Struktura eukaryotických a prokaryotických buněk. Eukaryotická buňka. Struktura prokaryotické buňky. Srovnání prokaryotických a eukaryotických buněk.

V moderních a fosilních organismech jsou známy dva typy buněk: prokaryotické a eukaryotické. Liší se tak ostře ve strukturních rysech, že to posloužilo k rozlišení dvou superříší živého světa – prokaryota, tzn. prenukleární a eukaryota, tj. skutečné jaderné organismy. Mezilehlé formy mezi těmito největšími žijícími taxony jsou stále neznámé.

Hlavní rysy a rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami (tabulka):

Známky	Prokaryota	Eukaryota
JADERNÁ MEMBRÁNA	Chybí	Dostupný
PLAZMATICKÁ MEMBRÁNA	Dostupný	Dostupný
MITOCHONDRIA	Žádný	Dostupný
EPS	Chybí	Dostupný
RIBOZOMY	Dostupný	Dostupný
VAKUOLE	Žádný	Dostupné (zvláště typické pro rostliny)
LYSOZOMY	Žádný	Dostupný
BUNĚČNÁ STĚNA	Dostupné, sestává z komplexní heteropolymerní látky	V živočišných buňkách chybí, v rostlinných se skládá z celulózy
KAPSLE	Pokud je přítomen, skládá se z proteinových a cukerných sloučenin	Chybí
GOLGIHO KOMPLEX	Chybí	Dostupný
DIVIZE	Jednoduchý	Mitóza, amitóza, meióza

Hlavní rozdíl mezi prokaryotickými buňkami a eukaryotickými buňkami je v tom, že jejich DNA není organizována do chromozomů a není obklopena jaderným obalem. Eukaryotické buňky jsou mnohem složitější. Jejich DNA, spojená s proteinem, je organizována do chromozomů, které se nacházejí ve zvláštní formaci, v podstatě největší organele buňky – jádru. Mimojaderný aktivní obsah takové buňky je navíc rozdělen do samostatných kompartmentů pomocí endoplazmatického retikula tvořeného elementární membránou. Eukaryotické buňky jsou obvykle větší než prokaryotické buňky. Jejich velikosti se pohybují od 10 do 100 mikronů, zatímco velikosti prokaryotických buněk (různé bakterie, sinice - modrozelené řasy a některé další organismy) zpravidla nepřesahují 10 mikronů, často 2-3 mikrony. V eukaryotické buňce jsou nositelé genu - chromozomy - umístěny v morfologicky vytvořeném jádře, ohraničeném od zbytku buňky membránou. Ve výjimečně tenkých, průhledných preparátech lze pomocí světelného mikroskopu vidět živé chromozomy. Častěji jsou studovány na fixovaných a barevných preparátech.

Chromozomy se skládají z DNA, která je v komplexu s histonovými proteiny bohatými na aminokyseliny arginin a lysin. Histony tvoří významnou část hmoty chromozomů.

Eukaryotická buňka má řadu trvalých intracelulárních struktur – organely (organely), které v prokaryotické buňce chybí.

Prokaryotické buňky se mohou dělit na stejné části konstrikcí nebo pupenem, tzn. produkují dceřiné buňky menší než mateřská buňka, ale nikdy se nedělí mitózou. Naproti tomu buňky eukaryotických organismů se dělí mitózou (kromě některých velmi archaických skupin). V tomto případě se chromozomy podélně „rozdělí“ (přesněji každý řetězec DNA kolem sebe reprodukuje svou vlastní podobu) a jejich „poloviny“ - chromatidy (úplné kopie řetězce DNA) se rozptýlí ve skupinách k opačným pólům buňky. Každá z výsledných buněk obdrží stejnou sadu chromozomů.

Ribozomy prokaryotické buňky se velikostí ostře liší od ribozomů eukaryot. Řada procesů charakteristických pro cytoplazmu mnoha eukaryotických buněk – fagocytóza, pinocytóza a cyklóza (rotační pohyb cytoplazmy) – nebyla u prokaryot nalezena. Prokaryotická buňka nevyžaduje v metabolickém procesu kyselinu askorbovou, ale eukaryotické buňky se bez ní neobejdou.

Pohyblivé formy prokaryotických a eukaryotických buněk se výrazně liší. Prokaryota mají motorická zařízení ve formě bičíků nebo řasinek, sestávajících z proteinového bičíku. Motorické aparáty pohyblivých eukaryotických buněk se nazývají undulipodia, které jsou v buňce ukotveny pomocí speciálních tělísek kinetosomů. Elektronová mikroskopie odhalila strukturní podobnost všech unulipodií eukaryotických organismů a jejich ostré rozdíly od bičíků prokaryot

1. Stavba eukaryotické buňky.

Buňky, které tvoří tkáně zvířat a rostlin, se výrazně liší tvarem, velikostí a vnitřní strukturou. Všechny však vykazují podobnosti v hlavních rysech životních procesů, metabolismu, dráždivosti, růstu, vývoji a schopnosti měnit se.
Všechny typy buněk obsahují dvě hlavní složky, které spolu úzce souvisí – cytoplazmu a jádro. Jádro je odděleno od cytoplazmy porézní membránou a obsahuje jadernou šťávu, chromatin a jadérko. Polotekutá cytoplazma vyplňuje celou buňku a je prostoupena četnými tubuly. Na vnější straně je pokryta cytoplazmatickou membránou. To se specializovalo organelové struktury, trvale přítomné v buňce a dočasné formace - inkluze. Membránové organely : vnější cytoplazmatická membrána (OCM), endoplazmatické retikulum (ER), Golgiho aparát, lysozomy, mitochondrie a plastidy. Struktura všech membránových organel je založena na biologické membráně. Všechny membrány mají v zásadě jednotný strukturní plán a skládají se z dvojité vrstvy fosfolipidů, do kterých jsou v různých hloubkách na různých stranách ponořeny molekuly proteinů. Membrány organel se od sebe liší pouze soubory bílkovin, které obsahují.

