Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47

На протяжении многих лет с момента открытия существования микроорганизмов не было однозначного понимания их места в живой природе. Их относили к растениям (отсюда устаревший ныне термин «микрофлора[1]»), затем разделяли на группы среди растений и животных. Сейчас очевидно, что термин «микроорганизм» не имеет систематического смысла, то есть говорит исключительно о микроскопическом размере объекта.

Распространение прокариот

Примером прокариотических организмов могут служить повсеместно распространённые микроорганизмы, которые образуют царство бактерий. Все они относятся к доядерным организмам.

Освоили прокариотные организмы и экстремальные места обитания: горячие источники, мерзлоту, соленые озёра, высокогорье. Выживать в неблагоприятных условиях внешней среды микроорганизмам позволяет способность образовывать споры — особую форму, которая характеризуется повышенной устойчивостью. Даже в агрессивных условиях генетический материал внутри спор остаётся сохранным.

Несмотря на упрощенное строение, доядерные организмы обитают практически везде, даже там, где условия не позволяют жить более высокоорганизованным существам. Это стало возможным благодаря способности микроорганизмов защищаться от различных видов внешней агрессии при помощи образования капсулы, выработки определенных ферментов и спорообразования.

Сходства и различия в молекулярных процессах, протекающих в клетках прокариот и эукариот

Различия в организации генетического материала для этих групп не ограничиваются лишь его расположением и тем, замкнута ли ДНК в кольцо. Процессы транскрипции и трансляции у каждой группы имеют свои особенности. Например, для поддержания структуры ДНК и регуляции экспрессии генов в клетках эукариот и архей есть специальные белки – гистоны, которых нет у бактерий.

Гены бактерий собраны в опероны. Это означает, что несколько генов находятся друг за другом и имеют общий промотор (место старта трансляции), таким образом мРНК получается полицистронная, то есть кодирующая несколько белков. Эта особенность характерна и для архей. У эукариот, наоборот, для каждого гена есть свой промотор. В то же время, общим для эукариот и бактерий является наличие в генах некодирующих участков – интронов, которых нет у бактерий. Причем структура РНК-полимеразы, компонентов транскрипционного комплекса, а также все дальнейшие процессы транскрипции и дальнейшей обработки (процессинга) мРНК у эукариот и архей очень схожи, в то время, как у бактерий существенно отличаются. Например, транскрипция и трансляция, на матрице синтезируемой мРНК, у бактерий идут одновременно и для старта синтеза белка не требуется не требуется процессинга мРНК. Причем, трансляция бактерий начинается не с метионина, как у эукариот (и архей), а с формилметионина.

Читайте также:  Желудочный грипп симптомы и лечение диета

Помимо особенностей, связанных с транскрипцией и трансляцией, для прокариот, в отличие от эукариот, характерно большое разнообразие метаболических особенностей, таких как способность к метаногенезу архей, хемолитоавтотрофность, способность к фиксации азота и способность к аноксигенному фотосинтезу.

Исходя из этого, становится видно, что все три выделенные на настоящий момент домена – бактерии, археи и эукариоты существенно отличаются друг от друга. Причем археи, хоть и являются прокариотами и несут в своем строении типичные прокариотические черты – отсутствие ядра и мембранных органоидов в цитоплазме, кольцевая ДНК, кольцевая хромосома и многое другое, тем не менее в некоторых чертах похожи на эукариот. Говоря о родстве между этими тремя группами, стоит отметить, что согласно доминирующей в настоящее время гипотезе, считается, что не смотря на то, что и бактерии, и археи относятся к прокариотам, последние все же более близки к эукариотам. Таким образом, в ходе эволюции сперва произошло разделение на группу бактерий и некого общего предка, от которого в дальнейшем произошли археи и эукариоты

[1] В современной науке принято использовать термин «микробиота»

[2] S – константа седиментации. Скорость осаждения частицы при ультрацентрифугировании. В данном контексте ее используют, чтобы охарактеризовать размер частицы.

# Микробиология # 11 класс

Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты

Живые клетки весьма многообразны, начиная от строения и заканчивая выполняемыми ими функциями. Данные структуры изучает область биологии под названием «цитология».

Многообразие клеток

Одно из положений клеточной теории определяет клетку, как наименьшую структурно-функциональную единицу живого организма. В зависимости от количества таких структур все живые организмы делятся на «одноклеточных» и «многоклеточных». 

Одноклеточным организмам свойственно выполнение функций целого организма. В данную категорию относят:

  • бактерий;
  • грибы;
  • водоросли;
  • простейших животных.
Читайте также:  Какие бывают типы или виды бактерий и как их определить

В многоклеточных структурах клеткам свойственна специализация выполняемых функций, за счет чего последние могут формировать ткани и органы. 

