Прокариотические клетки

Клеточные организмов делятся на две большие группы по особенностям строения их клеток: эукариоты и прокариоты.

Эукариоты – это организмы, клетки которых содержат четко оформленное ядро, в котором находится вся генетическая информация. В переводе с греческого «эу» – хорошо и «кариот» – ядро.

К этой категории относят клетки всех живых организмов, как одноклеточные, так и многоклеточные, кроме клеток второй группы – прокариот.

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

Отдельную группу организмов составляют вирусы. Это особая форма – неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри клеток.

В 1892 году вирус впервые был описан в статье Дмитрия Ивановского. Вирус (лат. virus – яд) вызывает болезни, как растений, так и животных.

На него не действуют антибиотики, хотя сейчас разработаны противовирусные препараты, которые помогают с ними бороться.

Признаки клеток прокариот

Что же можно назвать основным признаком прокариотических клеток. Конечно же это их очень маленькие размеры и гаплоидность, т.е одинарный набор хромосом.

Особенности клеток прокариот

Клеточная стенка прокариот состоит из белка, который называется муреин и слизистой капсулы из полисахаридов. Внутри клетки располагается нуклеоид – это бактериальная хромосома, которая представляет собой одиночную кольцевую молекулу ДНК.

Также в клетках располагаются рибосомы, с помощью которых происходит синтез белка. У фотосинтезирующих бактерий в клетку встроены фотосинтетические мембраны (о них будет сказано дальше) и органелла дыхания или мезосома.

Оболочка клеток прокариот могут иметь выросты – жгутики и пили. С их помощью клетка передвигается. Прокариоты не содержат митохондрий (своеобразная энергетическая станция).

Синтез АТФ (источник энергии для всех биохимических процессов в живых клетках) происходит на плазматической мембране.

Обратите внимание! У клеток есть органеллы – это специализированные микроструктуры, которые постоянно есть в клетках и которые выполняют ряд жизненно важных функций (внутриклеточный обмен веществ, энергетический и информационный обмен).

Размеры и форма клеток прокариот

Впервые бактериальные клетки были описаны в 1683 году А. Левенгуком. Он рассмотрел и смог описать бактерии зубного налета. С помощью микроскопа он смог рассмотреть бактерии, которые были достаточно «крупными».

Размеры бактериальных клеток варьируют в пределах 0,1 – 10 мкм (1 мкм = 10-6м) в длину, а их диаметр в среднем составляет – 1 мкм.

Нам сложно ориентироваться в таких размерах. Но поперек клетки можно разместить 200 молекул глобулярных белков. Белков примерно 5 нм в диаметре. Это средний размер.
Глобулярными называются белки, в молекулах которых полипептидные цепи плотно свёрнуты в компактные шарообразные структуры (глобулы).

А вот форм прокариотических клеток известно несколько. Есть основные четыре формы, каждая из которых имеют свое название. Кроме этого они могут делиться еще на несколько подформ.

1. Кокки – это сферическая форма бактерий, напоминающая одинокие шарики. Ее разновидностью являются:
• стафилококки – бактерии, сцепленные вместе и внешне напоминающие виноградную гроздь;
• стрептококки – бактерии, образующие цепочку;

• диплококки – бактерии, сцепленные по двое.

2. Бациллы – палочковидная форма бактерий. Они могут быть как одиночными, так и образовывать цепочки. Некоторые бациллы имеют так называемые эндоспоры (особая стадия покоя у бактерий).

3. Спириллы – бактерии спиралевидной формы.

4. Вибрионы – бактерии, внешне напоминающие запятую.

Оболочка клеток прокариот

Клеточная стенка бактерий хорошо сохраняет форму клетки, т.к. это довольно прочная структура. Прочность оболочек связана с тем, что в них находятся муреины.

Это молекулы, состоящие из параллельных полисахаридных цепей, перекрестно связанных короткими цепями аминокислот через регулярные промежутки. Получается своеобразный сетчатый каркас, окружающий клетку.

На самом деле это одна огромная молекула.

Клеточная стенка предохраняет клетку от разрыва при поступлении в нее большого количества воды. Все необходимые вещества попадают в клетку через мельчайшие поры в клеточной стенке.

С клеточными стенками связан еще один метод классификации бактерий на группы: грамположительные и грамотрицательные.
Название групп связано с разработкой метода окрашивания бактерий. Изобретение метода принадлежит Кристиану Граму – датский биолог. Из-за различия в строении клеточной стенки, некоторые бактерии окрашиваются (грамположительные), а некоторые – нет (грамотрицательные).

У грамположительных бактерий в муреиновую сетку в основном встроены полисахариды и белки. Это делает стенку клетки более толстой.

Стенки грамотрицательных бактерий тоньше, но структура их более сложная. Муреиновый слой этих клеток покрыт тонким и гладким слоем, который состоит из липидов и полисахаридов. Они выполняют функцию дополнительной защиты для клетки. Он, например, выдерживает воздействие такого антибактериального фермента как лизоцим, который содержится в слезах или слюне.

Наличие этого слоя делает грамотрицательные бактерии устойчивыми против пенициллина. Ведь применение именно этого препарата спасло многие жизни от бактериальных инфекций.

Рибосомы в клетках прокариот

В 1931 и 1932 годах после получения патента и изготовления первого прототипа современного электронного микроскопа, ученые получили возможность приступить к изучение прокариот более детально. Именно после этого, они смогли изучить и описать рибосомы бактерий. Это очень мелкие образования внутри клетки, которые служат местом синтеза белков, как у прокариот, так и у эукариот.

Диаметр рибосом в бактериях около 18 нм. Они состоят рибосомальной РНК (рибонуклеиновая кислота) на 65%. Оставшиеся 35% составляют разные по размеру белки.
Например, бактерия Кишечная палочка, содержит около 15 000 рибосом. Это эквивалентно почти ¼ сухой массы клетки).

