Една от важните класификации в клетъчната биология е разделянето им на прокариоти и еукариоти.
Говорейки за еволюцията на микробиологията, заслужава да се отбележи значителният принос на учения Пастьор, който е неин основател. Именно благодарение на този човек започнаха да се развиват областите на имунологията и биотехнологиите.
Той даде основна дефиниция на основните понятия, свързани с клетката, обоснова принципите и действието на механизма за значението на ролята на микроорганизмите във всички сфери на живота на организмите. Работата му е продължена от Кох.
Нека се опитаме да разберем кои организми принадлежат към всеки от тези два основни класа клетки. Каква е структурата на клетките и как се различават? Каква е класификацията на всеки от тези видове.
С какво са полезни за човека и биосферата и какво е значението им като цяло? Читателят ще намери отговор на всички тези въпроси по-долу.
Какво представляват прокариотите и еукариотите
Известно е, че всички живи организми по своята природа се делят на клетъчни и неклетъчни (вируси). Освен това първите също се разделят на 2 категории: прокариоти (предядреното царство) и еукариоти (ядреното царство).
Прокариотите включват:
За еукариоти:
- гъби;
- растения;
- животни.
С какво се различават? Помислете по-долу.
Признаци на еукариотна клетка
Смята се, че ядрените клетъчни организми са се появили преди около 1,5 милиарда години. Въпреки че в миналото учените не разбираха добре същността на явленията на клетъчно ниво, но в техните писания често започнаха да се появяват приблизителни рисунки на тази единица на тялото.
Подписи във всяка държава една отличителна черта на клетките от този тип - наличието на ядро, покрито с двоен слой мембрана.
Именно в ядрото се съхранява основният генетичен материал на тези организми. В допълнение, той има няколко ядра с по-голямата част от обема на всички видове РНК.
Също така в такава клетка има други образувания - органели, които се намират в нейната цитоплазма. Те включват:
- митохондрии - приличат на протеини в тяхната структура, също съдържат ДНК;
- лизозоми – представляват везикули, които подпомагат цялостния метаболизъм на тази клетка;
- хлоропласти.
Тези съединения също са разделени от мембрани, чиято основна роля е връзката на различните елементи на органичната единица с външната среда. За да функционират добре всички елементи на състава, за пълен "скелет" в тази клетка има нишки и микротубули.
Процесът на дишане е по-често срещан сред живите организми, образувани от тези клетки.
Структурата на прокариотните клетки
За разлика от предишното суперцарство, протозоите нямат ядро в клетката.
В него вместо ядрото има една хромозома в цитоплазмата, която предава генетичния материал.
Те се възпроизвеждат просто чрез клетъчно делене.Има много малко различни видове структури в клетъчната течност. Те също са покрити с мембрана. Те съдържат рибозоми.
Помислете за основните представители на това супер-царство.
Бактерии и цианобактерии
Първите са едноклетъчни микроорганизми. С помощта на флагели те са много подвижни.
Те живеят във всички сфери на живота. От външната среда те са защитени от муреин и специална обвивка.
Вторият тип е представен от най-простите клетки с малки рибозоми и една наследствена хромозома.
Морски водорасли
Те живеят предимно във водна среда и върху почвата. Имат автотрофно хранене. Тяхната плаваемост се определя от вакуоли. Освен това за тях, както за представителите на растителното царство, е характерна фотосинтезата.
Примери са представени от зелени водорасли.Размножават се и чрез просто делене. При много неблагоприятни условия спорите могат да се използват за движение.
Прилики и разлики между прокариоти и еукариоти
Сравнителната таблица "Характеристики на супер-царствата" показва знаци, чрез които е лесно да се идентифицират основните разлики.
| знаци | Царството на прокариотите | Суперцарство на еукариотите |
| Размерът | D = 0,5 - 5 µm | D = 40 µm |
| Наследственост | ДНК в цитоплазмата | ДНК в ядрото |
| Структура | Има малко образувания, практически няма мембрани. | Има външни и вътрешни мембрани, различни структури, които позволяват реакциите на храносмилането, дишането и възпроизводството. |
| Черупка | Съставът включва полизахариди, аминокиселини и муреин. | Основата на обвивката на растенията е целулозата, а при гъбите - хитинът. |
| фотосинтеза | Няма хлоропласти, но тече в мембрани. | Протича в специални образувания - пластиди. |
| обмен на азот | Някои хора го имат. | Не се случва. |
Заключение
И така, без представители на тези две царства е невъзможно да си представим живота на земята. Каква е тяхната роля в природата? Всичко е просто: протозоите са организми, без които почти всички биохимични процеси в една биосистема са невъзможни. В допълнение, много от тях участват в процеса на фотосинтеза, служат като източник на хранене и дишане за растенията.
