Прокариоти: структура и характеристики на жизнените функции

В тази статия разглеждаме структурата прокариоти и еукариоти.

Особености на структурата на прокариотните клетки

Прокариотите са всички живи организми, чиито клетки не съдържат ядро. От представителите на пет модерни Цари на живата природа към тях принадлежи само едно - Бактерии. Прокариотите, чиято структура обмисляме, включват представители на синьо-зелени водорасли и арка.

Въпреки липсата на ядро ​​в клетките, те съдържат генетичния материал. Това ви позволява да съхранявате и предавате наследствена информация, но ограничава разнообразието от начини за умножаване. Възпроизвеждането на всички прокариоти се извършва чрез разделяне на клетките им на две. Те не са способни на митоза и мейоза.

Структурата на прокариотите и еукариотите

Характеристиките на структурата на прокариотите и еукариотите, които ги отличават, са доста значими. В допълнение към структурата на генетичния материал, това се отнася и за много органели. Еукариотите, които включват растения, гъбички и животни, съдържат митохондрии в цитоплазмата, Golgi комплекс, ендоплазмения ретикулум и много пластиди. В прокариотите те отсъстват. Клетъчната стена, която присъства и в двете, се различава по химичен състав. Бактериите в състава си включват сложни въглехидрати пектин или мишка, докато в растенията се базират на целулоза, а в гъби - хитин.

История на откритието

Особеностите на структурата и жизнената активност на прокариотите стават известни на учените само през 17 век. И това въпреки факта, че тези същества съществуват на планетата от самото начало. През 1676 г. те са били разгледани за първи път в оптичния микроскоп от неговия създател Антъни ван Льовенхок. Както всички микроскопични организми, ученият ги нарича "animalikulami". Терминът "бактерии" се появява едва в началото на 19 век. Това беше предложено от известния немски натуралист Кристиан Еренберг. Понятието "прокариоти" възниква по-късно, в ерата на създаването на електронен микроскоп. И първо, учените са установили факта на разликата в структурата на генетичния апарат на клетките на различни същества. Е. Чатърън през 1937 г. предложи да се обединят на тази основа организмите в две групи: про-и еукариоти. Това разделение съществува и до днес. През втората половина на 20-ти век е открито различие сред самите прокариоти - археози и бактерии.

Характеристики на повърхностен апарат

Повърхностният апарат на прокариотите се състои от мембрана и клетъчна стена. Всяка от тези части има свои собствени характеристики. Тяхната мембрана се образува от двоен слой липиди и протеини. Прокариотите, чиято структура е доста примитивна, имат два вида структура на клетъчната стена. По този начин в грам-положителните бактерии той се състои основно от пептидогликан, има дебелина до 80 nm и се прилепва плътно към мембраната. Характерна черта на тази структура е наличието на пори, през които проникват редица молекули. Клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии е много тънка - максимум 3 nm. Тя не е прилепнала към мембраната. Някои прокариоти имат външна лигавица. Той предпазва организмите от изсушаване, механично увреждане, създава допълнителна осмотична бариера.

Прокариотични органели

Структурата на прокариотната клетка и евкариот има значителни различия, които се състоят главно в присъствието на някои органели. Тези постоянни структури определят степента на развитие на организмите като цяло. При прокариотите повечето от тях отсъстват. Синтез на протеин в тези клетки се случва рибозоми. Водните прокариоти съдържат аерозоми. Това са газови кухини, които осигуряват плаваемост и регулират степента на потапяне на организмите. Само в клетките на прокариотите са мезозоми. Тези гънки на цитоплазмената мембрана се появяват само по време на използването на методи за химическо фиксиране по време на подготовката прокариотни клетки до микроскопия. Органелите на движението на бактериите и арките са репички или фрагменти. Прикрепването към основата се извършва с триони. Тези структури, образувани от протеинови цилиндри, също се наричат ​​вили и пили.

Какво представлява нуклеоидът?

Най-съществената разлика обаче е в структурата на прокариотния и еукариотния ген. Наследствена информация се притежава от всички тези организми. В еукариотите той се намира вътре в украсено ядро. Този двумембранен органел има своя собствена матрица, която се нарича нуклеоплазма, мембраната и хроматина. Това не е само съхранение на генетична информация, но и синтез на РНК молекули. В ядрото на тези, впоследствие са образувани субедините на рибозомите, органелите, отговорни за протеиновия синтез.

Структурата на прокариотните гени е по-опростена. Техният наследствен материал е представен от нуклеоиден или ядрен район. ДНК в прокариотите не е опакована в хромозоми, но има пръстеновидна затворена структура. Нуклеоидът също включва РНК и протеинови молекули. Последните имат функция подобна на хистоните на еукариотите. Те участват в удвояването на ДНК, синтезирането на РНК, възстановяването на химическата структура и разкъсването на нуклеиновите киселини.

Характеристики на живота

Прокариотите, чиято структура не е трудна, извършват доста сложни процеси на живот. Тази храна, дишането, възпроизвеждането на собствения си вид, движението, метаболизма ... И всичко това е способно само на една микроскопична клетка, чиито размери са от 250 микрона! Така че е възможно да се говори за примитивност само относително.

