În articolul nostru vom lua în considerare structura procariotelor și eucariotelor. Aceste organisme diferă semnificativ în ceea ce privește nivelul de organizare. Și motivul pentru aceasta este particularitățile structurii informațiilor genetice.
Caracteristici ale structurii celulelor procariote
Procariotele sunt toate organismele vii ale căror celule nu conțin un nucleu. Dintre reprezentanții celor cinci regate moderne ale naturii vii, doar unul le aparține - Bacteriile. Procariotele pe care le luăm în considerare includ și alge albastre-verzi și arhee.
În ciuda absenței unui nucleu format în celulele lor, acestea conțin material genetic. Acest lucru vă permite să stocați și să transmiteți informații ereditare, dar limitează varietatea metodelor de reproducere. Toate procariotele se reproduc prin împărțirea celulelor lor în două. Nu sunt capabili de mitoză și meioză.
Structura procariotelor și eucariotelor
Trăsăturile structurale ale procariotelor și eucariotelor care le deosebesc sunt destul de semnificative. Pe lângă structura materialului genetic, acest lucru este valabil și pentru multe organele. Eucariotele, care includ plante, ciuperci și animale, conțin în citoplasmămitocondrii, complex Golgi, reticul endoplasmatic, multe plastide. Procariotele nu le au. Peretele celular, pe care îl au ambele, diferă în compoziția chimică. În bacterii, este compus din carbohidrați complecși pectină sau mureină, în timp ce la plante are la bază celuloză, iar în ciuperci - chitină.
Istoricul descoperirilor
Caracteristicile structurii și vieții procariotelor au devenit cunoscute oamenilor de știință abia în secolul al XVII-lea. Și asta în ciuda faptului că aceste creaturi au existat pe planetă încă de la începuturile sale. În 1676, au fost examinate pentru prima dată printr-un microscop optic de către creatorul său Anthony van Leeuwenhoek. Ca toate organismele microscopice, omul de știință le-a numit „animale”. Termenul de „bacterii” a apărut abia la începutul secolului al XIX-lea. A fost propusă de celebrul naturalist german Christian Ehrenberg. Conceptul de „procariote” a apărut mai târziu, în epoca creării microscopului electronic. Și la început, oamenii de știință au stabilit faptul că există diferențe în structura aparatului genetic al celulelor diferitelor creaturi. E. Chatton în 1937 a propus să combine organismele în două grupe conform acestei caracteristici: pro- și eucariote. Această diviziune există până astăzi. În a doua jumătate a secolului al XX-lea, a fost descoperită o distincție între procariotele înșiși: arheea și bacterii.
Caracteristici ale aparatului de suprafață
Aparatul de suprafață al procariotelor este format dintr-o membrană și un perete celular. Fiecare dintre aceste părți are propriile sale caracteristici. Membrana lor este formată dintr-un strat dublu de lipide și proteine. procariote,a cărui structură este destul de primitivă, au două tipuri de structură a peretelui celular. Astfel, în bacteriile gram-pozitive, constă în principal din peptidoglican, are o grosime de până la 80 nm și este strâns adiacent membranei. O trăsătură caracteristică a acestei structuri este prezența în ea a porilor prin care pătrund o serie de molecule. Peretele celular al bacteriilor gram-negative este foarte subțire - până la maximum 3 nm. Nu aderă strâns la membrană. Unii reprezentanți ai procariotelor au și o capsulă mucoasă la exterior. Protejează organismele de uscare, deteriorări mecanice și creează o barieră osmotică suplimentară.
organele procariote
Structura celulei procariotelor și eucariotelor are propriile sale diferențe semnificative, care constau în primul rând în prezența anumitor organite. Aceste structuri permanente determină nivelul de dezvoltare al organismelor în ansamblu. Cele mai multe dintre ele sunt absente la procariote. Sinteza proteinelor în aceste celule are loc prin ribozomi. Procariotele acvatice conțin aerozomi. Acestea sunt cavități de gaz care oferă flotabilitate și reglează gradul de scufundare al organismelor. Doar procariotele conțin mezosomi. Aceste pliuri ale membranei citoplasmatice apar numai în timpul utilizării metodelor de fixare chimică în timpul pregătirii celulelor procariote pentru microscopie. Organelele de mișcare ale bacteriilor și arheilor sunt cilii sau flageli. Și atașarea la substrat se realizează prin băutură. Aceste structuri formate din cilindri proteici sunt numite și vilozități și fimbrie.
