Все существующие клеточные формы жизни делятся на два домена — прокариоты и эукариоты.

К доядерным организмам — прокариотам — относят одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра. В основном это бактерии, но также к прокариотическим организмам относятся археи, с некоторых пор отделенные от царства Бактерий.

• Строение
• Особенности размножения
• Кто относится к прокариотам
• Фототрофные бактерии
• Хемоавтотрофные организмы
• Гетеротрофные организмы
• Паразитические прокариоты
• Сине-зелёные водоросли

Почему же бактерии относят к прокариотам? Отличительный признак этой группы организмов, как уже было упомянуто, — отсутствие оформленного ядра. Наследственная информация (ДНК) у них находится в цитоплазме в виде кольцевой молекулы — нуклеоида — и не отделена от окружающей клетки мембраной. В свою очередь, у эукариотов ДНК находится в ядре, заключенном в мембрану.

Это интересно: основным свойством плазматической мембраны является… что?

Строение

В среднем, размер прокариотической клетки составляет 0,5−5 мкм. Первые бактерии были открыты голландским учёным Антони ван Левенгуком, который увидел их в примитивный микроскоп.

1. Обыкновенно у клетки-прокариота есть клеточная стенка, как и у клеток растений. Но в отличие от последних, она состоит не из целлюлозы, а из муреина. У некоторых бактерий оболочки отсутствуют.
2. Многие бактерии обладают белковыми жгутиками из флаггелина. Их число может доходить до нескольких десятков. Они довольно-таки жесткие и располагаются по спирали, образуя пустой внутри цилиндр. Приходят в движение эти образования следующим образом: основание жгутиков начинает вращаться подобно винту, и посредством этого клетка продвигается вперед. Другая интересная особенность жгутиков заключается в том, что в некоторых случаях флагеллин, из которого они состоят, может самостоятельно собираться в спиральные нити, находясь в растворе. Подвижные микроорганизмы могут реагировать на внешние раздражители, передвигаясь с помощью жгутиков. Обычно для того, чтобы увидеть жгутиковые образования, применяют электронный микроскоп.


3. У некоторых грамотрицателных микроорганизмов на оболочке есть палочковидные выросты, называемые пили или фимбрии. Эти белковые выступы тоньше, чем жгутики. Они предназначены для прикрепления клетки к поверхности или же к другой клетке.
4. Протоплазма прокариотов, как и всех клеток в целом, заключена в частично непроницаемую мембрану. У некоторых она втягивается в клетку, образуя мембранные органоиды — мезосомы или же фотосинтетические мембраны (у цианобактерий). Мезосомы — образованные мембраной складки, на которых находятся ферменты, необходимые для дыхания клетки. Это примитивные клеточные органеллы.
5. ДНК прокариотов, как уже было сказано, заключена в кольцевую молекулу — нуклеоид, величина которого приблизительно 1 мм. Каждый нуклеоид образован 5−10 парами нуклеотидов. В общей сложности в прокариотической клетке заключено гораздо меньше генетической информации, чем в эукариотической: в среднем в ДНК бактерии содержится несколько тысяч генов.

Это интересно: почему некоторые органоиды клетки называют немембранными?

Чаще всего встречаются следующие формы бактерий:

• кокки (шарообразные);
• диплококки (сдвоенные шары);
• стрептококки (образуют цепочки);
• стафилококки (образуют грозди);
• сарцины (объединенные по 4);
• бациллы (палочкообразные);
• вибрионы (изогнутые палочки);
• спириллы, спирохеты (спиралевидные).

то интересно: чем живая природа отличается от неживой?

Особенности размножения

Размножение прокариотов обычно происходит с помощью простого деления клетки. Изредка встречается метод почкования; отделяющаяся при этом дочерняя клетка гораздо меньше родительской. Поделившиеся клетки зачастую остаются рядом, образуя нитевидную или иную структуру.