Деление клеток прокариот

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

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

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

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

Питание клеток прокариот

Питание — это процесс необходимый любому живому организму для получения энергии и веществ. Чтобы синтезировать органические соединения, живые организмы используют либо энергию света, либо энергию химических связей.

Организмы, способные к фотосинтезу, используют световую энергию. Они называются фототрофами. Для этого у них есть специфические особенности и способности.

Организмы, использующие только химическую энергию, называются хемотрофами.

Большая часть организмов относится к гетеротрофам, т.е. к организмам, которые используют готовые органические вещества.

Прокариоты, по способу питания делятся на две группы:
• Автотрофы (синтезируют органические вещества из неорганических):
o фотосинтезирующие сине-зеленые или цианобактерии. За счет способности к фотосинтезу, они выделяют кислород.

Некоторые из них могут связывать газообразный азот воздуха, и переводить его в состав азотсодержащих органических веществ;
o хемосинтезирующие (железобактерии и нитрифицирующие бактерии) получают энергию в процессе окисление неорганических веществ таких как аммиак и нитраты.

• Гетеротрофы (используют готовые органические вещества):

o сапротрофы – питаются мертвыми органическими веществами. Бактерии выделяют на мертвую органику ферменты, и переваривание пищи у них происходит вне организма. Уже растворимые продукты поступают в тело сапротрофа (бактерии гниения и брожения);

o симбионты (явление мутуализма) – организмы, живущие в симбиозе с другими организмами и получающие органические вещества от них (клубеньковые бактерии, бактерии кишечника человека, которая обеспечивает человеческий организм витаминами групп В и К);

o паразиты питаются органическими веществами живых организмов (хозяев), внутри которых они обитают (болезнетворные бактерии или микробы). Бактерии, вызывающие болезни называются патогенами. Паразиты, которые могут жить только в живых клетках, называются облигатными. Но есть бактерии, которые сначала заражают «хозяина» и вызывают его гибель, а потом живут как сапротрофы.

Аэробы – используют для дыхания атмосферный кислород (бактерии гниения); анаэробы живут в отсутствии кислорода (бактерии ботулизма).

Примеры прокариотических клеток

Бактерий можно обнаружить повсюду. Это обитатели почвы и пыли, воды и воздуха. Они могут жить как внутри, так и на поверхности животных и растений. Некоторые бактерии могут жить в горячих термальных источниках с температурой 78°С и даже выше. Некоторые живут в глубине океана, выдерживая низкие температуры и чудовищное давление.

Бактерии могут пережить период замораживания во льду. Именно с них начинаются пищевые цепи в этих сложных для жизни условиях.
С точки зрения биомассы и количества видов, прокариоты являются наиболее представительной формой жизни на Земле. Например, в одном грамме плодородной почвы содержится 2,5 млрд.

бактерий; в 1 см³ свежего молока их количество может превышать 3 млрд.

Бактерии обеспечивают круговорот веществ в природе. Они участвуют в образовании перегноя (бактерии гниения). Связывая атмосферный азот, они переводят его в доступную для растений форму в виде нитратов и нитритов (клубеньковые бактерии).
Вместе с грибами, бактерии обеспечивают круговорот биогенных элементов в природе, разрушая органические вещества в процессе своей жизнедеятельности.

Бактерии используются в производственных процессах. Получение кефира, йогуртов, квашение капусты или приготовление силоса – это заслуга молочнокислых бактерий.
Получение некоторых видов антибиотиков или кормовых белков – это тоже «работа» бактерий.

Многие биотехнологические процесс также строятся на том, что в прокариотических клетках протекают очень разнообразные биохимические реакции.

Но бактерии, к сожалению, могут принести немало бед.
Разные виды стрептоккоков могут, как придать пикантный вкус йогурту, так и вызвать такие болезни как скарлатина и ангина. Стафилоккоки, попав в носоглотку, могут вызвать фурункулез или воспаление легких. Некоторые формы болезней проявляются в виде пищевых отравлений.
Один из видов диплококков вызывает пневмонию, а спириллы – сифилис.

Разновидности палочковидных бактерий вызывают брюшной тиф, сибирскую язву, столбняк и ботулизм.

Холеру вызывает бактерия в форме вибриона.
Но бактерии могут быть опасны не только для людей, но и для растений и животных.

• Ложе океана
• Течение Куросио

Биология. 11 класс

Как вы знаете, клетки прокариот, в отличие от эукариотических, лишены ядра и мембранных органоидов. Прокариотами являются бактерии, а эукариотами — протисты, грибы, растения и животные.

Строение прокариотических клеток. Размеры клеток прокариот обычно составляют от 0,5 до 10 мкм. Однако встречаются бактерии как бóльших, так и меньших размеров. Форма бактериальных клеток также различается.

Например, клетки кокков имеют шаровидную форму, бацилл — палочковидную, а у спирилл они закручены в виде спиралей.

Несмотря на различия в размерах и форме, все прокариотические клетки устроены по единому плану и состоят из поверхностного аппарата и цитоплазмы (рис. 15.1).

В состав поверхностного аппарата бактериальной клетки входят цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) и клеточная стенка, иногда — слизистая капсула. У некоторых прокариот поверхностный аппарат помимо плазмалеммы и клеточной стенки включает наружную мембрану, похожую по строению на плазмалемму.

Цитоплазматическая мембрана клеток прокариот может образовывать различные по форме впячивания в цитоплазму. По составу, структуре и выполняемым функциям плазмалемма бактерий сходна с цитоплазматической мембраной эукариотических клеток.

