріоти та прокаріоти: порівняльна характеристика клітин різних царств

Прокаріотичні клітини- це найбільш примітивні, дуже просто влаштовані організми, що зберігають риси глибокої давнини. До прокаріотичним(або доядерним) організмам відносять бактерії та синьо-зелені водорості (ціанобактерії). На підставі спільності будови та різких відмінностей від інших прокаріотичних клітин виділяють у самостійне царство дробянки.

Розглянемо будову прокаріотичної клітиниз прикладу бактерій. Генетичний апарат прокаріотичної клітини представлений ДНК єдиної кільцевої хромосоми, знаходиться в цитоплазмі та не відмежований від неї оболонкою. Такий аналог ядра називають нуклеоїдом. ДНК не утворює комплексів з білками і тому всі гени, що входять до складу хромосоми, працюють, тобто. з них безперервно зчитується інформація.

Прокаріотична клітинаоточена мембраною, що відокремлює цитоплазму від клітинної стінки, утвореної зі складної, високополімерної речовини. У цитоплазмі органел мало, але є численні дрібні рибосоми (бактеріальні клітини містять від 5000 до 50 000 рибосом).

Цитоплазма прокаріотичної клітини пронизана мембранами, що утворюють ендоплазматичну мережу, в ній знаходяться рибосоми, що здійснюють синтез білків.

Внутрішня частина клітинної стінки прокаріотичної клітини представлена ​​плазматичною мембраною, випинання якої в цитоплазму утворюють мезосоми, що беруть участь у побудові перегородок клітин, репродукції, і є місцем прикріплення ДНК. Дихання у бактерій здійснюється у мезосомах, у синьо-зелених водоростей у цитоплазматичних мембранах.

У багатьох бактерій усередині клітини відкладаються запасні речовини: полісахариди, жири, поліфосфати. Резервні речовини, включаючись в обмін речовин, можуть продовжувати життя клітини без зовнішніх джерел енергії.

(1-клітинна стінка, 2-зовнішня цитоплазматична мембрана, 3-хромосома(кільцева молекула ДНК), 4-рибосома, 5-мезосома, 6-впячивание зовнішньої цитоплазмотичної мембрани, 7-вакуолі, 8-джгутики, 9-стопки мембран, яких здійснюється фотосинтез)

Як правило, бактерії розмножуються поділом надвоє. Після подовження клітини поступово утворюється поперечна перегородка, що закладається у напрямку зовні всередину, потім дочірні клітини розходяться або залишаються пов'язаними до характерних груп - ланцюжка, пакети і т.д. Бактерія – кишкова паличка кожні 20 хвилин подвоює свою чисельність.

Для бактерій характерне спороутворення. Воно починається з відшнурування частини цитоплазми від материнської клітини. Відшнурована частина містить один геном і оточена цитоплазматичної мембраною. Потім довкола суперечки виростає клітинна стінка, нерідко багатошарова. У бактерій спостерігається статевий процес у формі обміну генетичною інформацією між двома клітинами. Статевий процес підвищує спадкову мінливість мікроорганізмів.

Більшість живих організмів об'єднано в надцарство еукаріотів, що включають царство рослин, грибів та тварин. Еукаріотичні клітини більші прокаріотичних клітинскладаються з поверхневого апарату, ядра та цитоплазми.

Тип уроку: комбінований.

Методи: словесний, наочний, практичний, проблемно-пошуковий.

Цілі уроку

Освітня: поглибити знання учнів про будову клітин еукаріотів, навчити застосовувати їх на практичних заняттях.

Розвиваючі: удосконалювати вміння учнів працювати з дидактичним матеріалом; розвивати мислення учнів, пропонуючи завдання для порівняння клітин прокаріотів і еукаріотів, клітин рослин і клітин тварин з виявленням схожих і відмінних ознак.

Устаткування: плакат «Будова цитоплазматична мембрана»; картки-завдання; роздатковий матеріал (будова прокаріотичної клітини, типова рослинна клітина, будова тваринної клітини).

Міжпредметні зв'язки: ботаніка, зоологія, анатомія та фізіологія людини.

План уроку

I. Організаційний момент

Перевірка готовності до уроку.
Перевірка облікового складу учнів.
Повідомлення теми та цілей уроку.

ІІ. Вивчення нового матеріалу

Поділ організмів на про- та еукаріоти.

За формою клітини надзвичайно різноманітні: одні мають округлу форму, інші схожі на зірочки з багатьма променями, треті витягнуті тощо. Різні клітини і за розміром - від дрібних, важко помітних у світловому мікроскопі, до чудово видимих ​​неозброєним оком (наприклад, ікринки риб і жаб).