При благоприятных внешних условиях размножение прокариотов беспрерывно, их число растет в геометрической прогрессии. Увеличение популяции длится, пока не кончатся ресурсы для жизнедеятельности.

При неблагоприятных для жизни условиях некоторые прокариотические организмы могут образовывать споры. Спора у прокариотов — стадия покоя, в которой клетка покрывается плотной оболочкой, защищающей её от внешних воздействий. Некоторые организмы в стадии споры могут переносить температуру выше 100 градусов Цельсия. В обычном состоянии большинство прокариотов погибает при температуре кипения воды. Это не относится к термофилам — бактериям, живущим в горячих источниках.

Кто относится к прокариотам

К этому домену относят бактерии, археи и сине-зеленые водоросли, в сущности тоже являющиеся бактериями. Рассмотрим их разновидности подробнее.

Фототрофные бактерии

Для питания, а, следовательно, и получения энергии они используют свет. Фототрофные бактерии имеют красную, оранжевую или сине-зеленую окраску. Это происходит оттого, что для фотосинтеза необходим имеющий цвет пигмент — каротиноиды и хлорофиллы у бактерий.

Фотосинез у них бескислородный; иначе его называют аноксигенным.

Хемоавтотрофные организмы

Это организмы, получающие энергию за счет использования неорганических веществ, например, аммиака, нитритов, серы, железа и других металлов. Кстати, эти самые бактерии живут в аквариумах и поддерживают там биологический баланс (нитрифицирующие бактерии). Большинство архей также относится к хемоафотрофным организмам.

Часто хемоавтотрофы живут в горячих источниках, где есть сера. Другие их разновидности являются создателями качественных железных руд, которые получаются в результате окисления бактериями двухвалентного железа.

Гетеротрофные организмы

Прокариотические организмы, потребляющие органические вещества, перерабатывают органику в неорганические соединения. Именно гетеротрофы создают в природе удобрения, которые потребляют растения. Эти бактериям не под силу перерабатывать пластик и некоторые другие химические вещества, поэтому «химия» считается столь опасной для экологии.

Гетеротрофные микроорганизмы человек научился использовать в своих целях. Например, молочнокислые и квашеные продукты — результат деятельности таких бактерий. Другие при брожении выделяют кислоты, которые использует химическая промышленность (муравьиная, уксусная, янтарная и другие). Есть и полезные гетеротрофы, живущие в симбиозе с многоклеточными организмами: микрофлора человеческого кишечника состоит как раз из таких бактерий.

Паразитические прокариоты

В основном паразитами являются бактерии. Из архей только один известный вид считается таковым.

Микроорганизмы-паразиты всем известны, ведь именно они вызывают большую часть инфекционных болезней животных и человека, начиная от банальной ангины и заканчивая смертельно опасными ботулизмом, дизентерией и туберкулёзом.

Сине-зелёные водоросли

Так ошибочно стали называть цианобактерии. Произошло это, вероятно, из-за их места обитания (обычно это водные организмы, наземные встречаются редко) и внешнего вида (часто образуют колонии или нити зеленых цветов).

Относятся к автотрофам, так как получают энергию в процессе фотосинтеза. Клеточное строение похоже на клетки прочих прокариотов. У большей части видов сине-зелёных водорослей есть вакуоли с азотом, позволяющие клетке плавать. Могут образовывать споры; размножаются делением клетки или же распадом колонии. В окультуренных водоёмах и аквариумах эти микроорганизмы причиняют немало неприятностей, однако для биосферы Земли они полезны, так как выделяют кислород в атмосферу. Также некоторые из них могут минерализовывать продукты гниения, тем самым очищая водную среду. Это не позволяет полностью отнести цианобактерии к фотоавтотрофам.

Источник: obrazovanie.guru

Прокариотические клетки были первыми живыми организмами, появившимися на Земле, они имеют наиболее простое строение. На сегодняшний день к прокариотам (доядерным) относят бактерий и архей, все они одноклеточные организмы (редко образуют колонии). Цианобактерий (они же синезеленые водоросли) относят к бактериям в ранге типа.