Еукариотите са не само храна за другите, но те са и основната регулираща сила в популацията на различните видове, тоест един от механизмите на естествения подбор.
На Земята има само два вида организми: еукариоти и прокариоти. Те се различават значително по своята структура, произход и еволюционно развитие, което ще бъде разгледано подробно по-долу.
Във връзка с
Признаци на прокариотна клетка
Прокариотите иначе се наричат предядрени. Прокариотната клетка няма други органели, които имат мембранна обвивка (ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи).
Те също имат следните характеристики:
- без обвивка и не образува връзки с протеини. Информацията се предава и чете непрекъснато.
- Всички прокариоти са хаплоидни организми.
- Ензимите се намират в свободно състояние (дифузно).
- Те имат способността да образуват спори при неблагоприятни условия.
- Наличието на плазмиди - малки екстрахромозомни ДНК молекули. Тяхната функция е предаването на генетична информация, повишаване на устойчивостта към много агресивни фактори.
- Наличието на флагели и пили - външни протеинови образувания, необходими за движение.
- Газовите вакуоли са кухини. Благодарение на тях тялото може да се движи във водния стълб.
- Клетъчната стена в прокариотите (по-специално бактериите) се състои от муреин.
- Основните методи за получаване на енергия при прокариотите са хемо- и фотосинтезата.
Те включват бактерии и археи. Примери за прокариоти: спирохети, протеобактерии, цианобактерии, кренархеоти.
внимание!Въпреки факта, че прокариотите нямат ядро, те имат неговия еквивалент - нуклеоид (кръгова ДНК молекула, лишена от черупки) и свободна ДНК под формата на плазмиди.
Структурата на прокариотната клетка
бактерии
Представителите на това царство са сред най-древните жители на Земята и имат висок процент на оцеляване в екстремни условия.
Има грам-положителни и грам-отрицателни бактерии. Основната им разлика е в структурата на клетъчната мембрана. Грам-положителните имат по-дебела обвивка, до 80% се състои от муреинова основа, както и полизахариди и полипептиди. При оцветяване по Грам дават лилав цвят. Повечето от тези бактерии са патогени. Грам-отрицателните имат по-тънка стена, която е отделена от мембраната от периплазменото пространство. Въпреки това, такава черупка има повишена здравина и е много по-устойчива на ефектите на антителата.
Бактериите играят много важна роля в природата:
- Цианобактериите (синьо-зелени водорасли) помагат за поддържане на правилното ниво на кислород в атмосферата. Те образуват повече от половината от целия O2 на Земята.
- Те допринасят за разграждането на органичните остатъци, като по този начин участват в кръговрата на всички вещества, участват в образуването на почвата.
- Азотфиксатори върху корените на бобовите растения.
- Те пречистват водата от отпадъци, например металургичната промишленост.
- Те са част от микрофлората на живите организми, като помагат за усвояването на хранителните вещества в максимална степен.
- Използват се в хранително-вкусовата промишленост за ферментация.Така се получават сирена, извара, алкохол, тесто.
внимание!В допълнение към положителната стойност, бактериите играят и отрицателна роля. Много от тях причиняват смъртоносни заболявания като холера, коремен тиф, сифилис и туберкулоза.