Будь-яке незапліднене яйце, у тому числі гігантські скам'янілі яйця викопних динозаврів, які зберігаються в палеонтологічних музеях, теж були живими клітинами. Однак, якщо говорити про основні елементи внутрішньої будови, всі клітини схожі між собою.

Прокаріоти (Від лат. pro- Перед, раніше, замість і грец. karyon– ядро) – це організми, клітини яких немає обмеженого мембраною ядра, тобто. всі бактерії, включаючи архебактерії та ціанобактерії. Загальна кількість видів прокаріотів близько 6000. Вся генетична інформація прокаріотичної клітини (генофор) міститься в одній-єдиній кільцевій молекулі ДНК. Мітохондрії та хлоропласти відсутні, а функції дихання або фотосинтезу, що забезпечують клітину енергією, виконує плазматична мембрана (рис. 1). Розмножуються прокаріоти без вираженого статевого процесу шляхом поділу надвоє. Прокаріоти здатні здійснювати цілу низку специфічних фізіологічних процесів: фіксують молекулярний азот, здійснюють молочнокисле бродіння, розкладають деревину, окислюють сірку та залізо.

Після вступної розмови учні розглядають будову прокаріотичної клітини, порівнюючи основні особливості будови із типами еукаріотичної клітини (рис. 1).

Еукаріоти – це вищі організми, які мають чітко оформлене ядро, яке оболонкою відокремлюється від цитоплазми (каріомембраної). До еукаріотів відносяться всі вищі тварини та рослини, а також одноклітинні та багатоклітинні водорості, гриби та найпростіші. Ядерна ДНК у еукаріот міститься в хромосомах. Еукаріоти мають клітинні органоїди, обмежені мембрани.

Відмінності еукаріотів від прокаріотів

- Еукаріоти мають справжнє ядро: генетичний апарат еукаріотичної клітини захищений оболонкою, схожою на оболонку самої клітини.
– Включені до цитоплазми органоїди оточені мембраною.

Будова клітин рослин та тварин

Клітина будь-якого організму є системою. Вона складається з трьох взаємопов'язаних між собою частин: оболонки, ядра та цитоплазми.

При вивченні ботаніки, зоології та анатомії людини ви вже знайомилися із будовою різних типів клітин. Коротко повторимо цей матеріал.

Завдання 1.Визначте на малюнку 2, яким організмам та типам тканин відповідають клітини під цифрами 1–12. Чим зумовлена ​​їхня форма?

Будова та функції органоїдів рослинних та тваринних клітин

Використовуючи малюнки 3 і 4 та користуючись Біологічним енциклопедичним словником та підручником, учні заповнюють таблицю, порівнюючи тваринну та рослинну клітини.

Таблиця. Будова та функції органоїдів рослинних та тваринних клітин

Органоїди клітини	Будова органоїдів	Функція	Присутність органоїдів у клітинах
			рослин	тварин
Хлоропласт	Являє собою різновид пластид	Фарбує рослини у зелений колір, у ньому відбувається фотосинтез
Лейкопласт	Оболонка і двох елементарних мембран; внутрішня, вростаючи в строму, утворює нечисленні тилакоїди	Синтезує та накопичує крохмаль, олії, білки
Хромопласт	Пластиди з жовтим, помаранчевим та червоним забарвленням, забарвлення обумовлене пігментами – каротиноїдами	Червоне, жовте забарвлення осіннього листя, соковитих плодів та ін.
	Займає до 90% обсягу зрілої клітини, заповнена клітинним соком	Підтримка тургору, накопичення запасних речовин та продуктів обміну, регуляція осмотичного тиску та ін.
Мікротрубочки	Складаються з білка тубуліна, розташовані біля плазматичної мембрани	Беруть участь у відкладенні целюлози на стінках клітин, переміщенні в цитоплазмі різних органоїдів. При розподілі клітини мікротрубочки складають основу структури веретена розподілу
Плазматична мембрана (ЦПМ)	Складається з ліпідного бісла, пронизаного білками, зануреними на різну глибину	Бар'єр, транспорт речовин, сполучення клітин між собою
Гладкий ЕПР	Система плоских і розгалужених трубочок	Здійснює синтез та виділення ліпідів
Шорсткий ЕПР	Назву отримав через безліч рибосом, що знаходяться на його поверхні	Синтез білків, їх накопичення та перетворення для виділення з клітини назовні
	Оточено подвійною ядерною мембраною, що має пори. Зовнішня ядерна мембрана утворює безперервну структуру з мембраною ЕПР. Містить одне або кілька ядерців	Носій спадкової інформації, центр регуляції активності клітини
Клітинна стінка	Складається з довгих молекул целюлози, зібраних у пучки, які називаються мікрофібрилами.	Зовнішній каркас, захисна оболонка
Плазмодесми	Найдрібніші цитоплазматичні канали, що пронизують клітинні стінки	Об'єднують протопласти сусідніх клітин
Мітохондрії		Синтез АТФ (акумуляція енергії)
Апарат Гольджі	Складається зі стопки плоских мішечків – цистерн, або диктіосом	Синтез полісахаридів, формування ЦПМ та лізосом
Лізосоми		Внутрішньоклітинне травлення
Рибосоми	Складаються з двох нерівних субодиниць - великої та малої, на які можуть дисоціювати	Місце біосинтезу білка
Цитоплазма	Складається з води з великою кількістю розчинених у ній речовин, що містять глюкозу, білки та іони.	У ній розташовані інші органоїди клітини та здійснюються всі процеси клітинного метаболізму.
Мікрофіламенти	Волокна з білка актину, зазвичай розташовуються пучками поблизу поверхні клітин	Беруть участь у рухливості та зміні форми клітин
Центріолі	Можуть входити у складі мітотичного апарату клітини. У диплоїдній клітині міститься дві пари центріолей	Беруть участь у процесі розподілу клітин у тварин; у зооспорах водоростей, мохів та у найпростіших утворюють базальні тільця вій
Мікроворсинки	Виступи плазматичної мембрани	Збільшують зовнішню поверхню клітини, мікроворсинки разом утворюють облямівку клітини.

