Все живые организмы подразделяются на доклеточные и клеточные. К доклеточным относятся вирусы и фаги. Вторая группа, клеточные, делится на прокариоты и эукариоты, которые представляют собой предъядерные и ядерные организмы.

Прокариоты

Первые клеточные, прокариоты, возникли на Земле более 3 миллиардов лет тому назад. Это было величайшим скачком в развитии жизни. Прокариоты представляют собой бактерии. Строение у них относительно простое. Наследственная информация, ДНК, находится у них в примитивной, содержащей мало белка кольцевидной хромосоме. Она располагается в особом участке цитоплазмы, нуклеоиде, не отделенном от остальной клетки мембраной. Основное, чем отличаются прокариоты и эукариоты друг от друга, это то, что в клетках первого типа настоящее ядро отсутствует.

Цитоплазма предъядерных клеток имеет намного меньше клеточных структур. Из них известны рибосомы, более мелкие по сравнению с рибосомами эукариоидных клеток. Роль митохондрий в прокариотах принадлежит простым мембранным структурам. Отсутствует в них и хлоропласт. Прокариоты имеют плазматическую мембрану, над которой находится клеточная оболочка. Они отличаются от эукариот значительно меньшими размерами.В некоторых случаях в прокариотах могут быть так называемые плазмиды - небольшие, в виде кольца,

Эукариоты

Все ядерные клетки отличаются общим планом строения и общим происхождением. Они возникли из предъядерных клеток 1,2 млрд. лет назад. Строение их значительно сложнее. И прокариоты, и эукариоты имеют клеточную мембрану. Но в остальном их структурные и биохимические особенности во многом отличаются. Самое главное отличие - то, что в ядерных клетках имеется истинное ядро, в котором хранится их генетическая информация.

Ядро отграничено от цитоплазмы специальной мембраной, состоящей из наружного и внутреннего слоев. Она похожа на плазматическую мембрану, но содержит поры. Благодаря им осуществляется обмен между цитоплазмой и ядром. Геном клетки состоит из целого набора хромосом, этим прокариоты и эукариоты также отличаются друг от друга. ДНК в хромосомах эукариот связана с белками-гистонами.

В находятся ядрышки, в которых образуются рибосомы. Бесструктурная масса, кариоплазма, окружает хромосомы и ядрышки. Каждому виду животных и растений свойственен свой, строго определенный набор хромосом. При делении клеток они удваиваются и затем распределяются по дочерним клеткам

Если рассматривать прокариоты и эукариоты, различия у них видны и в цитоплазме клеток.

Для клеток растений свойственно наличие крупной центральной вакуоли и пластид. может отодвигать ядро к периферии клетки. Питательный резервный углевод растительной клетки - крахмал. Снаружи растительные клетки покрыты состоящей из целлюлозы. В клеточном центре нет центриоли, которую можно увидеть только у водорослей.

Животные клетки не имеют центральной вакуоли, пластид и плотной клеточной оболочки. В центре клетки имеется центриоль. Резервный углевод в животных клетках - гликоген.

У клеток грибов центриоль бывает не всегда. Стенка клеток состоит из хитина, в цитоплазме пластидов нет, но в центре клетки центральная вакуоль имеется. Резерв углеводов у них ‑ тоже гликоген.

В цитоплазме эукариот имеются митохондрии, лизосомы, эндоплазматическая сеть, органоиды движения. Рибосомы у них значительно крупнее, чем рибосомы прокариот. Цитоплазма клетки разделена на отдельные отсеки, компартменты, при помощи специальных оболочек, состоящих из липидов. В каждом из них протекают свои биохимические процессы. Это почти не встречается у прокариот.

В целом прокариоты и эукариоты выражают законы эволюции, для которой характерно движение от более простых форм к более сложным.

Однако предъядерным клеткам свойственна большая пластичность и многообразие обменных процессов. Многие бактерии могут получать энергию за счет света или химических реакций, существовать в среде, лишенной кислорода (анаэробные бактерии). Благодаря этому они вписываются в картину современного мира.

В нашей статье мы рассмотрим строение прокариот и эукариот. Эти организмы существенно отличаются уровнем организации. А причина этого - особенности структуры генетической информации.

