Структурата на еукариотните и прокариотните клетки. Еукариотна клетка. Структурата на прокариотната клетка. Сравнение на прокариотни и еукариотни клетки.

Има два вида клетки, известни в съвременните и изкопаеми организми: прокариотни и еукариотни. Те се различават толкова рязко по структурни особености, че това послужи за разграничаване на две суперцарства на живия свят - прокариоти, т.е. предядрени, и еукариоти, т.е. истински ядрени организми. Междинните форми между тези най-големи живи таксони все още не са известни.

Основни характеристики и разлики между прокариотни и еукариотни клетки (таблица):

Знаци	Прокариоти	Еукариоти
ЯДРЕНА МЕМБРАНА	Отсъстващ	На разположение
ПЛАЗМЕНАТА МЕМБРАНА	На разположение	На разположение
МИТОХОНДРИЯ	Нито един	На разположение
EPS	Отсъстващ	На разположение
РИБОЗОМИ	На разположение	На разположение
ВАКУОЛИ	Нито един	Наличен (особено характерен за растенията)
ЛИЗОЗОМИ	Нито един	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 протеинови и захарни съединения	Отсъстващ
КОМПЛЕКС ГОЛГИ	Отсъстващ	На разположение
РАЗДЕЛЕНИЕ	просто	Митоза, амитоза, мейоза

Основната разлика между прокариотните клетки и еукариотните клетки е, че тяхната ДНК не е организирана в хромозоми и не е заобиколена от ядрена обвивка. Еукариотните клетки са много по-сложни. Тяхната ДНК, свързана с протеина, е организирана в хромозоми, които са разположени в специална формация, по същество най-голямата органела на клетката - ядрото. В допълнение, екстрануклеарното активно съдържание на такава клетка е разделено на отделни отделения, използвайки ендоплазмения ретикулум, образуван от елементарната мембрана. Еукариотните клетки обикновено са по-големи от прокариотните клетки. Техните размери варират от 10 до 100 микрона, докато размерите на прокариотните клетки (различни бактерии, цианобактерии - синьо-зелени водорасли и някои други организми) като правило не надвишават 10 микрона, често достигайки 2-3 микрона. В еукариотната клетка генните носители - хромозомите - се намират в морфологично оформено ядро, ограничено от останалата част на клетката с мембрана. В изключително тънки, прозрачни препарати живите хромозоми могат да се видят с помощта на светлинен микроскоп. По-често се изследват върху фиксирани и оцветени препарати.

Хромозомите се състоят от ДНК, която е в комплекс с хистонови протеини, богати на аминокиселините аргинин и лизин. Хистоните съставляват значителна част от масата на хромозомите.

Еукариотната клетка има разнообразие от постоянни вътреклетъчни структури - органели (органели), които липсват в прокариотната клетка.

Прокариотните клетки могат да се делят на равни части чрез свиване или пъпка, т.е. произвеждат дъщерни клетки, по-малки от майчината клетка, но никога не се делят чрез митоза. Обратно, клетките на еукариотните организми се делят чрез митоза (с изключение на някои много архаични групи). В този случай хромозомите се "разделят" надлъжно (по-точно, всяка верига на ДНК възпроизвежда собствено подобие около себе си), а техните "половини" - хроматиди (пълни копия на веригата на ДНК) се разпръскват на групи към противоположните полюси на клетката. Всяка от получените клетки получава същия набор от хромозоми.

Рибозомите на прокариотната клетка се различават рязко от рибозомите на еукариотите по размер. При прокариотите не са открити редица процеси, характерни за цитоплазмата на много еукариотни клетки - фагоцитоза, пиноцитоза и циклоза (ротационно движение на цитоплазмата). Прокариотната клетка не изисква аскорбинова киселина в метаболитния процес, но еукариотните клетки не могат без нея.

Подвижните форми на прокариотните и еукариотните клетки се различават значително. Прокариотите имат двигателни устройства под формата на флагели или реснички, състоящи се от протеина флагелин. Двигателните устройства на подвижните еукариотни клетки се наричат ​​ундулиподии, които са закотвени в клетката с помощта на специални кинетозомни тела. Електронната микроскопия разкрива структурното сходство на всички ундулиподии на еукариотните организми и техните резки разлики от флагелите на прокариотите

1. Устройството на еукариотната клетка.

Клетките, които образуват тъканите на животните и растенията, се различават значително по форма, размер и вътрешна структура. Въпреки това, всички те показват прилики в основните характеристики на жизнените процеси, метаболизъм, раздразнителност, растеж, развитие и способност за промяна.
Клетките от всички видове съдържат два основни компонента, тясно свързани помежду си - цитоплазма и ядро. Ядрото е отделено от цитоплазмата с пореста мембрана и съдържа ядрен сок, хроматин и ядро. Полутечната цитоплазма изпълва цялата клетка и е проникната от множество тубули. Отвън е покрита с цитоплазмена мембрана. Специализирало се е структури на органели,постоянно присъстващи в клетката и временни образувания - включвания. Мембранни органели : външна цитоплазмена мембрана (OCM), ендоплазмен ретикулум (ER), апарат на Голджи, лизозоми, митохондрии и пластиди. Структурата на всички мембранни органели се основава на биологична мембрана. Всички мембрани имат принципно еднакъв структурен план и се състоят от двоен слой фосфолипиди, в който протеиновите молекули са потопени на различна дълбочина от различни страни. Мембраните на органелите се различават една от друга само по наборите от протеини, които съдържат.

