Mūsų straipsnyje apžvelgsime prokariotų ir eukariotų struktūrą. Šie organizmai labai skiriasi organizacijos lygiu. O to priežastis – genetinės informacijos struktūros ypatumai.
Prokariotinių ląstelių struktūros ypatumai
Prokariotai yra visi gyvi organizmai, kurių ląstelėse nėra branduolio. Iš penkių šiuolaikinių gyvosios gamtos karalysčių atstovų joms priklauso tik viena – Bakterijos. Prokariotai, kuriuos svarstome, taip pat apima melsvadumblius ir archėjus.
Nepaisant to, kad jų ląstelėse nėra susiformavusio branduolio, jose yra genetinės medžiagos. Tai leidžia saugoti ir perduoti paveldimą informaciją, tačiau riboja dauginimosi būdų įvairovę. Visi prokariotai dauginasi dalindami savo ląsteles į dvi dalis. Jie nesugeba mitozės ir mejozės.
Prokariotų ir eukariotų struktūra
Prokariotų ir eukariotų struktūrinės savybės, išskiriančios juos, yra gana reikšmingos. Be genetinės medžiagos struktūros, tai taip pat taikoma daugeliui organelių. Eukariotai, įskaitant augalus, grybus ir gyvūnus, yra citoplazmojemitochondrijos, Golgi kompleksas, endoplazminis tinklas, daug plastidžių. Prokariotai jų neturi. Ląstelės sienelė, kurią jie abu turi, skiriasi chemine sudėtimi. Bakterijose jį sudaro sudėtingi angliavandeniai pektinas arba mureinas, o augaluose – celiuliozė, o grybuose – chitinas.
Atradimų istorija
Prokariotų sandaros ir gyvenimo ypatumai mokslininkams tapo žinomi tik XVII a. Ir tai nepaisant to, kad šios būtybės planetoje egzistavo nuo pat jos įkūrimo. 1676 m. pirmą kartą juos per optinį mikroskopą ištyrė jo kūrėjas Anthony van Leeuwenhoek. Kaip ir visus mikroskopinius organizmus, mokslininkas juos pavadino „gyvūnais“. Terminas „bakterijos“atsirado tik XIX amžiaus pradžioje. Jį pasiūlė garsus vokiečių gamtininkas Christianas Ehrenbergas. „Prokariotų“sąvoka atsirado vėliau, elektroninio mikroskopo kūrimo eroje. Ir iš pradžių mokslininkai nustatė faktą, kad skirtingų būtybių ląstelių genetinio aparato struktūra skiriasi. E. Chatton 1937 metais pasiūlė pagal šį požymį sujungti organizmus į dvi grupes: pro- ir eukariotus. Šis skirstymas egzistuoja iki šiol. XX amžiaus antroje pusėje buvo atrastas skirtumas tarp pačių prokariotų: archėjos ir bakterijos.
Paviršiaus aparato ypatybės
Prokariotų paviršiaus aparatą sudaro membrana ir ląstelės sienelė. Kiekviena iš šių dalių turi savo ypatybes. Jų membraną sudaro dvigubas lipidų ir b altymų sluoksnis. prokariotai,kurių struktūra gana primityvi, jie turi dviejų tipų ląstelės sienelės sandarą. Taigi gramteigiamose bakterijose jis daugiausia susideda iš peptidoglikano, jo storis yra iki 80 nm ir yra glaudžiai greta membranos. Būdingas šios struktūros bruožas yra porų, per kurias prasiskverbia daugybė molekulių, buvimas. Gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelė yra labai plona – daugiausiai iki 3 nm. Jis nėra tvirtai prilipęs prie membranos. Kai kurie prokariotų atstovai taip pat turi gleivinę kapsulę išorėje. Jis apsaugo organizmus nuo išsausėjimo, mechaninių pažeidimų ir sukuria papildomą osmosinį barjerą.