Особенности строения клеток прокариот

Прокариотами называют все живые организмы, клетки которых не содержат ядра. Из представителей пяти современных к ним принадлежат только одно - Бактерии. Прокариоты, строение которых мы рассматриваем, также включают представителей сине-зеленых водорослей и архей.

Несмотря на отсутствие в их клетках оформленного ядра, генетический материал они содержат. Это позволяет хранить и передавать наследственную информацию, но ограничивает разнообразие способов размножение. Воспроизведение всех прокариот происходит путем деления их клетки надвое. К митозу и мейозу они не способны.

Строение прокариот и эукариот

Особенности строения прокариот и эукариот, которые их отличают, достаточно существенны. Кроме структуры генетического материала, это касается и многих органелл. Эукариоты, к которым относятся растения, грибы и животные, содержат в цитоплазме митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, многие пластиды. У прокариот они отсутствуют. Клеточная стенка, которая есть и у тех, и у других, отличается химическим составом. У бактерий в ее состав входят сложные углеводы пектин или муреин, в то время как у растений ее основу составляет целлюлоза, а у грибов - хитин.

История открытия

Особенности строения и жизнедеятельности прокариот стали известны ученым только в 17 веке. И это несмотря на то, что эти существа существовали на планете с момента ее зарождения. В 1676 году их впервые рассмотрел в оптический микроскоп его создатель Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических организмов, ученый назвал их "анималикулами". Термин "бактерии" появился только в начале 19 столетия. Его предложил известный немецкий естествоиспытатель Христиан Эренберг. Понятие "прокариоты" возникло позже, в эпоху создания электронного микроскопа. Причем сначала ученые установили факт различия в строении генетического аппарата клеток разных существ. Э. Чаттон в 1937 году предложил объединить по этому признаку организмы в две группы: про- и эукариоты. Это деление существует и по сегодняшний день. Во второй половине 20 века было открыто различие среди самих прокариот: архей и бактерий.

Особенности поверхностного аппарата

Поверхностный аппарат прокариот состоит из мембраны и клеточной стенки. Каждая из этих частей имеет свои особенности. Их мембрана образована двойным слоем липидов и белков. Прокариоты, строение которых достаточно примитивно, имеют два типа строения клеточной стенки. Так, у граммположительных бактерий она состоит в основном из пептидогликана, имеет толщину до 80 нм и плотно прилегает к мембране. Характерной чертой этой структуры является и наличие в ней пор, через которые проникает ряд молекул. Клеточная стенка граммотрицательных бактерий очень тонкая - максимум до 3 нм. Она прилегает к мембране не плотно. У некоторых представителей прокариот снаружи находится еще и слизистая капсула. Она защищает организмы от высыхания, механических повреждений, создает дополнительный осмотический барьер.

Органеллы прокариот

Строение клетки прокариот и эукариот имеет свои существенные отличия, которые прежде всего заключаются в наличии определенных органелл. Эти постоянные структуры определяют уровень развития организмов в целом. У прокариот большинство из них отсутствует. Синтез белка в данных клетках происходит рибосомах. У водных прокариот содержатся аэросомы. Это газовые полости, которые обеспечивают плавучесть и регулируют степень погружения организмов. Только в клетках прокариот содержатся мезосомы. Эти складки цитоплазматической мембраны возникают только во время использования химических методов фиксации во время подготовки к микроскопии. Органеллами движения бактерий и архей являются реснички или жгутики. А прикрепление к субстрату осуществляют пили. Эти структуры, образованные белковыми цилиндрами, еще называют ворсинками и фимбриями.

Что такое нуклеоид

Но самое существенное отличие имеет строение гена прокариот и эукариот. обладают все эти организмы. У эукариот она находится внутри оформленного ядра. Эта двумембранная органелла имеет собственный матрикс, который называется нуклеоплазма, оболочку и хроматин. Здесь осуществляется не только хранение генетической информации, но и синтез молекул РНК. В ядрышках из них в последующем формируются субъединицы рибосом - органелл, отвечающих за синтез белка.

Строение генов прокариот проще. Их наследственный материал представлен нуклеоидом или ядерной областью. ДНК у прокариот не упакованы в хромосомы, а имеют кольцевую замкнутую структуру. В состав нуклеоида также входят молекулы РНК и белка. Последние по функциям напоминают гистоны эукариот. Они участвуют в удвоении ДНК, синтезе РНК, восстановлении химической структуры и разрывов нуклеиновых кислот.