Цитоплазмена мембрана.Всички растителни клетки, многоклетъчни животни, протозои и бактерии имат трислойна клетъчна мембрана: външният и вътрешният слой се състоят от протеинови молекули, средният слой се състои от липидни молекули. Той ограничава цитоплазмата от външната среда, обгражда всички клетъчни органели и е универсална биологична структура. В някои клетки външната мембрана се образува от няколко мембрани, плътно прилежащи една към друга. В такива случаи клетъчната мембрана става плътна и еластична и позволява на клетката да поддържа формата си, както например при еуглената и ресничестите чехли. Повечето растителни клетки, освен мембрана, имат и дебела целулозна обвивка отвън - клетъчна стена. Той е ясно видим в конвенционален светлинен микроскоп и изпълнява поддържаща функция поради твърдия външен слой, който придава на клетките ясна форма.
На повърхността на клетките мембраната образува удължени израстъци - микровили, гънки, инвагинации и издатини, което значително увеличава абсорбционната или екскреторната повърхност. С помощта на мембранни израстъци клетките се свързват помежду си в тъканите и органите на многоклетъчните организми; върху гънките на мембраните се намират различни ензими, участващи в метаболизма. Като отделя клетката от околната среда, мембраната регулира посоката на дифузия на веществата и в същото време активно ги транспортира в клетката (натрупване) или навън (отделяне). Поради тези свойства на мембраната, концентрацията на калиеви, калциеви, магнезиеви и фосфорни йони в цитоплазмата е по-висока, а концентрацията на натрий и хлор е по-ниска, отколкото в околната среда. През порите на външната мембрана йони, вода и малки молекули на други вещества проникват в клетката от външната среда. Проникването на относително големи твърди частици в клетката се осъществява от фагоцитоза(от гръцки "phago" - поглъщам, "питие" - клетка). В този случай външната мембрана в точката на контакт с частицата се огъва в клетката, изтегляйки частицата дълбоко в цитоплазмата, където се подлага на ензимно разцепване. По подобен начин в клетката влизат капки течни вещества; тяхното усвояване се нарича пиноцитоза(от гръцки “pino” - питие, “cytos” - клетка). Външната клетъчна мембрана изпълнява и други важни биологични функции.
Цитоплазма 85% се състои от вода, 10% от протеини, останалата част от обема се състои от липиди, въглехидрати, нуклеинови киселини и минерални съединения; всички тези вещества образуват колоиден разтвор, подобен по консистенция на глицерина. Колоидното вещество на клетката, в зависимост от нейното физиологично състояние и естеството на влиянието на външната среда, има свойствата както на течно, така и на еластично, по-плътно тяло. Цитоплазмата е пронизана от различни по форма и големина канали, които се наричат ендоплазмения ретикулум.Техните стени са мембрани, които са в тясна връзка с всички органели на клетката и заедно с тях съставляват единна функционална и структурна система за метаболизма, енергията и движението на веществата в клетката.

Стените на тубулите съдържат малки зърна, наречени гранули. рибозоми.Тази мрежа от тубули се нарича гранулирана. Рибозомите могат да бъдат разположени разпръснати по повърхността на тубулите или да образуват комплекси от пет до седем или повече рибозоми, т.нар. полизоми.Други тубули не съдържат гранули, те образуват гладък ендоплазмен ретикулум. По стените са разположени ензими, участващи в синтеза на мазнини и въглехидрати.

Вътрешната кухина на тубулите е пълна с отпадъчни продукти на клетката. Вътреклетъчните тубули, образувайки сложна разклонена система, регулират движението и концентрацията на веществата, разделят различни молекули на органични вещества и етапите на техния синтез. На вътрешната и външната повърхност на мембраните, богати на ензими, се синтезират протеини, мазнини и въглехидрати, които или се използват в метаболизма, или се натрупват в цитоплазмата като включвания, или се екскретират.

Рибозоминамира се във всички видове клетки - от бактерии до клетки на многоклетъчни организми. Това са кръгли тела, състоящи се от рибонуклеинова киселина (РНК) и протеини в почти равни пропорции. Те със сигурност съдържат магнезий, чието присъствие поддържа структурата на рибозомите. Рибозомите могат да бъдат свързани с мембраните на ендоплазмения ретикулум, с външната клетъчна мембрана или да лежат свободно в цитоплазмата. Те осъществяват протеиновия синтез. Освен в цитоплазмата, рибозомите се намират в клетъчното ядро. Те се образуват в ядрото и след това навлизат в цитоплазмата.

