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

Особливості будови клітин прокаріотів

Прокариотами називають всі живі організми, клітини яких не містять ядра. З представників п'яти сучасних Царств живої природи до них належать тільки одне - Бактерії. Прокаріоти, будова яких ми розглядаємо, також включають представників синьо-зелених водоростей і архей.


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

Будову прокаріотів та еукаріотів

Особливості будови прокаріотів та еукаріотів, які їх відрізняють, досить істотні. Крім структури генетичного матеріалу, це стосується і багатьох органел. Еукаріоти, до яких відносяться рослини, гриби і тварини, що містять в цитоплазмі мітохондрії, комплекс Гольджи, ендоплазматичний ретикулум, багато пластиди. 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 муреин, в той час як у рослин її основу становить целюлоза, а у грибів - хітин.

Історія відкриття

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

Особливості поверхневого апарату

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

Органели прокаріотів

Будова клітини прокаріотів і еукаріотів має свої істотні відмінності, які насамперед полягають у наявності певних органел. Ці постійні структури визначають рівень розвитку організмів в цілому. У прокаріотів більшість з них відсутній. Синтез білка в даних клітинах відбувається рибосомах. У водних прокаріотів містяться аеросоми. Це газові порожнини, які забезпечують плавучість і регулюють ступінь занурення організмів. Тільки в клітинах прокаріотів містяться мезосоми. Ці складки цитоплазматичної мембрани виникають тільки під час використання хімічних методів фіксації під час підготовки прокариотических клітин до мікроскопії. Органеллами руху бактерій і архей є вії або джгутики. А прикріплення до субстрату здійснюють пили. Ці структури, утворені білковими циліндрами, ще називають ворсинками і фимбриями.

Що таке нуклеоид

Але найсуттєвіша відмінність має будова гена прокаріотів та еукаріотів. Спадковою інформацією володіють всі ці організми. У еукаріотів вона знаходиться всередині оформленого ядра. Ця двумембранная органелла має власний матрикс, який називається нуклеоплазма, оболонку і хроматин. Тут здійснюється не тільки зберігання генетичної інформації, але і синтез молекул РНК. В ядерцях з них в подальшому формуються субодиниці рибосом - органел, що відповідають за синтез білка. Будова генів прокаріотів простіше. Їх спадковий матеріал представлений нуклеоидом або ядерної областю. ДНК у прокаріотів не упаковані в хромосоми, а мають замкнуту кільцеву структуру. До складу нуклеоида також входять молекули РНК і білка. Останні за функціями нагадують гистони еукаріотів. Вони беруть участь у подвоєнні ДНК, синтез РНК, відновлення хімічної структури і розривів нуклеїнових кислот.

Особливості життєдіяльності

Прокаріоти, будова яких не 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 до 250 мкм! Так що говорити про примітивність можна лише відносно.
Особливості будови прокаріотів обумовлюють і механізми їх фізіології. Наприклад, вони здатні отримувати енергію трьома способами. Першим є бродіння. Його здійснюють деякі бактерії. В основі цього процесу лежать окисно-відновні реакції, в ході яких синтезуються молекули АТФ. Це хімічна сполука, при розщепленні якого в 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 й пурпурові бактерії, які містять в клітках пластиди. А ось археи здатні до бесхлорофильному фотосинтезу. В ході цього процесу не відбувається фіксація вуглекислого газу, а безпосередньо утворюються молекули АТФ. Тому, по суті, це справжнє фотофосфорилирование.

Тип харчування

Бактерії і археи - це прокаріоти, будова яких дозволяє їм здійснювати і різні способи харчування. Частина з них є автотрофами. Ці організми самі синтезують органічні речовини в процесі фотосинтезу. У таких клітинах прокаріотів знаходиться хлорофіл. Деякі бактерії отримують енергію за рахунок розщеплення деяких органічних сполук. Їх тип живлення називається хемотрофним. Представниками цієї групи є залізо - і сіробактерії. Інші ж поглинають тільки готові з'єднання. Їх називають гетеротрофами. Більшість з них веде паразитичний спосіб життя і живуть тільки усередині клітин інших істот. Різновидом цієї групи є і сапротрофи. Вони харчуються продуктами життєдіяльності або разлагающейся органікою. Як бачите, способи харчування прокаріотів досить різноманітні. Цей факт і сприяв їх поширенню у всіх середовищах існування.

