Struktura eukariotskih i prokariotskih ćelija. Eukariotska ćelija. Struktura prokariotske ćelije. Poređenje prokariotskih i eukariotskih ćelija.

Postoje dvije vrste ćelija koje su poznate u modernim i fosilnim organizmima: prokariotske i eukariotske. Oni se tako oštro razlikuju po strukturnim karakteristikama da je to poslužilo za razlikovanje dva nadkraljevstva živog svijeta - prokariota, tj. prenuklearni, i eukarioti, tj. pravi nuklearni organizmi. Međuoblici između ovih najvećih živih svojti su još uvijek nepoznati.

Glavne karakteristike i razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija (tabela):

Znakovi	Prokarioti	Eukarioti
NUKLEARNA MEMBRANA	Odsutan	Dostupan
PLAZMA MEMBRANA	Dostupan	Dostupan
MITOHONDRIJA	Nema	Dostupan
EPS	Odsutan	Dostupan
RIBOSOMI	Dostupan	Dostupan
VACUOLES	Nema	Dostupno (posebno tipično za biljke)
LIZOSOMI	Nema	Dostupan
CELL WALL	Dostupan, sastoji se od složene heteropolimerne supstance	Nedostaje u životinjskim ćelijama, u biljnim se sastoji od celuloze
KAPSULA	Ako je prisutan, sastoji se od proteina i jedinjenja šećera	Odsutan
GOLGI COMPLEX	Odsutan	Dostupan
DIVISION	Jednostavno	Mitoza, amitoza, mejoza

Glavna razlika između prokariotskih i eukariotskih stanica je u tome što njihova DNK nije organizirana u hromozome i nije okružena nuklearnim omotačem. Eukariotske ćelije su mnogo složenije. Njihova DNK, povezana s proteinom, organizirana je u hromozome, koji se nalaze u posebnoj formaciji, u suštini najveća organela ćelije - jezgro. Osim toga, ekstranuklearni aktivni sadržaj takve ćelije podijeljen je u zasebne odjeljke pomoću endoplazmatskog retikuluma formiranog od elementarne membrane. Eukariotske ćelije su obično veće od prokariotskih ćelija. Njihove veličine variraju od 10 do 100 mikrona, dok veličine prokariotskih ćelija (razne bakterije, cijanobakterije - modrozelene alge i neki drugi organizmi) u pravilu ne prelaze 10 mikrona, često iznose 2-3 mikrona. U eukariotskoj ćeliji, nosioci gena - hromozomi - nalaze se u morfološki formiranom jezgru, ograničenom od ostatka ćelije membranom. U izuzetno tankim, prozirnim preparatima, živi hromozomi se mogu videti pomoću svetlosnog mikroskopa. Češće se proučavaju na fiksnim i obojenim preparatima.

Hromozomi se sastoje od DNK, koji je složen s histonskim proteinima bogatim aminokiselinama argininom i lizinom. Histoni čine značajan dio mase hromozoma.

Eukariotska stanica ima različite trajne unutarćelijske strukture - organele (organele) koje su odsutne u prokariotskoj ćeliji.

Prokariotske ćelije se mogu podijeliti na jednake dijelove stezanjem ili pupoljkom, tj. proizvode ćelije kćeri manje od matične ćelije, ali se nikada ne dijele mitozom. Nasuprot tome, ćelije eukariotskih organizama dijele se mitozom (osim nekih vrlo arhaičnih grupa). U ovom slučaju, kromosomi se "cijepaju" uzdužno (tačnije, svaki lanac DNK reproducira svoju sličnost oko sebe), a njihove "polovice" - hromatide (pune kopije lanca DNK) raspršuju se u grupama na suprotne polove ćelije. Svaka od rezultirajućih ćelija dobija isti skup hromozoma.

Ribozomi prokariotske ćelije oštro se razlikuju od ribozoma eukariota po veličini. Brojni procesi karakteristični za citoplazmu mnogih eukariotskih stanica - fagocitoza, pinocitoza i cikloza (rotacijsko kretanje citoplazme) - nisu pronađeni kod prokariota. Prokariotska stanica ne zahtijeva askorbinsku kiselinu u metaboličkom procesu, ali eukariotske stanice ne mogu bez nje.

Pokretni oblici prokariotskih i eukariotskih stanica značajno se razlikuju. Prokarioti imaju motorne uređaje u obliku flagela ili cilija koje se sastoje od proteina flagelina. Motorni uređaji pokretnih eukariotskih stanica nazivaju se undulipodiji, koji su usidreni u ćeliji uz pomoć posebnih kinetozomskih tijela. Elektronska mikroskopija otkrila je strukturnu sličnost svih undulipodija eukariotskih organizama i njihove oštre razlike od flagela prokariota

1. Struktura eukariotske ćelije.

Ćelije koje formiraju tkiva životinja i biljaka značajno se razlikuju po obliku, veličini i unutrašnjoj strukturi. Međutim, svi oni pokazuju sličnosti u glavnim karakteristikama životnih procesa, metabolizmu, razdražljivosti, rastu, razvoju i sposobnosti promjene.
Sve vrste ćelija sadrže dvije glavne komponente koje su usko povezane jedna s drugom - citoplazmu i jezgro. Jezgro je odvojeno od citoplazme poroznom membranom i sadrži nuklearni sok, kromatin i nukleolus. Polutečna citoplazma ispunjava cijelu ćeliju i prožeta je brojnim tubulima. Sa vanjske strane je prekriven citoplazmatskom membranom. Specijalizirao se strukture organela, trajno prisutne u ćeliji, a privremene formacije - inkluzije. Membranske organele : vanjska citoplazmatska membrana (OCM), endoplazmatski retikulum (ER), Golgijev aparat, lizozomi, mitohondrije i plastidi. Struktura svih membranskih organela zasniva se na biološkoj membrani. Sve membrane imaju u osnovi ujednačen strukturni plan i sastoje se od dvostrukog sloja fosfolipida, u koji su proteinski molekuli uronjeni na različitim dubinama na različitim stranama. Membrane organela razlikuju se jedna od druge samo po skupovima proteina koje sadrže.