Prokariotų organelės
Prokariotų ir eukariotų ląstelės struktūra turi reikšmingų skirtumų, kuriuos pirmiausia sudaro tam tikros organelės. Šios nuolatinės struktūros lemia visų organizmų išsivystymo lygį. Daugumos jų prokariotuose nėra. B altymų sintezė šiose ląstelėse vyksta per ribosomas. Vandens prokariotuose yra aerosomų. Tai dujų ertmės, kurios suteikia plūdrumą ir reguliuoja organizmų panardinimo laipsnį. Tik prokariotuose yra mezosomos. Šios citoplazminės membranos raukšlės atsiranda tik naudojant cheminio fiksavimo metodus, ruošiant prokariotines ląsteles mikroskopijai. Bakterijų ir archėjų judėjimo organelės yra blakstienos arba žvyneliai. O pritvirtinimas prie substrato atliekamas geriant. Šios b altymų cilindrų suformuotos struktūros dar vadinamos gaureliais ir fimbrija.
Kas yra nukleoidas
Tačiau reikšmingiausias skirtumas yra prokariotų ir eukariotų geno struktūra. Visi šie organizmai turi paveldimą informaciją. Eukariotuose jis yra susidariusio branduolio viduje. Ši dviejų membranų organelė turi savo matricą, vadinamą nukleoplazma, apvalkalu ir chromatinu. Čia vykdomas ne tik genetinės informacijos saugojimas, bet ir RNR molekulių sintezė. Vėliau branduoliuose jie sudaro ribosomų subvienetus – organelius, atsakingus už b altymų sintezę.
Prokariotinių genų struktūra paprastesnė. Jų paveldima medžiaga yra nukleoido arba branduolio sritis. Prokariotų DNR nėra supakuota į chromosomas, bet turi apskritą uždarą struktūrą. Nukleoidas taip pat turi RNR ir b altymų molekules. Pastarieji savo funkcijomis yra panašūs į eukariotų histonus. Jie dalyvauja DNR dubliavime, RNR sintezėje, cheminės struktūros taisyme ir nukleorūgščių pertraukose.
Gyvenimo veiklos ypatybės
Prokariotai, kurių struktūra nesudėtinga, vykdo gana sudėtingus gyvybės procesus. Tai mityba, kvėpavimas, savos rūšies dauginimasis, judėjimas, medžiagų apykaita… Ir visa tai sugeba tik viena mikroskopinė ląstelė, kurios dydis svyruoja nuo 250 mikronų! Taigi apie primityvumą galima kalbėti tik santykinai.
Prokariotų struktūros ypatumai lemia jų fiziologijos mechanizmus. Pavyzdžiui, jie gali gauti energiją trimis būdais. Pirmasis yrafermentacija. Jį vykdo kai kurios bakterijos. Šis procesas pagrįstas redokso reakcijomis, kurių metu sintetinamos ATP molekulės. Tai cheminis junginys, kurio skilimo metu energija išsiskiria keliais etapais. Todėl jis ne veltui vadinamas „celiuliozės baterija“. Kitas būdas yra kvėpavimas. Šio proceso esmė – organinių medžiagų oksidacija. Kai kurie prokariotai yra pajėgūs fotosintezei. Pavyzdžiai yra melsvadumbliai ir purpurinės bakterijos, kurių ląstelėse yra plastidų. Tačiau archėjos gali fotosintezėje be chlorofilo. Šio proceso metu anglies dioksidas nefiksuojamas, o tiesiogiai susidaro ATP molekulės. Taigi iš esmės tai yra tikrasis fotofosforilinimas.
Maitinimo tipas
Bakterijos ir archėjos yra prokariotai, kurių struktūra leidžia joms maitintis skirtingais būdais. Kai kurie iš jų yra autotrofai. Šie organizmai fotosintezės metu patys sintetina organines medžiagas. Tokių prokariotų ląstelėse yra chlorofilo. Kai kurios bakterijos energiją gauna skaidydamos tam tikrus organinius junginius. Jų mitybos tipas vadinamas chemotrofiniu. Šios grupės atstovai yra geležies ir sieros bakterijos. Kiti sugeria tik paruoštus junginius. Jie vadinami heterotrofais. Dauguma jų gyvena parazitiniu būdu ir gyvena tik kitų būtybių ląstelėse. Daugelis šios grupės atstovų taip pat yra saprotrofai. Jie minta atliekomis arbayrančios organinės medžiagos. Kaip matote, prokariotų maitinimosi būdas yra gana įvairus. Šis faktas prisidėjo prie plataus jų paplitimo visose buveinėse.
