Хто такі еукаріоти та прокаріоти: порівняльна характеристика клітин різних царств. Прокаріотичні та еукаріотичні клітини: будова, відмінності Прокаріоти будова коротко

Ділить всі клітини (або живі організми) на два типи: прокаріотиі еукаріоти. Прокаріоти - це без'ядерні клітини або організми, до яких належать віруси, прокаріот-бактерії та синьо-зелені водорості, у яких клітина складається безпосередньо з цитоплазми, в якій розташована одна хромосома. молекула ДНК(Іноді РНК).

Еукаріотичні клітинимають ядро, в якому знаходяться нуклеопротеїди (білок гістон + комплекс ДНК), а також інші органоїди. До еукаріотів належать більшість сучасних відомих науці одноклітинних та багатоклітинних живих організмів (у тому числі і рослин).

Будова ограноїдів еукаріотів.

Ядро клітиниє головним та найскладнішим органоїдом клітини, тому його ми розглянемо

У нашій статті ми розглянемо будову прокаріотів та еукаріотів. Ці організми суттєво відрізняються рівнем організації. А причина цього – особливості структури генетичної інформації.

Особливості будови клітин прокаріотів

Прокаріотами називають усі живі організми, клітини яких не містять ядра. З представників п'яти сучасних до них належать лише одне – Бактерії. Прокаріоти, будову яких ми розглядаємо, також включають представників синьо-зелених водоростей та архей.

Незважаючи на відсутність у їхніх клітинах оформленого ядра, генетичний матеріал вони містять. Це дозволяє зберігати та передавати спадкову інформацію, але обмежує різноманітність способів розмноження. Відтворення всіх прокаріотів відбувається шляхом розподілу їх клітини надвоє. До мітозу і мейозу вони не здатні.

Будова прокаріотів та еукаріотів

Особливості будови прокаріотів та еукаріотів, які їх відрізняють, досить суттєві. Крім структури генетичного матеріалу, це стосується багатьох органел. Еукаріоти, до яких належать рослини, гриби та тварини, містять у цитоплазмі мітохондрії, комплекс Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, багато пластидів. У прокаріотів вони відсутні. Клітинна стінка, яка є і в тих, і в інших відрізняється хімічним складом. У бактерій до її складу входять складні вуглеводи пектин або муреїн, тоді як у рослин її основу становить целюлоза, а у грибів – хітин.

Історія відкриття

Особливості будови та життєдіяльності прокаріотів стали відомі вченим лише в 17 столітті. І це, незважаючи на те, що ці істоти існували на планеті з моменту її зародження. У 1676 році їх вперше розглянув оптичний мікроскоп його творець Антоні ван Левенгук. Як і всіх мікроскопічних організмів, вчений назвав їх "анімалікулами". Термін "бактерії" виник лише на початку 19 століття. Його запропонував відомий німецький натураліст Християн Еренберг. Поняття "прокаріоти" виникло пізніше, за доби створення електронного мікроскопа. Причому спочатку вчені встановили факт розбіжності у будові генетичного апарату клітин різних істот. Еге. Чаттон в 1937 році запропонував об'єднати за цією ознакою організми у дві групи: про- та еукаріоти. Цей поділ існує і до сьогодні. У другій половині 20 століття було відкрито різницю серед самих прокаріотів: архей і бактерій.

Особливості поверхневого апарату

Поверхневий апарат прокаріотів складається з мембрани і клітинної стінки. Кожна із цих частин має свої особливості. Їхня мембрана утворена подвійним шаром ліпідів і білків. Прокаріоти, будова яких досить примітивна, мають два типи будови клітинної стінки. Так, у грампозитивних бактерій вона складається в основному з пептидоглікану, має товщину до 80 нм і щільно прилягає до мембрани. Характерною рисою цієї структури є і наявність у ній пір, якими проникає ряд молекул. Клітинна стінка грамнегативних бактерій дуже тонка – максимум до 3 нм. Вона прилягає до мембрани не щільно. У деяких представників прокаріотів зовні знаходиться ще й слизова капсула. Вона захищає організми від висихання, механічних ушкоджень, утворює додатковий осмотичний бар'єр.