Характеристиките на структурата на прокариотите определят механизмите на тяхната физиология. Например, те могат да получават енергия по три начина. Първата е ферментация. Тя се извършва от някои бактерии. Този процес се основава на окислително-редукционни реакции, през които се синтезират АТР молекули. Това е химическо съединение, чието разделяне отделя енергия на няколко етапа. Следователно, това не е напразно наречено "клетъчна батерия". Следващият начин е дишането. Същността на този процес е окисляването на органични вещества. Някои прокариоти са способни на фотосинтеза. Примерите им са синьо-зелени водорасли и лилави бактерии, които съдържат пластиди в клетките. Но архаиите са способни на хлорофилна фотосинтеза. По време на този процес въглеродният диоксид не е фиксиран, но ATP молекулите се образуват директно. Следователно, всъщност това е истинско фотофосфорилиране.

Вид храна

Бактериите и арките са прокариоти, чиято структура им позволява да извършват различни начини на хранене. Някои от тях са автотрофни. Тези организми синтезират сами органични вещества по време на фотосинтеза. В клетките на такива прокариоти има хлорофил. Някои бактерии получават енергия чрез разделяне на някои органични съединения. Техният тип храна се нарича хемотроп. Представители на тази група са железни и сяра бактерии. Други поглъщат само готови съединения. Те се наричат ​​хетеротрофи. Повечето от тях водят паразитен начин на живот и живеят само в клетките на други същества. Вариант на тази група са сапротрофни. Те се хранят с продукти от жизненоважна дейност или разграждащи органични вещества. Както можете да видите, начините на хранене на прокариотите са доста различни. Този факт допринесе за широкото им разпространение във всички местообитания.

Форми на възпроизвеждане

Прокариотите, чиято структура е представена от една клетка, се размножават, като се разделят на две части или се развиват. Тази особеност се дължи и на структурата на техния генетичен апарат. Процесът на двоично разделяне се предхожда от удвояване или ДНК репликация. В този случай молекулата на нуклеиновата киселина първо се развива, след което всяка верига се дублира принцип на взаимно допълване. Получените хромозоми се отклоняват към полюсите. Клетките се увеличават по размер, между тях се образува свиване и след това се извършва крайната им изолация. Някои бактерии също са в състояние да образуват клетки от безгръбначно възпроизводство - спор.

Бактерии и Archaea: отличителни белези

Дълго време археята, заедно с бактериите, бяха представители на Кралство Дробия. И наистина, те имат много подобни характеристики на структурата. Това е преди всичко размерът и формата на клетките им. Въпреки това, биохимичните изследвания показват, че те имат редица прилики с еукариотите. Това е естеството на ензимите, под влиянието на които протичат процесите на синтез на РНК и протеинови молекули.

По отношение на храненето, повечето от тях са хемотрофи. И веществата, които са разделени в процеса на получаване на енергията на архаичните, са по-разнообразни. Този сложен въглехидрати, амоняк и метални съединения. Има и сред архаиите и автотрофите. Много често влизат в симбиотична връзка. Между археите няма паразити. Най-често в природата има комунисти и взаимни. В първия случай археите се хранят със субстанциите на гостоприемника, но не го нанасят никакви вреди. За разлика от този вид симбиоза, с взаимни взаимоотношения, и двата органа се възползват. Някои от тях са metagenes. Такива архаи живеят в храносмилателната система на хората и преживните бозайници, причинявайки прекомерно образуване на газове в червата. Тези организми се размножават чрез двоично деление, порастване или раздробяване.

Археите са овладели почти всички местообитания. Те са особено разнообразни в състава на планктона. Първоначално всички археолози били насочвани към групата на екстреофилите, тъй като те са в състояние да обитават както горещи извори, така и във водни тела с повишена соленост и на дълбоки места със значителен натиск.

Значението на прокариотите в природата и човешкия живот

Ролята на прокариотите в природата е значителна. Първо, те са първите живи организми, които се появиха на планетата. Учените са установили, че бактериите и археите са се появили преди около 3,5 милиарда години. Теорията за симбиогенезата предполага, че някои от органелите от еукариотни клетки също произхождат от тях. По-специално става дума за пластиди и митохондрии.

Много прокариоти намират приложение в биотехнологията с цел получаване на лекарства, антибиотици, ензими, хормони, торове, хербициди. Човекът отдавна използва полезните свойства на млечнокисели бактерии за производство на сирене, кефир, кисело мляко, продукти от кисело зеле. С помощта на тези организми водните тела и почвите се пречистват и се обогатяват руди от различни метали. Бактериите формират микрофлората на червата на човека и много животни. Заедно с археоанците те циркулират много вещества: азот, желязо, сяра, водород.

От друга страна, много бактерии са причинителят на опасни заболявания, регулиращи броя на много видове растения и животни. Те включват чума, сифилис, холера, антракс, дифтерия.

Така че прокариотите се наричат ​​организми, чиито клетки са лишени от формално ядро. Техният генетичен материал е представен от нуклеоид, състоящ се от кръгова ДНК молекула. Сред модерните организми, прокариотите включват бактерии и арка.