бактерии
Архея
Преди това те бяха комбинирани с бактерии в едно царство Дробянок. С течение на времето обаче стана ясно, че археите имат свой индивидуален еволюционен път и са много различни от другите микроорганизми по своя биохимичен състав и метаболизъм. Разграничават се до 5 вида, като най-изучените са Euryarchaeots и Crenarchaeotes. Характеристиките на археите са:
- повечето от тях са хемоавтотрофи - синтезират органични вещества от въглероден диоксид, захар, амоняк, метални йони и водород;
- играят ключова роля в цикъла на азота и въглерода;
- участват в храносмилането при хората и много преживни животни;
- имат по-стабилна и издръжлива мембранна обвивка поради наличието на етерни връзки в глицерол-етерните липиди. Това позволява на археите да живеят в силно алкална или кисела среда, както и при условия на високи температури;
- клетъчната стена, за разлика от бактериите, не съдържа пептидогликан и се състои от псевдомуреин.
Структурата на еукариотите
Еукариотите са царство от организми, чиито клетки съдържат ядро. В допълнение към археите и бактериите, всички живи същества на Земята са еукариоти (например растения, протозои, животни). Клетките могат да варират значително по своята форма, структура, размер и функция. Въпреки това те са сходни в основите на живота, метаболизма, растежа, развитието, способността за дразнене и променливостта.
Еукариотните клетки могат да бъдат стотици или хиляди пъти по-големи от прокариотните клетки. Те включват ядрото и цитоплазмата с множество мембранни и немембранни органели.Мембраната включва: ендоплазмен ретикулум, лизозоми, комплекс Голджи, митохондрии,. Немембранни: рибозоми, клетъчен център, микротубули, микрофиламенти.
Структурата на еукариотите
Нека сравним еукариотни клетки от различни царства.
Царствата на еукариотите включват:
- протозои. Хетеротрофи, някои способни на фотосинтеза (водорасли). Те се размножават безполово, сексуално и по прост начин на две части. Повечето нямат клетъчна стена;
- растения. Те са производители, основният начин за получаване на енергия е фотосинтезата. Повечето растения са неподвижни и се размножават безполово, полово и вегетативно. Клетъчната стена е изградена от целулоза;
- гъби. Многоклетъчен. Правете разлика между по-ниско и по-високо. Те са хетеротрофни организми и не могат да се движат самостоятелно. Размножават се безполово, полово и вегетативно. Те съхраняват гликоген и имат здрава хитинова клетъчна стена;
- животни. Има 10 вида: гъби, червеи, членестоноги, бодлокожи, хордови и други. Те са хетеротрофни организми. Способен на самостоятелно движение. Основното складово вещество е гликогенът. Клетъчната стена е изградена от хитин, точно както при гъбите. Основният начин на размножаване е полов.
Таблица: Сравнителни характеристики на растителни и животински клетки
| Структура | растителна клетка | клетка за животни |
| клетъчна стена | Целулоза | Състои се от гликокаликс - тънък слой от протеини, въглехидрати и липиди. |
| Основно местоположение | Разположен по-близо до стената | Намира се в централната част |
| Клетъчен център | Изключително в нисшите водорасли | Настояще |
| Вакуоли | Съдържа клетъчен сок | Съкратителна и храносмилателна. |
| Резервно вещество | нишесте | Гликоген |
| пластиди | Три вида: хлоропласти, хромопласти, левкопласти | Липсва |
| Храна | автотрофен | хетеротрофен |
Сравнение на прокариоти и еукариоти
Структурните характеристики на прокариотните и еукариотните клетки са значителни, но една от основните разлики се отнася до съхранението на генетичен материал и начина, по който се получава енергия.
Прокариотите и еукариотите фотосинтезират по различен начин. При прокариотите този процес протича върху мембранни израстъци (хроматофори), подредени в отделни купчини. Бактериите нямат флуорна фотосистема, поради което не отделят кислород, за разлика от синьо-зелените водорасли, които го образуват по време на фотолиза. Източниците на водород в прокариотите са сероводород, Н2, различни органични вещества и вода. Основните пигменти са бактериохлорофил (при бактерии), хлорофил и фикобилини (при цианобактерии).
От всички еукариоти само растенията са способни на фотосинтеза.Те имат специални образувания - хлоропласти, съдържащи мембрани, положени в грана или ламели. Наличието на фотосистема II позволява освобождаването на кислород в атмосферата по време на процеса на фотолиза на водата. Единственият източник на водородни молекули е водата. Основният пигмент е хлорофилът, а фикобилините присъстват само в червените водорасли.