Жесткая клеточная стенка обеспечивает поддержание формы бактериальной клетки и ее защиту от механических повреждений. Она предохраняет клетку от разрыва в результате действия высокого тургорного давления, вызванного поступлением воды в цитоплазму путем осмоса.

 *Как вам уже известно, прочность клеточной стенки прокариот обеспечивает каркас, состоящий из пептидогликана муреина.*

*В конце XIX в. датский микробиолог К. Грам разработал особый метод окрашивания прокариотических клеток, на основе которого бактерии были разделены на две группы. Бактерии, клетки которых окрашиваются по методу Грама в сине-фиолетовый цвет, называют грамположительными, а те, которые приобретают красную или розовую окраску, — грамотрицательными.*

*Метод окраски по Граму относится к сложным способам окрашивания, при котором используются два красителя — основной и дополнительный.

Сначала клетки бактерий обрабатывают основным красителем — анилиновым (например, генциановым фиолетовым или метиловым фиолетовым), а затем этот краситель фиксируют раствором йода.

При последующем промывании окрашенного препарата спиртом грамположительные бактерии сохраняют сине-фиолетовую окраску, а грамотрицательные обесцвечиваются. После этого добавляется дополнительный краситель (фуксин), который окрашивает клетки грамотрицательных бактерий в красный или розовый цвет.*

*Различия между грамположительными и грамотрицательными прокариотами связаны прежде всего с составом и строением поверхностного аппарата их клеток (рис. 15.2). Так, у грамположительных бактерий клеточная стенка толстая, а у грамотрицательных — намного тоньше и, следовательно, менее жесткая.

Однако у грамотрицательных бактерий снаружи от клеточной стенки имеется наружная мембрана, обладающая, как и плазмалемма, избирательной проницаемостью. Она является дополнительным барьером, ограничивающим доступ различных веществ в клетку.

Этим обусловлена бóльшая устойчивость грамотрицательных бактерий к действию ряда антибиотиков, ферментов и ядов.*

У некоторых бактерий поверх клеточной стенки или наружной мембраны есть слизистая капсула, состоящая главным образом из полисахаридов. Капсула защищает клетку от механических повреждений и высыхания, а у болезнетворных бактерий — еще и от действия иммунной системы организма-хозяина.

На поверхности клеток многих бактерий имеются тонкие *полые внутри* белковые выросты — ворсинки. Они служат для прикрепления к разным субстратам или другим клеткам. *Специальные ворсинки принимают участие в половом процессе бактерий — конъюгации.

С их помощью обеспечивается контакт между двумя бактериальными клетками и передача наследственной информации из одной клетки в другую.

Конъюгация у бактерий не связана с размножением, поскольку в результате этого процесса не происходит увеличения количества особей.*

Клетки некоторых прокариот имеют органоиды движения — жгутики. Бывают клетки с одним, несколькими или множеством жгутиков. *По строению и механизму работы жгутики бактерий принципиально отличаются от жгутиков и ресничек эукариотических клеток. Бактериальный жгутик не покрыт плазмалеммой.

Он представляет собой длинный полый цилиндр, состоящий из молекул белка флагеллина и имеющий форму спирали. Толщина жгутика составляет 10—20 нм. Его основание образовано несколькими белками, которые способны вращаться друг относительно друга, что и лежит в основе вращения всего жгутика.

При этом для движения жгутика используется не энергия АТФ, как у эукариот, а энергия, которая выделяется в процессе транспорта ионов водорода (Н+) через плазмалемму.*

В цитоплазме прокариотической клетки расположена кольцевая молекула ДНК — бактериальная хромосома. *Область цитоплазмы, в которой она находится, обычно занимает центральную часть клетки и называется нуклеоидом.

* В клетках большинства бактерий, кроме бактериальной хромосомы, содержатся небольшие кольцевые молекулы ДНК — плазмиды. *Они могут удваиваться независимо от бактериальной хромосомы и передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации.

* Плазмиды не являются обязательными компонентами бактериальной клетки. Однако они могут содержать наследственную информацию, которая обеспечивает проявление у клетки свойств, помогающих ей выжить в определенных условиях окружающей среды.

Примером могут служить плазмиды, обусловливающие устойчивость к тем или иным антибиотикам или токсинам.

В каждой прокариотической клетке обязательно присутствуют *70S* рибосомы. *Они могут свободно располагаться в гиалоплазме или прикрепляться к цитоплазматической мембране.

* В клетках бактерий также могут содержаться *различные включения, например трофические —* капли липидов, крахмальные зерна или гранулы гликогена.

Их отложение происходит в условиях избытка питательных веществ, а потребление — при истощении пищевых ресурсов.

*У некоторых прокариот, обитающих в водной среде, в гиалоплазме имеются так называемые газовые пузырьки. Они заполнены смесью газов и ограничены белковой оболочкой, непроницаемой для воды.

Газовые пузырьки позволяют регулировать глубину погружения бактериальной клетки с минимальными затратами энергии. При увеличении их объема клетка всплывает, а при уменьшении — погружается. Это особенно важно, например, для фотосинтезирующих прокариот.

Возможность регулировать глубину погружения позволяет им находиться в условиях с оптимальной концентрацией углекислого газа и освещенностью.

Некоторые виды прокариот при наступлении неблагоприятных условий могут переходить в состояние бактериальной споры. При спорообразовании происходит уплотнение участка цитоплазмы, содержащего бактериальную хромосому. Далее вокруг этого участка формируется прочная многослойная оболочка.

Бактериальные споры отличаются очень высокой устойчивостью к действию высоких и низких температур, ядовитых веществ, радиоактивного излучения и др. Они могут сохранять жизнеспособность в течение многих лет и прорастать, когда условия вновь становятся благоприятными.