Citoplazmatska membrana. Sve biljne stanice, višećelijske životinje, protozoe i bakterije imaju troslojnu ćelijsku membranu: vanjski i unutrašnji sloj sastoje se od proteinskih molekula, srednji sloj se sastoji od molekula lipida. Ograničava citoplazmu iz vanjskog okruženja, okružuje sve ćelijske organele i univerzalna je biološka struktura. U nekim ćelijama, vanjsku membranu formira nekoliko membrana koje su čvrsto jedna uz drugu. U takvim slučajevima stanična membrana postaje gusta i elastična i omogućava ćeliji da održi svoj oblik, kao na primjer kod euglene i cilijata papuča. Većina biljnih ćelija, osim membrane, ima i debelu celuloznu ljusku izvana - ćelijski zid. Jasno je vidljiv u konvencionalnom svjetlosnom mikroskopu i obavlja potpornu funkciju zbog krutog vanjskog sloja, koji ćelijama daje jasan oblik.
Na površini ćelija membrana formira izdužene izrasline - mikroresice, nabore, invaginacije i izbočine, što uvelike povećava apsorpcionu ili ekskretornu površinu. Uz pomoć membranskih izraslina, stanice se međusobno povezuju u tkivima i organima višećelijskih organizama, a na naborima membrana nalaze se različiti enzimi uključeni u metabolizam. Ograničavajući ćeliju od okoline, membrana regulira smjer difuzije tvari i istovremeno ih aktivno transportuje u ćeliju (akumulacija) ili van (izlučivanje). Zbog ovih svojstava membrane, koncentracija jona kalija, kalcija, magnezija i fosfora u citoplazmi je veća, a koncentracija natrijuma i hlora niža nego u okolišu. Kroz pore vanjske membrane ioni, voda i mali molekuli drugih tvari prodiru u ćeliju iz vanjskog okruženja. Prodiranje relativno velikih čvrstih čestica u ćeliju se vrši pomoću fagocitoza(od grčkog "phago" - žderati, "piti" - ćelija). U ovom slučaju, vanjska membrana na mjestu kontakta sa česticom se savija u ćeliju, uvlačeći česticu duboko u citoplazmu, gdje se podvrgava enzimskom cijepanju. Kapi tekućih tvari ulaze u ćeliju na sličan način; njihova apsorpcija se zove pinocitoza(od grčkog "pino" - piće, "cytos" - ćelija). Vanjska ćelijska membrana također obavlja druge važne biološke funkcije.
Citoplazma 85% čine voda, 10% proteini, ostatak čine lipidi, ugljikohidrati, nukleinske kiseline i mineralna jedinjenja; sve ove tvari tvore koloidnu otopinu sličnu konzistenciji glicerinu. Koloidna supstanca ćelije, u zavisnosti od njenog fiziološkog stanja i prirode uticaja spoljašnje sredine, ima svojstva i tečnog i elastičnog, gušćeg tela. U citoplazmu prodiru kanali različitih oblika i veličina, koji se tzv endoplazmatski retikulum. Njihovi zidovi su membrane koje su u bliskom kontaktu sa svim organelama ćelije i zajedno sa njima čine jedinstven funkcionalni i strukturni sistem za metabolizam i energiju i kretanje supstanci unutar ćelije.

Zidovi tubula sadrže sitna zrnca koja se nazivaju granulama. ribozomi. Ova mreža tubula naziva se granularnom. Ribozomi se mogu nalaziti raštrkani na površini tubula ili formirati komplekse od pet do sedam ili više ribozoma, tzv. polizomi. Ostale tubule ne sadrže granule; formiraju glatki endoplazmatski retikulum. Enzimi uključeni u sintezu masti i ugljikohidrata nalaze se na zidovima.

Unutrašnja šupljina tubula ispunjena je otpadnim produktima ćelije. Unutarstanični tubuli, tvoreći složen sistem grananja, reguliraju kretanje i koncentraciju tvari, odvajaju različite molekule organskih tvari i faze njihove sinteze. Na unutrašnjim i vanjskim površinama membrana bogatih enzimima sintetiziraju se proteini, masti i ugljikohidrati koji se ili koriste u metabolizmu, ili se akumuliraju u citoplazmi kao inkluzije, ili se izlučuju.

Ribosomi nalazi se u svim vrstama ćelija – od bakterija do ćelija višećelijskih organizama. To su okrugla tijela koja se sastoje od ribonukleinske kiseline (RNA) i proteina u gotovo jednakim omjerima. Oni svakako sadrže magnezijum, čije prisustvo održava strukturu ribozoma. Ribosomi mogu biti povezani s membranama endoplazmatskog retikuluma, s vanjskom ćelijskom membranom ili ležati slobodni u citoplazmi. Oni vrše sintezu proteina. Osim u citoplazmi, ribozomi se nalaze u jezgri ćelije. Nastaju u nukleolu, a zatim ulaze u citoplazmu.

Golgijev kompleks u biljnim ćelijama izgleda kao pojedinačna tijela okružena membranama. U životinjskim ćelijama ova organela je predstavljena cisternama, tubulima i vezikulama. Produkti stanične sekrecije ulaze u membranske cijevi Golgijevog kompleksa iz tubula endoplazmatskog retikuluma, gdje se kemijski preuređuju, zbijaju, a zatim prelaze u citoplazmu i ili ih koristi sama stanica ili se uklanjaju iz nje. U rezervoarima Golgijevog kompleksa polisaharidi se sintetiziraju i kombinuju s proteinima, što rezultira stvaranjem glikoproteina.

Mitohondrije- mala štapićasta tijela omeđena dvije membrane. Od unutrašnje membrane mitohondrija protežu se brojni nabori - kriste, na njihovim zidovima nalaze se različiti enzimi, uz pomoć kojih se vrši sinteza visokoenergetske tvari - adenozin trifosforne kiseline (ATP). U zavisnosti od aktivnosti ćelije i spoljašnjih uticaja, mitohondrije se mogu kretati, menjati svoju veličinu i oblik. Ribosomi, fosfolipidi, RNK i DNK nalaze se u mitohondrijima. Prisustvo DNK u mitohondrijima povezano je sa sposobnošću ovih organela da se razmnožavaju formiranjem suženja ili pupanja tokom ćelijske diobe, kao i sintezom nekih mitohondrijalnih proteina.