Reprodukcijos formos
Prokariotai, kurių struktūrą vaizduoja viena ląstelė, dauginasi ją dalijant į dvi dalis arba pumpuruojant. Šią savybę lemia ir jų genetinio aparato sandara. Prieš dvejetainio dalijimosi procesą vyksta dubliavimas arba DNR replikacija. Šiuo atveju pirmiausia išvyniojama nukleorūgšties molekulė, po kurios kiekviena grandinė dubliuojama pagal komplementarumo principą. Dėl to susidariusios chromosomos nukrypsta į polius. Ląstelės didėja, tarp jų susidaro susiaurėjimas, o tada įvyksta galutinė jų izoliacija. Kai kurios bakterijos taip pat gali formuoti nelytiškai besidauginančias ląsteles – sporas.
Bakterijos ir archėjos: skiriamieji bruožai
Ilgą laiką archėjos kartu su bakterijomis buvo Drobjankos karalystės atstovai. Iš tiesų, jie turi daug panašių struktūrinių savybių. Tai visų pirma yra jų ląstelių dydis ir forma. Tačiau biocheminiai tyrimai parodė, kad jie turi nemažai panašumų su eukariotais. Tai yra fermentų, kurių įtakoje vyksta RNR ir b altymų molekulių sintezės procesai, prigimtis.
Pagal šėrimo būdą dauguma jų yra chemotrofai. Be to, medžiagos, kurias suskaido archėjos energijos gavimo procese, yra įvairesnės. Tai ir sudėtingi angliavandeniai, iramoniakas ir metalų junginiai. Tarp archėjų yra ir autotrofų. Labai dažnai jie užmezga simbiotinius santykius. Tarp archėjų parazitų nėra. Dažniausiai gamtoje sutinkami komensalai ir abipusiai. Pirmuoju atveju archėjos minta šeimininko organizmo medžiagomis, bet jam nekenkia. Priešingai nei tokio tipo simbiozė, abipusiuose santykiuose naudos gauna abu organizmai. Kai kurie iš jų yra metagenai. Tokios archėjos gyvena žmonių ir atrajotojų žinduolių virškinimo sistemoje, todėl žarnyne susidaro per daug dujų. Šie organizmai dauginasi dvejetainio dalijimosi, pumpurų atsiradimo arba suskaidymo būdu.
Archaea įvaldė beveik visas buveines. Jie yra ypač įvairūs planktono sudėtimi. Iš pradžių visi archėjai buvo priskirti prie ekstremofilų, nes jie gali gyventi karštose versmėse, vandens telkiniuose, kuriuose yra didelis druskingumas, ir gylyje su dideliu slėgiu.
Prokariotų svarba gamtoje ir žmogaus gyvenime
Prokariotų vaidmuo gamtoje yra reikšmingas. Visų pirma, jie yra pirmieji gyvi organizmai, atsiradę planetoje. Mokslininkai nustatė, kad bakterijos ir archėjos atsirado maždaug prieš 3,5 mlrd. Simbiogenezės teorija rodo, kad iš jų atsirado ir kai kurių eukariotinių ląstelių organelės. Visų pirma kalbame apie plastidus ir mitochondrijas.
Daugelis prokariotų yra naudojami biotechnologijose vaistams, antibiotikams, fermentams, hormonams, trąšoms, herbicidams gaminti. Žmogus jau seniai naudojo naudingas savybespieno rūgšties bakterijos sūrių, kefyro, jogurto, fermentuotų produktų gamybai. Šių organizmų pagalba vykdomas vandens telkinių ir dirvožemių valymas, įvairių metalų rūdų sodrinimas. Bakterijos sudaro žmonių ir daugelio gyvūnų žarnyno mikroflorą. Kartu su archėjomis jie apdoroja daugybę medžiagų: azotą, geležį, sierą, vandenilį.
Kita vertus, daugelis bakterijų yra pavojingų ligų sukėlėjai, reguliuojantys daugelio augalų ir gyvūnų rūšių populiaciją. Tai apima marą, sifilį, cholerą, juodligę, difteriją.
Taigi, prokariotai vadinami organizmais, kurių ląstelėse nėra susiformavusio branduolio. Jų genetinę medžiagą vaizduoja nukleoidas, susidedantis iš apskritos DNR molekulės. Iš šiuolaikinių organizmų bakterijos ir archėjos priklauso prokariotams.