Особенности жизнедеятельности

Прокариоты, строение которых не отличается сложностью, осуществляют довольно сложные процессы жизнедеятельности. Это питание, дыхание, воспроизведение себе подобных, движение, обмен веществ... И на все это способна лишь одна микроскопическая клетка, размеры которой колеблются в пределах от до 250 мкм! Так что говорить о примитивности можно только относительно.

Особенности строения прокариот обусловливают и механизмы их физиологии. К примеру, они способны получать энергию тремя способами. Первым является брожение. Его осуществляют некоторые бактерии. В основе этого процесса лежат окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых синтезируются молекулы АТФ. Это химическое соединение, при расщеплении которого в несколько этапов выделяется энергия. Поэтому его не зря называют "клеточным аккумулятором". Следующим способом является дыхание. Суть этого процесса заключается в окислении органических веществ. Некоторые прокариоты способны к фотосинтезу. Их примерами являются сине-зеленые водоросли и , которые содержат в клетках пластиды. А вот археи способны к бесхлорофильному фотосинтезу. В ходе этого процесса не происходит фиксация углекислого газа, а непосредственно образуются молекулы АТФ. Поэтому, по сути, это настоящее фотофосфорилирование.

Тип питания

Формы размножения

Прокариоты, строение которых представлено одной клеткой, размножаются путем ее деления на две части или почкованием. Эта особенность обусловлена и структурой их Процессу бинарного деления предшествует удвоение, или репликация ДНК. При этом молекула нуклеиновой кислоты сначала раскручивается, после чего каждая нить дублируется по Образовавшиеся в результате этого хромосомы расходятся к полюсам. Клетки увеличиваются в размерах, между ними образуется перетяжка и далее происходит их окончательное обособление. Некоторые бактерии также способны к образованию клеток бесполого размножения - спор.

Бактерии и археи: отличительные признаки

Долгое время археи вместе с бактериями являлись представителями Царства Дробянки. И действительно, у них много сходных черт строения. Это прежде всего размеры и форма их клеток. Однако биохимические исследования показали, что у них есть ряд сходных черт с эукариотами. Это природа ферментов, под действием которых происходят процессы синтеза РНК и белковых молекул.

Археи освоили практически все среды обитания. Особенно они разнообразны в составе планктона. Первоначально всех архей относили к группе экстремофилов, поскольку они способны обитать и в горячих источниках, и в водоемах с повышенной соленостью, и на глубинах со значительным давлением.

Значение прокариот в природе и жизни человека

Роль прокариот в природе значительна. Прежде всего они являются первыми живыми организмами, которые возникли на планете. Ученые установили,что бактерии и археи возникли около 3,5 млрд лет назад. Теория симбиогенеза предполагает, что от них произошли и некоторые органеллы эукариотических клеток. В частности, речь идет о пластидах и митохондриях.

Многие прокариоты находят свое применение в биотехнологии с целью получения лекарственных средств, антибиотиков, ферментов, гормонов, удобрений, гербицидов. Человек издавна использует полезные свойства молочнокислых бактерий для изготовления сыра, кефира, йогурта, квашеных продуктов. С помощью этих организмов осуществляется очистка водоемов и почв, обогащение руд различных металлов. Бактерии формируют микрофлору кишечника человека и многих животных. Наряду с археями они осуществляют круговорот многих веществ: азота, железа, серы, водорода.

С другой стороны, многие бактерии являются возбудителем опасных заболеваний, регулируя численность многих видов растений и животных. К ним относятся чума, сифилис, холера, сибирская язва, дифтерия.

Итак, прокариотами называют организмы, клетки которых лишены оформленного ядра. Их генетический материал представлен нуклеоидом, состоящим из кольцевой молекулы ДНК. Из современных организмов к прокариотам относятся бактерии и археи.

Как уже упоминалось, весь органический мир делится на две части; прокариоты и эукариоты. Рассмотрим их более побробно.