Lizozomi- male ovalne formacije, omeđene membranom i rasute po citoplazmi. Nalazi se u svim ćelijama životinja i biljaka. Nastaju u produžecima endoplazmatskog retikuluma i u Golgijevom kompleksu, ovdje su ispunjeni hidrolitičkim enzimima, a zatim se odvajaju i ulaze u citoplazmu. U normalnim uslovima, lizozomi probavljaju čestice koje fagocitozom ulaze u ćeliju i organele umirućih ćelija.Produkti lizozoma se izlučuju kroz membranu lizosoma u citoplazmu, gde se uključuju u nove molekule.Kada membrana lizosoma pukne, enzimi ulaze u citoplazmu i probaviti njegov sadržaj, uzrokujući smrt ćelije.
Plastidi nalazi se samo u biljnim ćelijama i nalazi se u većini zelenih biljaka. Organske tvari se sintetiziraju i akumuliraju u plastidima. Postoje tri vrste plastida: hloroplasti, hromoplasti i leukoplasti.

hloroplasti - zeleni plastidi koji sadrže zeleni pigment hlorofil. Nalaze se u listovima, mladim stabljikama i nezrelim plodovima. Kloroplasti su okruženi dvostrukom membranom. U višim biljkama unutrašnji dio hloroplasta ispunjen je polutečnom tvari, u kojoj su ploče položene paralelno jedna s drugom. Uparene membrane ploča spajaju se i formiraju hrpe koje sadrže hlorofil. U svakom naslaganju hloroplasta viših biljaka izmjenjuju se slojevi proteinskih molekula i molekula lipida, a između njih se nalaze molekule klorofila. Ova slojevita struktura pruža maksimalno slobodne površine i olakšava hvatanje i prijenos energije tokom fotosinteze.
hromoplasti - plastidi koji sadrže biljne pigmente (crvene ili smeđe, žute, narandžaste). Oni su koncentrisani u citoplazmi ćelija cvijeća, stabljike, plodova i listova biljaka i daju im odgovarajuću boju. Kromoplasti nastaju od leukoplasta ili hloroplasta kao rezultat akumulacije pigmenata karotenoidi.

Leukoplasti—bezbojni plastidi koji se nalaze u neobojenim dijelovima biljaka: u stabljikama, korijenu, lukovicama itd. Zrna škroba se akumuliraju u leukoplastima nekih stanica, a ulja i proteini se nakupljaju u leukoplastima drugih stanica.

Svi plastidi potiču od svojih prethodnika, proplastida. Otkrili su DNK koja kontrolira reprodukciju ovih organela.

ćelijski centar, ili centrosom, igra važnu ulogu u diobi stanica i sastoji se od dva centriola . Nalazi se u svim životinjskim i biljnim stanicama, osim u cvjetnim gljivama, nižim gljivama i nekim protozoama. Centriole u ćelijama koje se dijele učestvuju u formiranju diobenog vretena i nalaze se na njegovim polovima. U ćeliji koja se dijeli, ćelijski centar se prvi dijeli, a istovremeno se formira akromatinsko vreteno koje usmjerava hromozome dok se divergiraju prema polovima. Po jedan centriol napušta svaku ćerku ćeliju.
Mnoge biljne i životinjske ćelije imaju organoidi posebne namjene: cilije, obavljanje funkcije kretanja (cilijati, stanice respiratornog trakta), flagella(jednostanične protozoe, muške reproduktivne ćelije kod životinja i biljaka, itd.).

Uključuje - privremeni elementi koji nastaju u ćeliji u određenoj fazi njenog života kao rezultat sintetičke funkcije. Oni se ili koriste ili uklanjaju iz ćelije. Inkluzije su i rezervne hranljive materije: u biljnim ćelijama - skrob, kapljice masti, proteini, eterična ulja, mnoge organske kiseline, soli organskih i neorganskih kiselina; u životinjskim ćelijama - glikogen (u ćelijama jetre i mišićima), kapi masti (u potkožnom tkivu); Neke inkluzije se akumuliraju u ćelijama kao otpad - u obliku kristala, pigmenata itd.

vakuole - ovo su šupljine ograničene membranom; dobro izražen u biljnim ćelijama i prisutan u protozoama. Nastaju u različitim područjima endoplazmatskog retikuluma. I postepeno se odvajaju od toga. Vakuole održavaju turgorski pritisak, u njima je koncentriran stanični ili vakuolni sok, čiji molekuli određuju njegovu osmotsku koncentraciju. Smatra se da se početni proizvodi sinteze - rastvorljivi ugljikohidrati, proteini, pektini, itd. - akumuliraju u cisternama endoplazmatskog retikuluma. Ovi skupovi predstavljaju rudimente budućih vakuola.
Citoskelet . Jedna od karakterističnih karakteristika eukariotske ćelije je razvoj u njenoj citoplazmi skeletnih formacija u obliku mikrotubula i snopova proteinskih vlakana. Elementi citoskeleta su usko povezani sa vanjskom citoplazmatskom membranom i nuklearnom ovojnicom i formiraju složene tkanje u citoplazmi. Nosivi elementi citoplazme određuju oblik ćelije, osiguravaju kretanje unutarćelijskih struktura i kretanje cijele ćelije.

CoreĆelija igra veliku ulogu u njenom životu, njenim uklanjanjem prestaje da funkcioniše i umire. Većina životinjskih ćelija ima jedno jezgro, ali postoje i višejezgrene ćelije (ljudska jetra i mišići, gljive, trepavice, zelene alge). Crvena krvna zrnca sisara razvijaju se iz stanica prekursora koje sadrže jezgro, ali zrela crvena krvna zrnca ga gube i ne žive dugo.
Jezgro je okruženo dvostrukom membranom, prožeto porama, kroz koje je usko povezano sa kanalima endoplazmatskog retikuluma i citoplazmom. Unutrašnjost jezgra je hromatin- spiralizirani dijelovi hromozoma. Tokom diobe ćelije, pretvaraju se u strukture u obliku štapa koje su jasno vidljive pod svjetlosnim mikroskopom. Hromozomi su složeni kompleksi proteina i DNK tzv nukleoprotein.