Висновки

1. Клітинна стінка, пластиди та центральна вакуоль притаманні лише рослинним клітинам.
2. Лізосоми, центріолі, мікроворсинки присутні переважно лише у клітинах тварин організмів.
3. Всі інші органоїди характерні як рослинних, так тварин клітин.

Будова оболонки клітин

Клітинна оболонка розташовується зовні клітини, відмежовуючи останню від зовнішнього чи внутрішнього середовища організму. Її основу становить плазмалема (клітинна мембрана) та вуглеводно-білкова складова.

Функції клітинної оболонки:

- Підтримує форму клітини і надає механічну міцність клітині та організму в цілому;
– захищає клітину від механічних пошкоджень та потрапляння до неї шкідливих сполук;
- Здійснює впізнавання молекулярних сигналів;
– регулює обмін речовин між клітиною та середовищем;
- Здійснює міжклітинну взаємодію в багатоклітинному організмі.

Функція клітинної стінки:

– є зовнішнім каркасом – захисною оболонкою;
- Забезпечує транспорт речовин (через клітинну стінку проходить вода, солі, молекули багатьох органічних речовин).

Зовнішній шар клітин тварин, на відміну клітинних стінок рослин, дуже тонкий, еластичний. Він не видно у світловий мікроскоп і складається з різноманітних полісахаридів та білків. Поверхневий шар тварин клітин називається глікокаліксом, виконує функцію безпосереднього зв'язку клітин тварин із зовнішнім середовищем, з усіма оточуючими її речовинами, опорної ролі не виконує.

Під глікокаліксом тваринної та клітинної стінки рослинної клітини розташована плазматична мембрана, що межує безпосередньо з цитоплазмою. До складу плазматичної мембрани входять білки та ліпіди. Вони розташовані впорядковано з допомогою різних хімічних взаємодій друг з одним. Молекули ліпідів у плазматичній мембрані розташовані у два ряди і утворюють суцільний ліпідний бішар. Молекули білків не утворюють суцільного шару, вони розташовуються у шарі ліпідів, занурюючись у нього різну глибину. Молекули білків та ліпідів рухливі.

Функції плазматичної мембрани:

- Утворює бар'єр, що відмежовує внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища;
- Забезпечує транспорт речовин;
- Забезпечує зв'язок між клітинами в тканинах багатоклітинних організмів.

Надходження речовин у клітину

Поверхня клітини не суцільна. У цитоплазматичній мембрані є численні дрібні отвори - пори, через які за допомогою або без допомоги спеціальних білків, всередину клітини можуть проникати іони та дрібні молекули. Крім того, деякі іони та дрібні молекули можуть потрапляти у клітину безпосередньо через мембрану. Надходження найважливіших іонів та молекул у клітину не пасивна дифузія, а активний транспорт, що потребує витрат енергії. Транспорт речовин має вибірковий характер. Виборча проникність клітинної мембрани зветься напівпроникності.