Cytoplazmatická membrána. Všechny rostlinné buňky, mnohobuněční živočichové, prvoci a bakterie mají třívrstvou buněčnou membránu: vnější a vnitřní vrstva se skládá z molekul bílkovin, střední vrstva se skládá z molekul lipidů. Omezuje cytoplazmu od vnějšího prostředí, obklopuje všechny buněčné organely a je univerzální biologickou strukturou. V některých buňkách je vnější membrána tvořena několika membránami těsně přiléhajícími k sobě. V takových případech se buněčná membrána stává hustou a elastickou a umožňuje buňce udržet si svůj tvar, jako například u euglena a nálevníků. Většina rostlinných buněk má kromě membrány na vnější straně také tlustý celulózový obal - buněčná stěna. Je dobře viditelný v běžném světelném mikroskopu a plní podpůrnou funkci díky tuhé vnější vrstvě, která dává buňkám jasný tvar.
Na povrchu buněk vytváří membrána podlouhlé výrůstky - mikroklky, záhyby, invaginace a výběžky, což značně zvyšuje absorpční nebo vylučovací povrch. Buňky se pomocí membránových výrůstků vzájemně spojují v tkáních a orgánech mnohobuněčných organismů, na záhybech membrán jsou umístěny různé enzymy podílející se na metabolismu. Vymezením buňky od okolí membrána reguluje směr difúze látek a zároveň je aktivně transportuje do buňky (akumulace) nebo ven (vylučování). Díky těmto vlastnostem membrány je koncentrace iontů draslíku, vápníku, hořčíku a fosforu v cytoplazmě vyšší a koncentrace sodíku a chloru nižší než v prostředí. Přes póry vnější membrány pronikají do buňky z vnějšího prostředí ionty, voda a malé molekuly dalších látek. Průnik relativně velkých pevných částic do buňky se provádí pomocí fagocytóza(z řeckého "phago" - požírat, "pít" - buňka). V tomto případě se vnější membrána v místě kontaktu s částicí ohýbá do buňky a vtahuje částici hluboko do cytoplazmy, kde dochází k jejímu enzymatickému štěpení. Kapky kapalných látek vstupují do buňky podobným způsobem; jejich vstřebávání se nazývá pinocytóza(z řeckého "pino" - nápoj, "cytos" - buňka). Vnější buněčná membrána plní i další důležité biologické funkce.
Cytoplazma 85 % tvoří voda, 10 % bílkoviny, zbytek tvoří lipidy, sacharidy, nukleové kyseliny a minerální sloučeniny; všechny tyto látky tvoří koloidní roztok podobný konzistencí glycerinu. Koloidní látka buňky v závislosti na jejím fyziologickém stavu a povaze vlivu vnějšího prostředí má vlastnosti jak kapalného, ​​tak elastického, hustšího tělesa. Cytoplazmou pronikají kanály různých tvarů a velikostí, které se nazývají endoplazmatického retikula. Jejich stěny jsou membrány, které jsou v těsném kontaktu se všemi organelami buňky a spolu s nimi tvoří jeden funkční a strukturální systém pro metabolismus a energii a pohyb látek v buňce.

Stěny tubulů obsahují drobná zrnka nazývaná granule. ribozomy. Tato síť tubulů se nazývá granulární. Ribozomy mohou být umístěny roztroušeně na povrchu tubulů nebo tvoří komplexy pěti až sedmi i více ribozomů, tzv. polysomy. Jiné tubuly granule neobsahují, tvoří hladké endoplazmatické retikulum. Na stěnách jsou umístěny enzymy podílející se na syntéze tuků a sacharidů.

Vnitřní dutina tubulů je vyplněna odpadními produkty buňky. Intracelulární tubuly, tvořící složitý systém větví, regulují pohyb a koncentraci látek, oddělují různé molekuly organických látek a fáze jejich syntézy. Na vnitřních a vnějších površích membrán bohatých na enzymy se syntetizují bílkoviny, tuky a sacharidy, které se buď využívají v metabolismu, nebo se hromadí v cytoplazmě jako inkluze nebo jsou vylučovány.

Ribozomy nachází se ve všech typech buněk – od bakterií po buňky mnohobuněčných organismů. Jsou to kulatá tělíska sestávající z ribonukleové kyseliny (RNA) a proteinů v téměř stejném poměru. Určitě obsahují hořčík, jehož přítomnost udržuje strukturu ribozomů. Ribozomy mohou být spojeny s membránami endoplazmatického retikula, s vnější buněčnou membránou nebo mohou ležet volně v cytoplazmě. Provádějí syntézu bílkovin. Kromě cytoplazmy se v buněčném jádře nacházejí ribozomy. Vznikají v jadérku a poté vstupují do cytoplazmy.

golgiho komplex v rostlinných buňkách to vypadá jako jednotlivá těla obklopená membránami. V živočišných buňkách je tato organela zastoupena cisternami, tubuly a vezikuly. Produkty buněčné sekrece vstupují do membránových trubic Golgiho komplexu z tubulů endoplazmatického retikula, kde jsou chemicky přeskupeny, zhutněny a poté přecházejí do cytoplazmy a jsou buňkou buď využity nebo z ní odstraněny. V nádržích Golgiho komplexu jsou syntetizovány polysacharidy a kombinovány s proteiny, což vede k tvorbě glykoproteinů.

Mitochondrie- malá tyčinkovitá tělíska ohraničená dvěma membránami. Z vnitřní membrány mitochondrií vybíhají četné záhyby - cristae, na jejich stěnách jsou různé enzymy, pomocí kterých se provádí syntéza vysokoenergetické látky - kyseliny adenosintrifosforečné (ATP). V závislosti na aktivitě buňky a vnějších vlivech se mitochondrie mohou pohybovat, měnit svou velikost a tvar. Ribozomy, fosfolipidy, RNA a DNA se nacházejí v mitochondriích. Přítomnost DNA v mitochondriích je spojena se schopností těchto organel reprodukovat se tvorbou konstrikce nebo pučení během buněčného dělení a také syntézou některých mitochondriálních proteinů.