Funkcije jezgra su da reguliše sve vitalne funkcije ćelije, koje ono obavlja uz pomoć DNK i RNK materijala nosilaca naslednih informacija. U pripremi za diobu ćelije, DNK se udvostručuje; tokom mitoze, hromozomi se odvajaju i prenose na ćelije kćeri, osiguravajući kontinuitet nasljednih informacija u svakoj vrsti organizma.

Karioplazma - tečna faza jezgra, u kojoj se otpadni produkti nuklearnih struktura nalaze u otopljenom obliku.

Nucleolus- izolirani, najgušći dio jezgra.

Nukleol sadrži kompleksne proteine ​​i RNK, slobodne ili vezane fosfate kalijuma, magnezijuma, kalcijuma, gvožđa, cinka, kao i ribozome. Nukleolus nestaje prije početka diobe ćelije i ponovo se formira u posljednjoj fazi diobe.

Dakle, ćelija ima finu i veoma složenu organizaciju. Široka mreža citoplazmatskih membrana i membranski princip strukture organela omogućavaju razlikovanje mnogih kemijskih reakcija koje se odvijaju istovremeno u ćeliji. Svaka od unutarćelijskih tvorevina ima svoju strukturu i specifičnu funkciju, ali samo njihovom interakcijom moguće je skladno funkcioniranje ćelije.Na osnovu te interakcije tvari iz okoline ulaze u ćeliju, a otpadni produkti se iz nje odvode u vanjski okolina - tako se odvija metabolizam. Savršenstvo strukturne organizacije ćelije moglo je nastati samo kao rezultat dugotrajne biološke evolucije, tokom koje su funkcije koje je obavljala postepeno postajale sve složenije.
Najjednostavniji jednoćelijski oblici predstavljaju i ćeliju i organizam sa svim njegovim životnim manifestacijama. U višećelijskim organizmima ćelije formiraju homogene grupe - tkiva. Zauzvrat, tkiva formiraju organe, sisteme, a njihove funkcije su određene općom vitalnom aktivnošću cijelog organizma.

2. Prokariotska ćelija.

Prokarioti uključuju bakterije i plavo-zelene alge (cijanea). Nasljedni aparat prokariota predstavlja jedan kružni DNK molekul koji ne stvara veze s proteinima i sadrži po jednu kopiju svakog gena - haploidnih organizama. Citoplazma sadrži veliki broj malih ribozoma; unutrašnje membrane su odsutne ili su slabo izražene. Enzimi plastičnog metabolizma locirani su difuzno. Golgijev aparat predstavljen je pojedinačnim vezikulama. Enzimski sistemi za energetski metabolizam uređeno su locirani na unutrašnjoj površini vanjske citoplazmatske membrane. Spoljašnja strana ćelije je okružena debelim ćelijskim zidom. Mnogi prokarioti su sposobni za sporulaciju u nepovoljnim životnim uslovima; u ovom slučaju, mali dio citoplazme koji sadrži DNK je izoliran i okružen debelom višeslojnom kapsulom. Metabolički procesi unutar spore se praktično zaustavljaju. Kada je izložena povoljnim uslovima, spora se transformiše u aktivni ćelijski oblik. Prokarioti se razmnožavaju jednostavnom podjelom na dva dijela.

Prosječna veličina prokariotskih stanica je 5 mikrona. Nemaju nikakve unutrašnje membrane osim invaginacije plazma membrane. Nema slojeva. Umjesto ćelijskog jezgra, postoji njegov ekvivalent (nukleoid), lišen ljuske i koji se sastoji od jednog molekula DNK. Osim toga, bakterije mogu sadržavati DNK u obliku sićušnih plazmida, sličnih ekstranuklearnoj DNK eukariota.
Prokariotske stanice sposobne za fotosintezu (plavo-zelene alge, zelene i ljubičaste bakterije) imaju različito strukturirane velike membranske invaginacije - tilakoide, koji po svojoj funkciji odgovaraju eukariotskim plastidima. Ti isti tilakoidi ili, u bezbojnim stanicama, manje membranske invaginacije (a ponekad čak i sama plazma membrana) funkcionalno zamjenjuju mitohondrije. Druge, kompleksno diferencirane invaginacije membrane nazivaju se mezazomi; njihova funkcija nije jasna.
Samo neke organele prokariotske ćelije su homologne odgovarajućim organelama eukariota. Prokariote karakterizira prisustvo mureinske vrećice - mehanički jakog elementa ćelijskog zida

Uporedne karakteristike ćelija biljaka, životinja, bakterija, gljiva

Kada se porede bakterije sa eukariotima, jedina sličnost koja se može identifikovati je prisustvo ćelijskog zida, ali sličnosti i razlike eukariotskih organizama zaslužuju veću pažnju. Poređenje treba započeti sa komponentama koje su karakteristične za biljke, životinje i gljive. To su jezgro, mitohondrije, Golgijev aparat (kompleks), endoplazmatski retikulum (ili endoplazmatski retikulum) i lizozomi. Karakteristični su za sve organizme, imaju sličnu strukturu i obavljaju iste funkcije. Sada se moramo fokusirati na razlike. Biljna ćelija, za razliku od životinjske, ima ćelijski zid koji se sastoji od celuloze. Osim toga, postoje organele karakteristične za biljne stanice - plastidi i vakuole. Prisutnost ovih komponenti je zbog potrebe da biljke zadrže svoj oblik u nedostatku skeleta. Postoje razlike u karakteristikama rasta. U biljkama se javlja uglavnom zbog povećanja veličine vakuola i izduženja stanica, dok kod životinja dolazi do povećanja volumena citoplazme, a vakuola je potpuno odsutna. Plastidi (hloroplasti, leukoplasti, hromoplasti) karakteristični su prvenstveno za biljke, jer je njihov glavni zadatak da obezbede autotrofni način ishrane. Životinje, za razliku od biljaka, imaju probavne vakuole koje obezbeđuju heterotrofnu metodu ishrane. Gljive zauzimaju poseban položaj i njihove ćelije se odlikuju karakteristikama karakterističnim i za biljke i za životinje. Poput životinjskih gljiva, one imaju heterotrofni tip ishrane, ćelijski zid koji sadrži hitin, a glavna tvar za skladištenje je glikogen. Istovremeno, njih, kao i biljke, karakterizira neograničen rast, nemogućnost kretanja i ishrana apsorpcijom.

