Прокаріоти. Матеріал для учнів 10 класу.

Прокаріоти - це Прокаріоти і еукаріоти

З того моменту, як Земля стала повноцінною планетою, на неї поступово почала зароджуватися життя. Перш за все, з'явилися клітини – будівельний матеріал для всього живого. Спостерігається зараз різноманітність життєвих форм не тільки радує око, але і змушує задуматися над складністю еволюційних процесів. Незважаючи на несхожість організмів, клітини, з яких вони складаються, схожі один на одного. Але вчені все ж знайшли відмінності і поділили їх на дві великі групи: прокаріоти та еукаріоти. При цьому віруси класифікуються окремо, а наука поки не може визначитися, живі чи це організми.

Мікросвіт серед нас
Зараз люди живуть у великому світі, знаючи, що поруч знаходиться маленький всесвіт, кишащая різними мікроорганізмами: деякі з них лояльні до людини, інші – становлять небезпеку.

Мова йде про різноманітті бактеріальної життя. До прокариотам відносяться саме бактерії. Тоді як більш складні еукаріоти схематично поділяються на кілька царств: рослини, тварини, гриби і слизовики. Бактерії (прокаріоти) відрізняються наступними ознаками:

одинична, без'ядерна клітина (освіта нуклеоида);

бінарне поділ;

відмінність форм, величин;

наявність або відсутність органел.

Бактерії-прокаріоти поділяються на покручені (вібріони), паличкоподібні (бацили), схожі на штопор (спирилли) і кулясті (коки). Пересуваються клітини або з допомогою слизу, або використовуючи джгутики. 

Флагман еволюції Доведено, що прокаріоти з'явилися першими. Якщо перекласти слово з грецької мови, то "прокаріоти" – це клітини, в яких відсутнє ядро.

Але в настільки категоричне визначення необхідно внести деякі поправки. Прокаріоти містять структури, подібні до ядру, не мають мембран, які знаходяться в цитоплазматичної рідини. Такі неоформлені ядра отримали назву нуклеоїди. Саме у них знаходиться скромну кількість генетичної інформації клітини. Виникли найпростіші клітини близько 35 мільйонів століть тому. Дотримуючись цієї фантастичної цифри, можна стверджувати, що прокаріоти – це перша жива матерія на тоді ще юної Землі.

Більше. Об'ємніше. Складніше

Звернувшись до знань стародавніх греків, можна з'ясувати, що "еукаріотів" означає «володіє ядром», і це твердження повністю відповідає дійсності.

Такі клітини, висловлюючись сучасною мовою, більш просунуті. Наявність повноцінного ядра грає в цьому не останню роль. Повністю оформлене ядро двома шарами мембрани надійно захищає генетичний код, що міститься в ньому. Частково молекули ДНК знаходяться за межами ядра, в хлоропластах і мітохондріях. Крім іншого, еукаріоти значно більше без'ядерних за розміром і обсягом.




З'явилися еукаріоти приблизно через два мільярди років після виникнення елементарних прокаріотів. Можна сказати, що до прокариотам ставляться, як до прабатькам істинно ядерних.

Озброївшись мікроскопом

Клітини прокаріотів не тільки набагато менше, ніж еукаріоти, вони значно різняться своїми структурними особливостями.

Прокаріоти та еукаріоти відрізняються неоднаковою складністю будови, де прокариотическая клітина набагато простіше.

Слизова капсула. Функції капсули зводяться до захисту клітини: вона оберігає від висихання і дії антитіл. Складається в основному з полісахаридів, з полипептидними включеннями.

Стінка клітини. Завдяки муреину, з якого складається дана оболонка, цей структурний компонент відрізняється жорсткістю. Виконує потрійну функцію: захисну, транспортну, надійно фіксує форму і цілісність клітини.

Клітинний протопласту. З-за різниці в зрості протопласта і зовнішньої клітинної мембрани трапляються інвагінації - внутрішні прогини. Такі процеси дозволяють утворювати всіх органел, звані мезосомами. Вони виконують необхідні клітинні функції. У той час як на рибосоми покладена місія синтезу білка.

Нуклеоид. Витягнута, еліпсоїдна структура, яка виконує роль ядра. Вона ніяк не відокремлена від цитоплазми, тому вчені не класифікують її як повноцінне ядро. Додаткову ДНК-інформацію можуть нести дуже дрібні частинки – плазміди.

Необов'язкові органели. Представлені різними вкрапленнями: сірки, поліфосфатів, масла, глікогену, полисахаридних зерен. Також до органоидам відносять джгутики, які допомагають клітці рухатися, і пили – білкові включення, що виконують функцію прикріплення.

Якщо можна говорити про простоті будови застосовується до такої складної живої конструкції, як клітка, то, безумовно, прокаріоти – це прості структури.

Будова істинно ядерних

Еукаріоти, навпаки, мають складну будову. Виникли, на думку вченого світу, на основі прокаріотів, вони містять у своєму складі більш досконалі структури.

Мембрана. Виконує вибірково-захисну функцію.