Lysozomy- malé oválné útvary, ohraničené membránou a rozptýlené po celé cytoplazmě. Nachází se ve všech buňkách zvířat a rostlin. Vznikají v extenzích endoplazmatického retikula a v Golgiho komplexu, zde jsou naplněny hydrolytickými enzymy, poté se oddělují a vstupují do cytoplazmy. Za normálních podmínek lysozomy tráví částice, které se dostávají do buňky fagocytózou a organelami odumírajících buněk Produkty lysozomů jsou vylučovány přes membránu lysozomů do cytoplazmy, kde jsou zahrnuty do nových molekul Při prasknutí membrány lysozomu se do cytoplazmy dostanou enzymy a trávit jeho obsah, což způsobuje buněčnou smrt.
Plastidy nachází se pouze v rostlinných buňkách a nachází se ve většině zelených rostlin. Organické látky se syntetizují a akumulují v plastidech. Existují tři typy plastidů: chloroplasty, chromoplasty a leukoplasty.

chloroplasty - zelené plastidy obsahující zelené barvivo chlorofyl. Nacházejí se v listech, mladých stoncích a nezralých plodech. Chloroplasty jsou obklopeny dvojitou membránou. U vyšších rostlin je vnitřní část chloroplastů vyplněna polotekutou látkou, ve které jsou desky položeny paralelně k sobě. Spárované membrány desek se spojí a vytvoří stohy obsahující chlorofyl. V každém stohu chloroplastů vyšších rostlin se střídají vrstvy molekul bílkovin a molekul lipidů a mezi nimi jsou umístěny molekuly chlorofylu. Tato vrstvená struktura poskytuje maximum volných povrchů a usnadňuje zachycení a přenos energie během fotosyntézy.
Chromoplasty - plastidy obsahující rostlinné pigmenty (červené nebo hnědé, žluté, oranžové). Jsou koncentrovány v cytoplazmě buněk květů, stonků, plodů a listů rostlin a dodávají jim vhodnou barvu. Chromoplasty vznikají z leukoplastů nebo chloroplastů v důsledku akumulace pigmentů karotenoidy.

Leukoplasty – bezbarvé plastidy umístěné v nezbarvených částech rostlin: ve stoncích, kořenech, cibulích atd. Škrobová zrna se hromadí v leukoplastech některých buněk a oleje a bílkoviny se hromadí v leukoplastech jiných buněk.

Všechny plastidy pocházejí ze svých předchůdců, proplastidů. Odhalili DNA, která řídí reprodukci těchto organel.

buněčné centrum, nebo centrosom, hraje důležitou roli v buněčném dělení a skládá se ze dvou centriol . Nachází se ve všech živočišných a rostlinných buňkách, kromě kvetoucích hub, nižších hub a některých prvoků. Centrioly v dělících se buňkách se podílejí na tvorbě dělicího vřeténka a jsou umístěny na jeho pólech. V dělící se buňce se jako první dělí buněčný střed a zároveň vzniká achromatinové vřeteno, které orientuje chromozomy při divergenci k pólům. Každá z dceřiných buněk opouští jeden centriol.
Mnoho rostlinných a živočišných buněk má speciální organoidy: řasy, vykonávající funkci pohybu (nálevníky, buňky dýchacích cest), bičíky(prvoci jednobuněční, samčí reprodukční buňky u zvířat a rostlin atd.).

Včetně – dočasné prvky, které vznikají v buňce v určité fázi jejího života v důsledku syntetické funkce. Jsou buď použity, nebo odstraněny z buňky. Inkluze jsou také rezervní živiny: v rostlinných buňkách - škrob, kapičky tuku, bílkoviny, silice, mnoho organických kyselin, soli organických a anorganických kyselin; v živočišných buňkách - glykogen (v jaterních buňkách a svalech), kapky tuku (v podkoží); Některé inkluze se hromadí v buňkách jako odpad - ve formě krystalů, pigmentů atd.

vakuoly - jedná se o dutiny ohraničené membránou; dobře exprimovaný v rostlinných buňkách a přítomný v prvokech. Vznikají v různých oblastech endoplazmatického retikula. A postupně se od ní oddělují. Vakuoly udržují tlak turgoru, koncentruje se v nich buněčná nebo vakuolární míza, jejíž molekuly určují její osmotickou koncentraci. Předpokládá se, že počáteční produkty syntézy - rozpustné sacharidy, proteiny, pektiny atd. - se hromadí v cisternách endoplazmatického retikula. Tyto shluky představují základy budoucích vakuol.
Cytoskelet . Jedním z charakteristických rysů eukaryotické buňky je vývoj v její cytoplazmě kosterních útvarů ve formě mikrotubulů a svazků proteinových vláken. Prvky cytoskeletu jsou úzce spojeny s vnější cytoplazmatickou membránou a jaderným obalem a tvoří komplexní vazby v cytoplazmě. Nosné prvky cytoplazmy určují tvar buňky, zajišťují pohyb intracelulárních struktur a pohyb celé buňky.

Jádro V jejím životě hraje hlavní roli buňka, jejím odstraněním buňka přestává fungovat a odumírá. Většina živočišných buněk má jedno jádro, ale existují i ​​vícejaderné buňky (lidská játra a svaly, houby, nálevníky, zelené řasy). Červené krvinky savců se vyvíjejí z prekurzorových buněk obsahujících jádro, ale zralé červené krvinky je ztrácejí a nežijí dlouho.
Jádro je obklopeno dvojitou membránou prostoupenou póry, kterými je těsně spojeno s kanály endoplazmatického retikula a cytoplazmou. Uvnitř jádra je chromatin- spirálovité úseky chromozomů. Během buněčného dělení se mění v tyčinkovité útvary, které jsou dobře viditelné pod světelným mikroskopem. Chromozomy jsou složité komplexy proteinů a DNA tzv nukleoprotein.