Прокариоты не имеют ядра с мембраной, и генетический материал сосредоточен в нуклиотиде. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) образует единственную нить, замкнутую в кольцо(генофор). Половой процесс отсутсвует, а обмен генетическим материалом осуществляется во время других процессов, называемых парасексуальными.
Отсутствуют центриоли и митотическое веретено, пластиды и митохондрии. Деление клеток амитотическое. Каркасообразующим элементом оболочки является глюкопептид. Прослойка его у разных микроорганизмов неодинакова, что связано с полиморфизмом, фильтруемостью и различным отношением к окраске по Граму. Он отсутствует у микоплазм и галлобактерий. Жгутиков нет, или они очень простые. Многие представители фиксируют молекулярный азот, питательные вещесива всасываются через клеточную стенку. Пищевые вакуоли отсутствуют, но часто встречаются газовые. К прокариотам относятся сине-зеленые водоросли, риккетсии, бактерии, актиномицеты и микоплазмы.

Эукариоты - организмы с настоящим ядром, окруженным ядерной мембраной. Генетический материал заключен в хромосомах, состоящих из нитей ДНК и белков. Для эукариотов характерен типичный половой процесс с чередующимся слиянием ядер и редукционным делением; иногда размножаются без оплодотворения, но при наличии половых органов (партеногенез). Клетка имеет центриоли, митотическое веретено, пластиды, митохондрии и хорошо развитую эндоплазматическую мембранную систему. Деление клеток митотическое. Если имеются жгутики или реснички, то они очень сложно устроены. Атмосферный азот они не фиксируют, как правило, аэробы, редко вторичные анаэробы. Питание абсорбтивное или автотрофное, когда пища заглатывается и переваривается внутри организма. Имеются пищевые вакуоли.

В лаборатории для определения вида микроорганизмов устанавливают его основные свойства: морфологию, рост, на питательных средах, биохимические свойства, патогенность и другое. По полученным данным проводят идентификацию по определению находят место микроба в классификационной таблице.
Видовое название является бинарным и состоит двух слов; первое означает род и пишется с прописной буквы, второе – вид и пишется со строчной буквы. Напроимер, возбудитель американского гнильца – Bacillus larvae , возбудитель септицемии – Pseudomonas apisepticum .

Бактериофаги . Это вирусы, развивающиеся в микроорганизмах. Подобного рода вирусы распространены в природе повсюду, где встречаются бактерии.

Микоплазмы (спироплазмы) . Размеры микоплазм колеблются от 100 до 700 нм, спор они не образуют. Растут на сложных питательных средах с высоким осмотическим давлением. Колонии врастают в плотные среды. Отсутствие истинной клеточной оболочки (её заменяет 3-х слойная мембрана из стериновых лепидов) у микоплазм ведёт к выраженному полиморфизму - шаровидным, зернистым, колцевидным и нитевидным формам. Способность проникать через бактериальные фильтры, свидетельствует об их морфологической пластичности. Микоплазмы широко распространены в природе и имеют важное значение в патологии животных, птиц и насекомых, к которым относятся пчёлы.

Эукариоты - это наиболее прогрессивно устроенные организмы. В нашей статье мы рассмотрим, кто из представителей живой природы относится к этой группе и какие черты организации позволили занять им господствующее положение в органическом мире.

Кто такие эукариоты

Согласно определению понятия, эукариоты - это организмы, клетки которых содержат оформленное ядро. К ним относятся следующие царства: Растения, Животные, Грибы. Причем не имеет значения, насколько сложно устроен их организм. Микроскопическая амеба, колонии вольвокса, - все они эукариоты.

Хотя клетки настоящих тканей иногда могут быть лишены ядра. К примеру, его нет в эритроцитах. Вместо этого данная клетка крови содержит гемоглобин, переносящий кислород и углекислый газ. Подобные клетки содержат ядро только на первых этапах своего развития. Потом данная органелла разрушается, а вместе с этим и теряется способность всей структуры к делению. Поэтому, выполнив свои функции, подобные клетки погибают.

Строение эукариотов

В клетках всех эукариотов есть ядро. Причем иногда даже не одно. Эта двумембранная органелла содержит в своем матриксе генетическую информацию, зашифрованную в виде молекул ДНК. Ядро состоит из поверхностного аппарата, который обеспечивает транспорт веществ, и матрикса - его внутренней среды. Основная функция данной структуры - хранение наследственной информации и ее передача дочерним клеткам, образующимся в результате деления.