Шляхом фагоцитозвсередину клітини надходять: великі молекули органічних речовин, наприклад, білків, полісахаридів, частинки їжі, бактерії. Фагоцитоз здійснюється за участю плазматичної мембрани. У тому місці, де поверхня клітини стикається з частинкою якоїсь щільної речовини, мембрана прогинається, утворює поглиблення і оточує частинку, яка в «мембранній капсулі» занурюється всередину клітини. Утворюється травна вакуоля, і в ній перетравлюються органічні речовини, що надійшли в клітину.

Шляхом фагоцитозу харчуються амеби, інфузорії, лейкоцити тварин та людини. Лейкоцити поглинають бактерії, а також різноманітні тверді частинки, які випадково потрапили в організм, захищаючи його таким чином від хвороботворних бактерій. Клітинна стінка рослин, бактерій та синьо-зелених водоростей перешкоджає фагоцитозу, і тому цей шлях надходження речовин у клітину у них не реалізується.

Через плазматичну мембрану в клітину проникають і краплі рідини, що містять у розчиненому та зваженому стані різноманітні речовини. Це явище було названо піноцитозом. Процес поглинання рідини подібний до фагоцитозу. Крапля рідини занурюється в цитоплазму у «мембранній упаковці». Органічні речовини, що потрапили в клітину разом із водою, починають перетравлюватися під впливом ферментів, що містяться у цитоплазмі. Піноцитоз широко поширений у природі та здійснюється клітинами всіх тварин.

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу

На які дві великі групи поділяються всі організми за будовою ядра?
Які органоїди властиві лише рослинним клітинам?
Які органоїди властиві лише тваринним клітинам?
Чим відрізняється будова оболонки клітин рослин та тварин?
Які два способи надходження речовин у клітину?
Яким є значення фагоцитозу для тварин?

На Землі існує лише два типи організмів: еукаріоти та прокаріоти. Вони сильно розрізняються за своєю будовою, походженням та еволюційним розвитком, що буде докладно розглянуто далі.

Вконтакте

Ознаки прокаріотичної клітини

Прокаріоти інакше називають доядерними. У прокаріотичної клітини немає й інших органоїдів, які мають мембранну оболонку ( , ендоплазматичного ретикулуму, комплексу Гольджі).

Також характерними рисами для них є:

1. без оболонки та не утворює зв'язків з білками. Інформація передається та зчитується безперервно.
2. Усі прокаріоти – гаплоїдні організми.
3. Ферменти розташовуються у вільному стані (дифузно).
4. Мають здатність до спороутворення за несприятливих умов.
5. Наявність плазмід – дрібних позахромосомних молекул ДНК. Їхня функція — передача генетичної інформації, підвищення стійкості до багатьох агресивних факторів.
6. Наявність джгутиків та пилок – зовнішніх білкових утворень необхідних для пересування.
7. Газові вакуолі – порожнини. За рахунок них організм здатний пересуватися в товщі води.
8. Клітинна стінка у прокаріотів (саме бактерій) складається з муреїну.
9. Основними способами отримання енергії у прокаріотів є хемо-і фотосинтез.

До них відносяться бактерії та археї. Приклади прокаріотів: спірохети, протеобактерії, ціанобактерії, кренархеоти.

Увага!Незважаючи на те, що у прокаріотів немає ядро, вони мають його еквівалент – нуклеоїд (кільцеву молекулу ДНК, позбавлену оболонок), і вільні ДНК у вигляді плазмід.

Будова прокаріотичної клітини

Бактерії

Представники цього царства є одними з найдавніших жителів Землі і мають високу виживання в екстремальних умовах.

Розрізняють грампозитивні та грамнегативні бактерії. Їхня головна відмінність полягає в будові мембрани клітин. Грампозитивні мають більш товсту оболонку, до 80% складається з муреїнової основи, а також полісахаридів та поліпептидів. При фарбуванні за Грамом вони дають фіолетовий колір. Більшість цих бактерій є збудниками хвороб. Грамнегативні мають тоншу стінку, яка відділена від мембрани периплазматичним простором. Однак така оболонка має підвищену міцність і набагато сильніше протистоїть дії антитіл.

Бактерії у природі грають дуже велику роль:

1. Ціанобактерії (синьо-зелені водорості) допомагають підтримувати необхідний рівень кисню в атмосфері. Вони утворюють більше половини всього О2 Землі.
2. Сприяють розкладанню органічних останків, тим самим беручи участь у кругообігу всіх речовин, беруть участь в утворенні ґрунту.
3. Фіксатори азоту на корінні бобових.
4. Очищають води від відходів, наприклад, металургійної промисловості.
5. Є частиною мікрофлори живих організмів, допомагаючи максимально засвоювати поживні речовини.
6. Використовуються в харчовій промисловості для зброджування. Так отримують сири, сир, алкоголь, тісто.