Органели прокаріотів

Будова клітини прокаріотів і еукаріотів має свої суттєві відмінності, які перш за все полягають у наявності певних органел. Ці постійні структури визначають рівень розвитку організмів загалом. У прокаріотів більшість із них відсутня. Синтез білка у цих клітинах відбувається рибосомами. У водних прокаріотів містяться аеросоми. Це газові порожнини, які забезпечують плавучість та регулюють ступінь занурення організмів. Тільки в клітинах прокаріотів містяться мезосоми. Ці складки цитоплазматичної мембрани з'являються лише під час використання хімічних методів фіксації під час підготовки до мікроскопії. Органелами руху бактерій та архей є вії чи джгутики. А прикріплення до субстрату здійснюють пили. Ці структури, утворені білковими циліндрами, ще називають ворсинками та фімбріями.

Що таке нуклеоїд

Але найважливіша відмінність має будова гена прокаріотів і еукаріотів. мають усі ці організми. У еукаріотів вона знаходиться всередині оформленого ядра. Ця двомембранна органела має власний матрикс, який називається нуклеоплазма, оболонка та хроматин. Тут здійснюється як зберігання генетичної інформації, а й синтез молекул РНК. У ядерцях з них надалі формуються субодиниці рибосом - органел, які відповідають за синтез білка.

Будова генів прокаріотів простіше. Їхній спадковий матеріал представлений нуклеоїдом або ядерною областю. ДНК у прокаріотів не упаковані в хромосоми, а мають кільцеву замкнуту структуру. До складу нуклеоїду також входять молекули РНК та білка. Останні за функціями нагадують гістони еукаріотів. Вони беруть участь у подвоєнні ДНК, синтезі РНК, відновленні хімічної структури та розривів нуклеїнових кислот.

Особливості життєдіяльності

Прокаріоти, будова яких відрізняється складністю, здійснюють досить складні процеси життєдіяльності. Це харчування, дихання, відтворення собі подібних, рух, обмін речовин... І на все це здатна лише одна мікроскопічна клітина, розміри якої коливаються в межах від 250 мкм! Тож говорити про примітивність можна лише відносно.

Особливості будови прокаріотів зумовлюють і механізми їх фізіології. Наприклад, вони здатні отримувати енергію трьома способами. Першим є бродіння. Його здійснюють деякі бактерії. В основі цього процесу лежать окислювально-відновні реакції, в ході синтезуються молекули АТФ. Це хімічна сполука, при розщепленні якої кілька етапів виділяється енергія. Тому його не дарма називають "клітинним акумулятором". Наступним способом є дихання. Суть цього процесу полягає в окисленні органічних речовин. Деякі прокаріоти здатні до фотосинтезу. Їх прикладами є синьо-зелені водорості і рослини, які містять у клітинах пластиди. А ось археї здатні до безхлорофільного фотосинтезу. У цьому процесі немає фіксація вуглекислого газу, а безпосередньо утворюються молекули АТФ. Тому по суті це справжнє фотофосфорилювання.

Тип харчування

Форми розмноження

Прокаріоти, будова яких представлена ​​однією клітиною, розмножуються шляхом її поділу на дві частини або брунькуванням. Ця особливість обумовлена ​​і структурою їхнього процесу бінарного поділу передує подвоєння, або реплікація ДНК. При цьому молекула нуклеїнової кислоти спочатку розкручується, після чого кожна нитка дублюється за хромосомами, що утворилися в результаті цього, розходяться до полюсів. Клітини збільшуються в розмірах, між ними утворюється перетяжка і далі відбувається остаточне відокремлення. Деякі бактерії також здатні до утворення клітин безстатевого розмноження – суперечка.

Бактерії та археї: відмінні ознаки

Довгий час археї разом із бактеріями були представниками Царства Дробянки. У них багато подібних характеристик будови. Це насамперед розміри та форма їх клітин. Проте біохімічні дослідження показали, що вони мають ряд подібних рис з еукаріотами. Це природа ферментів, під впливом яких відбуваються процеси синтезу РНК і білкових молекул.