Форми розмноження

Прокаріоти, будова яких представлене однією клітиною, розмножуються шляхом її поділу на дві частини або брунькуванням. Ця особливість зумовлена структурою їх генетичного апарату. Процесу бінарного поділу передує подвоєння, або реплікація ДНК. При цьому молекула нуклеїнової кислоти спочатку розкручується, після чого кожна нитка дублюється за принципом комплементарності. Утворилися в результаті цього хромосоми розходяться до полюсів. Клітини збільшуються в розмірах, між ними утворюється перетяжка і далі відбувається їх остаточне відокремлення. Деякі бактерії також здатні до утворення клітин безстатевого розмноження - суперечка.

Бактерії і археи: відмітні ознаки

Довгий час археи разом з бактеріями були представниками Царства Дробянки. І дійсно, у них багато схожих рис будови. Це насамперед розміри і форма їх клітин. Однак біохімічні дослідження показали, що у них є ряд схожих рис з еукариотами. Це природа ферментів, під впливом яких відбуваються процеси синтезу РНК і білкових молекул. За способом живлення більшість з них є хемотрофами. Причому речовини, які розщеплюють в процесі отримання енергії археи, більш різноманітні. Це і складні вуглеводи, і аміак, і металеві з'єднання. Є серед архей і автотрофи. Дуже часто вони вступають у симбіотичні відносини. Паразитів серед архей немає. Найчастіше в природі зустрічаються комменсали і мутуалисти. У першому випадку археи харчуються за рахунок речовин організму господаря, але не приносять йому ніякої шкоди. На відміну від цього виду симбіозу, при мутуалистических взаєминах вигоду отримують обидві організму. Деякі з них є метагенами. Такі археи мешкають у травній системі людини і жуйних ссавців тварин, викликаючи надмірне утворення газів у кишечнику. Розмножуються ці організми бінарним поділом, брунькуванням або з допомогою фрагментації. Археи освоїли практично всі середовища існування. Особливо вони різноманітні в складі планктону. Спочатку всіх архей відносили до групи екстремофилов, оскільки вони здатні жити і в гарячих джерелах, і в водоймах з підвищеною солоністю, і на глибинах зі значним тиском.

Значення прокаріотів у природі та житті людини

Роль прокаріотів у природі значна. Насамперед вони є першими живими організмами, які виникли на планеті. Вчені встановили,що бактерії і археи виникли близько 35 млрд років тому. Теорія симбиогенеза передбачає, що від них пішли і деякі органели еукариотических кліток. Зокрема, мова йде про пластидах і мітохондріях. Багато прокаріоти знаходять своє застосування в біотехнології з метою отримання лікарських засобів, антибіотиків, ферментів, гормонів, добрив, гербіцидів. Людина здавна використовує корисні властивості молочнокислих бактерій для виготовлення сиру, кефіру, йогурту, квашених продуктів. З допомогою цих організмів здійснюється очищення водойм і ґрунтів, збагачення руд різних металів. Бактерії формують мікрофлору кишечника людини і багатьох тварин. Поряд з археями вони здійснюють кругообіг багатьох речовин: азоту, заліза, сірки, водню. З іншого боку, багато бактерії є збудником небезпечних захворювань, регулюючи чисельність багатьох видів рослин і тварин. До них відносяться чума, сифіліс, холера, сибірська виразка, дифтерія. Отже, прокариотами називають організми, клітини яких позбавлені оформленого ядра. Їх генетичний матеріал представлений нуклеоидом, що складається з кільцевої молекули ДНК. З сучасних організмів до прокариотам відносяться бактерії і археи.