Svi živi organizmi na Zemlji sastoje se od ćelija. Postoje dvije vrste ćelija, ovisno o njihovoj organizaciji: eukariote i prokariote.

Eukarioti predstavljaju nadkraljevstvo živih organizama. U prijevodu s grčkog, “eukariot” znači “posjedovati jezgro”. Shodno tome, ovi organizmi imaju jezgro u kojem su kodirane sve genetske informacije. To uključuje gljive, biljke i životinje.

Prokarioti- To su živi organizmi čije ćelije nemaju jezgro. Tipični predstavnici prokariota su bakterije i cijanobakterije.

Vrijeme nastanka

Prvi prokarioti nastali su prije otprilike 3,5 milijardi godina, što je 2,4 milijarde godina kasnije označilo početak razvoja eukariotskih ćelija.

Veličina

Eukarioti i prokarioti se međusobno jako razlikuju po veličini. Dakle, prečnik eukariotske ćelije je 0,01-0,1 mm, a prokariotske ćelije 0,0005-0,01 mm. Volumen eukariota je oko 10.000 puta veći od volumena prokariota.

DNK

Prokarioti imaju kružnu DNK, koja se nalazi u nukleoidu. Ova ćelijska regija je odvojena od ostatka citoplazme membranom. DNK nije ni na koji način povezana sa RNK i proteinima; nema hromozoma.

DNK eukariotskih ćelija je linearan i nalazi se u jezgru koje sadrži hromozome.

Podjela ćelija eukariota i prokariota

Prokarioti se prvenstveno razmnožavaju jednostavnom fisijom, dok se eukarioti dijele mitozom, mejozom ili kombinacijom ova dva.

Organelles

Eukariotske ćelije imaju organele koje karakteriše prisustvo sopstvenog genetskog aparata: mitohondrije i plastide. Okruženi su membranom i imaju sposobnost razmnožavanja putem diobe.

Organele se također nalaze u prokariotskim stanicama, ali u manjem broju i nisu ograničene na membranu.

Fagocitoza

Eukarioti, za razliku od prokariota, imaju sposobnost varenja čvrstih čestica zatvarajući ih u membransku vezikulu. Postoji mišljenje da je ova osobina nastala kao odgovor na potrebu da se u potpunosti osigura ishrana ćeliji koja je mnogo puta veća od prokariotske. Posljedica prisustva fagocitoze kod eukariota bila je pojava prvih grabežljivaca.

Motorni uređaji

Eukariotske flagele imaju prilično složenu strukturu. To su tanke ćelijske projekcije okružene sa tri sloja membrane, koje sadrže 9 pari mikrotubula na periferiji i dva u centru. Imaju debljinu do 0,1 milimetara i mogu se savijati po cijeloj dužini. Pored flagela, eukariote karakterizira prisustvo cilija. Po strukturi su identične flagelama, razlikuju se samo po veličini. Dužina cilija nije veća od 0,01 milimetara.

Neki prokarioti imaju i flagele, međutim, one su vrlo tanke, oko 20 nanometara u prečniku. Oni su pasivno rotirajući šuplji proteinski filamenti.

Zaključci web stranica

1. Eukarioti su uglavnom višećelijski organizmi koji se razmnožavaju. Prokarioti su jednoćelijski i razmnožavaju se dijeljenjem na dva dijela.
2. Prokariotska DNK je slobodna u citoplazmi i ima oblik prstena. Eukarioti imaju jezgro u kojem se nalazi linearna DNK.
3. Veličina eukariotske ćelije značajno premašuje veličinu prokariotske ćelije, dok eukariote karakteriše prisustvo fagocitoze, što doprinosi dovoljnoj ishrani ćelije.

Na Zemlji postoje samo dvije vrste organizama: eukarioti i prokarioti. Oni se uvelike razlikuju po svojoj strukturi, poreklu i evolucionom razvoju, o čemu će biti reči u nastavku.

U kontaktu sa

Znakovi prokariotske ćelije

Prokarioti se nazivaju i prenuklearni. Prokariotska ćelija nema druge organele koje imaju membransku membranu (endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks).

Za njih su karakteristične i sljedeće:

1. bez ljuske i ne stvara veze sa proteinima. Informacije se prenose i čitaju neprekidno.
2. Svi prokarioti su haploidni organizmi.
3. Enzimi se nalaze u slobodnom stanju (difuzno).
4. Imaju sposobnost stvaranja spora pod nepovoljnim uslovima.
5. Prisustvo plazmida - malih ekstrahromozomskih DNK molekula. Njihova funkcija je prijenos genetskih informacija, povećavajući otpornost na mnoge agresivne faktore.
6. Prisutnost flagella i pili - vanjskih proteinskih formacija neophodnih za kretanje.
7. Gasne vakuole su šupljine. Zbog njih se tijelo može kretati u vodenom stupcu.
8. Ćelijski zid prokariota (odnosno bakterija) sastoji se od mureina.
9. Glavne metode dobivanja energije kod prokariota su kemo- i fotosinteza.

To uključuje bakterije i arheje. Primjeri prokariota: spirohete, proteobakterije, cijanobakterije, krenarheote.

Pažnja! Unatoč činjenici da prokarioti nemaju jezgro, oni imaju svoj ekvivalent - nukleoid (kružni DNK molekul bez ljuske) i slobodnu DNK u obliku plazmida.

Struktura prokariotske ćelije

Bakterije

Predstavnici ovog kraljevstva spadaju među najstarije stanovnike Zemlje i imaju visoku stopu preživljavanja u ekstremnim uslovima.