Комплекс Голджив растителните клетки изглежда като отделни тела, заобиколени от мембрани. В животинските клетки тази органела е представена от цистерни, тубули и везикули. Продуктите от клетъчната секреция навлизат в мембранните тръби на комплекса на Голджи от тубулите на ендоплазмения ретикулум, където се пренареждат химически, уплътняват се и след това преминават в цитоплазмата и или се използват от самата клетка, или се отстраняват от нея. В резервоарите на комплекса Голджи полизахаридите се синтезират и комбинират с протеини, което води до образуването на гликопротеини.

Митохондриите- малки пръчковидни тела, ограничени от две мембрани. От вътрешната мембрана на митохондриите се простират многобройни гънки - кристи; по стените им има различни ензими, с помощта на които се осъществява синтеза на високоенергийно вещество - аденозинтрифосфорна киселина (АТФ). В зависимост от активността на клетката и външните въздействия, митохондриите могат да се движат, да променят размера и формата си. Рибозоми, фосфолипиди, РНК и ДНК се намират в митохондриите. Наличието на ДНК в митохондриите е свързано със способността на тези органели да се възпроизвеждат чрез образуване на свиване или пъпкуване по време на клетъчното делене, както и със синтеза на някои митохондриални протеини.

Лизозоми- малки овални образувания, ограничени от мембрана и разпръснати из цялата цитоплазма. Намира се във всички клетки на животни и растения. Те възникват в разширенията на ендоплазмения ретикулум и в комплекса на Голджи, тук са пълни с хидролитични ензими, след което се отделят и навлизат в цитоплазмата. При нормални условия лизозомите усвояват частици, които влизат в клетката чрез фагоцитоза, и лизозомните продукти се екскретират през мембраната на лизозомата в цитоплазмата, където се включват в нови молекули, ензимите навлизат в цитоплазмата смила съдържанието му, причинявайки клетъчна смърт.
Пластидисреща се само в растителните клетки и се намира в повечето зелени растения. В пластидите се синтезират и натрупват органични вещества. Има три вида пластиди: хлоропласти, хромопласти и левкопласти.

хлоропласти -зелени пластиди, съдържащи зеления пигмент хлорофил. Те се намират в листата, младите стъбла и неузрелите плодове. Хлоропластите са заобиколени от двойна мембрана. При висшите растения вътрешната част на хлоропластите е изпълнена с полутечно вещество, в което плочите са разположени успоредно една на друга. Сдвоените мембрани на плочите се сливат, за да образуват купчини, съдържащи хлорофил. Във всяка купчина хлоропласти на висши растения се редуват слоеве от протеинови молекули и липидни молекули, а между тях са разположени хлорофилни молекули. Тази слоеста структура осигурява максимално свободни повърхности и улеснява улавянето и преноса на енергия по време на фотосинтезата.
Хромопласти -пластиди, съдържащи растителни пигменти (червени или кафяви, жълти, оранжеви). Те са концентрирани в цитоплазмата на клетките на цветята, стъблата, плодовете и листата на растенията и им придават подходящия цвят. Хромопластите се образуват от левкопласти или хлоропласти в резултат на натрупване на пигменти каротеноиди.

Левкопласти - безцветнипластиди, разположени в неоцветени части на растенията: в стъбла, корени, луковици и др. Нишестените зърна се натрупват в левкопластите на някои клетки, маслата и протеините се натрупват в левкопластите на други клетки.

Всички пластиди възникват от техните предшественици, пропластиди. Те разкриха ДНК, която контролира възпроизвеждането на тези органели.

Клетъчен център,или центрозома, играе важна роля в клетъчното делене и се състои от две центриоли . Намира се във всички животински и растителни клетки, с изключение на цъфтящи гъби, нисши гъби и някои протозои. Центриолите в делящите се клетки участват в образуването на делителното вретено и са разположени на неговите полюси. В делящата се клетка клетъчният център е първият, който се дели и в същото време се образува ахроматиново вретено, което ориентира хромозомите, когато се отклоняват към полюсите. Една центриола напуска всяка от дъщерните клетки.
Много растителни и животински клетки имат органоиди със специално предназначение: реснички,изпълняващи функцията на движение (ресничести, клетки на дихателните пътища), камшичета(едноклетъчни протозои, мъжки репродуктивни клетки при животни и растения и др.).

Включвания -временни елементи, които възникват в клетката на определен етап от нейния живот в резултат на синтетична функция. Те или се използват, или се изваждат от клетката. Включенията също са резервни хранителни вещества: в растителните клетки - нишесте, капчици мазнини, протеини, етерични масла, много органични киселини, соли на органични и неорганични киселини; в животинските клетки - гликоген (в чернодробните клетки и мускулите), капки мазнини (в подкожната тъкан); Някои включвания се натрупват в клетките като отпадъци - под формата на кристали, пигменти и др.