Важно отметить, что спорообразование у прокариот не является способом бесполого размножения, а служит для перенесения неблагоприятных условий.*

Сравнительная характеристика прокариот и эукариот, сходства и различия

Прокариоты и эукариоты — что это?

Замечание 1

Организмы одноклеточных и многоклеточных делятся на две категории — эукариоты и прокариоты.

Клетки животных, а также почти все растения и грибы обладают интерфазным ядром. Кроме того, прокариотические и эукариотические клетки (прокариоты и эукариоты) имеют стандартные для всех клеток органоиды. Такие организмы называются ядерными или эукариотами.

Прокариоты или доядерные — это не такая большая категория организмов, как эукариоты, но более древняя по своему происхождению. К ним относятся бактерии сине-зеленые водоросли (цианобактерии). У них нет настоящего ядра и большинства органоидов, присущих цитоплазме.

Но у эукариот и прокариот есть свои особенности. Обратимся к сравнению клеток прокариот и эукариот, в частности, рассмотрим строение прокариотической и эукариотической клеток, а также обозначим различия прокариот и эукариот.

Сравнительная характеристика прокариот и эукариот

Характеристика клеток прокариот

При сравнении прокариот и эукариот важно подробно остановиться на строении.

Прокариотическая и эукариотическая клетки имеют разное строение. Строение клеток прокариот достаточно простое. Клетка прокариот не имеет ядра, ядрышка и хромосом. Клеточное ядро в этом случае заменяет нуклеоид.

Он представляет собой похожее на ядро образование, без оболочки с одной кольцевой молекулой ДНК, которая связана с небольшим количеством белка.

Также можно сказать, что это скопление белков и нуклеиновых кислот: они лежат в цитоплазме и не отделены от нее мембранами.

Последний момент является ключевым для деления клеток на прокариот и эукариот (доядерные и ядерные). Далее мы посмотрим сравнение эукариотических и прокариотических клеток в таблице.

В прокариотических клетках нет внутренних мембран — за исключением вмятин плазмолеммы. Исходя из этого получается, что органеллы прокариот немногочисленны: митохондрий, эндоплазматической сети, хлоропластов, лизосом, комплекса Гольджи. Все перечисленное есть в эукариотических клетках — там они окружены мембраной. Вакуоли также отсутствуют.

Замечание 2

В прокариотических клетках есть только одна единственная органелла — это рибосома. Но здесь рибосомы мельче, чем у клеток эукариот.

Строение клетки прокариот характеризуется тем, что у клеток есть плотная клеточная стенка, которая их покрывает, и часто слизистая капсула.

Клеточная стенка состоит из муреина. Молекула муреина, в свою очередь, включает параллельно расположенные полисахаридные цепи: они сшиты друг с другом короткими цепями пептидов.

Плазматическая мембрана характеризуется тем, что у нее есть способность прогибаться внутрь цитоплазмы и образовывать, таким образом, мезосомы.

На мембранах мезосом находятся окислительно-восстановительные ферменты, а фотосминтезирующие прокариоты имеют также соответствующие пигменты: бактериохлорофилл (бактерии) и фикобилины (цианобактерии).

За счет этого мембраны получают возможность осуществлять функции, свойственные митохондриям, хлоропластам и другим органеллам.

Замечание 3

Для прокариот характерно бесполое размножение. Оно происходит в результате простого деления клетки пополам.

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

• Сравнительная характеристика клеток, представленных в таблице, поможет различать два типа клеток без каких-либо проблем.
• Сравнительная характеристика прокариот и эукариот в таблице:

Если посмотреть на сравнение клеток прокариот и эукариот в таблице, то становится понятно, в чем заключается их похожесть и отличия. В таблице прокариоты и эукариоты — это практически две разные клетки.

Замечание 4

Кстати, сравнение клеток прокариот и эукариот в таблице в 9 классе уже необходимо уметь делать.

Сравнительная характеристика эукариот и прокариот будет неполной без анализа первых. Так что помимо сравнительной характеристики клеток в таблице нужно знать, что собой представляют эукариоты.

Характеристика клеток эукариот

Эукариотическая и прокариотическая клетки обладают разным составом.

Несмотря на то, что клетки эукариот включают те же структурные элементы, что и прокариотические клетки, строение клетки эукариот сложнее. К таким элементам относятся цитоплазма, клеточная стенка эукариот, плазмолемма.

Строение клеток эукариот характеризуется разделением на компартменты (реакционные пространства) при помощи множества мембран. В каждом из компартментов происходят разнообразные химические реакции — одновременно и независимо друг от друга.

Ниже представлены сведения об эукариотической клетке в таблице (сравнение клеток разных царств эукариот не приводим).

Строение эукариотической клетки в таблице, а точнее, в одной картинке:

Из таблицы строения эукариотической клетки понятно, насколько сложным оно является.

Главные функции в клетке выполняют ядро и различные органеллы, такие как митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы и др. Что касается ядра, пластид и митохондрий, то они отделены от цитоплазмы при помощи двухмембранной оболочки. Генетический материал содержится в ядре клетки.

Замечание 5

Функция хлоропластов — улавливание солнечной энергии и преобразование ее в химическую энергию углеводов при помощи фотосинтеза.

Митохондрии получают энергию в процессе расщепления белков, углеводов, жиров и других органических соединений.

Эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи — это мембранные системы цитоплазмы эукариотических клеток. Их наличие обеспечивает нормальное осуществление всех жизненных процессов в клетке.

Лизосомы, вакуоли и пероксисомы отвечают за выполнение специфических функций.

Немембранное происхождение имеют хромосомы, рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты.

Замечание 6

Основной способ размножения эукариотических клеток — митоз.

Эта основная информация по сравнению прокариотической и эукариотической клетки. Отличия прокариот от эукариот в таблице наглядно видны.