Основните разлики и характерни черти на прокариотите и еукариотите са представени в таблицата по-долу.
Таблица: Прилики и разлики между прокариоти и еукариоти
| Сравнение | прокариоти | еукариоти |
| Време за поява | Над 3,5 милиарда години | Около 1,2 милиарда години |
| Размери на клетките | До 10 µm | 10 до 100 µm |
| Капсула | Има. Изпълнява защитна функция. Свързан с клетъчната стена | Липсва |
| плазмената мембрана | Има | Има |
| клетъчна стена | Състои се от пектин или муреин | Има и други освен животни |
| Хромозоми | Вместо това, кръгова ДНК. Транслацията и транскрипцията се извършват в цитоплазмата. | Линейни ДНК молекули. Транслацията се извършва в цитоплазмата, докато транскрипцията се извършва в ядрото. |
| Рибозоми | Малък тип 70S. Намира се в цитоплазмата. | Голям 80S-тип, може да бъде прикрепен към ендоплазмения ретикулум, разположен в пластиди и митохондрии. |
| мембранен органел | Нито един. Има израстъци на мембраната - мезозоми | Има: митохондрии, комплекс Голджи, клетъчен център, ЕПС |
| Цитоплазма | Има | Има |
| Липсва | Има | |
| Вакуоли | Газ (аерозоми) | Има |
| Хлоропласти | Нито един. Фотосинтезата се извършва в бактериохлорофилите | Присъства само в растенията |
| Плазмиди | Има | Липсва |
| Ядро | Липсва | Има |
| Микрофиламенти и микротубули. | Липсва | Има |
| Методи на разделяне | Свиване, пъпкуване, конюгация | Митоза, мейоза |
| Взаимодействие или контакти | Липсва | Плазмодесми, десмозоми или прегради |
| Видове клетъчно хранене | Фотоавтотрофен, фотохетеротрофен, хемоавтотрофен, хемохетеротрофен | Фототрофна (в растенията) ендоцитоза и фагоцитоза (в други) |
прокариотни клетки- това са най-примитивните, много просто подредени, запазващи характеристиките на древни времена. Да се прокариотни(или предядрени) организми включват бактерии и синьо-зелени водорасли (цианобактерии). Въз основа на сходството на структурата и резките разлики от другите клетки, прокариотните клетки са изолирани в независимо царство на пушки.
Помислете за структурата прокариотна клеткана примера на бактериите. Генетичният апарат на прокариотната клетка е представен от ДНК на единична пръстенна хромозома, разположена в цитоплазмата и не отделена от нея с мембрана. Такъв аналог на ядрото се нарича нуклеоид. ДНК не образува комплекси с протеини и следователно всички гени, които съставляват хромозомата, "работят", т.е. информацията непрекъснато се чете от тях.
прокариотна клетказаобиколена от мембрана, която разделя цитоплазмата от клетъчната стена, образувана от сложно, високополимерно вещество. В цитоплазмата има малко органели, но има множество малки рибозоми (бактериалните клетки съдържат от 5000 до 50 000 рибозоми).
Цитоплазмата на прокариотната клетка е проникната от мембрани, които образуват ендоплазмения ретикулум, и съдържа рибозоми, които извършват протеиновия синтез.
Вътрешната част на клетъчната стена на прокариотната клетка е представена от плазмена мембрана, чиито издатини в цитоплазмата образуват мезозоми, участващи в изграждането на клетъчните дялове, възпроизвеждането и са мястото на прикрепване на ДНК. Дишането при бактериите се осъществява в мезозомите, при синьо-зелените водорасли в цитоплазмените мембрани.
В много бактерии вътре в клетката се отлагат резервни вещества: полизахариди, мазнини, полифосфати. Резервните вещества, включени в метаболизма, могат да удължат живота на клетката при липса на външни източници на енергия.
(1-клетъчна стена, 2-външна цитоплазмена мембрана, 3-хромозома (кръгова ДНК молекула), 4-рибозома, 5-мезозома, 6-инвагинация на външната цитоплазмена мембрана, 7-вакуоли, 8-камшичета, 9-купища от мембрани, в които протича фотосинтезата)
Обикновено бактериите се размножават чрез разделяне на две. След удължаване на клетката постепенно се образува напречна преграда, която се полага в посока отвън навътре, след което дъщерните клетки се разминават или остават свързани в характерни групи - вериги, пакети и др. Бактерията - ешерихия коли удвоява броя си на всеки 20 минути.