Археї освоїли практично всі довкілля. Особливо вони різноманітні у складі планктону. Спочатку всіх архей відносили до групи екстремофілів, оскільки вони здатні мешкати і в гарячих джерелах, і у водоймах з підвищеною солоністю, і на глибинах із значним тиском.

Значення прокаріотів у природі та житті людини

Роль прокаріотів у природі значна. Насамперед вони є першими живими організмами, що виникли на планеті. Вчені встановили, що бактерії та археї виникли близько 3,5 млрд років тому. Теорія симбіогенезу передбачає, що з них походять і деякі органели эукариотических клітин. Зокрема, йдеться про пластиди та мітохондрії.

Багато прокаріотів знаходять своє застосування в біотехнології з метою отримання лікарських засобів, антибіотиків, ферментів, гормонів, добрив, гербіцидів. Людина здавна використовує корисні властивості молочнокислих бактерій виготовлення сиру, кефіру, йогурту, квашених продуктів. За допомогою цих організмів здійснюється очищення водойм та грунтів, збагачення руд різних металів. Бактерії формують мікрофлору кишечника людини та багатьох тварин. Поряд з археями вони здійснюють кругообіг багатьох речовин: азоту, заліза, сірки, водню.

З іншого боку, багато бактерій є збудником небезпечних захворювань, регулюючи чисельність багатьох видів рослин та тварин. До них відносяться чума, сифіліс, холера, сибірка, дифтерія.

Отже, прокаріотами називають організми, клітини яких позбавлені оформленого ядра. Їхній генетичний матеріал представлений нуклеоїдом, що складається з кільцевої молекули ДНК. З сучасних організмів до прокаріотів належать бактерії та археї.

1. Для прокаріотної клітини характерна наявність
а) рибосом
Б) мітохондрій
в) оформленого ядра
Г) плазматичної мембрани
Д) ендоплазматичної мережі
Е) однієї кільцевої ДНК

Відповідь

2. Прокаріотні клітини відрізняються від еукаріотних
A) наявністю рибосом
Б) відсутністю мітохондрій
B) відсутністю оформленого ядра
Г) наявністю плазматичної мембрани
Д) відсутністю органоїдів руху
Е) наявністю однієї кільцевої хромосоми

Відповідь

3. Встановіть відповідність між будовою клітин та їх типом: 1-прокаріотні, 2-еукаріотні
а) не мають оформленого ядра
Б) мають ядерну мембрану
В) диплоїдні або гаплоїдні
Г) завжди гаплоїдні
Д) не мають мітохондрій, комплексу Гольджі
Е) містять мітохондрії, комплекс Гольджі

Відповідь

А1 Б2 В2 Г1 Д1 Е2

4. Чому бактерії відносять до прокаріотів?
A) містять у клітині ядро, відокремлене від цитоплазми
Б) складаються з безлічі диференційованих клітин
B) мають одну кільцеву хромосому
Г) не мають клітинного центру, комплексу Гольджі та мітохондрій
Д) не мають відокремленого від цитоплазми ядра
Е) мають цитоплазму та плазматичну мембрану

Відповідь

5. Бактеріальну клітину відносять до групи прокаріотів, оскільки вона
A) не має ядра, покритого оболонкою
Б) має цитоплазму
B) має одну молекулу ДНК, занурену в цитоплазму
Г) має зовнішню плазматичну мембрану
Д) не має мітохондрій
Е) має рибосоми, де відбувається біосинтез білка

Відповідь

6. Клітини еукаріотних організмів, на відміну від прокаріотних, мають
А) цитоплазму
Б) ядро, вкрите оболонкою
В) молекули ДНК
Г) мітохондрії
Д) щільну оболонку
Е) ендоплазматичну мережу

Відповідь

7. Встановіть відповідність між характеристикою клітини та її типом: 1-прокаріотична, 2-еукаріотична
А) Мембранні органоїди відсутні
Б) Є клітинна стінка з муреїну
В) Спадковий матеріал представлений нуклеоїдом
Г) Містить лише дрібні рибосоми
Д) Спадковий матеріал представлений лінійними ДНК
Е) Клітинне дихання відбувається у мітохондріях