Прокариоты — это нетаксономическая группа организмов, объединяющая бактерий и архей по признаку отсутствия у них ядра. Бактерии и археи выделяются в рангах разных надцарств (доменов), они отличаются между собой многими биохимическими процессами и, как считается, имеют разные эволюционные пути. Кроме них, третьим надцарством являются эукариоты.

Клетки прокариотического типа мельче клеток эукариот.

У них нет ядра, настоящих мембранных органелл, клеточного центра. У ряда групп бактерий есть впячивания цитоплазматической мембраны, которые выполняют различные функции за счет локализации на них тех или иных ферментов. У цианобактерий есть фотосинтетические мембраны (везикулы, тилакоиды, хроматофоры), образованные из клеточной мембраны. Они могут сохранять с ней связь, а могут быть и обособленными.

Генетический материал прокариот находится в цитоплазме. Основной его объем сосредоточен в нуклеоиде — кольцевой молекуле ДНК, в одном месте прикрепленной к цитоплазматической мембране. Она не связана с белками гистонами как у эукариот. В прокариотических клетках по-другому регулируется реализация генетической информации. Кроме нуклеоида есть еще плазмиды (мелкие кольцевые молекулы ДНК). Почти вся ДНК транскрибируется (в то время как у эукариот обычно менее половины).

Прокариоты почти всегда гаплоидны. Новые клетки образуются путем бинарного деления, перед этим нуклеоид удваивается. У прокариот нет процессов митоза и мейоза.

Их рибосомы мельче, чем эукариот.

Цитоплазма прокариот почти неподвижна. Не характерно амебоидное движение.

Поступление в прокариотическую клетку веществ осуществляется за счет осмоса.

Есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофный способ питания осуществляется не только путем фотосинтеза, но и за счет хемосинтеза (энергия поступает не от солнечного света, а от химических реакций окисления различных веществ).

Согласно симбиотической гипотезе, в процессе эволюции от внедрившихся в другую клетку определенных групп прокариотических клеток произошли митохондрии и пластиды.

Клетки бактерий отличаются разнообразной формой (палочковидные, округлые, извитые и др.). У них есть сложная клеточная оболочка (состоящая из клеточной стенки, капсулы, слизистого чехла), жгутики и ворсинки.

Большинство архей хемоавтотрофы. Археи не образуют спор и среди них нет паразитов.

Источник: biology.su

Признаки прокариотической клетки

Прокариоты по-другому называют доядерными. У прокариотической клетки нет ядра и других органоидов, имеющих мембранную оболочку (митохондрий, эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи).

Также характерными чертами для них являются следующее:

1. ДНК без оболочки и не образует связей с белками. Информация передаётся и считывается непрерывно.
2. Все прокариоты – гаплоидные организмы.
3. Ферменты располагаются в свободном состоянии (диффузно).
4. Обладают способностью к спорообразованию при неблагоприятных условиях.
5. Наличие плазмид – мелких внехромосомных молекул ДНК. Их функция — передача генетической информации, повышение устойчивости ко многим агрессивным факторам.
6. Наличие жгутиков и пилей – внешних белковых образований необходимых для передвижения.
7. Газовые вакуоли – полости. За счёт них организм способен передвигаться в толще воды.
8. Клеточная стенка у прокариот (именно бактерий) состоит из муреина.
9. Основными способами получения энергии у прокариот являются хемо- и фотосинтез.

К ним относятся бактерии и археи. Примеры прокариотов: спирохеты, протеобактерии, цианобактерии, кренархеоты.

Бактерии

Представители этого царства являются одними из самых древних жителей Земли и обладают высокой выживаемостью в экстремальных условия.