Funkcí jádra je regulovat všechny vitální funkce buňky, které provádí pomocí hmotných nosičů dědičné informace DNA a RNA. Při přípravě na buněčné dělení se DNA zdvojnásobuje, při mitóze se chromozomy oddělují a přecházejí do dceřiných buněk, čímž je zajištěna kontinuita dědičné informace v každém typu organismu.

karyoplazma - kapalná fáze jádra, ve které se v rozpuštěné formě nacházejí odpadní produkty jaderných struktur.

Nucleolus- izolovaná, nejhustší část jádra.

Jadérko obsahuje komplexní proteiny a RNA, volné nebo vázané fosfáty draslíku, hořčíku, vápníku, železa, zinku a také ribozomy. Jadérko mizí před začátkem buněčného dělení a znovu se tvoří v poslední fázi dělení.

Buňka má tedy jemnou a velmi složitou organizaci. Rozsáhlá síť cytoplazmatických membrán a membránový princip struktury organel umožňují rozlišit mezi mnoha chemickými reakcemi probíhajícími současně v buňce. Každý z intracelulárních útvarů má svou strukturu a specifickou funkci, ale pouze jejich vzájemným působením je možné harmonické fungování buňky.Na základě této interakce se do buňky dostávají látky z prostředí, z ní jsou odváděny odpadní látky do vnější prostředí - tak dochází k metabolismu. Dokonalost strukturní organizace buňky mohla vzniknout až v důsledku dlouhodobé biologické evoluce, během níž se funkce, které plnila, postupně stávaly složitějšími.
Nejjednodušší jednobuněčné formy představují buňku i organismus se všemi jeho životními projevy. U mnohobuněčných organismů tvoří buňky homogenní skupiny – tkáně. Tkáně zase tvoří orgány, systémy a jejich funkce jsou určeny obecnou vitální aktivitou celého organismu.

2. Prokaryotická buňka.

Mezi prokaryota patří bakterie a modrozelené řasy (cyanea). Dědičný aparát prokaryot je reprezentován jednou kruhovou molekulou DNA, která netvoří vazby s proteiny a obsahuje jednu kopii každého genu - haploidní organismy. Cytoplazma obsahuje velké množství malých ribozomů; vnitřní membrány chybí nebo jsou špatně exprimovány. Enzymy metabolismu plastů jsou umístěny difúzně. Golgiho aparát představují jednotlivé vezikuly. Enzymové systémy pro energetický metabolismus jsou uspořádaně umístěny na vnitřním povrchu vnější cytoplazmatické membrány. Vnější strana buňky je obklopena silnou buněčnou stěnou. Mnoho prokaryot je schopno sporulace za nepříznivých životních podmínek; v tomto případě je izolován malý úsek cytoplazmy obsahující DNA a obklopen tlustým vícevrstvým pouzdrem. Metabolické procesy uvnitř spory se prakticky zastaví. Při vystavení příznivým podmínkám se spor transformuje do aktivní buněčné formy. Prokaryota se rozmnožují jednoduchým dělením na dvě části.

Průměrná velikost prokaryotických buněk je 5 mikronů. Nemají žádné vnitřní membrány kromě invaginací plazmatické membrány. Nejsou žádné vrstvy. Místo buněčného jádra existuje jeho ekvivalent (nukleoid), který nemá obal a skládá se z jediné molekuly DNA. Kromě toho mohou bakterie obsahovat DNA ve formě drobných plazmidů, podobně jako mimojaderná DNA eukaryot.
Prokaryotické buňky schopné fotosyntézy (modrozelené řasy, zelené a fialové bakterie) mají různě strukturované velké membránové invaginace – tylakoidy, které svou funkcí odpovídají eukaryotním plastidům. Tyto stejné tylakoidy nebo v bezbarvých buňkách menší membránové invaginace (a někdy i samotná plazmatická membrána) funkčně nahrazují mitochondrie. Jiné, komplexně diferencované membránové invaginace se nazývají mesasomes; jejich funkce není jasná.
Pouze některé organely prokaryotické buňky jsou homologní s odpovídajícími organelami eukaryot. Prokaryota se vyznačují přítomností mureinového vaku – mechanicky pevného prvku buněčné stěny

Srovnávací charakteristiky buněk rostlin, živočichů, bakterií, hub

Při srovnávání bakterií s eukaryoty je jedinou podobností, kterou lze identifikovat, přítomnost buněčné stěny, ale podobnosti a rozdíly eukaryotických organismů si zaslouží bližší pozornost. Srovnání by mělo začít s komponentami, které jsou charakteristické pro rostliny, zvířata a houby. Jedná se o jádro, mitochondrie, Golgiho aparát (komplex), endoplazmatické retikulum (neboli endoplazmatické retikulum) a lysozomy. Jsou charakteristické pro všechny organismy, mají podobnou strukturu a plní stejné funkce. Nyní se musíme zaměřit na rozdíly. Rostlinná buňka, na rozdíl od živočišné buňky, má buněčnou stěnu sestávající z celulózy. Kromě toho existují organely charakteristické pro rostlinné buňky - plastidy a vakuoly. Přítomnost těchto složek je způsobena potřebou, aby si rostliny udržely svůj tvar v nepřítomnosti kostry. Existují rozdíly v růstových charakteristikách. U rostlin k němu dochází zejména v důsledku zvětšení velikosti vakuol a prodloužení buněk, zatímco u zvířat dochází ke zvětšení objemu cytoplazmy a vakuola zcela chybí. Plastidy (chloroplasty, leukoplasty, chromoplasty) jsou charakteristické především pro rostliny, protože jejich hlavním úkolem je poskytovat autotrofní způsob výživy. Zvířata, na rozdíl od rostlin, mají trávicí vakuoly, které poskytují heterotrofní způsob výživy. Zvláštní postavení zaujímají houby a jejich buňky se vyznačují vlastnostmi charakteristickými pro rostliny i živočichy. Stejně jako živočišné houby mají heterotrofní typ výživy, buněčnou stěnu obsahující chitin a hlavní zásobní látkou je glykogen. Zároveň se stejně jako rostliny vyznačují neomezeným růstem, neschopností pohybu a výživou absorpcí.