Увага!Крім позитивного значення, бактерії відіграють і негативну роль. Багато хто з них викликає смертельно небезпечні захворювання, такі як холера, черевний тиф, сифіліс, туберкульоз.

Бактерії

Археї

Раніше їх поєднували з бактеріями в єдине царство Дробянок. Однак згодом з'ясувалося, що археї мають свій індивідуальний шлях еволюції і дуже відрізняються від інших мікроорганізмів своїм біохімічним складом та метаболізмом. Виділяють до 5 типів, найбільш вивченими вважаються евріархеоти та кренархеоти. Особливості архей такі:

• більшість із них є хемоавтотрофами – синтезують органічні речовини з вуглекислого газу, цукру, аміаку, іонів металів та водню;
• відіграють ключову роль у кругообігу азоту та вуглецю;
• беруть участь у травленні в організмах людини та багатьох жуйних;
• мають більш стабільну і міцну мембранну оболонку за рахунок наявності ефірних зв'язків у гліцерин-ефірних ліпідах. Це дозволяє археям жити у сильнолужних чи кислих середовищах, а також за умови високих температур;
• Клітинна стінка, на відміну від бактерій, не містить пептидоглікану і складається з псевдомуреїну.

Будова еукаріотів

Еукаріоти є надцарством організмів, у клітинах яких міститься ядро. Крім архей і бактерій всі живі істоти Землі є еукаріотами (наприклад, рослини, найпростіші, тварини). Клітини можуть сильно відрізнятися за своєю формою, будовою, розмірами та функціями, що виконуються. Незважаючи на це вони подібні за основами життєдіяльності, метаболізму, зростання, розвитку, здатності до подразнення та мінливості.

Еукаріотичні клітини можуть перевищувати прокаріотичні розміри в сотні і тисячі разів. Вони включають ядро ​​і цитоплазму з численними мембранними і немембранними органоїдами.До мембранних відносяться: ендоплазматичний ретикулум, лізосоми, комплекс Гольджі, мітохондрії, . Немембранні: рибосоми, клітинний центр, мікротрубочки, мікрофіламенти.

Будова еукаріотів

Проведемо порівняння клітин еукаріотів різних царств.

До надцарства еукаріотів належать царства:

• найпростіші. Гетеротрофи, деякі здатні до фотосинтезу (водорості). Розмножуються безстатевим, статевим шляхом та простим способом на дві частини. Більшість клітинна стінка відсутня;
• рослини. Є продуцентами, основний спосіб отримання енергії – фотосинтез. Більшість рослин нерухомі, розмножуються безстатевим, статевим і вегетативним шляхом. Клітинна стінка складається із целюлози;
• гриби. Багатоклітинні. Розрізняють нижчі та вищі. Є гетеротрофними організмами, які не можуть самостійно пересуватися. Розмножуються безстатевим, статевим та вегетативним шляхом. Запасають глікоген та мають міцну клітинну стінку з хітину;
• тварини. Розрізняють 10 типів: губки, черв'яки, членистоногі, голкошкірі, хордові та інші. Є гетеротрофними організмами. Здатні до самостійного пересування. Основна запасна речовина - глікоген. Оболонка клітин складається з хітину, як у грибів. Головний спосіб розмноження – статевий.

Таблиця: Порівняльна характеристика рослинної та тваринної клітини

Будова	Клітина рослини	Клітина тварини
Клітинна стінка	Целюлоза	Складається з глікокаліксу – тонкого шару білків, вуглеводів та ліпідів.
Розташування ядра	Розташоване ближче до стінки	Розташоване у центральній частині
Клітинний центр	Тільки у нижчих водоростей	Присутня
Вакуолі	Містять клітинний сік	Скоротливі та травні.
Запасна речовина	Крохмаль	Глікоген
Пластиди	Три види: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти	відсутні
живлення	Автотрофне	Гетеротрофне

Порівняння прокаріотів та еукаріотів

Особливості будови прокаріотичної та еукаріотичної клітин значні, проте одна з головних відмінностей стосується зберігання генетичного матеріалу та способу одержання енергії.

Прокаріоти та еукаріоти фотосинтезують по-різному. У прокаріотів цей процес проходить на виростах мембрани (хроматофорах), покладених в окремі стоси. Бактерії не мають фтору фотосистеми, тому не виділяють кисень, на відміну від синьо-зелених водоростей, які утворюють його при фотолізі. Джерелами водню у прокаріотів служать сірководень, Н2, різні органічні речовини та вода. Основними пігментами є бактеріохлорофіл (у бактерій), хлорофіл та фікобіліни (у ціанобактерій).