вакуоли -това са кухини, ограничени от мембрана; добре изразени в растителни клетки и налични в протозои. Те възникват в различни области на ендоплазмения ретикулум. И постепенно се отделят от него. Вакуолите поддържат тургорно налягане, в тях се концентрира клетъчен или вакуолен сок, чиито молекули определят неговата осмотична концентрация. Смята се, че първоначалните продукти на синтеза - разтворими въглехидрати, протеини, пектини и др. - се натрупват в цистерните на ендоплазмения ретикулум. Тези клъстери представляват зачатъците на бъдещи вакуоли.
Цитоскелет . Една от отличителните черти на еукариотната клетка е развитието в нейната цитоплазма на скелетни образувания под формата на микротубули и снопове от протеинови влакна. Елементите на цитоскелета са тясно свързани с външната цитоплазмена мембрана и ядрената обвивка и образуват сложни тъкани в цитоплазмата. Опорните елементи на цитоплазмата определят формата на клетката, осигуряват движението на вътреклетъчните структури и движението на цялата клетка.

ЯдроКлетката играе основна роля в живота му; с отстраняването му клетката престава да функционира и умира. Повечето животински клетки имат едно ядро, но има и многоядрени клетки (човешки черен дроб и мускули, гъби, реснички, зелени водорасли). Червените кръвни клетки на бозайниците се развиват от прекурсорни клетки, съдържащи ядро, но зрелите червени кръвни клетки го губят и не живеят дълго.
Ядрото е заобиколено от двойна мембрана, пронизана с пори, чрез които тя е тясно свързана с каналите на ендоплазмения ретикулум и цитоплазмата. Вътре в ядрото е хроматин- спирализирани участъци от хромозоми. По време на клетъчното делене те се превръщат в пръчковидни структури, които се виждат ясно под светлинен микроскоп. Хромозомите са сложни комплекси от протеини и ДНК, наречени нуклеопротеин.

Функциите на ядрото са да регулира всички жизнени функции на клетката, които то осъществява с помощта на ДНК и РНК материални носители на наследствена информация. Подготвяйки се за клетъчно делене, ДНК се удвоява; по време на митозата хромозомите се разделят и се предават на дъщерните клетки, осигурявайки непрекъснатост на наследствената информация във всеки тип организъм.

Кариоплазма - течната фаза на ядрото, в която отпадъчните продукти на ядрените структури се намират в разтворена форма.

Нуклеол- изолирана, най-плътна част от ядрото.

Ядрото съдържа сложни протеини и РНК, свободни или свързани фосфати на калий, магнезий, калций, желязо, цинк, както и рибозоми. Ядрото изчезва преди началото на клетъчното делене и се формира отново в последната фаза на деленето.

Така клетката има фина и много сложна организация. Обширната мрежа от цитоплазмени мембрани и мембранният принцип на структурата на органелите позволяват да се разграничат многото химични реакции, протичащи едновременно в клетката. Всяко от вътреклетъчните образувания има своя структура и специфична функция, но само чрез тяхното взаимодействие е възможно хармоничното функциониране на клетката. Въз основа на това взаимодействие веществата от околната среда навлизат в клетката, а отпадъчните продукти се извеждат от нея във външната среда - така се осъществява метаболизмът. Съвършенството на структурната организация на клетката може да възникне само в резултат на дългосрочна биологична еволюция, по време на която функциите, които тя изпълнява, постепенно стават по-сложни.
Най-простите едноклетъчни форми представляват едновременно клетка и организъм с всичките му жизнени прояви. При многоклетъчните организми клетките образуват хомогенни групи – тъкани. От своя страна тъканите образуват органи, системи и техните функции се определят от общата жизнена дейност на целия организъм.

2. Прокариотна клетка.

Прокариотите включват бактерии и синьо-зелени водорасли (cyanea). 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; вътрешните мембрани липсват или са слабо изразени. Ензимите на пластичния метаболизъм са разположени дифузно. Апаратът на Голджи е представен от отделни везикули. Ензимните системи за енергиен метаболизъм са подредено разположени на вътрешната повърхност на външната цитоплазмена мембрана. Външната страна на клетката е заобиколена от дебела клетъчна стена. Много прокариоти са способни на спорулация при неблагоприятни условия на живот; в този случай малка част от цитоплазмата, съдържаща ДНК, е изолирана и заобиколена от дебела многослойна капсула. Метаболитните процеси вътре в спората практически спират. Когато е изложена на благоприятни условия, спората се трансформира в активна клетъчна форма. Прокариотите се размножават чрез просто разделяне на две.