Všechny živé organismy na Zemi se skládají z buněk. Existují dva typy buněk, v závislosti na jejich organizaci: eukaryota a prokaryota.

Eukaryota představují superříši živých organismů. V překladu z řečtiny „eukaryote“ znamená „mající jádro“. V souladu s tím mají tyto organismy jádro, ve kterém je zakódována veškerá genetická informace. Patří mezi ně houby, rostliny a živočichové.

Prokaryota- Jsou to živé organismy, jejichž buňky nemají jádro. Typickými zástupci prokaryot jsou bakterie a sinice.

Čas výskytu

První prokaryota vznikla přibližně před 3,5 miliardami let, což o 2,4 miliardy let později znamenalo začátek vývoje eukaryotických buněk.

Velikost

Eukaryota a prokaryota se od sebe velmi liší velikostí. Takže průměr eukaryotické buňky je 0,01-0,1 mm a průměr prokaryotické buňky je 0,0005-0,01 mm. Objem eukaryota je asi 10 000krát větší než objem prokaryota.

DNA

Prokaryota mají kruhovou DNA, která se nachází v nukleoidu. Tato buněčná oblast je oddělena od zbytku cytoplazmy membránou. DNA není nijak spojena s RNA a proteiny, neexistují žádné chromozomy.

DNA eukaryotických buněk je lineární a nachází se v jádře, které obsahuje chromozomy.

Buněčné dělení eukaryot a prokaryot

Prokaryota se množí primárně jednoduchým štěpením, zatímco eukaryota se dělí mitózou, meiózou nebo kombinací obou.

Organely

Eukaryotické buňky mají organely charakterizované přítomností vlastního genetického aparátu: mitochondrií a plastidů. Jsou obklopeny membránou a mají schopnost rozmnožovat se dělením.

Organely se také nacházejí v prokaryotických buňkách, ale v menším počtu a neomezují se pouze na membránu.

Fagocytóza

Eukaryota, na rozdíl od prokaryot, mají schopnost trávit pevné částice tím, že je uzavírají do membránového vezikula. Existuje názor, že tato vlastnost vznikla jako reakce na potřebu plně poskytnout výživu buňce mnohonásobně větší než prokaryotická. Důsledkem přítomnosti fagocytózy u eukaryot byl výskyt prvních predátorů.

Motorová zařízení

Eukaryotické bičíky mají poměrně složitou strukturu. Jsou to tenké buněčné výběžky obklopené třemi vrstvami membrány, obsahující 9 párů mikrotubulů na periferii a dva ve středu. Mají tloušťku až 0,1 milimetru a jsou schopné ohybu po celé délce. Kromě bičíků se eukaryota vyznačují přítomností řasinek. Strukturou jsou totožné s bičíky, liší se pouze velikostí. Délka řasinek není větší než 0,01 milimetru.

Některá prokaryota mají také bičíky, jsou však velmi tenké, o průměru asi 20 nanometrů. Jsou to pasivně rotující dutá proteinová vlákna.

Webové stránky se závěry

1. Eukaryota jsou převážně mnohobuněčné organismy, které se rozmnožují pomocí. Prokaryota jsou jednobuněčná a rozmnožují se dělením na dvě.
2. Prokaryotická DNA je v cytoplazmě volná a má tvar prstence. Eukaryota mají jádro, kde se nachází lineární DNA.
3. Velikost eukaryotické buňky výrazně převyšuje velikost prokaryotické buňky, pro eukaryota je charakteristická přítomnost fagocytózy, která přispívá k dostatečné výživě buňky.

Na Zemi existují pouze dva druhy organismů: eukaryota a prokaryota. Velmi se liší svou stavbou, původem a evolučním vývojem, o kterém bude podrobně pojednáno níže.

V kontaktu s

Známky prokaryotické buňky

Prokaryota se také nazývají prenukleární. Prokaryotická buňka nemá jiné organely, které mají membránovou membránu (endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex).

Charakteristické pro ně jsou také následující:

1. bez obalu a nevytváří vazby s bílkovinami. Informace jsou přenášeny a čteny nepřetržitě.
2. Všechna prokaryota jsou haploidní organismy.
3. Enzymy se nacházejí ve volném stavu (difúzně).
4. Za nepříznivých podmínek mají schopnost tvořit spory.
5. Přítomnost plazmidů – malých extrachromozomálních molekul DNA. Jejich funkcí je přenos genetické informace, zvýšení odolnosti vůči mnoha agresivním faktorům.
6. Přítomnost bičíků a pili - vnější bílkovinné formace nezbytné pro pohyb.
7. Plynové vakuoly jsou dutiny. Tělo se díky nim dokáže pohybovat ve vodním sloupci.
8. Buněčná stěna prokaryot (jmenovitě bakterií) se skládá z mureinu.
9. Hlavní metody získávání energie u prokaryot jsou chemo- a fotosyntéza.

Patří mezi ně bakterie a archaea. Příklady prokaryot: spirochety, proteobakterie, sinice, crenarcheota.

Pozornost! Navzdory skutečnosti, že prokaryota postrádají jádro, mají jeho ekvivalent - nukleoid (kruhová molekula DNA bez slupek) a volnou DNA ve formě plazmidů.

Struktura prokaryotické buňky

Bakterie

Zástupci tohoto království patří mezi nejstarší obyvatele Země a mají vysokou míru přežití v extrémních podmínkách.