До фотосинтезу з усіх еукаріотів здатні тільки рослини.Вони мають спеціальні освіти – хлоропласти, містять мембрани, покладені в грани чи ламели. Наявність фотосистеми II дозволяє виділяти кисень в атмосферу під час фотолізу води. Джерелом молекул водню є лише вода. Головним пігментом є хлорофіл, а фікобіліни присутні лише у червоних водоростей.

Основні відмінності та характерні ознаки прокаріотів та еукаріотів представлені в таблиці нижче.

Таблиця: Подібності та відмінності прокаріотів та еукаріотів

Порівняння	Прокаріоти	Еукаріоти
Час появи	Понад 3,5 млрд. років	Близько 1,2 млрд. років
Розміри клітин	До 10 мкм	Від 10 до 100 мкм
Капсула	Є. Виконує захисну функцію. Пов'язана з клітинною стінкою	Відсутнє
Плазматична мембрана	Є	Є
Клітинна стінка	Складається з пектину або муреїну	Є, крім тварин
Хромосоми	Замість них кільцева ДНК. Трансляція та транскрипція проходять у цитоплазмі.	Лінійні молекули ДНК. Трансляція проходить у цитоплазмі, а транскрипція у ядрі.
Рибосоми	Дрібні 70S-типу. Розташовані у цитоплазмі.	Великі 80S-типу можуть прикріплюватися до ендоплазматичної мережі, перебувати в пластидах і мітохондріях.
Органоїд з мембранною оболонкою	Немає. Є вирости мембрани – мезосоми.	Є: мітохондрії, комплекс Гольджі, клітинний центр, ЕПС
Цитоплазма	Є	Є
	відсутні	Є
Вакуолі	Газові (аеросоми)	Є
Хлоропласти	Немає. Фотосинтез проходить у бактеріохлорофілах	Є тільки у рослин
Плазміди	Є	відсутні
Ядро	Відсутнє	Є
Мікрофіламенти та мікротрубочки.	відсутні	Є
Способи розподілу	Перетяжка, брунькування, кон'югація	Мітоз, мейоз
Взаємодія чи контакти	відсутні	Плазмодесми, десмосоми чи септи
Типи живлення клітин	Фотоавтотрофний, фотогетеротрофний, хемоавтотрофний, хемогетеротрофний	Фототрофний (у рослин) ендоцитоз та фагоцитоз (у решти)

Відмінності прокаріотів та еукаріотів

Подібність та відмінності прокаріотичних та еукаріотичних клітин

Висновок

Порівняння прокаріотичного та еукаріотичного організму досить трудомісткий процес, що вимагає розгляду безлічі нюансів. Вони мають між собою багато спільного в плані будови, протікають процесів та властивостей всього живого. Відмінності криються у виконуваних функціях, способах харчування і внутрішньої організації. Той, хто цікавиться цією темою, може скористатися цією інформацією.

Клітина прокаріотів влаштована значно простіше клітин тварин і рослин. Зовні вона покрита клітинною стінкою, що виконує захисні, формуючі та транспортні функції. Жорсткість клітинної стінки забезпечує муреїн. Іноді бактеріальна клітина покрита зверху капсулою чи слизовим шаром.

Протоплазма бактерій, як і в еукаріотів, оточена плазматичною мембраною. У мішковидних, трубчастих або пластинчастих вп'ячування мембрани знаходяться мезосоми, що беруть участь у процесі дихання, бактеріохлорофіл та інші пігменти. Генетичний матеріал прокаріотів не утворює ядра, а знаходиться безпосередньо в цитоплазмі. ДНК бактерій – одиночні кільцеві молекули, кожна з яких складається із тисяч та мільйонів пар нуклеотидів. Геном бактеріальної клітини набагато простіший, ніж у клітин більш розвинених істот: у середньому ДНК бактерій містить кілька тисяч генів.

У прокаріотичних клітинах відсутня ендоплазматична мережа, а рибосомивільно плавають у цитоплазмі. Немає у прокаріотів і мітохондрій; частково їх функції виконує клітинна мембрана.

Прокаріоти

Бактерії - дрібні з організмів, що мають клітинну будову; їх розміри становлять від 01 до 10 мкм. На звичайній друкарській точці можна розмістити сотні тисяч бактерій середнього розміру. Бактерії можна побачити лише в мікроскоп, тому їх називають мікроорганізмами або мікробами; мікроорганізми вивчаються мікробіологією . Частина мікробіології, що вивчає бактерії, називається бактеріологією . Початок цієї науки поклав Антоні ван Левенгуку XVII столітті.

Бактерії - Найдавніші з відомих організмів. Сліди життєдіяльності бактерій та синьо-зелених водоростей (строматоліти) відносяться до архею та датуються віком 3,5 млрд. років.