Средният размер на прокариотните клетки е 5 микрона. Те нямат други вътрешни мембрани, освен инвагинации на плазмената мембрана. Няма слоеве. Вместо клетъчно ядро ​​има негов еквивалент (нуклеоид), лишен от обвивка и състоящ се от една молекула ДНК. В допълнение, бактериите могат да съдържат ДНК под формата на малки плазмиди, подобни на екстрануклеарната ДНК на еукариотите.
Прокариотните клетки, способни на фотосинтеза (синьо-зелени водорасли, зелени и лилави бактерии), имат различно структурирани големи мембранни инвагинации - тилакоиди, които по своята функция съответстват на еукариотните пластиди. Същите тези тилакоиди или, в безцветните клетки, по-малки мембранни инвагинации (и понякога дори самата плазмена мембрана) функционално заместват митохондриите. Други, сложно диференцирани мембранни инвагинации се наричат ​​мезазоми; тяхната функция не е ясна.
Само някои органели на прокариотна клетка са хомоложни на съответните органели на еукариоти. Прокариотите се характеризират с наличието на муреинов сак - механично здрав елемент от клетъчната стена

Сравнителна характеристика на клетки от растения, животни, бактерии, гъби

Когато сравняваме бактерии с еукариоти, единственото сходство, което може да се установи, е наличието на клетъчна стена, но приликите и разликите на еукариотните организми заслужават по-голямо внимание. Сравнението трябва да започне с компоненти, които са характерни за растенията, животните и гъбите. Това са ядрото, митохондриите, апаратът на Голджи (комплекс), ендоплазмен ретикулум (или ендоплазмен ретикулум) и лизозоми. Те са характерни за всички организми, имат сходен строеж и изпълняват еднакви функции. Сега трябва да се съсредоточим върху разликите. Растителната клетка, за разлика от животинската, има клетъчна стена, състояща се от целулоза. Освен това има органели, характерни за растителните клетки - пластиди и вакуоли. Наличието на тези компоненти се дължи на необходимостта растенията да поддържат формата си при липса на скелет. Има разлики в характеристиките на растежа. При растенията се проявява главно поради увеличаване на размера на вакуолите и удължаване на клетките, докато при животните има увеличение на обема на цитоплазмата и вакуолата напълно отсъства. Пластидите (хлоропласти, левкопласти, хромопласти) са характерни предимно за растенията, тъй като основната им задача е да осигурят автотрофен метод на хранене. Животните, за разлика от растенията, имат храносмилателни вакуоли, които осигуряват хетеротрофен метод на хранене. Гъбите заемат специално място и техните клетки се характеризират с характеристики, характерни както за растенията, така и за животните. Подобно на животинските гъби, те имат хетеротрофен тип хранене, клетъчна стена, съдържаща хитин, а основното вещество за съхранение е гликогенът. В същото време те, подобно на растенията, се характеризират с неограничен растеж, невъзможност за движение и хранене чрез усвояване.

Всички живи организми на земята са изградени от клетки. Има два вида клетки в зависимост от тяхната организация: еукариоти и прокариоти.

Еукариотипредставляват суперцарството на живите организми. В превод от гръцки „еукариот“ означава „притежаващ ядро“. Съответно тези организми имат ядро, в което е кодирана цялата генетична информация. Те включват гъби, растения и животни.

Прокариоти- Това са живи организми, чиито клетки нямат ядро. Типични представители на прокариотите са бактериите и цианобактериите.

Време на възникване

Първите прокариоти възникват преди приблизително 3,5 милиарда години, което 2,4 милиарда години по-късно бележи началото на развитието на еукариотните клетки.

Размер

Еукариотите и прокариотите се различават значително по размер един от друг. Така че диаметърът на еукариотната клетка е 0,01-0,1 mm, а този на прокариотната клетка е 0,0005-0,01 mm. Обемът на еукариота е около 10 000 пъти по-голям от този на прокариота.

ДНК

Прокариотите имат кръгова ДНК, която се намира в нуклеоида. Тази клетъчна област е отделена от останалата цитоплазма с мембрана. ДНК не е свързана по никакъв начин с РНК и протеини; няма хромозоми.

ДНК на еукариотните клетки е линейна и се намира в ядрото, което съдържа хромозоми.

Клетъчно делене на еукариоти и прокариоти

Прокариотите се възпроизвеждат предимно чрез просто делене, докато еукариотите се делят чрез митоза, мейоза или комбинация от двете.

Органели

Еукариотните клетки имат органели, характеризиращи се с наличието на собствен генетичен апарат: митохондрии и пластиди. Те са заобиколени от мембрана и имат способността да се възпроизвеждат чрез делене.

Органели се намират и в прокариотните клетки, но в по-малък брой и не се ограничават до мембрана.

Фагоцитоза

Еукариотите, за разлика от прокариотите, имат способността да усвояват твърди частици, като ги затварят в мембранна везикула. Има мнение, че тази характеристика е възникнала в отговор на необходимостта да се осигури пълноценно хранене на клетка, многократно по-голяма от прокариотната. Следствие от наличието на фагоцитоза при еукариотите е появата на първите хищници.