Existují grampozitivní a gramnegativní bakterie. Jejich hlavní rozdíl spočívá ve struktuře buněčné membrány. Grampozitivní mají silnější obal, až 80 % tvoří mureinový základ, dále polysacharidy a polypeptidy. Při obarvení Gramem dávají fialovou barvu. Většina těchto bakterií jsou patogeny. Gram-negativní mají tenčí stěnu, která je oddělena od membrány periplazmatickým prostorem. Taková skořápka má však zvýšenou pevnost a je mnohem odolnější vůči účinkům protilátek.

Bakterie hrají v přírodě velmi důležitou roli:

1. Sinice (modrozelené řasy) pomáhají udržovat potřebnou hladinu kyslíku v atmosféře. Tvoří více než polovinu veškerého O2 na Zemi.
2. Podporují rozklad organických zbytků, čímž se účastní koloběhu všech látek a podílejí se na tvorbě půdy.
3. Fixátory dusíku na kořenech luštěnin.
4. Čistí vodu z odpadu např. z hutního průmyslu.
5. Jsou součástí mikroflóry živých organismů, pomáhají maximalizovat vstřebávání živin.
6. Používá se v potravinářském průmyslu ke kvašení.Takto se vyrábí sýry, tvaroh, líh a těsto.

Pozornost! Kromě pozitivního významu hrají bakterie i negativní roli. Mnohé z nich způsobují smrtelné nemoci, jako je cholera, břišní tyfus, syfilis a tuberkulóza.

Bakterie

Archaea

Dříve byly kombinovány s bakteriemi do jediného království Drobyanok. Postupem času se však ukázalo, že archaea mají svou vlastní individuální cestu evoluce a od ostatních mikroorganismů se velmi liší svým biochemickým složením a metabolismem. Existuje až 5 typů, nejvíce studovanými jsou euryarchaeota a crenarchaeota. Rysy archaea jsou:

• většina z nich jsou chemoautotrofy - syntetizují organické látky z oxidu uhličitého, cukru, amoniaku, kovových iontů a vodíku;
• hrají klíčovou roli v cyklu dusíku a uhlíku;
• podílet se na trávení u lidí a mnoha přežvýkavců;
• mají stabilnější a odolnější membránový obal díky přítomnosti etherových vazeb v glycerol-etherových lipidech. To umožňuje archeám žít ve vysoce zásaditém nebo kyselém prostředí a také ve vysokých teplotách;
• buněčná stěna na rozdíl od bakterií neobsahuje peptidoglykan a skládá se z pseudomureinu.

Struktura eukaryot

Eukaryota jsou superříše organismů, jejichž buňky obsahují jádro. Kromě archeí a bakterií jsou všechny živé věci na Zemi eukaryota (například rostliny, prvoci, zvířata). Buňky se mohou značně lišit svým tvarem, strukturou, velikostí a funkcemi. Navzdory tomu jsou si podobní v základech života, metabolismu, růstu, vývoji, schopnosti dráždit a proměnlivosti.

Eukaryotické buňky mohou být stokrát nebo tisíckrát větší než prokaryotické buňky. Zahrnují jádro a cytoplazmu s četnými membránovými a nemembranózními organelami. Mezi membránové patří: endoplazmatické retikulum, lysozomy, Golgiho komplex, mitochondrie,. Nemembránové: ribozomy, buněčné centrum, mikrotubuly, mikrofilamenta.

Struktura eukaryot

Porovnejme eukaryotické buňky z různých říší.

Superříše eukaryot zahrnuje následující království:

• prvoci. Heterotrofy, některé schopné fotosyntézy (řasy). Rozmnožují se nepohlavně, pohlavně a jednoduchým způsobem na dvě části. Většina postrádá buněčnou stěnu;
• rostliny. Jsou producenty, hlavní metodou získávání energie je fotosyntéza. Většina rostlin je nepohyblivá a rozmnožují se nepohlavně, pohlavně a vegetativně. Buněčná stěna je vyrobena z celulózy;
• houby. Mnohobuňečný. Jsou nižší a vyšší. Jsou to heterotrofní organismy a nemohou se samostatně pohybovat. Rozmnožují se nepohlavně, pohlavně a vegetativně. Ukládají glykogen a mají silnou buněčnou stěnu vyrobenou z chitinu;
• zvířat. Existuje 10 druhů: houby, červi, členovci, ostnokožci, strunatci a další. Jsou to heterotrofní organismy. Schopný samostatného pohybu. Hlavní zásobní látkou je glykogen. Buněčná stěna se skládá z chitinu, stejně jako u hub. Hlavní způsob reprodukce je sexuální.

Tabulka: Srovnávací charakteristiky rostlinných a živočišných buněk

Struktura	rostlinná buňka	živočišná buňka
Buněčná stěna	Celulóza	Skládá se z glykokalyxu - tenké vrstvy bílkovin, sacharidů a lipidů.
Umístění jádra	Nachází se blíže ke zdi	Nachází se v centrální části
Buněčné centrum	Výhradně u nižších řas	Současnost, dárek
Vakuoly	Obsahuje buněčnou šťávu	Kontraktilní a trávicí.
Náhradní látka	Škrob	Glykogen
Plastidy	Tři typy: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty	Žádný
Výživa	Autotrofní	Heterotrofní

Srovnání prokaryot a eukaryot

Strukturní znaky prokaryotických a eukaryotických buněk jsou významné, ale jeden z hlavních rozdílů se týká ukládání genetického materiálu a způsobu získávání energie.

Prokaryota a eukaryota fotosyntetizují odlišně. U prokaryot se tento proces odehrává na membránových výrůstcích (chromatoforech), uspořádaných v samostatných vrstvách. Bakterie nemají fluorový fotosystém, takže neprodukují kyslík, na rozdíl od modrozelených řas, které ho produkují při fotolýze. Zdroji vodíku v prokaryotech jsou sirovodík, H2, různé organické látky a voda. Hlavními pigmenty jsou bakteriochlorofyl (u bakterií), chlorofyl a fykobiliny (u sinic).

