Прокариотические и эукариотические клетки

Что такое прокариоты

Клеточные организмов делятся на две большие группы по особенностям строения их клеток: эукариоты и прокариоты. Эукариоты – это организмы, клетки которых содержат четко оформленное ядро, в котором находится вся генетическая информация. В переводе с греческого «эу» – хорошо и «кариот» – ядро. К этой категории относят клетки всех живых организмов, как одноклеточные, так и многоклеточные, кроме клеток второй группы – прокариот.

Прокариоты – это так называемые доядерные организмы, не имеющие оформленного ядра. Все ядерное вещество расположено у них в цитоплазме, без какого-либо ограничения оболочкой. Прокариоты – группа самых древних и примитивных одноклеточных организмов. К ним относят бактерии и цианобактерии (или синезелёные водоросли (цианеи) – крупные бактерий, способных к фотосинтезу).

Отдельную группу организмов составляют вирусы. Это особая форма – неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри клеток. В 1892 году вирус впервые был описан в статье Дмитрия Ивановского. Вирус (лат. virus – яд) вызывает болезни, как растений, так и животных. На него не действуют антибиотики, хотя сейчас разработаны противовирусные препараты, которые помогают с ними бороться.

Видео

Колонии

Обычно прокариотический организм представляет собой одну клетку. Иногда потомки нескольких отделений остаются связанными в колонии. В случае актиномицетов и многих цианобактерий «колония» представляет собой клеточную линию, между которой существует связь и даже определенное распределение функций. Истинная многоклеточность, однако, не встречается у прокариот. Одной из наиболее характерных черт прокариотической клетки является слабая компартментализация, то есть отсутствие множества внутренних секций, соединенных через систему элементарной мембраны. Для большинства прокариот цитоплазматическая мембрана является единственной мембранной системой клетки. Однако его топология часто сложна, так как мембранные складки проникают глубоко в цитоплазму. Цианобактерии являются единственным исключением из этого правила. В них аппарат фотосинтеза расположен на рядах герметичных мембранных мешков или тилакоидов, сходных по структуре и функции с тилакоидами хлоропластов. Однако в цианобактерии тилакоиды включены в определенные органеллы, но лежат непосредственно в цитоплазме.

Что общего у клеток эукариот и прокариот

У них у всех есть цитоплазматическая мембрана. Это как бы оболочка, которая отделяет клетку от окружающей среды, защищает ее.

Внутри клетки у прокариот и эукариот есть цитоплазма – жидкость, которая связывает между собой все компоненты клетки, обеспечивает питание каждого органоида.

Чтобы любые клетки могли делиться (то есть размножаться), нужны ДНК (или РНК) и рибосомы. Рибосомы – это органоид в клетке, который, как фабрика, выпускает разные белковые соединения.

Итак, общее: цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, рибосомы, ДНК (или РНК).

Деление клеток прокариот

Размножение всех бактерий происходит только бесполым путем. Если условия существования бактерий благоприятные, то каждые 20 минут происходит прямое деление клетки пополам (амитоз).

В 1946 году у бактерий было обнаружено примитивное половое размножение. Но, как у других организмов, бактерии не образуют гамет (половых клеток), а происходит просто обмен генетической информацией.

Между клетками в результате прямого контакта происходит перенос ДНК. Причем, одна из клеток становится донором («мужская» клетка), а вторая – реципиентом («женская» клетка).

При ухудшении или серьезном изменении условий существования (сокращение количества влаги или пищи, высокой или низкой температуры, давления, химического состава и других) бактерии образуют споры. Каждая одиночная клетка образуется крупную эндоспору. Она покрыта настолько толстой защитной оболочкой, что способна выдержать засуху или наводнение, высокую или низкую температуру.

Характерные особенности прокариотов:

1 отсутствие чётко оформленного ядра; lack of a well-defined kernel;
2 наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей; the presence of flagella, plasmids and gas vacuoles;
3 наличие структур, в которых происходит фотосинтез; the presence of structures in which photosynthesis occurs;
4 формы размножения: бесполый способ, имеется псевдополовой процесс (в результате которого происходит лишь обмен генетической информацией, без увеличения числа клеток); forms of reproduction: asexual method, there is a pseudo-sexual process (as a result of which there is only an exchange of genetic information, without increasing the number of cells);
5 размер рибосомы — 70S (по коэффициенту седиментации различают и рибосомы других типов, а также субчастицы и биополимеры, входящие в состав рибосом); the size of the ribosome is 70S (according to the sedimentation coefficient, there are other types of ribosomes, as well as subparticles and biopolymers that make up the ribosome);
6 молекула ДНК уложена в виде петли, комплексируется некоторыми гистоновыми белками, образуя нуклеоид. Основная масса ДНК (95 %) активно транскрибируется в каждый данный момент времени. the DNA molecule is laid in the form of a loop, complexed by some histone proteins, forming a nucleoid. The bulk of DNA (95%) is actively transcribed at any given time.