Postoje gram-pozitivne i gram-negativne bakterije. Njihova glavna razlika leži u strukturi stanične membrane. Gram-pozitivni imaju deblju ljusku, do 80% se sastoji od mureinske baze, kao i polisaharida i polipeptida. Kada se boje Gramom, daju ljubičastu boju. Većina ovih bakterija su patogeni. Gram-negativni imaju tanji zid, koji je od membrane odvojen periplazmatskim prostorom. Međutim, takva školjka ima povećanu snagu i mnogo je otpornija na djelovanje antitijela.

Bakterije igraju veoma važnu ulogu u prirodi:

1. Cijanobakterije (plavo-zelene alge) pomažu u održavanju potrebnog nivoa kiseonika u atmosferi. Oni čine više od polovine ukupnog O2 na Zemlji.
2. Oni podstiču razgradnju organskih ostataka, učestvujući u kruženju svih supstanci i učestvuju u formiranju tla.
3. Fiksatori dušika na korijenu mahunarki.
4. Oni pročišćavaju vodu od otpada, na primjer, iz metalurške industrije.
5. Oni su dio mikroflore živih organizama, pomažući maksimalnoj apsorpciji hranjivih tvari.
6. Koristi se u prehrambenoj industriji za fermentaciju.Tako se proizvode sirevi, svježi sir, alkohol, tijesto.

Pažnja! Pored pozitivnog značaja, bakterije imaju i negativnu ulogu. Mnogi od njih uzrokuju smrtonosne bolesti, kao što su kolera, trbušni tifus, sifilis i tuberkuloza.

Bakterije

Archaea

Ranije su bili kombinovani sa bakterijama u jedinstveno kraljevstvo Drobyanok. Međutim, s vremenom je postalo jasno da arheje imaju svoj individualni put evolucije i da se vrlo razlikuju od drugih mikroorganizama po svom biohemijskom sastavu i metabolizmu. Postoji do 5 vrsta, a najviše proučavane su euryarchaeota i crenarchaeota. Karakteristike arheje su:

• većina njih su kemoautotrofi - sintetiziraju organske tvari iz ugljičnog dioksida, šećera, amonijaka, iona metala i vodika;
• igraju ključnu ulogu u ciklusu dušika i ugljika;
• učestvuju u probavi kod ljudi i mnogih preživara;
• imaju stabilniju i izdržljiviju membranu zbog prisustva eterskih veza u glicerol-eter lipidima. Ovo omogućava arhejama da žive u visoko alkalnim ili kiselim sredinama, kao i na visokim temperaturama;
• ćelijski zid, za razliku od bakterija, ne sadrži peptidoglikan i sastoji se od pseudomureina.

Struktura eukariota

Eukarioti su nadkraljevstvo organizama čije ćelije sadrže jezgro. Osim arhea i bakterija, sva živa bića na Zemlji su eukarioti (na primjer, biljke, protozoe, životinje). Ćelije se mogu jako razlikovati po svom obliku, strukturi, veličini i funkcijama. Unatoč tome, slični su u osnovama života, metabolizmu, rastu, razvoju, sposobnosti iritacije i varijabilnosti.

Eukariotske ćelije mogu biti stotine ili hiljade puta veće od prokariotskih ćelija. Uključuju jezgro i citoplazmu s brojnim membranskim i nemembranskim organelama. Membranski uključuju: endoplazmatski retikulum, lizozome, Golgijev kompleks, mitohondrije,. Nemembranski: ribozomi, ćelijski centar, mikrotubule, mikrofilamenti.

Struktura eukariota

Hajde da uporedimo eukariotske ćelije iz različitih kraljevstava.

Nadkraljevstvo eukariota uključuje sljedeća kraljevstva:

• protozoa. Heterotrofi, neki sposobni za fotosintezu (alge). Razmnožavaju se aseksualno, seksualno i na jednostavan način u dva dijela. Većina nema ćelijski zid;
• biljke. Oni su proizvođači; glavna metoda dobivanja energije je fotosinteza. Većina biljaka je nepokretna i razmnožava se aseksualno, spolno i vegetativno. Ćelijski zid je napravljen od celuloze;
• pečurke. Višećelijski. Postoje niži i viši. Oni su heterotrofni organizmi i ne mogu se kretati samostalno. Razmnožavaju se aseksualno, spolno i vegetativno. Pohranjuju glikogen i imaju jak ćelijski zid napravljen od hitina;
• životinje. Postoji 10 vrsta: spužve, crvi, člankonošci, bodljikaši, hordati i drugi. Oni su heterotrofni organizmi. Sposoban za samostalno kretanje. Glavna supstanca za skladištenje je glikogen. Ćelijski zid se sastoji od hitina, baš kao i kod gljiva. Glavni način razmnožavanja je seksualni.

Tabela: Uporedne karakteristike biljnih i životinjskih ćelija

Struktura	biljna ćelija	životinjska ćelija
Ćelijski zid	Celuloza	Sastoji se od glikokaliksa - tankog sloja proteina, ugljikohidrata i lipida.
Osnovna lokacija	Smješten bliže zidu	Smješten u centralnom dijelu
Ćelijski centar	Isključivo u nižim algama	Present
Vakuole	Sadrži ćelijski sok	Kontraktilni i digestivni.
Rezervna supstanca	Škrob	Glikogen
Plastidi	Tri vrste: hloroplasti, hromoplasti, leukoplasti	Nema
Ishrana	Autotrofno	Heterotrofno

Poređenje prokariota i eukariota

Strukturne karakteristike prokariotskih i eukariotskih ćelija su značajne, ali jedna od glavnih razlika odnosi se na skladištenje genetskog materijala i način dobijanja energije.

Prokarioti i eukarioti fotosintetiziraju različito. Kod prokariota se ovaj proces odvija na membranskim izraslinama (hromatoforima), raspoređenim u odvojene hrpe. Bakterije nemaju fotosistem fluora, pa ne proizvode kiseonik, za razliku od plavo-zelenih algi koje ga proizvode tokom fotolize. Izvori vodonika kod prokariota su sumporovodik, H2, razne organske supstance i voda. Glavni pigmenti su bakteriohlorofil (u bakterijama), hlorofil i fikobilini (u cijanobakterijama).