Прокариотическая клетка – определение, примеры и структура

Прокариотические клетки – это клетки, которые не имеют настоящего ядра или мембраносвязанных органелл. Организмы внутри доменов бактерии и археи имеют прокариотические клетки, в то время как другие формы жизни являются эукариотическими. Однако организмов с прокариотическими клетками в изобилии и составляют большую часть биомассы Земли.

Организмы, которые имеют прокариотические клетки одноклеточный и называются прокариотами. Прокариотические клетки могут контрастировать с эукариотическими клетками, которые являются более сложными.

эукариот клетки имеют ядро, окруженное ядерная мембрана а также имеют другие органеллы, которые выполняют определенные функции в клетка, Прокариотическая клетка содержит только одиночная мембрана, которая окружает клетку как внешнюю мембрану.

Все реакции в пределах прокариот следовательно, имеют место в рамках цитоплазма клетки. Хотя это делает клетки немного менее эффективными, прокариотические клетки все еще обладают замечательной репродуктивной способностью.

Прокариот размножается через двойное деление процесс, который просто расщепляет дублированную ДНК на отдельные клетки.

Без каких-либо органелл или сложных хромосом для размножения большинство прокариотических клеток могут делиться каждые 24 часа или даже быстрее при достаточном запасе пищи.

Хотя многие прокариотические клетки адаптировались к свободному существованию в окружающей среде, многие другие приспособились жить в кишечнике других организмов.

Эти комменсальные организмы выжить, разрушая молекулы внутри кишечника и позволяя организм они живут в способности переваривать более широкий спектр продуктов.

Например, кишечник человека содержит 2-3 фунта бактерий, которые эволюционировали, чтобы помочь нам переваривать сложные углеводы, белки и жиры.

Бактерии – это одноклеточные микроорганизмы, которые встречаются почти повсюду на Земле, и они очень разнообразны по своей форме и структуре. На Земле живет около 5 × 1030 бактерий, в том числе и в наших телах; в кишечнике человека бактерии превосходят численность клеток человека 10: 1.

клеточные стенки бактерии содержат пептидогликана, молекула из сахара и аминокислоты это дает клеточная стенка его структура и толще у некоторых бактерий, чем у других. Бактерии содержат определенные структуры, уникальные для них, как упоминалось ранее, такие как капсула, жгутики и пили.

У большинства бактерий есть только один хромосома это круговое число, которое может варьироваться от около 160 000 пар оснований (п.н.) до 12 200 000 п.н. Они также содержат плазмиды, которые представляют собой небольшие круглые кусочки ДНК, которые реплицируются независимо от хромосомы.

Некоторые бактерии могут образовывать эндоспоры. Это жесткие, бездействующие структуры, к которым бактерии могут довести себя в условиях голода, когда недостаточно питательных веществ.

Они не нуждаются в питательных веществах и устойчивы к экстремальным температурам, УФ-лучам и химическим веществам.

Когда условия окружающей среды снова становятся благоприятными, эндоспора может снова активироваться.

Археи похожи по размеру и форме на бактерии, и они также одноклеточные. Поскольку бактерии и археи являются двумя типами прокариот, это означает, что все прокариоты одноклеточные. Некоторые археи встречаются в экстремальных условиях, таких как горячие источники, но их можно найти в самых разных местах, таких как почвы, океаны, болота и другие организмы, включая людей.

Как бактерии, археи могут иметь клеточную стенку и жгутики. Однако структура этих органелл различна. Например, клеточные стенки архей не содержат пептидогликана. Кроме того, жгутики архей работают так же, как жгутики бактерий, но они развивались из разных структур.

Мембраны архей очень отличаются от мембран всех других форм жизни; они содержат разные липиды, которые имеют разную стереохимию. Археи обычно имеют одну круговую хромосому, как бактерии. Археальная хромосома может варьироваться от менее чем 491 000 до около 5 700 000 пар оснований. Они также могут содержать плазмиды.

Об архее известно меньше, чем о бактериях; они не были классифицированы как отдельная группа прокариот до 1977 года.

Прокариотические клетки не имеют истинного ядра, которое содержит их генетический материал, как у эукариотических клеток.

Вместо этого прокариотические клетки имеют нуклеоидная область, который является областью неправильной формы, которая содержит ДНК клетки и не окружена ядерной оболочкой.

Некоторые другие части прокариотических клеток сходны с таковыми в эукариотических клетках, таких как клеточная стенка, окружающая клетку (которая также обнаружена в растение клетки, хотя и имеет другой состав).

Подобно эукариотическим клеткам, прокариотические клетки имеют цитоплазму, гелеобразное вещество, которое составляет «наполнение» клетки, и цитоскелет который удерживает компоненты клетки на месте.

Как прокариотические клетки, так и эукариотические клетки имеют рибосомы, которые представляют собой органеллы, которые продуцируют белки, и вакуоли, небольшие пространства в клетках, которые хранят питательные вещества и помогают устранить потери.

У некоторых прокариотических клеток есть жгутики, которые представляют собой структуры в виде хвоста, которые позволяют организму перемещаться.

Они также могут иметь пили, маленькие волосоподобные структуры, которые помогают бактериям прилипать к поверхностям и могут позволять переносить ДНК между двумя прокариотическими клетками в процессе, известном как конъюгация.

Другая часть, которая найдена в некоторых бактериях, является капсулой. Капсула представляет собой липкий слой углеводов, который помогает бактериям прилипать к поверхностям вокруг себя.

Все прокариотические клетки имеют нуклеоиде область, ДНК и РНК как их генетический материал, рибосомы, которые производят белки, и цитоплазма, которая содержит цитоскелет, который организует и поддерживает части клетки. Прокариотические клетки проще, чем эукариотические, а организм, который является прокариотом, одноклеточный; он состоит только из одной прокариотической клетки.