Ce este un nucleoid
Dar cea mai semnificativă diferență este structura genei procariotelor și eucariotelor. Toate aceste organisme posedă informații ereditare. La eucariote, este situat în interiorul nucleului format. Acest organel cu două membrane are propria sa matrice numită nucleoplasmă, înveliș și cromatină. Aici se realizează nu numai stocarea informațiilor genetice, ci și sinteza moleculelor de ARN. În nucleoli, ei formează ulterior subunități de ribozomi - organele responsabile de sinteza proteinelor.
Structura genelor procariote este mai simplă. Materialul lor ereditar este reprezentat de regiunea nucleoidă sau nucleară. ADN-ul din procariote nu este împachetat în cromozomi, ci are o structură circulară închisă. Nucleoidul conține, de asemenea, molecule de ARN și proteine. Acestea din urmă sunt similare ca funcție cu histonele eucariote. Sunt implicați în duplicarea ADN-ului, sinteza ARN-ului, repararea structurii chimice și spargerea acidului nucleic.
Caracteristici ale activității de viață
Procariotele, a căror structură nu este complexă, desfășoară procese de viață destul de complexe. Aceasta este nutriția, respirația, reproducerea de felul lor, mișcarea, metabolismul … Și o singură celulă microscopică este capabilă de toate acestea, a cărei dimensiune variază de la până la 250 de microni! Deci despre primitivitate se poate vorbi doar relativ.
Caracteristicile structurii procariotelor determină mecanismele fiziologiei lor. De exemplu, ei sunt capabili să primească energie în trei moduri. Primul estefermentaţie. Este realizat de unele bacterii. Acest proces se bazează pe reacții redox, în timpul cărora sunt sintetizate moleculele de ATP. Acesta este un compus chimic, în timpul divizării căruia energia este eliberată în mai multe etape. Prin urmare, nu degeaba se numește „baterie celulară”. Următoarea cale este respirația. Esența acestui proces este oxidarea substanțelor organice. Unele procariote sunt capabile de fotosinteză. Exemple sunt algele albastre-verzi și bacteriile violet, care conțin plastide în celulele lor. Dar arheile sunt capabile de fotosinteză fără clorofilă. În timpul acestui proces, dioxidul de carbon nu este fixat, ci se formează direct moleculele de ATP. Deci, în esență, aceasta este o adevărată fotofosforilare.
Tip de masă
Bacterii și arheile sunt procariote, a căror structură le permite să efectueze diferite moduri de hrănire. Unii dintre ei sunt autotrofi. Aceste organisme ele însele sintetizează substanțe organice în timpul fotosintezei. Celulele unor astfel de procariote conțin clorofilă. Unele bacterii obțin energie prin descompunerea anumitor compuși organici. Tipul lor de nutriție se numește chimiotrofic. Reprezentanții acestui grup sunt bacteriile de fier și sulf. Alții absorb numai compuși gata preparati. Se numesc heterotrofi. Majoritatea dintre ei duc un mod de viață parazit și trăiesc doar în interiorul celulelor altor creaturi. O varietate din acest grup sunt, de asemenea, saprotrofe. Se hrănesc cu produse reziduale saumaterie organică în descompunere. După cum puteți vedea, modul în care procariotele se hrănesc este destul de divers. Acest fapt a contribuit la răspândirea lor largă în toate habitatele.