Внутренняя среда ядра представлена несколькими составляющими. Прежде всего это кариоплазма. В ней находятся ядрышки и нити хроматина. Последние состоят из белков и нуклеиновых кислот. Именно при их спирализации формируются хромосомы. Они непосредственно являются носителями генетической информации. Эукариоты - это организмы, у которых в некоторых случаях могут формироваться ядра двух видов: вегетативные и генеративные. Яркий пример этому - инфузория. Ее генеративные ядра осуществляют сохранность и передачу генотипа, а вегетативные - регуляцию

Основные отличия про- и эукариотов

Прокариоты не имеют оформленного ядра. К этой группе организмов относится единственное - Бактерии. Но такая черта строения вовсе не означает, что в клетках данных организмов отсутствуют носители генетической информации. Бактерии содержат кольцевые молекулы ДНК - плазмиды. Однако расположены они в виде скоплений в определенном месте цитоплазмы и не имеют общей оболочки. Такая структура называется нуклеоид. Есть и еще одно отличие. ДНК в клетках прокариотов не связана с белками ядра. Учеными установлено существование плазмид и в клетках эукариотов. Они находятся в некоторых полуавтономных органеллах, например, в пластидах и митохондриях.

Прогрессивные черты строения

К эукариотам относятся организмы, которые отличаются более сложными чертами строения на всех уровнях организации. Прежде всего это касается способа размножения. обеспечивает самый простой из них - надвое. Эукариоты - это организмы, которые способны и ко всем видам воспроизведения себе подобных: половому и бесполому, партеногенезу, конъюгации. Это обеспечивает обмен генетической информацией, появление и закрепление в генотипе ряда полезных признаков, а значит, и лучшую адаптацию организмов к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Эта особенность и позволила эукариотам занять господствующее положение в

Итак, эукариотами являются организмы, в клетках которых есть оформленное ядро. К ним относятся растения, животные и грибы. Наличие ядра является прогрессивной чертой строения, обеспечивающей высокий уровень развития и адаптации.

В большинстве случаев эукариотические клетки входят в состав многоклеточных организмов. Однако в природе есть немалое количество одноклеточных эукариот, которые в структурном отношении являются клеткой, а в физиологическом - целым организмом. В свою очередь эукариотические клетки, являющиеся частью многоклеточного организма, не способны к самостоятельному существованию. Их принято делить на клетки растений, животных и грибов. Каждые из них обладают своими особенностями и имеют свои подтипы клеток, формирующие различные ткани.

Несмотря на разнообразие, все эукариоты имеют общего предка, предположительно появившегося в процессе .

В клетках одноклеточных эукариот (простейших) есть структурные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов. Так у инфузорий имеется клеточные рот и глотка, порошица, пищеварительные и сократительные вакуоли.

Во всех эукариотических клетках выделяют , отграниченную от внешней среды . В цитоплазме есть отграниченные от нее уже своими мембранами и различные органоиды клетки. В ядре находится ядрышко, хроматин, ядерный сок. В цитоплазме присутствуют многочисленные (более крупные, чем у прокариот), различные включения.

Для эукариотических клеток характерна высокая упорядоченность внутреннего содержимого. Такая компартментация достигается за счет разделения клетки на части мембранами. Таким образом в клетке достигается разделение биохимических процессов. Молекулярный состав мембран, набор веществ и ионов на их поверхности отличается, что обусловливает их функциональную специализацию.

В цитоплазме присутствуют белки-ферменты гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Из определенных белков происходит сборка микротрубочек. Цитоплазма выполняет объединяющую и каркасную функции.

Включения - это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, представляющие собой запасы питательных веществ, гранулы секрета (продукты для вывода из клетки), балласт (ряд пигментов).

Органеллы постоянны и выполняют жизненно важные функции. Среди них есть органеллы общего значения ( , рибосомы, полисомы, микрофибриллы и , центриоли , и другие ) и специальные у специализировавшихся клеток (микроворсинки, реснички, синаптические пузырьки и др.).

Строение животной эукариотической клетки

Эукариотические клетки способны к эндоцитозу (захвату питательных веществ цитоплазматической мембраной).

Эукариот (если она имеется) другой химической природы по-сравнению с прокариотами. У последних ее основу составляет муреин. У растений - это в основном целлюлоза, а у грибов - хитин.

Генетический материал эукариот содержится в ядре и упакован в хромосомы, которые представляют собой комплекс ДНК и белков (в основном гистонов).