Моторни устройства

Еукариотните флагели имат доста сложна структура. Те са тънки клетъчни издатини, заобиколени от три слоя мембрана, съдържащи 9 двойки микротубули в периферията и две в центъра. Те са с дебелина до 0,1 милиметра и могат да се огъват по цялата дължина. В допълнение към камшичетата, еукариотите се характеризират с наличието на реснички. Те са идентични по структура с камшичетата, различаващи се само по размер. Дължината на ресничките е не повече от 0,01 милиметра.

Някои прокариоти също имат флагели, но те са много тънки, около 20 нанометра в диаметър. Те са пасивно въртящи се кухи протеинови нишки.

Уеб сайт за заключения

1. Еукариотите са главно многоклетъчни организми, които се възпроизвеждат чрез. Прокариотите са едноклетъчни и се размножават чрез разделяне на две.
2. Прокариотната ДНК е свободна в цитоплазмата и има формата на пръстен. Еукариотите имат ядро, където се намира линейната ДНК.
3. Размерът на еукариотната клетка значително надвишава размера на прокариотната клетка, докато еукариотите се характеризират с наличието на фагоцитоза, което допринася за достатъчното хранене на клетката.

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 се наричат ​​още предядрени. Прокариотната клетка няма други органели, които имат мембранна мембрана (ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи).

Характерни за тях са и следните:

1. без обвивка и не образува връзки с протеини. Информацията се предава и чете непрекъснато.
2. Всички прокариоти са хаплоидни организми.
3. Ензимите се намират в свободно състояние (дифузно).
4. Имат способността да образуват спори при неблагоприятни условия.
5. Наличието на плазмиди - малки извънхромозомни ДНК молекули. Тяхната функция е предаването на генетична информация, повишаване на устойчивостта към много агресивни фактори.
6. Наличието на флагели и пили - външни протеинови образувания, необходими за движение.
7. Газовите вакуоли са кухини. Благодарение на тях тялото може да се движи във водния стълб.
8. Клетъчната стена на прокариотите (а именно бактериите) се състои от муреин.
9. 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.

Устройство на прокариотна 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 виолетов 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:

1. Цианобактериите (синьо-зелени водорасли) спомагат за поддържането на необходимото ниво на кислород в атмосферата. Те образуват повече от половината от целия O2 на Земята.
2. Те насърчават разлагането на органичните остатъци, като по този начин участват в кръговрата на всички вещества и участват в образуването на почвата.
3. Азотфиксатори върху корените на бобовите растения.
4. Те пречистват водата от отпадъци, например от металургичната промишленост.
5. Те са част от микрофлората на живите организми, спомагайки за максималното усвояване на хранителните вещества.
6. Използва се в хранително-вкусовата промишленост за производство на сирена, извара и тесто.

внимание!Освен положителното си значение, 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 път на еволюция и са много различни от другите микроорганизми по своя биохимичен състав и метаболизъм. Има до 5 вида, като най-изучените са euryarchaeota и crenarchaeota. Характеристиките на археите са следните:

• 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 високи температури;
• клетъчната стена, за разлика от бактериите, не съдържа пептидогликан и се състои от псевдомуреин.

Устройство на еукариотите

Еукариотите са суперцарство от организми, чиито клетки съдържат ядро. Освен 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 функции. 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.Мембранните включват: ендоплазмен ретикулум, лизозоми, комплекс Голджи, митохондрии,. Немембранни: рибозоми, клетъчен център, микротубули, микрофиламенти.

Устройство на еукариотите

Нека сравним еукариотни клетки от различни царства.

Суперцарството на еукариотите включва следните царства:

• 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 метод 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. Има по-ниски и по-високи. Те са хетеротрофни организми и не могат да се движат самостоятелно. Размножават се безполово, полово и вегетативно. Те съхраняват гликоген и имат силна клетъчна стена, изградена от хитин;
• 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 се състои от хитин, точно както при гъбите. Основният начин на размножаване е сексуалният.