Forme de reproducere
Procariotele, a căror structură este reprezentată de o celulă, se reproduc prin împărțirea acesteia în două părți sau prin înmugurire. Această caracteristică se datorează și structurii aparatului lor genetic. Procesul de fisiune binară este precedat de duplicarea sau replicarea ADN-ului. În acest caz, molecula de acid nucleic este mai întâi desfășurată, după care fiecare catenă este duplicată conform principiului complementarității. Cromozomii formați ca urmare a acestui lucru diverg către poli. Celulele cresc în dimensiune, între ele se formează o constricție și apoi are loc izolarea lor finală. Unele bacterii sunt, de asemenea, capabile să formeze celule cu reproducere asexuată - spori.
Bacterii și arhee: caracteristici distinctive
De mult timp, arheile, împreună cu bacteriile, au fost reprezentanți ai Regatului Drobyanka. Într-adevăr, au multe caracteristici structurale similare. Aceasta este în primul rând dimensiunea și forma celulelor lor. Cu toate acestea, studiile biochimice au arătat că au o serie de asemănări cu eucariotele. Aceasta este natura enzimelor, sub influența cărora au loc procesele de sinteză a moleculelor de ARN și proteine.
După modul de hrănire, majoritatea sunt chimiotrofe. Mai mult, substanțele care sunt descompuse în procesul de obținere a energiei de către arhee sunt mai diverse. Aceștia sunt atât carbohidrați complecși, cât șiamoniac și compuși metalici. Printre arhei există și autotrofe. Foarte des intră într-o relație simbiotică. Nu există paraziți printre arhei. Cel mai adesea în natură se găsesc comensali și mutualiști. În primul caz, arheile se hrănesc cu substanțele corpului gazdei, dar nu îi dăunează. Spre deosebire de acest tip de simbioză, într-o relație mutualistă, ambele organisme beneficiază. Unele dintre ele sunt metagene. Astfel de arhee locuiesc în sistemul digestiv al oamenilor și al mamiferelor rumegătoare, provocând formarea excesivă de gaze în intestine. Aceste organisme se reproduc prin fisiune binară, înmugurire sau fragmentare.
Arheile au stăpânit aproape toate habitatele. Ele sunt deosebit de diverse în compoziția planctonului. Inițial, toate arheile au fost clasificate drept extremofile, deoarece pot trăi în izvoare termale, corpuri de apă cu salinitate ridicată și la adâncimi cu presiune semnificativă.
Importanța procariotelor în natură și viața umană
Rolul procariotelor în natură este semnificativ. În primul rând, sunt primele organisme vii care au apărut pe planetă. Oamenii de știință au descoperit că bacteriile și arheile au apărut acum aproximativ 3,5 miliarde de ani. Teoria simbiogenezei sugerează că unele organele de celule eucariote au provenit și din ele. În special, vorbim despre plastide și mitocondrii.
Multe procariote sunt folosite în biotehnologie pentru a produce medicamente, antibiotice, enzime, hormoni, îngrășăminte, erbicide. Omul a folosit de mult proprietăți beneficebacterii lactice pentru fabricarea de brânzeturi, chefir, iaurt, produse fermentate. Cu ajutorul acestor organisme, se realizează purificarea corpurilor de apă și a solurilor, îmbogățirea minereurilor din diferite metale. Bacteriile formează microflora intestinală a oamenilor și a multor animale. Alături de arhee, ele ciclează multe substanțe: azot, fier, sulf, hidrogen.
Pe de altă parte, multe bacterii sunt agentul cauzator al bolilor periculoase, reglând populația multor specii de plante și animale. Acestea includ ciuma, sifilisul, holera, antraxul, difteria.
Deci, procariotele sunt numite organisme ale căror celule sunt lipsite de un nucleu format. Materialul lor genetic este reprezentat de un nucleoid, format dintr-o moleculă circulară de ADN. Dintre organismele moderne, bacteriile și arheile aparțin procariotelor.