Ze všech eukaryot jsou pouze rostliny schopné fotosyntézy. Mají zvláštní útvary - chloroplasty, obsahující membrány uspořádané do grana nebo lamel. Přítomnost fotosystému II umožňuje uvolňování kyslíku do atmosféry během procesu fotolýzy vody. Jediným zdrojem molekul vodíku je voda. Hlavním pigmentem je chlorofyl a fykobiliny jsou přítomny pouze v červených řasách.

Hlavní rozdíly a charakteristické rysy prokaryot a eukaryot jsou uvedeny v tabulce níže.

Tabulka: Podobnosti a rozdíly mezi prokaryoty a eukaryoty

Srovnání	Prokaryota	Eukaryota
Doba vzhledu	Více než 3,5 miliardy let	Asi 1,2 miliardy let
Velikosti buněk	Až 10 mikronů	Od 10 do 100 µm
Kapsle	Jíst. Plní ochrannou funkci. Souvisí s buněčnou stěnou	Chybí
Plazmatická membrána	Jíst	Jíst
Buněčná stěna	Skládá se z pektinu nebo mureinu	Ano, kromě zvířat
Chromozomy	Místo toho existuje kruhová DNA. Translace a transkripce probíhají v cytoplazmě.	Lineární molekuly DNA. Translace probíhá v cytoplazmě a transkripce v jádře.
Ribozomy	Malý typ 70S. Nachází se v cytoplazmě.	Velký typ 80S, může se připojit k endoplazmatickému retikulu a být umístěn v plastidech a mitochondriích.
Membránou uzavřený organoid	Žádný. Vznikají membránové výrůstky – mezozomy	Existují: mitochondrie, Golgiho komplex, buněčné centrum, ER
Cytoplazma	Jíst	Jíst
	Žádný	Jíst
Vakuoly	plyn (aerosomes)	Jíst
Chloroplasty	Žádný. Fotosyntéza probíhá v bakteriochlorofylech	Přítomný pouze v rostlinách
Plazmidy	Jíst	Žádný
Jádro	Chybí	Jíst
Mikrofilamenta a mikrotubuly.	Žádný	Jíst
Metody dělení	Konstrikce, pučení, konjugace	Mitóza, meióza
Interakce nebo kontakty	Žádný	Plazmodesmata, desmozomy nebo septa
Typy buněčné výživy	Fotoautotrofní, fotoheterotrofní, chemoautotrofní, chemoheterotrofní	Fototrofní (u rostlin) endocytóza a fagocytóza (u ostatních)

Rozdíly mezi prokaryoty a eukaryoty

Podobnosti a rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami

Závěr

Porovnání prokaryotického a eukaryotického organismu je poměrně pracný proces, který vyžaduje zvážení mnoha nuancí. Mají mnoho společného, ​​pokud jde o strukturu, probíhající procesy a vlastnosti všeho živého. Rozdíly spočívají ve vykonávaných funkcích, způsobech výživy a vnitřní organizaci. Tyto informace může využít každý, koho toto téma zajímá.

Všechny živé organismy lze zařadit do jedné ze dvou skupin (prokaryota nebo eukaryota) v závislosti na základní struktuře jejich buněk. Prokaryota jsou živé organismy skládající se z buněk, které nemají buněčné jádro a membránové organely. Eukaryota jsou živé organismy, které obsahují jádro a membránové organely.

Buňka je základní součástí naší moderní definice života a živých věcí. Buňky jsou považovány za základní stavební kameny života a používají se při definování toho, co znamená být „naživu“.

Podívejme se na jednu definici života: „Živé věci jsou chemické organizace složené z buněk a schopné reprodukce“ (Keaton, 1986). Tato definice je založena na dvou teoriích – buněčné teorii a teorii biogeneze. byl poprvé navržen koncem 30. let 19. století německými vědci Matthiasem Jakobem Schleidenem a Theodorem Schwannem. Tvrdili, že všechno živé se skládá z buněk. Teorie biogeneze, navržená Rudolfem Virchowem v roce 1858, uvádí, že všechny živé buňky pocházejí z existujících (živých) buněk a nemohou vznikat spontánně z neživé hmoty.

Složky buněk jsou uzavřeny v membráně, která slouží jako bariéra mezi vnějším světem a vnitřními složkami buňky. Buněčná membrána je selektivní bariéra, což znamená, že umožňuje určitým chemickým látkám procházet a udržovat rovnováhu nezbytnou pro buněčnou funkci.

Buněčná membrána reguluje pohyb chemikálií z buňky do buňky následujícími způsoby:

• difúze (tendence molekul látky minimalizovat koncentraci, to znamená pohyb molekul z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší, dokud se koncentrace nevyrovná);
• osmóza (pohyb molekul rozpouštědla přes částečně propustnou membránu za účelem vyrovnání koncentrace rozpuštěné látky, která se membránou nemůže pohybovat);
• selektivní transport (pomocí membránových kanálů a čerpadel).

Prokaryota jsou organismy sestávající z buněk, které nemají buněčné jádro ani žádné organely vázané na membránu. To znamená, že genetický materiál DNA u prokaryot není vázán v jádře. DNA prokaryot je navíc méně strukturovaná než u eukaryot. U prokaryot je DNA jednookruhová. Eukaryotická DNA je organizována do chromozomů. Většina prokaryot se skládá pouze z jedné buňky (jednobuněčné), ale existuje několik mnohobuněčných. Vědci rozdělují prokaryota do dvou skupin: a.

Typická prokaryotická buňka zahrnuje:

• plazmatická (buněčná) membrána;
• cytoplazma;
• ribozomy;
• bičíky a pili;
• nukleoid;
• plazmidy;

Eukaryota

Eukaryota jsou živé organismy, jejichž buňky obsahují jádro a membránové organely. U eukaryot je genetický materiál umístěn v jádře a DNA je organizována do chromozomů. Eukaryotické organismy mohou být jednobuněčné nebo mnohobuněčné. jsou eukaryota. Mezi eukaryota patří také rostliny, houby a prvoci.