Відповідь

А1 Б1 В1 Г1 Д2 Е2

8. Клітини прокаріотів відрізняються від клітин еукаріотів
А) наявністю нуклеоїду у цитоплазмі
Б) наявністю рибосом у цитоплазмі
В) синтезом АТФ у мітохондріях
Г) присутністю ендоплазматичної мережі
Д) відсутністю морфологічно відокремленого ядра
Е) наявністю вп'ячування плазматичної мембрани, що виконують функцію мембранних органоїдів

На Землі існує лише два типи організмів: еукаріоти та прокаріоти. Вони сильно розрізняються за своєю будовою, походженням та еволюційним розвитком, що буде докладно розглянуто далі.

Вконтакте

Ознаки прокаріотичної клітини

Прокаріоти інакше називають доядерними. У прокаріотичної клітини немає й інших органоїдів, які мають мембранну оболонку ( , ендоплазматичного ретикулуму, комплексу Гольджі).

Також характерними рисами для них є:

1. без оболонки та не утворює зв'язків з білками. Інформація передається та зчитується безперервно.
2. Усі прокаріоти – гаплоїдні організми.
3. Ферменти розташовуються у вільному стані (дифузно).
4. Мають здатність до спороутворення за несприятливих умов.
5. Наявність плазмід – дрібних позахромосомних молекул ДНК. Їхня функція — передача генетичної інформації, підвищення стійкості до багатьох агресивних факторів.
6. Наявність джгутиків та пилок – зовнішніх білкових утворень необхідних для пересування.
7. Газові вакуолі – порожнини. За рахунок них організм здатний пересуватися в товщі води.
8. Клітинна стінка у прокаріотів (саме бактерій) складається з муреїну.
9. Основними способами отримання енергії у прокаріотів є хемо-і фотосинтез.

До них відносяться бактерії та археї. Приклади прокаріотів: спірохети, протеобактерії, ціанобактерії, кренархеоти.

Увага!Незважаючи на те, що у прокаріотів немає ядро, вони мають його еквівалент – нуклеоїд (кільцеву молекулу ДНК, позбавлену оболонок), і вільні ДНК у вигляді плазмід.

Будова прокаріотичної клітини

Бактерії

Представники цього царства є одними з найдавніших жителів Землі і мають високу виживання в екстремальних умовах.

Розрізняють грампозитивні та грамнегативні бактерії. Їхня головна відмінність полягає в будові мембрани клітин. Грампозитивні мають більш товсту оболонку, до 80% складається з муреїнової основи, а також полісахаридів та поліпептидів. При фарбуванні за Грамом вони дають фіолетовий колір. Більшість цих бактерій є збудниками хвороб. Грамнегативні мають більш тонку стінку, яка відокремлена від мембрани периплазматичним простором. Однак така оболонка має підвищену міцність і набагато сильніше протистоїть дії антитіл.

Бактерії у природі грають дуже велику роль:

1. Ціанобактерії (синьо-зелені водорості) допомагають підтримувати необхідний рівень кисню в атмосфері. Вони утворюють більше половини всього О2 Землі.
2. Сприяють розкладанню органічних останків, тим самим беручи участь у кругообігу всіх речовин, беруть участь в утворенні ґрунту.
3. Фіксатори азоту на корінні бобових.
4. Очищають води від відходів, наприклад, металургійної промисловості.
5. Є частиною мікрофлори живих організмів, допомагаючи максимально засвоювати поживні речовини.
6. Використовуються в харчовій промисловості для зброджування. Так отримують сири, сир, алкоголь, тісто.

Увага!Крім позитивного значення, бактерії відіграють і негативну роль. Багато хто з них викликає смертельно небезпечні захворювання, такі як холера, черевний тиф, сифіліс, туберкульоз.

Бактерії

Археї

Раніше їх поєднували з бактеріями в єдине царство Дробянок. Однак згодом з'ясувалося, що археї мають свій індивідуальний шлях еволюції і дуже відрізняються від інших мікроорганізмів своїм біохімічним складом та метаболізмом.