Od svih eukariota, samo biljke su sposobne za fotosintezu. Imaju posebne formacije - hloroplaste, koje sadrže membrane raspoređene u grane ili lamele. Prisustvo fotosistema II omogućava oslobađanje kiseonika u atmosferu tokom procesa fotolize vode. Jedini izvor molekula vodonika je voda. Glavni pigment je hlorofil, a fikobilini su prisutni samo u crvenim algama.

Glavne razlike i karakteristične karakteristike prokariota i eukariota prikazane su u donjoj tabeli.

Tabela: Sličnosti i razlike između prokariota i eukariota

Poređenje	Prokarioti	Eukarioti
Vrijeme pojavljivanja	Više od 3,5 milijardi godina	Oko 1,2 milijarde godina
Veličine ćelija	Do 10 mikrona	Od 10 do 100 µm
Kapsula	Jedi. Obavlja zaštitnu funkciju. Povezano sa ćelijskim zidom	Odsutan
Plazma membrana	Jedi	Jedi
Ćelijski zid	Sastoji se od pektina ili mureina	Da, osim životinja
hromozomi	Umjesto toga postoji kružna DNK. Translacija i transkripcija se odvijaju u citoplazmi.	Linearni DNK molekuli. Translacija se odvija u citoplazmi, a transkripcija u jezgru.
Ribosomi	Mali tip 70S. Nalazi se u citoplazmi.	Veliki 80S-tip, može se vezati za endoplazmatski retikulum i nalaziti se u plastidima i mitohondrijima.
Organoid sa membranom	Nema. Postoje membranski izrasline - mezozomi	Postoje: mitohondrije, Golgijev kompleks, ćelijski centar, ER
Citoplazma	Jedi	Jedi
	Nema	Jedi
Vakuole	Gas (aerozomi)	Jedi
Hloroplasti	Nema. Fotosinteza se odvija u bakteriohlorofilima	Prisutan samo u biljkama
Plazmidi	Jedi	Nema
Core	Odsutan	Jedi
Mikrofilamenti i mikrotubule.	Nema	Jedi
Metode podjele	Konstrikcija, pupanje, konjugacija	Mitoza, mejoza
Interakcija ili kontakti	Nema	Plazmodezma, dezmozomi ili septa
Vrste ishrane ćelija	fotoautotrofni, fotoheterotrofni, hemoautotrofni, hemoheterotrofni	Fototrofična (kod biljaka) endocitoza i fagocitoza (kod drugih)

Razlike između prokariota i eukariota

Sličnosti i razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija

Zaključak

Usporedba prokariotskog i eukariotskog organizma prilično je radno intenzivan proces koji zahtijeva razmatranje mnogih nijansi. Oni imaju mnogo zajedničkog jedni s drugima u smislu strukture, tekućih procesa i svojstava svih živih bića. Razlike su u obavljanju funkcija, načinu ishrane i unutrašnjoj organizaciji. Svi zainteresovani za ovu temu mogu koristiti ove informacije.

Svi živi organizmi mogu se svrstati u jednu od dvije grupe (prokarioti ili eukarioti) ovisno o osnovnoj strukturi njihovih stanica. Prokarioti su živi organizmi koji se sastoje od ćelija koje nemaju ćelijsko jezgro i membranske organele. Eukarioti su živi organizmi koji sadrže jezgro i membranske organele.

Ćelija je temeljna komponenta naše moderne definicije života i živih bića. Ćelije se vide kao osnovni gradivni blokovi života i koriste se u definiranju onoga što znači biti "živ".

Pogledajmo jednu definiciju života: "Živa bića su hemijske organizacije sastavljene od ćelija i sposobne za reprodukciju" (Keaton, 1986). Ova definicija se zasniva na dvije teorije - teoriji ćelija i teoriji biogeneze. je prvi put predložili njemački naučnici Matthias Jakob Schleiden i Theodor Schwann kasnih 1830-ih. Tvrdili su da su sva živa bića napravljena od ćelija. Teorija biogeneze, koju je predložio Rudolf Virchow 1858. godine, kaže da sve žive ćelije nastaju iz postojećih (živih) ćelija i ne mogu spontano nastati iz nežive materije.

Komponente ćelija su zatvorene u membranu, koja služi kao barijera između spoljašnjeg sveta i unutrašnjih komponenti ćelije. Stanična membrana je selektivna barijera, što znači da dozvoljava određenim kemikalijama da prođu kako bi održale ravnotežu neophodnu za funkcioniranje stanice.

Ćelijska membrana reguliše kretanje hemikalija od ćelije do ćelije na sledeće načine:

• difuzija (tendencija molekula tvari da minimiziraju koncentraciju, odnosno kretanje molekula iz područja veće koncentracije prema području niže dok se koncentracija ne izjednači);
• osmoza (kretanje molekula rastvarača kroz djelomično propusnu membranu kako bi se izjednačila koncentracija otopljene tvari koja se ne može kretati kroz membranu);
• selektivni transport (koristeći membranske kanale i pumpe).

Prokarioti su organizmi koji se sastoje od ćelija koje nemaju staničnu jezgru ili organele vezane za membranu. To znači da DNK genetskog materijala kod prokariota nije vezan u jezgru. Osim toga, DNK prokariota je manje strukturirana od DNK eukariota. Kod prokariota, DNK je jednokružna. Eukariotska DNK je organizovana u hromozome. Većina prokariota sastoji se od samo jedne ćelije (jednostanične), ali ima nekoliko koje su višećelijske. Naučnici dijele prokariote u dvije grupe: i.

Tipična prokariotska ćelija uključuje:

• plazma (ćelijska) membrana;
• citoplazma;
• ribosomi;
• flagella i pili;
• nukleoid;
• plazmidi;

Eukarioti

Eukarioti su živi organizmi čije ćelije sadrže jezgro i membranske organele. Kod eukariota, genetski materijal se nalazi u jezgru, a DNK je organizirana u hromozome. Eukariotski organizmi mogu biti jednoćelijski ili višećelijski. su eukarioti. Eukarioti također uključuju biljke, gljive i protozoe.