Через можливість обміну генами між представниками різних видів і навіть пологів систематизувати прокаріотів досить складно. Задовільна систематика прокаріотів не побудована досі; всі існуючі системи є штучними та класифікують бактерії за якоюсь групою ознак, не враховуючи їх філогенетичної спорідненості. Раніше бактерії разом з грибамиі водоростямивключалися до підцарства нижчих рослин. В даний час бактерії виділені в окреме надцарство прокаріотів. Найбільш поширеною системою класифікації є система Берги, основою якої покладено будову клітинної стінки.

Наприкінці XX століття вчені виявили, що клітини порівняно маловивченої групи бактерій архебактерій - Містять р-РНК, Відмінні за своєю будовою і від р-РНК прокаріотів, і від р-РНК еукаріотів. Будова генетичного апарату архебактерій (наявність інтроніві повторюваних послідовностей, процесинг, форма рибосом) зближує їх з еукаріотами; з іншого боку, архебактерії мають і типові ознаки прокаріотів (відсутність ядра в клітині, наявність джгутиків, плазмід та газових вакуолей, розмір р-РНК, азотфіксація). Нарешті, архебактерії відрізняються від решти організмів будовою клітинної стінки, типом фотосинтезу та деякими іншими ознаками. Архебактерії здатні існувати в екстремальних умовах (наприклад, у гарячих джерелах при температурі понад 100 ° С, в океанських глибинах при тиску 260 атм, насичених сольових розчинах (30 % NaCl)). Деякі архебактерії виділяють метан, інші використовують для одержання енергії сполуки сірки.

Очевидно, архебактерії є дуже давньою групою організмів; «екстремальні» можливості свідчать про умови, характерні на поверхні Землі в архейську еру. Вважається, що архебактерії найбільш близькі до гіпотетичних «проклітин», що згодом породили все різноманіття життя на Землі.

Останнім часом стало зрозуміло, що існують три основні типи р-РНК, представлені, відповідно, перша – у клітинах еукаріотів, друга – у клітинах справжніх бактерій, а також у мітохондріяхі хлоропластахеукаріот, третя – у архебактерій. Дослідження молекулярної генетики змусили по-новому подивитись теорію походження еукаріотів. В даний час вважається, що на давній Землі одночасно еволюціонували три різні гілки прокаріотів – архебактерії, еубактерії та уркаріоти , що характеризувались різною будовою та різними способами отримання енергії. Уркаріоти, які були, по суті, ядерно-цитоплазматичним компонентом еукаріотів, згодом включили як симбіонтівпредставників різних груп еубактерій, які перетворилися на мітохондрії та хлоропласти майбутніх клітин еукаріотів.

Таким чином, ранг класу, який раніше виділявся для архебактерій, явно недостатній. В даний час багато дослідників схильні розділяти прокаріотів на два царства: архебактерії і справжні бактерії (еубактерії ) чи навіть зовсім виділяти архебактерії в окреме надцарство Archaea.

Класифікація справжніх бактерій наведена на схемою.

У бактеріальної клітинивідсутнє ядро, хромосоми вільно розміщуються у цитоплазмі. Крім того, в клітині бактерії відсутні мембранні органоїди: мітохондрії, ЕПС, апарат Гольджіта ін. Зовні клітинна мембрана покрита клітинною стінкою.

Більшість бактерій пересуваються пасивно за допомогою водних або повітряних течій. Тільки деякі з них мають органели руху. джгутики . Джгутики прокаріотів дуже прості за пристроєм і складаються з білка флагеліну, що утворює порожнистий циліндр діаметром 10-20 нм. Вони загвинчуються у середу, просуваючи клітину вперед. Очевидно, це єдина відома у природі структура, що використовує принцип колеса.

За своєю формою бактерії поділяються на кілька груп:

коки (мають округлу форму);

бацили (мають паличкоподібну форму);

спірили (мають форму спіралі);

вібріони (мають форму коми).

За способом дихання бактерії поділяються на аеробів (більшість бактерій) та анаеробів (збудники правця, ботулізму, газової гангрени). Першим для дихання потрібен кисень, для других кисень марний або навіть отруйний.

Бактерії розмножуються шляхом розподілу приблизно кожні 20 хвилин (у сприятливих умовах). ДНК реплікується, кожна дочірня клітина отримує за своєю копією батьківської ДНК. Можлива також передача ДНК між клітинами, що не діляться (за допомогою захоплення «голою» ДНК, за допомогою бактеріофагівабо шляхом кон'югації , коли бактерії з'єднуються між собою копуляційними фімбріями), однак збільшення кількості особин при цьому не відбувається. Розмноженню перешкоджають сонячні промені та продукти їхньої власної життєдіяльності.