Клітинна стінка, або гликоликс (у тварин). У грибів і рослин вона відіграє стабілізуючу і зберігає форму роль. Складається з хітину і целюлозних волокон, відповідно. Тварини обходяться без клітинної стінки внаслідок дії інших механізмів.

Цитоплазма. Складається з розчину неорганічних і органічних речовин під загальною назвою гиалоплазма. Головний компонент, здатний здійснювати хімічні реакції, – це білок.

Ядро. Найважливіша складова клітини. Воно зберігає генетичну інформацію в хромосомах. Захищене ядро двома мембранами.

Всіх органел. Знаходяться на території гиалоплазми і представлені безліччю найменувань. Найважливіші складові: мітохондрії, комплекс Гольджи, хлоропласти, лізосоми, рибосоми.

Ядро еукаріотів може ділитися двома способами: мітозом і мейозом. Це надзвичайно важливо для розвитку і роботи клітини.

Особливості прокаріотів

Після того як з'явився електронний мікроскоп, стало можливим диференціювати еукаріоти і прокаріоти, а також вивчити їх докладніше.

Головна відмінність доядерних клітин в тому, що прокаріоти – це бактерії, які присутні повсюдно: в організмі людини, воді, повітрі, рослинах. Дуже багато бактерій знаходиться в грунті. Вони живуть навіть в атомних реакторах! Незважаючи на малі розміри, прокаріоти є хранителями закодованої генетичної інформації, що впливає на життєдіяльність організмів. Наприклад, в плазмідах, які знаходяться у вільному плаванні серед вод цитоплазматичного коктейлю, може міститися ген, що впливає на стійкість бактерій до медикаментів. Крім того, простота організації не заважає бактеріям процвітати, активно множась, поряд з більш складними еукариотами.

Дилема: користь чи шкода

Значення еукаріотів не піддається сумніву: завдяки їм з'явилися різноманітні форми життя. А ось з бактеріями не все так однозначно. З одного боку, завдяки мікроорганізмам, що знаходяться в кишечнику, люди можуть успішно перетравлювати їжу, синтезувати і засвоювати вітаміни. Також прокаріоти, що покривають шкіру або слизові людини, виконують захисну функцію. Деякі бактерії необхідні для виробництва сирів, сметани, кислої капусти. Цікаво, що виділили бактерії, які володіють дією, подібною з антибіотиками. З іншого боку, певні види без'ядерних можуть викликати хвороби або псувати продукти. Вони здатні не тільки виділяти токсини, але і руйнувати клітини окупованого організму. Тому, напевно, говорити про користь або шкоду прокаріотів не можна: все залежить від їх типів. Але в будь-якому разі цим найдрібніших клітинам людство зобов'язане своїм існуванням.