Бактериите се характеризират със спорулация. Започва с отделянето на част от цитоплазмата от майчината клетка. Отделената част съдържа един геном и е заобиколена от цитоплазмена мембрана. След това около спората израства клетъчна стена, често многослойна. При бактериите половият процес се наблюдава под формата на обмен на генетична информация между две клетки. Половият процес увеличава наследствената изменчивост на микроорганизмите.
Повечето живи организми са обединени в царството на еукариотите, включително царството на растенията, гъбите и животните. еукариотните клетки са по-големи прокариотни клетки, се състоят от повърхностен апарат, ядро и цитоплазма.
Прокариотите включват бактерии и синьо-зелени водорасли (цианоя). Наследственият апарат на прокариотите е представен от една кръгова ДНК молекула, която не образува връзки с протеини и съдържа по едно копие на всеки ген - хаплоидни организми. Цитоплазмата съдържа голям брой малки рибозоми; липсват или са слабо изразени вътрешни мембрани. Ензимите на пластичния метаболизъм са разположени дифузно. Апаратът на Голджи е представен от отделни везикули. Ензимните системи на енергийния метаболизъм са подредени на вътрешната повърхност на външната цитоплазмена мембрана. Отвън клетката е заобиколена от дебела клетъчна стена. Много прокариоти са способни да образуват спори при неблагоприятни условия на съществуване; в същото време се освобождава малка част от цитоплазмата, съдържаща ДНК, и е заобиколена от дебела многослойна капсула. Метаболитните процеси вътре в спорите практически спират. Попадайки в благоприятни условия, спората се превръща в активна клетъчна форма. Възпроизвеждането на прокариоти става чрез просто делене на две.
Прокариотни и еукариотни клетки (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблици. М., 2000 г.)
| знаци | прокариоти | еукариоти |
| 1 ЯДРЕНА МЕМБРАНА | Липсва | На разположение |
| ПЛАЗМАТИЧНА МЕМБРАНА | На разположение | На разположение |
| МИТОХОНДРИЯ | Липсва | На разположение |
| EPS | Липсва | На разположение |
| РИБОЗОМА | На разположение | На разположение |
| ВАКУОЛИ | Липсва | Наличен (особено характерен за растенията) |
| ЛИЗОЗОМА | Липсва | На разположение |
| КЛЕТЪЧНА СТЕНА | Предлага се, състои се от сложно хетерополимерно вещество | Липсва в животинските клетки, в растителните клетки се състои от целулоза |
| КАПСУЛА | Ако присъства, той се състои от съединения на протеин и захар | Липсва |
| КОМПЛЕКС ГОЛГИ | Липсва | На разположение |
| РАЗДЕЛЕНИЕ | просто | Митоза, амитоза, мейоза |
Други записи
06/10/2016. Химическата организация на клетката. неорганични вещества
Изследването на химичния състав на клетките показва, че в живите организми няма специални химични елементи, които са присъщи само на тях: именно в това е единството на химичния състав на живите и ...
06/10/2016. Структурата на еукариотната клетка
Клетките, които образуват тъканите на животните и растенията, се различават значително по форма, размер и вътрешна структура. Всички те обаче разкриват прилики в основните характеристики на процесите на живот, обмен ...
Да прочетем информацията.
клетка- сложна система, състояща се от три структурни и функционални подсистеми на повърхностния апарат, цитоплазмата с органели и ядрото.
прокариоти(предядрени) - клетки, които, за разлика от еукариотите, нямат формализирано клетъчно ядро и други вътрешни мембранни органели.
Прокариотните клетки включват бактериални клетки (синьо-зелени водорасли).