Длина прокариотических клеток обычно составляет от 0,1 до 5 микрометров (от 0,00001 до 0,005 см). Эукариотические клетки, как правило, намного больше, от 10 до 100 микрометров. Прокариотические клетки имеют более высокое отношение площади поверхности к объему, потому что они меньше, что позволяет им получать большее количество питательных веществ через их плазматическая мембрана.

В отличие от эукариотических клеток, прокариотические клетки не имеют четко выраженных органелл, связанных мембранами. Вместо этого многие реакции, которые проводит клетка, происходят внутри цитоплазмы клетки. На самом деле, есть 2 основных компонента, которые присутствуют во всех прокариотических клетках.

Первый клеточная мембрана, Это слой фосфолипид молекулы, которые отделяют внутреннюю часть клетки от внешней. Хотя они не присутствуют у всех прокариот, многие секретируют клеточную стенку, используемую для защиты и размещения клетки в дополнительном слое белков и структурных молекул.

Вторая часть, обнаруженная во всех прокариотических клетках, – это ДНК. ДНК является основным планом всей жизни и находится во всех клетках.

У прокариот ДНК часто принимает форму большого кольцевого генома. Это можно сравнить с организованными хромосомами, которые обычно находятся в эукариотах.

Этот большой круг ДНК определяет, какие белки создает клетка, и регулирует действия клетки.

Другие прокариотические клетки могут иметь большое количество разных частей, такие как реснички и жгутики, чтобы помочь им передвигаться. Хотя эти структуры похожи по функциям на те, которые обнаруживаются у эукариот, они часто имеют другую структуру. Это говорит о том, что два типа клеток подверглись очень различным процессам отбора и независимо включали структуры.

Прокариотические клетки делятся через процесс двойное деление, В отличие от митоз этот процесс не включает конденсация ДНК или дублирование органелл. Прокариотические клетки имеют только небольшое количество ДНК, которая не сохраняется в сложных хромосомах. Кроме того, нет никаких органелл, так что нечего делить.

Когда прокариот растет до больших размеров, процесс двойное деление происходит. Этот процесс дублирует ДНК, а затем разделяет каждую новую цепь ДНК на отдельные клетки. Этот процесс проще, чем митоз, и как таковые бактерии могут размножаться гораздо быстрее.

Урок 7. строение клетки. прокариотическая клетка – Биология – 9 класс – Российская электронная школа

Урок Конспект Дополнительные материалы Все живые организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две большие группы: прокариоты и эукариоты. Вирусы не относятся к прокариотам и эукариотам, а представляют неклеточную форму жизни.

К прокариотам относятся бактерии (включая цианобактерии) и архебактерии. Прокариотические клетки присущи древним одноклеточным организмам.

Древнейшие на Земле организмы, не имеющие клеточного ядра, появившиеся около четырех миллиардов лет тому назад, называются прокариотами, то есть доядерными. В настоящее время они тоже распространены, обитают в воде, почве, воздухе, на покровах животных и растений, а также внутри них.

Прокариоты освоили экстремальные места обитания: горячие источники (они выживают и живут при температуре 700 и выше), моря и соленые озера (галобактерии живут при солености около 30 %).

Форма бактерий чрезвычайно разнообразна: шаровидная, палочковидная и изогнутая.Размеры клеток большинства прокариот – от 0,2 до 10 микрометров, встречаются и карлики (нанобактерии и микоплазмы), размер которых – от 0,05 до 0,1 микрометра. Кроме этого, существуют и гиганты (макромонусы) с размерами до 10 микрометров.

Средний размер клетки бактерии – около 1 микрометра. Размеры прокариот меньше размеров эукариот.

У многих одноклеточных и некоторых многоклеточных организмов в клетке нет оформленного ядра. У прокариот молекула ДНК одна и образует кольцевую молекулу, т.е. имеется ДНК-содержащая зона – нуклеоид (от греч.

«нечто похожее на ядро»).

Прокариотическими клетками называются клетки, не имеющие оформленного ядра.Клетки, имеющие ядро, называются эукариотическими.У эукариот молекулы ДНК имеют линейное строение. Эукариоты возникли в процессе эволюции, к ним относятся растения, животные и грибы.Строение бактериальной клеткиРассмотрим строение прокариотической клетки.Снаружи клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной. Строение мембран у двух этих групп организмов одинаковое. Клеточная мембрана прокариот образует многочисленные впячивания внутрь клетки – мезосомы. На них располагаются ферменты, обеспечивающие реакции обмена веществ в прокариотической клетке. Поверх плазматической мембраны клетки прокариот покрыты оболочкой, состоящей из углеводов, образованной полисахаридами – пектином и муреином. В цитоплазме прокариотических клеток нет мембранных органоидов: митохондрий, пластидов, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом. Их функции выполняют складки и впячивания наружной мембраны – мезосомы. В цитоплазме прокариот беспорядочно располагаются мелкие рибосомы. Цитоскелета в прокариотических клетках тоже нет, но иногда встречаются жгутики, которые способствуют передвижению бактерий. На поверхности бактериальной клетки находятся пили – белковые нити, с помощью которых бактерии присоединяются к субстрату или поверхности. Половые пили служат для обмена генетического материала между различными бактериями.Фотосинтезирующие бактерии – цианобактерии, имеют в клетках фотосинтезирующие мембраны или тилакоиды, в которых содержатся пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза, такие как хлорофилл.В неблагоприятных условиях (холод, жара, засуха) многие бактерии образуют споры. При спорообразовании вокруг бактериальной хромосомы образуется особая плотная оболочка, а остальное содержимое клетки отмирает. Спора может десятилетиями находиться в неактивном состоянии, а в благоприятных условиях из нее снова прорастает активная бактерия.