Царство грибов

Грибы в систематике живой природы стоят особняком. Долгое время считалось, что грибы относятся к растениям, не содержащим хлорофилл. Однако современная наука выделяет грибы в отдельное царство, сочетающее признаки растений и животных. Исследования показали, что грибы подразделяются на несколько больших групп, некоторые из них даже не являются родственными.

Отсутствие хлорофилла роднит грибы с животными, так как они используют гетеротрофный способ питания. То есть грибы поглощают готовые органические соединения, растворенные в окружающей среде, и выделяют мочевину, как животные. В этом их отличие от растений, которые вырабатывают пищу с помощью процесса фотосинтеза.

В то же время грибы имеют клеточные стенки, возможность неограниченного роста и не способны передвигаться, как и растения.

Грибы относят к эукариотам, но по размеру генома они приближаются к прокариотам. То есть в клетках грибов есть ядро с ДНК-структурой, но процесс передачи генной информации может происходить и при помощи вирусов. Размер генома грибов и размер хромосом значительно меньше, чем у других видов эукариотов.

Точное определение царства грибов отсутствует, но их изучение необходимо для понимания эволюции жизни на Земле.

История понятия

Монеры

Основная статья: Дробянки

Монеры — так Геккель назвал простейшие одноклеточные организмы без ядра. Так как присутствие ядра во многих случаях трудно констатируется, то первоначально, пока методы микроскопического исследования были сравнительно несовершенны, безъядерными считались очень многие формы жизни. Вопрос о монерах представляет некоторый интерес ввиду того, что первоначальное возникновение организмов на Земле, вероятно, произошло в форме тел, не дифференцированных ещё на ядро и протоплазму[32].

В настоящее время термин «монеры» не применяется.

Поставщики кислорода и азота

Одним из ярких представителей царства прокариотов являются цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Эти бактерии считают наиболее близкими к первым ископаемым микроорганизмам, найденным учеными. Возраст предков сине-зеленых водорослей составляет примерно 3,5 млрд лет.

Сине-зеленые водоросли – это единственные бактерии, способные выделять кислород. Правда, для самих водорослей это побочный продукт, но для существования жизни на нашей планете это одно из основных условий.

Цианобактерии

Цианобактерии

Сине-зеленые водоросли очень сложно организованы и имеют различные формы и размеры. Эти микроорганизмы способны даже менять свой цвет от темно-синего до светло-зеленого в зависимости от спектрального состава света.

Кроме способности выделять кислород, сине-зеленые водоросли имеют еще одну очень полезную черту – они могут связывать атмосферный азот и делать его доступным для других живых организмов. Эта последняя способность делает сине-зеленые водоросли незаменимыми для всех растений, которые не могут самостоятельно добывать азот из окружающей среды.

Кто лучше приспособлен к жизни

Считается, что прокариоты – самые низкоорганизованные живые существа. Они появились на земле первыми и были самыми простыми. От них впоследствии произошли эукариоты – более приспособленные, более развитые.

Но возникает вопрос. Если эволюция действительно есть, то эукариоты должны были вытеснить прокариотов. Бактерии в принципе должны были перестать существовать. Однако сегодня суммарная масса всех бактерий превышает массу растений и животных взятых вместе.

Вам это не кажется странным?

Споры бактерий ученые обнаруживают в воздухе на высоте 15 километров. Их достают из вечной мерзлоты, которой больше 3 миллионов лет, помещают в питательную среду и бактбакерии (которые 3 миллиона лет пролежали подо льдом!) оживают.

У меня складывается впечатление, что бактерии – самые приспособленные к жизни существа. И если произойдет атомный взрыв или если Солнце погаснет и Земля превратится в ледяной шарик, первыми умрут все эукариоты. А последними будут умирать именно прокариоты. Если они вообще будут умирать.

Такие выводы заставляют меня задумываться еще кое о чем. Была ли вообще эволюция? Правдивы ли гипотезы о том, что из одноклеточных прокариотов появились эукариоты, которые потом стали многоклеточными и развивались, развивались, развивались так, что доразвились в итоге до человека?

Теги