Відмінність між прокаріотами та еукаріотами Всі організми, які мають клітинну будову, відносяться до однієї з груп (надцарств) — прокаріоти (перед’ядерні) або еукаріоти (ядерні) . В цій статті описано чим відрізняються між собою клітини прокаріотів та еукаріотів. Відмінність між прокаріотами та еукаріотами Найважливіша особливість еукаріотичних клітин пов’язана з розташуванням генетичного апарату в клітині. Генетичний апарат всіх еукаріот знаходиться в ядрі і захищений ядерною оболонкою (по-грецьки «еукаріот» значить має ядро). ДНК еукаріот лінійна (у прокаріот ДНК кільцева і вільно плаває в цитоплазмі). Вона пов’язана з білками-гістонами та іншими білками хромосом, яких немає у бактерій. В життєвому циклі еукаріот зазвичай присутні дві ядерні фази (гаплофаза і діплофаза). Перша фаза характеризується гаплоїдним (одинарним) набором хромосом, далі, зливаючись, дві гаплоїдні клітини (або два ядра) утворюють диплоїдну клітину (ядро), що містить подвійний (диплоїдний) набір хромосом. Через кілька поділок клітина знову стає гаплоїдною. Такий життєвий цикл для прокаріот не характерні. Ще одна відмінність — наявність у еукаріотичних клітин особливих органел, які мають свій генетичний апарат, що розмножуються поділом і оточених мембраною. Ці органели — мітохондрії і пластиди. За своєю будовою і життєдіяльності вони разюче схожі на бактерій. Ця обставина наштовхнула сучасних вчених на думку, що подібні організми є нащадками бактерій, які вступили в симбіотичні відносини з еукаріотами. Прокаріоти характеризуються малою кількістю органел, і жодна з них не оточена подвійною мембраною. У клітинах прокаріотів немає ЕПР, апарату Гольджі, лізосом. Не менш важливо, описуючи відмінності між прокариотами і еукаріотамі, сказати про таке явище у еукаріотичних клітин, як фагоцитоз. Фагоцитоз це (дослівно «поїдання») здатність еукаріотичних клітин захоплювати і перетравлювати найрізноманітніші тверді частинки. Цей процес забезпечує в організмі важливу захисну функцію. Поява фагоцитозу у еукаріот швидше за все пов’язано з середніми розмірами. Більшість бактерій має клітинну стінку, відмінну від еукаріотичної (далеко не всі еукаріоти мають її). У прокаріотів це міцна структура, що складається головним чином з муреїну. Серед еукаріот клітинну стінку мають гриби і рослини. У грибів вона складається з хітину і глюканов, у нижчих рослин — з целюлози і гликопротеинов, діатомові водорості синтезують клітинну стінку з кремнієвих кислот, у вищих рослин — з целюлози, геміцелюлози і пектину. Мабуть для крупніших еукаріотичних клітин стало неможливо створювати клітинну стінку з однієї молекули високу по міцності. Ця обставина могла змусити еукаріот використовувати інший матеріал для клітинної стінки. Різноманітний і обмін речовин у бактерій. Взагалі виділяють чотири типи харчування, і серед бактерій зустрічаються всі. Це фотоавтотрофні, фотогетеротрофний, хемоавтотрофні, хемогетеротрофні (фототрофні використовують енергію сонячного світла, хемотрофних використовують хімічну енергію). Еукаріоти ж або самі синтезують енергію з сонячного світла, або використовують готову енергію такого походження. Це може бути пов’язано з появою серед еукаріотов хижаків, необхідність синтезувати енергію, для яких відпала. Ще одна відмінність — будова джгутиків. У бактерій вони тонкі — всього 15-20 нм в діаметрі. Це порожнисті нитки з білка флагелліну. Будова джгутиків еукаріот набагато складніша. Вони являють собою виріст клітки, оточений мембраною, і містять цитоскелет (аксони) з дев’яти пар периферичних мікротрубочок і двох микротрубочек в центрі. Дві групи аналізованих нами організмів, як вже було сказано, сильно відрізняються і за своїм середнім розмірам. Діаметр клітини прокаріотів становить зазвичай 0,5-10 мкм, коли той же показник у еукаріот складає 10-100 мкм. Обсяг такої клітини в 1000-10000 разів більше, ніж прокаріотичної. У прокаріотів рибосоми дрібні (70S-типу). У еукаріот рибосоми більші (80S-типу). Основні відмінності між прокаріотами та еукаріотами наведені в таблиці. Ознака Прокаріоти Еукаріоти Розміри клітин Діаметр від 1 до 10 мкм, у середньому складає 0,5-2,0 мкм Діаметр від 8 до 100 мкм, у середньому 40-60 мкм Форма Одноклітинні або нитчасті Одноклітинні, нитчасті або багатоклітинні з диференціюванням Генетичний матеріал Кільцева ДНК знаходиться в цитоплазмі, не зв’язана з білками, нічим не відділена від цитоплазми. Немає ядра та ядерця. Хромосома кільцева Довгі, лінійні молекули ДНК, зв’язані з білками. Ядро відділене від цитоплазми оболонкою, усередині ядра знаходиться ядерце. Хромосоми всередині ядра, оточені ядерною мембраною Синтез білків Рибосоми дрібні, чутливі до антибіотиків. Ендоплазматичного ретикулуму немає Рибосоми більші, можуть бути прикріплені до ендоплазматичного ретикулуму Органели Органел мало або вони відсутні. Жодна з них не має мембранної оболонки. Внутрішні мембрани зустрічаються рідко; на них перебігають процеси дихання або фотосинтезу Органел багато. Деякі з них оточені подвійною мембраною, наприклад, ядро, мітохондрії, хлоропласти. Багато органел, обмежених одинарною мембраною, наприклад, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі, мікротільця, ендоплазматичний ретикулум тощо. Клітинні стінки Жорсткі, містять полісахариди й амінокислоти. Основний компонент, що їх зміцнює, — муреїн У рослин і грибів клітинні стінки жорсткі і містять полісахариди. Основний компонент клітинної стінки, що зміцнює її, у рослин — целюлоза, у грибів — хітин. Клітини тварин не мають стінок Цитоплазма Немає цитоскелета, руху цитоплазми, ендо- й екзоцитозу Добре розвинений цитоскелет, рух цитоплазми, ендо й екзоцитоз Джгутики Прості, мікротрубочки відсутні. Знаходяться поза клітиною (не оточені плазматичною мембраною). Діаметр 20 нм Складні, із розташуванням мікротрубочок типу 9-2. Розміщуються всередині клітини (оточені плазматичною мембраною). Діаметр 200 нм Дихання клітин У бактерій дихання анаеробне або аеробне, відбувається в мезосомах; у синьо-зелених водоростей — на цитоплазматичних мембранах Аеробне дихання відбувається в мітохондріях Перл клітин Простий поділ клітин, немає мітозу Мітоз (або мейоз) Фотосинтез Хлоропластів немає. Відбувається на мембранах, що не мають специфічної упаковки Хлоропласти є в рослинних клітинах, що містять спеціальні мембрани, які упаковані в ламели або грани Фіксація азоту Деякі мають цю здатність Жодний організм не здатний до фіксації азоту Вакуолі Відсутні Присутні Капсула Може бути Відсутня Тепер ви знаєте в чому різниця між прокаріотами та еукаріотами.Джерело: http://dovidka.biz.ua/vidminnist-mizh-prokariotami-ta-eukariotami/ Довідник цікавих фактів та корисних знань © dovidka.biz.ua