Размножение прокариот.

Чаще всего прокариоты размножаются бесполым путем: ДНК удваивается, и далее клетка делится в поперечной плоскости пополам. В благоприятных условиях бактерии способны делиться каждые 20 минут; при этом потомство от одной клетки через трое суток теоретически имело бы массу 7500 тонн! К счастью, таких условий в принципе быть не может.

Половое размножение у прокариот наблюдается гораздо реже, чем бесполое, однако оно очень важно, так как при обмене генетической информацией бактерии передают друг другу устойчивость к неблагоприятным воздействиям (например, к лекарствам).

При половом процессе бактерии могут обмениваться как участками бактериальной хромосомы, так и особыми маленькими кольцевыми двуцепочечными молекулами ДНК – плазмидами.

Обмен может происходить через цитоплазматический мостик между двумя бактериями или с помощью вирусов, усваивающих участки ДНК одной бактерии и переносящих их в другие бактериальные клетки, которые они заражают.

Роль бактерий в природе. Важнейшая роль бактерий в природе – это поедание отмерших организмов.

Бактерии-гниения играют роль санитаров, их относят к сапротрофным организмам. Питаясь органическими веществами мертвых тел, эти бактерии превращают погибшие растения и трупы животных в перегной. В одном кубическом сантиметре поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов почвенных бактерий.

Бактерии участвуют в круговороте веществ на планете, в биосфере все вещества переходят от организма к организму, они находятся в постоянных круговоротах.

Без бактерий эти вещества накапливались бы в больших количествах, не поступали бы дальше, то есть без них круговорот веществ был бы невозможен: примером может быть круговорот азота в природе.

В почве существуют определенные бактерии, которые из азота воздуха делают азотные удобрения для растений, это клубеньковые бактерии, которые поселяются прямо в корнях растений.Бактерии – самые многочисленные существа на земле, и они участвуют в цепях питания: есть крошечные организмы, питающиеся бактериями.

Особые бактерии – цианобактерии, бактерии, способные к фотосинтезу, которые насыщают нашу землю кислородом.

Бактерии оказывают на землю практически глобальное воздействие, они вездесущи и необыкновенно выносливы, бактерии определяют границы биосферы – самую нижнюю ее часть, где еще можно найти бактерии, и самую верхнюю ее часть, где бактерии существуют.Т.о. можно сделать вывод, что прокариотическая клетка организована достаточно просто по сравнению с эукариотической клеткой, их основным отличием является отсутствие оформленного ядра и мембранных органоидов у бактериальных клеток.

Список литературы

1. Каменский А.А. и др. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 класс. – М.: Дрофа, 2002. – 304 с.2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Биология. 9 класс. – 5-е изд., испр. – М.: 2013. – 240 с.3. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Биология. Общие закономерности. 9 класс. – М.: 2011. – 278 с. 4. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.5. Большой справочник по биологии/под ред. Т.В. Ивановой, Г.Л. Свиридовой. – М.: «Издательство Астрель», «Олимп», «Фирма «Издательство АСТ», 2000. – 448 с.: ил.Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет:1. Festival.1september.ru2. Biouroki.ru3. https://ege.sdamgia.ru Сообщить об ошибке в уроке

Прокариотические клетки

☰

Прокариотические клетки были первыми живыми организмами, появившимися на Земле, они имеют наиболее простое строение. На сегодняшний день к прокариотам (доядерным) относят бактерий и архей, все они одноклеточные организмы (редко образуют колонии). Цианобактерий (они же синезеленые водоросли) относят к бактериям в ранге типа.

Прокариоты — это нетаксономическая группа организмов, объединяющая бактерий и архей по признаку отсутствия у них ядра. Бактерии и археи выделяются в рангах разных надцарств (доменов), они отличаются между собой многими биохимическими процессами и, как считается, имеют разные эволюционные пути. Кроме них, третьим надцарством являются эукариоты.

Клетки прокариотического типа мельче клеток эукариот.

У них нет ядра, настоящих мембранных органелл, клеточного центра.

У ряда групп бактерий есть впячивания цитоплазматической мембраны, которые выполняют различные функции за счет локализации на них тех или иных ферментов.

У цианобактерий есть фотосинтетические мембраны (везикулы, тилакоиды, хроматофоры), образованные из клеточной мембраны. Они могут сохранять с ней связь, а могут быть и обособленными.

Генетический материал прокариот находится в цитоплазме. Основной его объем сосредоточен в нуклеоиде — кольцевой молекуле ДНК, в одном месте прикрепленной к цитоплазматической мембране. Она не связана с белками гистонами как у эукариот.

В прокариотических клетках по-другому регулируется реализация генетической информации. Кроме нуклеоида есть еще плазмиды (мелкие кольцевые молекулы ДНК). Почти вся ДНК транскрибируется (в то время как у эукариот обычно менее половины).

Прокариоты почти всегда гаплоидны. Новые клетки образуются путем бинарного деления, перед этим нуклеоид удваивается. У прокариот нет процессов митоза и мейоза.

Их рибосомы мельче, чем эукариот.

Цитоплазма прокариот почти неподвижна. Не характерно амебоидное движение.

Поступление в прокариотическую клетку веществ осуществляется за счет осмоса.

Есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофный способ питания осуществляется не только путем фотосинтеза, но и за счет хемосинтеза (энергия поступает не от солнечного света, а от химических реакций окисления различных веществ).

Согласно симбиотической гипотезе, в процессе эволюции от внедрившихся в другую клетку определенных групп прокариотических клеток произошли митохондрии и пластиды.

Клетки бактерий отличаются разнообразной формой (палочковидные, округлые, извитые и др.). У них есть сложная клеточная оболочка (состоящая из клеточной стенки, капсулы, слизистого чехла), жгутики и ворсинки.