Поведінка бактерій не відрізняється особливою складністю. Хімічні рецептори реєструють зміни кислотності середовища та концентрацію різних речовин: цукрів, амінокислот, кисню. Багато бактерій реагують зміни температури чи освітленості, деякі бактерії можуть відчувати магнітне полі Землі.

За несприятливих умов бактерія покривається щільною оболонкою, цитоплазма зневоднюється, життєдіяльність майже припиняється. У такому стані суперечки бактерії можуть годинами перебувати в глибокому вакуумі, переносити температуру від -240 до +100 °С.

Малюнок 1 - Зображення прокаріотичної клітини

Малюнок 4 - Будова джгутика грамнегативних бактерій.
1 – нитка; 2 - гак; 3 – базальне тіло; 4 – стрижень; 5 - L-кільце; 6 - P-кільце; 7 - S-кільце; 8 - M-кільце; 9 – ЦПМ; 10 – периплазматичний простір; 11 - пептидоглікановий шар; 12 - зовнішня мембрана

Будова клітин нижчих прокаріотів значно простіша (рис.1). При цьому різна будова ядерного апарату не є єдиною ознакою, яка відрізняє еукаріотичну клітину від прокаріотичної.

Одним із основних структурних компонентів клітини прокаріотів є клітинна оболонка (Рис. 2, 3). До складу клітинної оболонки бактерій входять складні молекулярні комплекси, що складаються з білків, полісахаридів та жироподібних речовин. Будучи твердою, вона служить як би скелетом клітини, надаючи їй певної форми. Клітинна оболонка прокаріотів утворює своєрідний бар'єр на шляху проходження розчинених речовин із навколишнього середовища всередину клітини. Клітини ціанобактерій покриті еластичною пектиновою оболонкою. У деяких видів бактерій на поверхні клітини утворюється шар слизу, що утворює як би футляр. капсулу .

До поверхневих структур клітин багатьох бактерій відносяться джгутики - органи руху, що є довгими дуже тонкими нитками, спіральні, хвилясті або вигнуті (рис. 4).

Малюнок 3 - Клітинна стінка грамнегативних бактерій (А) та будова молекули ліпополісахариду (Б).
А. Клітинна стінка грамнегативних бактерій 1 – цитоплазматична мембрана; 2 - пептидоглікановий шар; 3 – периплазматичний простір; 4 – молекули білків; 5 – фосфоліпід; 6 - ліпополісахарид.
Б. Будова молекули ліпополісахариду 1 - ліпід А; 2 - внутрішнє полісахаридне ядро; 3 - зовнішнє полісахаридне ядро; 4 - О-антиген

Довжина джгутиків може значно перевищувати довжину тіла бактерії. Кількість та розташування джгутиків є характерною видовою ознакою. Деякі види бактерій мають один джгутик ( монотрихи ), в інших джгутики розташовуються пучками на одному або обох кінцях клітини ( лофотріхи ), у третіх є по одному джгутику на обох кінцях клітини ( амфітріхи ), у четвертих вони покривають всю поверхню клітини ( перитріхи ).

До оболонки впритул прилягає цитоплазматична мембрана. Вона має вибіркову проникність - пропускає всередину клітини і відводить з неї певні речовини. Завдяки такій здатності мембрана відіграє роль органели, що концентрує поживні речовини всередині клітини і сприяє виведенню назовні продуктів життєдіяльності. Усередині клітини завжди спостерігається підвищений порівняно з довкіллям осмотичний тиск. Цитоплазматична мембрана забезпечує його сталість. Крім того, вона є місцем локалізації ряду ферментних систем, зокрема окислювально-відновних ферментів, пов'язаних з отриманням енергії (у еукаріотів вони знаходяться в мітохондріях). На відміну від клітин еукаріотів, у прокаріотичній клітині відсутня розподіл її на відсіки. Клітини прокаріотів немає ні комплексу Гольджі , ні мітохондрій , немає у них спрямованого руху цитоплазми . Явлення піноцитозу та фагоцитозу прокаріотам не властиві. З органел тільки рибосоми аналогічні рибосом еукаріотів.

У багатьох бактеріальних клітинах виявлено спеціальні мембранні структури – мезосоми , що утворилися в результаті втягування цитоплазматичної мембрани всередину клітини Роль їх досі остаточно не з'ясовано. Існують припущення щодо участі мезосом у найважливіших внутрішньоклітинних процесах поділу клітини, синтезу речовин клітинної оболонки, в енергетичному обміні.