Таблица: Сравнителни характеристики на растителни и животински клетки

Структура	растителна клетка	животинска клетка
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	Нито един
Хранене	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 метода за получаване на 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, така че не произвеждат кислород, за разлика от синьо-зелените водорасли, които го произвеждат 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, разположени в грани или ламели. Наличието на фотосистема II позволява отделянето 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	Повече от 3,5 милиарда години	Около 1,2 милиарда години
Размери на клетките	До 10 микрона	От 10 до 100 µm
Капсула	Яжте. Изпълнява защитна функция. Свързан с клетъчната стена	Отсъстващ
Плазмената мембрана	Яжте	Яжте
Клетъчна стена	Състои се от пектин или муреин	Да, освен животни
Хромозоми	Вместо това има кръгова ДНК. Транслацията и транскрипцията се извършват в цитоплазмата.	Линейни ДНК молекули. Транслацията се извършва в цитоплазмата, а транскрипцията в ядрото.
Рибозоми	Малък тип 70S. Намира се в цитоплазмата.	Голям 80S-тип, може да се прикрепи към ендоплазмения ретикулум и да бъде разположен в пластиди и митохондрии.
Органоид, затворен в мембрана	Нито един. Има мембранни израстъци - мезозоми	Има: митохондрии, комплекс Голджи, клетъчен център, ER
Цитоплазма	Яжте	Яжте
	Нито един	Яжте
Вакуоли	Газ (аерозоми)	Яжте
Хлоропласти	Нито един. Фотосинтезата се извършва в бактериохлорофилите	Присъства само в растенията
Плазмиди	Яжте	Нито един
Ядро	Отсъстващ	Яжте
Микрофиламенти и микротубули.	Нито един	Яжте
Методи на разделяне	Свиване, пъпкуване, конюгация	Митоза, мейоза
Взаимодействие или контакти	Нито един	Плазмодесми, десмозоми или прегради
Видове клетъчно хранене	Фотоавтотрофен, фотохетеротрофен, хемоавтотрофен, хемохетеротрофен	Фототрофна (в растенията) ендоцитоза и фагоцитоза (в други)

Разлики между прокариоти и еукариоти

Прилики и разлики между прокариотни и еукариотни клетки

Заключение

Сравняването на прокариотен и еукариотен организъм е доста трудоемък процес, който изисква отчитане на много нюанси. Те имат много общо помежду си по отношение на структурата, протичащите процеси и свойствата на всички живи същества. Разликите са в изпълняваните функции, методите на хранене и вътрешната организация. Всеки, който се интересува от тази тема, може да използва тази информация.

Всички живи организми могат да бъдат класифицирани в една от двете групи (прокариоти или еукариоти) в зависимост от основната структура на техните клетки. Прокариотите са живи организми, състоящи се от клетки, които нямат клетъчно ядро ​​и мембранни органели. Еукариотите са живи организми, които съдържат ядро ​​и мембранни органели.

Клетката е основен компонент на нашата съвременна дефиниция за живота и живите същества. Клетките се разглеждат като основни градивни елементи на живота и се използват за определяне на това какво означава да си „жив“.

Нека разгледаме една дефиниция на живота: „Живите същества са химически организации, съставени от клетки и способни да се възпроизвеждат“ (Keaton, 1986). Това определение се основава на две теории - клетъчната теория и теорията за биогенезата. е предложен за първи път в края на 1830-те години от немски учени Матиас Якоб Шлейден и Теодор Шван. Те твърдят, че всички живи същества са изградени от клетки. Теорията за биогенезата, предложена от Рудолф Вирхов през 1858 г., гласи, че всички живи клетки възникват от съществуващи (живи) клетки и не могат да възникнат спонтанно от нежива материя.

Компонентите на клетките са затворени в мембрана, която служи като бариера между външния свят и вътрешните компоненти на клетката. Клетъчната мембрана е селективна бариера, което означава, че позволява на определени химикали да преминат през нея, за да поддържат баланса, необходим за функционирането на клетката.

Клетъчната мембрана регулира движението на химикали от клетка към клетка по следните начини:

• дифузия (тенденцията на молекулите на веществото да минимизират концентрацията, т.е. движението на молекулите от област с по-висока концентрация към зона с по-ниска, докато концентрацията се изравни);
• осмоза (движението на молекулите на разтворителя през частично пропусклива мембрана, за да се изравни концентрацията на разтворено вещество, което не може да премине през мембраната);
• селективен транспорт (с помощта на мембранни канали и помпи).

Прокариотите са организми, състоящи се от клетки, които нямат клетъчно ядро ​​или свързани с мембрана органели. Това означава, че генетичният материал ДНК в прокариотите не е свързан в ядрото. В допълнение, ДНК на прокариотите е по-малко структурирана от тази на еукариотите. При прокариотите ДНК е едноверижна. Еукариотната ДНК е организирана в хромозоми. Повечето прокариоти се състоят само от една клетка (едноклетъчни), но има няколко многоклетъчни. Учените разделят прокариотите на две групи: и.

Типичната прокариотна клетка включва:

• плазмена (клетъчна) мембрана;
• цитоплазма;
• рибозоми;
• флагели и пили;
• нуклеоид;
• плазмиди;

Еукариоти

Еукариотите са живи организми, чиито клетки съдържат ядро ​​и мембранни органели. При еукариотите генетичният материал се намира в ядрото, а ДНК е организирана в хромозоми. Еукариотните организми могат да бъдат едноклетъчни и многоклетъчни. са еукариоти. Еукариотите също включват растения, гъби и протозои.

Типичната еукариотна клетка включва:

• ядро;

Най-важната, фундаментална характеристика на еукариотните клетки е свързана с местоположението на генетичния апарат в клетката. Генетичният апарат на всички еукариоти се намира в ядрото и е защитен от ядрената обвивка (на гръцки „еукариот“ означава имащ ядро). ДНК на еукариотите е линейна (при прокариотите ДНК е кръгова и се намира в специален участък на клетката – нуклеоида, който не е отделен с мембрана от останалата цитоплазма). Той се свързва с хистонови протеини и други хромозомни протеини, които бактериите нямат.