Большинство архей хемоавтотрофы. Археи не образуют спор и среди них нет паразитов.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Строение прокариотической клетки – признаки, функции и структура

История эволюции

В XIX веке естествоиспытатель из Германии Э. Геккель, изучая доядерные простейшие организмы, назвал их монерами. В то время из-за слабых микроскопов исследования были несовершенны, поэтому ученые считали прокариотами многие формы жизни.

Монеры представляли особый интерес, так как считалось, что первые земные организмы появились в виде тел, не преобразованных на ядро и протоплазму. Если кратко, то первая существующая модель развития организмов основывается на видах прокариот, которые появились в процессе эволюции из прокариотических клеток.

Эукариоты, в отличие от них, начали развиваться гораздо позднее. Другие специалисты предполагают, что прокариотическая форма появилась в процессе упрощения после эволюции сложной эукариотической клетки.

Одна из последних версий, которая была обобщена в 2005 году, гласит, что все формы жизни образовались одновременно из разных клеток, входящих в единый генофонд. До сих пор у ученых нет общего мнения о положении эукариотов в схеме эволюции.

Доказательством, что они появились позднее прокариотов, считаются их окаменелые ископаемые, которые на 1,7 млрд лет моложе. Версия вирусного происхождения предполагает, что эукариотическая клетка состоит из трех элементов, принадлежащих предкам:

1. Вирусный компонент, из которого появилось эукариотическое ядро.
2. Цитоплазма и клеточная мембрана, унаследованная от прокариотической клетки.
3. Клетки прокариотов, из которых образовались митохондрии и хлоропласты путем эндоцитоза.

Существует предположение, что ядро могло образоваться в результате нескольких заражений архейной клетки, которая уже имела бактерию — предка митохондрий.

Особенности поверхностного строения

Прокариотическую клетку снаружи покрывает слизистый слой, который называется капсулой. Она на 98% состоит из воды и обладает полисахаридной, мукополисахаридной или пептидной природой.

Этот слой не считается обязательным в клеточной структуре, но в то же время выполняет ряд биологических функций: защищает ее от фагоцитов и вирусов, при недостатке влаги сохраняет ее, с помощью капсулы осуществляется прикрепление к плотной поверхности.

В поверхностную структуру также входят:

1. Пили — цилиндрические белковые образования, равномерно расположенные на поверхности и напоминающие ворсинки или реснички. Они бывают общего вида, способствуют прикреплению к субстрату и клеткам человека. Кроме того, существуют половые пили, принимающие участие в передаче генетического материала между клетками и поглощении бактериофагов.
2. Жгутики — спиральные образования цилиндрической формы, являющиеся органами движения бактерий. Их количество и расположение может быть различным и считается типичным признаком. По этим характеристикам различают бактерии: монотрихи, амфитрихи, лофотрихи, перитрихи.
3. Клеточная стенка — выполняет роль механической защиты, поэтому считается одним из важных элементов клеточной структуры. Толщина защитной стенки находится в диапазоне от 0,01 до 14 мкм. Это довольно плотный и эластичный элемент, который придает клетке форму и жесткость. В стенке имеются поры, через которые внутрь проходят мелкие молекулы и вода.

В химический состав клеточной стенки входит специфический гетерополимер — пептидогликан, который состоит из чередующихся цепочек N-ацетилглюкозамина и M-ацетилмурамовой кислоты. Такая структурная особенность отличает бактерии от эукариотов и делает прокариоты более уязвимыми.

Внутренняя структура бактерий

Непосредственно под клеточной стенкой расположена цитоплазматическая мембрана, которая считается обязательным элементом строения клетки. По своей структуре она сходна у бактериальных, животных и растительных микроорганизмов.

Сейчас ученые подтвердили жидкостно-мозаичную модель мембраны. Она обладает двумя слоями, состоящими из молекул фосфолипидов и триглицеридов. В них мозаичным образом входят белковые соединения, которые занимают до 70% всего объема цитоплазмы.

Небольшое количество в мембране составляют углеводы и РНК. По физическим характеристикам цитоплазма — это пластическое образование, играющее главную роль в обмене веществ. Помимо мембраны во внутреннюю структуру прокариотной клетки входят:

1. Мезосомы — специфические складки цитоплазматической мембраны, образованные трубочками, пузырьками и ламеллами. Они осуществляют дыхательную активность бактерий и принимают участие в клеточном делении.
2. Нуклеоид — макромолекула ДНК в белковом соединении. Отличается от эукариотов отсутствием характерных для ядра гистонов и гистоподобных белков. Кроме того, у него нет ядерной мембраны, а во время деления представляет собой хромосому, передающую генетическую информацию.
3. Плазмиды — звенья ДНК, расположенные вне колец хромосом и способные к саморепликации. Они передают по наследству устойчивость к лекарственным препаратам, токсигенности, бактериоциногенности и т. д.
4. Рибосомы — органоиды, не имеющие мембраны, в которой синтезируется белок. В нормальных условиях представляют собой две субъединицы, каждая из которых владеет РНК и белком. При синтезировании белка из РНК образуются полисомы, связанные с цитоплазмой.
5. Споры — представляют собой круглые или овальные тельца, которые образуются на определенном этапе развития бактерии или при ухудшении условий ее существования. Процесс образования спор происходит в несколько этапов, при этом клетка перестает расти.

Помимо перечисленных составляющих во внутреннюю структуру клетки входят различные внутриплазматические включения. К ним обычно относятся структурные элементы, которые не считаются необходимыми в жизнедеятельности бактерий.

Одни из них представляют собой продукты обмена, а другие — запас питательных веществ. К включениям относятся запасные полисахариды, резервные липиды и полифосфаты.