• Виділяють до 5 типів, найбільш вивченими вважаються евріархеоти та кренархеоти. Особливості архей такі:
• більшість із них є хемоавтотрофами – синтезують органічні речовини з вуглекислого газу, цукру, аміаку, іонів металів та водню;
• відіграють ключову роль у кругообігу азоту та вуглецю;
• мають більш стабільну і міцну мембранну оболонку за рахунок наявності ефірних зв'язків у гліцерин-ефірних ліпідах. Це дозволяє археям жити у сильнолужних чи кислих середовищах, а також за умови високих температур;
• Клітинна стінка, на відміну від бактерій, не містить пептидоглікану і складається з псевдомуреїну.

Будова еукаріотів

Еукаріоти є надцарством організмів, у клітинах яких міститься ядро. Крім архей і бактерій всі живі істоти Землі є еукаріотами (наприклад, рослини, найпростіші, тварини). Клітини можуть сильно відрізнятися за своєю формою, будовою, розмірами та функціями, що виконуються. Незважаючи на це вони подібні за основами життєдіяльності, метаболізму, зростання, розвитку, здатності до подразнення та мінливості.

Еукаріотичні клітини можуть перевищувати прокаріотичні розміри в сотні і тисячі разів. Вони включають ядро ​​і цитоплазму з численними мембранними і немембранними органоїдами.До мембранних відносяться: ендоплазматичний ретикулум, лізосоми, комплекс Гольджі, мітохондрії, . Немембранні: рибосоми, клітинний центр, мікротрубочки, мікрофіламенти.

Будова еукаріотів

Проведемо порівняння клітин еукаріотів різних царств.

До надцарства еукаріотів належать царства:

• найпростіші. Гетеротрофи, деякі здатні до фотосинтезу (водорості). Розмножуються безстатевим, статевим шляхом та простим способом на дві частини. Більшість клітинна стінка відсутня;
• рослини. Є продуцентами, основний спосіб одержання енергії – фотосинтез. Більшість рослин нерухомі, розмножуються безстатевим, статевим і вегетативним шляхом. Клітинна стінка складається із целюлози;
• гриби. Багатоклітинні. Розрізняють нижчі та вищі. Є гетеротрофними організмами, які не можуть самостійно пересуватися. Розмножуються безстатевим, статевим та вегетативним шляхом. Запасають глікоген та мають міцну клітинну стінку з хітину;
• тварини. Розрізняють 10 типів: губки, черв'яки, членистоногі, голкошкірі, хордові та інші. Є гетеротрофними організмами. Здатні до самостійного пересування. Основна запасна речовина - глікоген. Оболонка клітин складається з хітину, як у грибів. Головний спосіб розмноження – статевий.

Таблиця: Порівняльна характеристика рослинної та тваринної клітини

Порівняння прокаріотів та еукаріотів

Особливості будови прокаріотичної та еукаріотичної клітин значні, проте одна з головних відмінностей стосується зберігання генетичного матеріалу та способу одержання енергії.

Прокаріоти та еукаріоти фотосинтезують по-різному. У прокаріотів цей процес проходить на виростах мембрани (хроматофорах), покладених в окремі стоси. Бактерії не мають фтору фотосистеми, тому не виділяють кисень, на відміну від синьо-зелених водоростей, які утворюють його при фотолізі. Джерелами водню у прокаріотів служать сірководень, Н2, різні органічні речовини та вода. Основними пігментами є бактеріохлорофіл (у бактерій), хлорофіл і фікобілін (у ціанобактерій).

До фотосинтезу з усіх еукаріотів здатні тільки рослини.Вони мають спеціальні освіти – хлоропласти, містять мембрани, покладені в грани чи ламели. Наявність фотосистеми II дозволяє виділяти кисень в атмосферу під час фотолізу води. Джерелом молекул водню є лише вода. Головним пігментом є хлорофіл, а фікобіліни присутні лише у червоних водоростей.

Основні відмінності та характерні ознаки прокаріотів та еукаріотів представлені в таблиці нижче.