Клеточные структуры обладают различными формами:

  • звезда (нейрон);
  • сфера (яйцеклетка);
  • цилиндр (эпителий);
  • куб (эпителий);
  • веретено (мышечное волокно);
  • диск (эритроцит);
  • призма (коньюктива глаза).

А лейкоциты крови вообще лишены постоянной формы! Параметры размера клеток разняться в диапазоне 0,2-100 мкм.

Основными структурными единицами строения клеток являются:

Цитоплазма – полужидкое содержимое клетки, в которой расположены внутриклеточные структуры.

Органоиды – обязательные клеточные компоненты, имеющие постоянную форму и выполняющие жизненно важные функции.

Мембрана – оболочка клетки, образованная двойным слоем фосфолипидов, пронизанным белковыми комплексами.

Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты

Прокариоты и эукариоты

Наличие оформленного ядра в клеткеопределяет ее отношение к следующим группам:

  • прокариотические (лишены ядерной оболочки);
  • эукариотические (имеют оформленное ядро).

Оформленное оболочкой ядерное вещество погружено в цитоплазму, включающую в себя постоянные клеточные компоненты (органоиды) и основное содержимое (гиалоплазму). Помимо них, внутри клеточных структур имеются включения, представляющие собой исчезающие и вновь появляющиеся составляющие, играющие выделительную и запасающую функции. 

У прокариот нет оформленного ядра, поэтому их генетическую информацию называют нуклеоидом. Цитоплазма таких клеточных структур содержит рибосомы. Все бактерии являются прокариотами.

Эукариотам свойственно наличие оформленного ядра – специальной структуры, содержащей молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В цитоплазме таких организмов много органоидов, имеющих немембранное и мембранное строение. Эукариотические клетки свойственны животным, человеку, грибам и растениям. Клетки эукариот крупнее соответствующих структур у прокариот. 

Сравнительная характеристика клеток растений, животных бактерий и грибов

Если сравнить между собой бактериальную, грибную, растительную и животную клетки, то можно найти в их строении ряд характерных особенностей.

  1. Бактериальная клетка
    • Снаружи такая структура покрыта муреиновой оболочкой с многочисленными ворсинками, которой нет у других живых организмов. Роль основного запасного вещества у таких структур выполняют молекулы волютина или гликогена.
  2. Грибная клетка
    • Молекулы гликогена выполняют роль запасного вещества у грибов, а наружной стенкой является оболочка, содержащая хитин. В редких случаях такая структура может содержать вакуоли с клеточным соком.
  3. Растительная клетка
    • Основным отличием таких структур является наличие хлоропластов, обусловливающих протекание фотосинтеза. Внутри растительных клеток большую часть цитоплазмы занимают заполненные клеточным соком объемные вакуоли. В качестве основного запасного вещества у растений выступает полисахарид – крахмал. Дополнительную прочность структурным звеньям растений придает покрывающая плазматическую мембрану клеточная стенка, состоящая их целлюлозных волокон.
  4. Животная клетка
    • Клетки животных лишены клеточной стенки, сверху их покрывает тонкий гликокаликс. Такая особенность связана со способом питания данных организмов (фагоцитарный захват). Внутри таких клеток имеются различные вакуоли – сократительные (удаление избытка воды и вредных продуктов обмена веществ) и пищеварительные (переваривание пищи).
Читайте также:  Инструкция по применению ТИОГАММА® 600 (THIOGAMMA® 600)

Анализируя приведенные особенности строения клеток разных организмов, можно сделать вывод об их питании.

Так, наличие в клетках растений хлорофилла, делает их автотрофами (синтезируют сами необходимые органические соединения), а его отсутствие – гетеротрофами (получают органические соединения в готовом виде).

К гетеротрофам относят все остальные живые организмы. Часть бактерий способна к автотрофному питанию (хемосинтез), только этот способ несколько отличается от такового у растений.

Смотри также:

Кариотип

Кариотип – это диплоидный набор хромосом соматических клеток организма определенного вида. Каждый вид растений и животных имеет определенное, постоянное число хромосом. Так, в ядре соматических клеток у лошадиной аскариды содержится 2 хромосомы, у мухи дрозофилы – 8, у человека – 46. Во всех соматических клетках число хромосом всегда парное (диплоидный набор – 2n), т.е. каждая хромосома в наборе имеет парную, гомологичную (одну из этих хромосом дочерний организм получает от отца, а вторую от матери). Гомологичные хромосомы одинаковы по величине, форме, расположению центромер. Для каждого биологического вида характерно постоянство числа, величины и формы хромосом. При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает только одна, поэтому хромосомный набор гамет называется гаплоидным (одинарным – 1n). При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Читайте: Пищеварительная система организма человека #39

КЛЕВЕР - портал о хорошем самочувствии