Typická eukaryotická buňka zahrnuje:

• jadérko;

Nejdůležitější, základní rys eukaryotických buněk je spojen s umístěním genetického aparátu v buňce. Genetický aparát všech eukaryot se nachází v jádře a je chráněn jaderným obalem (v řečtině „eukaryote“ znamená mít jádro). DNA eukaryot je lineární (u prokaryot je DNA kruhová a nachází se ve speciální oblasti buňky – nukleoidu, který není oddělen membránou od zbytku cytoplazmy). Je spojena s histonovými proteiny a dalšími chromozomálními proteiny, které bakterie nemají.

V životním cyklu eukaryot se obvykle vyskytují dvě jaderné fáze (haplofáze a diplofáze). První fáze je charakterizována haploidní (jedinou) sadou chromozomů, poté sloučením dvou haploidních buněk (nebo dvou jader) vznikne diploidní buňka (jádro) obsahující dvojitou (diploidní) sadu chromozomů. Někdy během dalšího dělení a častěji po několika děleních se buňka opět stane haploidní. Takový životní cyklus a obecně diploidita nejsou pro prokaryota typické.

Třetím, možná nejzajímavějším rozdílem, je přítomnost v eukaryotických buňkách speciálních organel, které mají vlastní genetický aparát, rozmnožují se dělením a jsou obklopeny membránou. Tyto organely jsou mitochondrie a plastidy. Svou strukturou a životní aktivitou jsou nápadně podobné bakteriím. Tato okolnost přiměla moderní vědce k přesvědčení, že takové organismy jsou potomky bakterií, které vstoupily do symbiotického vztahu s eukaryoty. Prokaryota se vyznačují malým počtem organel a žádná z nich není obklopena dvojitou membránou. Prokaryotické buňky nemají endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát ani lysozomy.

Dalším důležitým rozdílem mezi prokaryoty a eukaryoty je přítomnost endocytózy u eukaryot, včetně fagocytózy v mnoha skupinách. Fagocytóza (doslova „požírání buňkou“) je schopnost eukaryotických buněk zachytit, uzavřít do membránového vezikula a strávit širokou škálu pevných částic. Tento proces zajišťuje v těle důležitou ochrannou funkci. Poprvé ji objevil I.I. Mečnikov u hvězdic. Výskyt fagocytózy u eukaryot je s největší pravděpodobností spojen s průměrnou velikostí (více o velikostních rozdílech je napsáno níže). Velikosti prokaryotických buněk jsou nepoměrně menší, a proto měly v procesu evolučního vývoje eukaryoty problém zásobovat tělo velkým množstvím potravy. Díky tomu se mezi eukaryoty objevují první skuteční, mobilní predátoři.

Většina bakterií má buněčnou stěnu odlišnou od eukaryotické (ne všechna eukaryota ji mají). U prokaryot je to trvanlivá struktura sestávající převážně z mureinu (u archaea pseudomurein). Struktura mureinu je taková, že každá buňka je obklopena speciálním síťovým vakem, což je jedna obrovská molekula. Mezi eukaryoty má mnoho protistů, hub a rostlin buněčnou stěnu. U hub se skládá z chitinu a glukanů, u nižších rostlin z celulózy a glykoproteinů, rozsivky syntetizují buněčnou stěnu z kyselin křemičitých, u vyšších rostlin z celulózy, hemicelulózy a pektinu. Pro větší eukaryotické buňky je zjevně nemožné vytvořit buněčnou stěnu vysoké pevnosti z jediné molekuly. Tato okolnost by mohla donutit eukaryota používat pro buněčnou stěnu jiný materiál. Dalším vysvětlením je, že společný předek eukaryot ztratil buněčnou stěnu v důsledku přechodu k predaci a následně se ztratily i geny zodpovědné za syntézu mureinu. Když se některá eukaryota vrátila k osmotrofní výživě, buněčná stěna se znovu objevila, ale na jiném biochemickém základě.

Metabolismus bakterií je také různorodý. Obecně existují čtyři typy výživy a všechny se nacházejí mezi bakteriemi. Jedná se o fotoautotrofní, fotoheterotrofní, chemoautotrofní, chemoheterotrofní (fototrofní využívají energii slunečního světla, chemotrofní využívají chemickou energii). Eukaryota buď syntetizují energii ze slunečního záření sami, nebo využívají hotovou energii tohoto původu. Může za to vznik predátorů mezi eukaryoty, u kterých zmizela potřeba syntetizovat energii.

Dalším rozdílem je struktura bičíků. U bakterií jsou tenké - pouze 15-20 nm v průměru. Jedná se o dutá vlákna vyrobená z bílkovinného bičíku. Struktura eukaryotických bičíků je mnohem složitější. Jsou buněčným výrůstkem obklopeným membránou a obsahují cytoskelet (axoném) devíti párů periferních mikrotubulů a dvou mikrotubulů ve středu. Na rozdíl od rotujících prokaryotických bičíků se eukaryotické bičíky ohýbají nebo kroutí. Obě skupiny organismů, o kterých uvažujeme, jak již bylo zmíněno, se velmi liší svými průměrnými velikostmi. Průměr prokaryotické buňky je obvykle 0,5-10 mikronů, zatímco stejný údaj pro eukaryota je 10-100 mikronů. Objem takové buňky je 1000-10000krát větší než objem prokaryotické buňky. Prokaryota mají malé ribozomy (typ 70S). Eukaryota mají větší ribozomy (typ 80S).

Liší se zřejmě i doba vzniku těchto skupin. První prokaryota vznikla v procesu evoluce asi před 3,5 miliardami let, z nich se před asi 1,2 miliardami let vyvinuly eukaryotické organismy.