Tipična eukariotska ćelija uključuje:

• nucleolus;

Najvažnija, fundamentalna karakteristika eukariotskih ćelija povezana je sa lokacijom genetskog aparata u ćeliji. Genetski aparat svih eukariota nalazi se u jezgru i zaštićen je nuklearnim omotačem (na grčkom "eukariot" znači imati jezgro). DNK eukariota je linearna (kod prokariota je DNK kružna i nalazi se u posebnom dijelu ćelije - nukleoidu, koji nije odvojen membranom od ostatka citoplazme). Povezan je sa histonskim proteinima i drugim hromozomskim proteinima koje bakterije nemaju.

U životnom ciklusu eukariota obično postoje dvije nuklearne faze (haplofaza i diplofaza). Prvu fazu karakterizira haploidni (jednostruki) skup hromozoma, zatim, spajanjem, dvije haploidne ćelije (ili dva jezgra) formiraju diploidnu ćeliju (nukleus) koja sadrži dvostruki (diploidni) skup hromozoma. Ponekad prilikom sljedeće diobe, a češće nakon nekoliko dioba, stanica ponovo postaje haploidna. Takav životni ciklus i, općenito, diploidnost nisu tipični za prokariote.

Treća, možda najzanimljivija razlika, je prisutnost u eukariotskim stanicama posebnih organela koje imaju vlastiti genetski aparat, razmnožavaju se diobom i okružene su membranom. Ove organele su mitohondrije i plastidi. Po svojoj građi i životnoj aktivnosti zapanjujuće su slični bakterijama. Ova okolnost navela je savremene naučnike da vjeruju da su takvi organizmi potomci bakterija koje su stupile u simbiotski odnos sa eukariotima. Prokariote karakterizira mali broj organela, a nijedna od njih nije okružena dvostrukom membranom. Prokariotske ćelije nemaju endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat ili lizozome.

Još jedna važna razlika između prokariota i eukariota je prisustvo endocitoze kod eukariota, uključujući fagocitozu u mnogim grupama. Fagocitoza (doslovno "jedenje od strane ćelije") je sposobnost eukariotskih ćelija da uhvati, zatvori u membranski vezikulu i probavi širok spektar čvrstih čestica. Ovaj proces pruža važnu zaštitnu funkciju u tijelu. Prvi ga je otkrio I. I. Mechnikov u morskoj zvijezdi. Pojava fagocitoze kod eukariota najvjerovatnije je povezana s prosječnom veličinom (više o razlikama u veličini je napisano u nastavku). Veličine prokariotskih stanica su nesrazmjerno manje, pa su u procesu evolucijskog razvoja eukariota imali problem snabdijevanja tijela velikom količinom hrane. Kao rezultat toga, prvi pravi, mobilni grabežljivci pojavljuju se među eukariotima.

Većina bakterija ima ćelijski zid koji se razlikuje od eukariotskog (nemaju ga svi eukarioti). Kod prokariota, to je izdržljiva struktura koja se sastoji uglavnom od mureina (kod arhea, pseudomureina). Struktura mureina je takva da je svaka ćelija okružena posebnom mrežastom vrećicom, koja je jedan ogroman molekul. Među eukariotima, mnogi protisti, gljive i biljke imaju ćelijski zid. Kod gljiva se sastoji od hitina i glukana, kod nižih biljaka sastoji se od celuloze i glikoproteina, dijatomeje sintetiziraju ćelijski zid od silicijumske kiseline, kod viših biljaka se sastoji od celuloze, hemiceluloze i pektina. Očigledno, za veće eukariotske ćelije postalo je nemoguće stvoriti ćelijski zid visoke čvrstoće od jedne molekule. Ova okolnost mogla bi natjerati eukariote da koriste drugačiji materijal za zid ćelije. Drugo objašnjenje je da je zajednički predak eukariota zbog prelaska na grabež izgubio ćelijski zid, a potom su izgubljeni i geni odgovorni za sintezu mureina. Kada su se neki eukarioti vratili na osmotrofnu ishranu, ćelijski zid se ponovo pojavio, ali na drugačijoj biohemijskoj osnovi.

Metabolizam bakterija je također raznolik. Općenito, postoje četiri vrste ishrane, a sve se nalaze među bakterijama. To su fotoautotrofni, fotoheterotrofni, hemoautotrofni, hemoheterotrofni (fototrofni koriste energiju sunčeve svetlosti, hemotrofni koriste hemijsku energiju). Eukarioti ili sami sintetiziraju energiju iz sunčeve svjetlosti ili koriste gotovu energiju ovog porijekla. To može biti zbog pojave predatora među eukariotima, za koje je nestala potreba za sintetiziranjem energije.

Druga razlika je struktura flagela. Kod bakterija su tanke - samo 15-20 nm u prečniku. Ovo su šuplji filamenti napravljeni od proteina flagelina. Struktura eukariotskih flagela je mnogo složenija. Oni su izraslina ćelija okružena membranom i sadrže citoskelet (aksonem) od devet pari perifernih mikrotubula i dve mikrotubule u centru. Za razliku od rotirajućih prokariotskih bičaka, eukariotske bičeve se savijaju ili izvijaju. Dvije grupe organizama koje razmatramo, kao što je već spomenuto, vrlo se razlikuju po svojim prosječnim veličinama. Prečnik prokariotske ćelije je obično 0,5-10 mikrona, dok je isti broj za eukariote 10-100 mikrona. Volumen takve ćelije je 1000-10000 puta veći od volumena prokariotske ćelije. Prokarioti imaju male ribozome (tip 70S). Eukarioti imaju veće ribozome (tip 80S).

Očigledno se razlikuje i vrijeme nastanka ovih grupa. Prvi prokarioti nastali su u procesu evolucije prije oko 3,5 milijardi godina, od njih su se prije oko 1,2 milijarde godina razvili eukariotski organizmi.