Таблиця: Подібності та відмінності прокаріотів та еукаріотів

Відмінності прокаріотів та еукаріотів

Подібність та відмінності прокаріотичних та еукаріотичних клітин

Висновок

Порівняння прокаріотичного та еукаріотичного організму досить трудомісткий процес, що вимагає розгляду безлічі нюансів. Вони мають між собою багато спільного в плані будови, протікають процесів та властивостей всього живого. Відмінності криються у виконуваних функціях, способах харчування і внутрішньої організації. Той, хто цікавиться цією темою, може скористатися цією інформацією.

Прокаріотичні клітини— це найбільш примітивні, дуже просто влаштовані організми, що зберігають риси глибокої давнини. До прокаріотичним(або доядерним) організмам відносять бактерії та синьо-зелені водорості (ціанобактерії). На підставі спільності будови та різких відмінностей від інших прокаріотичних клітин виділяють у самостійне царство дробянки.

Розглянемо будову прокаріотичної клітиниз прикладу бактерій. Генетичний апарат прокаріотичної клітини представлений ДНК єдиної кільцевої хромосоми, що знаходиться в цитоплазмі і не відмежований від неї оболонкою. Такий аналог ядра називають нуклеоїдом. ДНК не утворює комплексів з білками і тому всі гени, що входять до складу хромосоми, працюють, тобто. з них безперервно зчитується інформація.

Прокаріотична клітинаоточена мембраною, що відокремлює цитоплазму від клітинної стінки, утвореної зі складної, високополімерної речовини. У цитоплазмі органел мало, але є численні дрібні рибосоми (бактеріальні клітини містять від 5000 до 50 000 рибосом).

Будова прокаріотичної клітини

Цитоплазма прокаріотичної клітини пронизана мембранами, що утворюють ендоплазматичну мережу, в ній знаходяться рибосоми, що здійснюють синтез білків.

Внутрішня частина клітинної стінки прокаріотичної клітини представлена ​​плазматичною мембраною, випинання якої в цитоплазму утворюють мезосоми, що беруть участь у побудові перегородок клітин, репродукції, і є місцем прикріплення ДНК. Дихання у бактерій здійснюється у мезосомах, у синьо-зелених водоростей у цитоплазматичних мембранах.

У багатьох бактерій усередині клітини відкладаються запасні речовини: полісахариди, жири, поліфосфати. Резервні речовини, включаючись в обмін речовин, можуть продовжувати життя клітини без зовнішніх джерел енергії.

(1-клітинна стінка, 2-зовнішня цитоплазматична мембрана, 3-хромосома(кільцева молекула ДНК), 4-рибосома, 5-мезосома, 6-впячивание зовнішньої цитоплазмотичної мембрани, 7-вакуолі, 8-джгутики, 9-стопки мембран, яких здійснюється фотосинтез)

Як правило, бактерії розмножуються поділом надвоє. Після подовження клітини поступово утворюється поперечна перегородка, що закладається у напрямку зовні всередину, потім дочірні клітини розходяться або залишаються пов'язаними в характерні групи - ланцюжки, пакети і т.д. Бактерія - кишкова паличка кожні 20 хвилин подвоює свою чисельність.

Для бактерій характерне спороутворення. Воно починається з відшнурування частини цитоплазми від материнської клітини. Відшнурована частина містить один геном і оточена цитоплазматичної мембраною. Потім довкола суперечки виростає клітинна стінка, нерідко багатошарова. У бактерій спостерігається статевий процес у формі обміну генетичною інформацією між двома клітинами. Статевий процес підвищує спадкову мінливість мікроорганізмів.

Більшість живих організмів об'єднано в надцарство еукаріотів, що включають царство рослин, грибів та тварин. Еукаріотичні клітини більші прокаріотичних клітинскладаються з поверхневого апарату, ядра та цитоплазми.

Еукаріотична клітина

Еукаріотичні(еукаріотні)клітини містять ядрокоординуюче життєдіяльність клітини, в якому знаходиться спадковий апарат організму, та численні органоїди, що виконують різноманітні функції. Більшість еукаріотів є аеробами, тобто використовують в енергетичному обміні кисень повітря.