В жизнения цикъл на еукариотите обикновено има две ядрени фази (хаплофаза и диплофаза). Първата фаза се характеризира с хаплоиден (единичен) набор от хромозоми; след това, чрез сливане, две хаплоидни клетки (или две ядра) образуват диплоидна клетка (ядро), съдържаща двоен (диплоиден) набор от хромозоми. Понякога по време на следващото делене, а по-често след няколко деления, клетката отново става хаплоидна. Такъв жизнен цикъл и като цяло диплоидността не са типични за прокариотите.

Третата, може би най-интересната разлика, е наличието в еукариотните клетки на специални органели, които имат собствен генетичен апарат, възпроизвеждат се чрез делене и са заобиколени от мембрана. Тези органели са митохондрии и пластиди. По своята структура и жизнена активност те са поразително подобни на бактериите. Това обстоятелство накара съвременните учени да вярват, че такива организми са потомци на бактерии, които са влезли в симбиотична връзка с еукариоти. Прокариотите се характеризират с малък брой органели и никой от тях не е заобиколен от двойна мембрана. Прокариотните клетки нямат ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи или лизозоми.

Друга важна разлика между прокариотите и еукариотите е наличието на ендоцитоза в еукариотите, включително фагоцитоза в много групи. Фагоцитозата (буквално „хранене от клетка“) е способността на еукариотните клетки да улавят, затварят в мембранна везикула и усвояват голямо разнообразие от твърди частици. Този процес осигурява важна защитна функция в тялото. За първи път е открит от I.I.Mechnikov в морските звезди. Появата на фагоцитоза при еукариотите най-вероятно е свързана със средния размер (повече за разликите в размера е написано по-долу). Размерите на прокариотните клетки са непропорционално по-малки и следователно в процеса на еволюционно развитие на еукариотите те са имали проблем с доставянето на тялото с голямо количество храна. В резултат на това сред еукариотите се появяват първите истински, подвижни хищници.

Повечето бактерии имат клетъчна стена, която е различна от еукариотната (не всички еукариоти я имат). При прокариотите това е трайна структура, състояща се главно от муреин (при археите, псевдомуреин). Структурата на муреина е такава, че всяка клетка е заобиколена от специална мрежеста торбичка, която представлява една огромна молекула. Сред еукариотите много протисти, гъби и растения имат клетъчна стена. При гъбите се състои от хитин и глюкани, при нисшите растения се състои от целулоза и гликопротеини, диатомеите синтезират клетъчна стена от силициева киселина, при висшите растения се състои от целулоза, хемицелулоза и пектин. Очевидно за по-големите еукариотни клетки е станало невъзможно да се създаде клетъчна стена с висока здравина от една молекула. Това обстоятелство може да принуди еукариотите да използват различен материал за клетъчната стена. Друго обяснение е, че общият предшественик на еукариотите е загубил клетъчната си стена поради прехода към хищничество, а след това са били загубени и гените, отговорни за синтеза на муреин. Когато някои еукариоти се върнаха към осмотрофно хранене, клетъчната стена се появи отново, но на различна биохимична основа.

Метаболизмът на бактериите също е разнообразен. Като цяло има четири вида хранене и всички се срещат сред бактериите. Това са фотоавтотрофни, фотохетеротрофни, хемоавтотрофни, хемохетеротрофни (фототрофните използват енергията на слънчевата светлина, хемотрофните използват химическа енергия). Еукариотите или сами синтезират енергия от слънчева светлина, или използват готова енергия от този произход. Това може да се дължи на появата на хищници сред еукариотите, за които е изчезнала необходимостта от синтез на енергия.

Друга разлика е структурата на камшичетата. При бактериите те са тънки - едва 15-20 nm в диаметър. Това са кухи нишки, направени от протеина флагелин. Структурата на еукариотните флагели е много по-сложна. Те представляват клетъчен израстък, заобиколен от мембрана и съдържа цитоскелет (аксонема) от девет двойки периферни микротубули и две микротубули в центъра. За разлика от въртящите се прокариотни флагели, еукариотните флагели се огъват или извиват. Двете групи организми, които разглеждаме, както вече споменахме, са много различни по своите средни размери. Диаметърът на прокариотната клетка обикновено е 0,5-10 микрона, докато същата цифра за еукариотите е 10-100 микрона. Обемът на такава клетка е 1000-10000 пъти по-голям от този на прокариотната клетка. Прокариотите имат малки рибозоми (70S тип). Еукариотите имат по-големи рибозоми (80S тип).

Очевидно времето на възникване на тези групи също е различно. Първите прокариоти са възникнали в процеса на еволюция преди около 3,5 милиарда години, от които еволюирали еукариотни организми преди около 1,2 милиарда години.