Структурата на прокариотните клетки
|
Структура |
Структура и състав |
Структурни функции |
|
|
плазмената мембрана |
При някои микроорганизми, издатини вътре в клетката, образуващи купчини от плоски торбички (мезозоми) Цианобактериите и някои лилави бактерии имат много мембрани |
1.транспорт 2.защитен 5.възприемане на сигнали от околната среда 6.участие в имунните процеси 7.осигуряване на повърхностните свойства на клетката |
|
|
Неоформено ядро, т.е. ядрен регион, няма ядрена мембрана (черупка). Съдържа една кръгова ДНК молекула - нуклеотид, който се нарича бактериална хромозома. В допълнение към нуклеотида често се среща малка кръгова ДНК молекула -. |
Съхраняване и внедряване на наследствена информация и предаването й на поколенията на децата. |
||
|
Цитоплазма |
Има много малко мембранни органели (ER, апарат на Голджи, пластиди, митохондрии). Много рибозоми са по-малки от тези на еукариотите. |
Синтез на протеини |
|
|
Рибозоми |
По-малки по размер, отколкото при еукариотите и са свободно разположени в цитоплазмата (не се образуват). |
Синтез на протеини |
|
|
клетъчна стена |
Състои се от комплекси от протеини и олигозахариди, подредени на слоеве. |
Протеиновите нишки не образуват микротубули. Те се състоят от три структури и . |
Трафик |
Муреин(пептидогликан) е основен компонент на бактериалната клетъчна стена, която изпълнява поддържащи и защитни функции. Има мрежеста структура и образува твърда външна рамка на клетката. Състои се от въглехидрати и протеини. Веществата, които убиват бактериите (лизозим, антибиотици), разрушават муреина или нарушават неговото образуване.
цианобактерии(синьо-зелени водорасли) - група големи грам-отрицателни бактерии, способни на фотосинтеза.
Архея- група микроскопични едноклетъчни организми-прокариоти, които се различават рязко по редица физиологични и биохимични свойства от истинските бактерии (еубактерии). През 1977 г. е изолирана група архебактерии. Сред тях няма патогени на инфекциозни заболявания.
тилакоиди- свързани с мембрана отделения в хлоропластите и цианобактериите. Зависимите от светлина реакции на фотосинтеза протичат в тилакоидите.
рецепциявъв физиологията възприемането на стимули, извършвано от рецептори и превръщането им в нервно възбуждане.
Полизома(полирибозома) - структурата на клетъчната цитоплазма, която се състои от няколко рибозоми, свързани с информационни (матрични) РНК молекули.
Бактерии камшичета- състои се от три подструктури:
- нишка (фибрил, пропелер) - куха протеинова нишка с дебелина 10-20 nm и дължина 3-15 микрона.
- кука - по-дебела от нишка (20-45 nm), образуване на протеин.
- базално тяло - образувание, разположено в основата на флагела. Има формата на цилиндър. Дължината е около 0,5 µm.
Плазмиди- допълнителни фактори на наследствеността, разположени в клетки извън хромозомите и представляващи кръгови (затворени) или линейни ДНК молекули.
Използвани книги:
1. Биология: пълно ръководство за подготовка за изпита. / G.I. Лернер. - М.: AST: Астрел; Владимир; ВКТ, 2009
2. Биология: учеб. за ученици от 11 клас общообразователна подготовка. Институции: Основно ниво / Изд. проф. I.N. Пономарева. - 2-ро изд., преработено. - М.: Вентана-Граф, 2008.
3. Биология за кандидатстващи във ВУЗ. Интензивен курс / Г. Л. Билич, В. А. Крижановски. - М .: Издателство Оникс, 2006.
4. Обща биология: учеб. за 11 клетки. общо образование институции / В. Б. Захаров, С. Г. Сонин. - 2-ро изд., стереотип. - М .: Дропла, 2006.
5. Биология. Обща биология. 10-11 клас: учебник. за общо образование институции: основно ниво / Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов и др., изд. Д.К.Беляева, Г.М.Димшиц; Ros. акад. науки, Рос. акад. образование, издателство "Просвещение". - 9-то изд. - М.: Образование, 2010.
6. Биология: учебно ръководство / A.G. Лебедев. М.: AST: Астрел. 2009 г.
7. Биология. Пълен курс на средното училище: учебник за ученици и кандидати / M.A.Valovaya, N.A.Sokolova, A.A. Каменски. - М.: Изпит, 2002.
Използвани интернет ресурси:
Уикипедия. Камшиче
Мускулно-скелетни структури на клетката