Различают грамположительные и грамотрицательные бактерии. Их главное отличие заключается в строении мембраны клеток. Грамположительные имеют более толстую оболочку, до 80% состоит из муреиновой основы, а также полисахаридов и полипептидов. При окрашивании по Граму они дают фиолетовый цвет. Большинство этих бактерий являются возбудителями заболеваний. Грамотрицательные же имеют более тонкую стенку, которая отделена от мембраны периплазматическим пространством. Однако такая оболочка обладает повышенной прочностью и гораздо сильнее противостоит воздействию антител.

Бактерии в природе играют очень большую роль:

1. Цианобактерии (сине-зелёные водоросли) помогают поддерживать необходимый уровень кислорода в атмосфере. Они образуют больше половины всего О2 на Земле.
2. Способствуют разложению органических останков, тем самым принимая участие в круговороте всех веществ, участвуют в образовании почвы.
3. Фиксаторы азота на корнях бобовых.
4. Очищают воды от отходов, к примеру, металлургической промышленности.
5. Являются частью микрофлоры живых организмов, помогая максимально усваивать питательные вещества.
6. Используются в пищевой промышленности для сбраживания Так получают сыры, творог, алкоголь, тесто.

Археи

Ранее их объединяли с бактериями в единое царство Дробянок. Однако со временем выяснилось, что археи имеют свой индивидуальный путь эволюции и сильно отличаются от остальных микроорганизмов своим биохимическим составом и метаболизмом. Выделяют до 5 типов, самыми изученными считаются эвриархеоты и кренархеоты. Особенности архей таковы:

• большинство из них являются хемоавтотрофами – синтезируют органические вещества из углекислого газа, сахара, аммиака, ионов металлов и водорода;
• играют ключевую роль в круговороте азота и углерода;
• участвуют в пищеварении в организмах человека и многих жвачных;
• обладают более стабильной и прочной мембранной оболочкой за счёт наличия эфирных связей в глицерин-эфирных липидах. Это позволяет археям жить в сильнощелочных или кислых средах, а также при условии высоких температур;
• клеточная стенка, в отличие от бактерий, не содержит пептидогликана и состоит из псевдомуреина.

Строение эукариотов

Эукариоты представляют собой надцарство организмов, в клетках которых содержится ядро. Кроме архей и бактерий все живые существа на Земле являются эукариотами (к примеру, растения, простейшие, животные). Клетки могут сильно отличаться по своей форме, строению, размерам и выполняемым функциям. Несмотря на это они сходны по основам жизнедеятельности, метаболизму, росту, развитию, способности к раздражению и изменчивости.

Эукариотические клетки могут превышать в размерах прокариотические в сотни и тысячи раз. Они включают в себя ядро и цитоплазму с многочисленными мембранными и немембранными органоидами. К мембранным относятся: эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи, митохондрии, пластиды. Немембранные: рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты.

Проведем сравнение клеток эукариотов разных царств.

К надцарству эукариот относятся царства:

• простейшие. Гетеротрофы, некоторые способны к фотосинтезу (водоросли). Размножаются бесполым, половым путём и простым способом на две части. У большинства клеточная стенка отсутствует;
• растения. Являются продуцентами, основной способ получения энергии – фотосинтез. Большая часть растений неподвижны, размножаются бесполым, половым и вегетативным путём. Клеточная стенка состоит из целлюлозы;
• грибы. Многоклеточные. Различают низшие и высшие. Являются гетеротрофными организмами, не могут самостоятельно передвигаться. Размножаются бесполым, половым и вегетативным путём. Запасают гликоген и имеют прочную клеточную стенку из хитина;
• животные. Различают 10 типов: губки, черви, членистоногие, иглокожие, хордовые и другие. Являются гетеротрофными организмами. Способны к самостоятельному передвижению. Основное запасающее вещество – гликоген. Оболочка клеток состоит из хитина, также как у грибов. Главный способ размножения – половой.

Таблица: Сравнительная характеристика растительной и животной клетки

Сравнение прокариот и эукариот

Особенности строения прокариотической и эукариотической клеток значительны, однако одно из главных различий касается хранения генетического материала и способа получения энергии.

Прокариоты и эукариоты фотосинтезируют по-разному. У прокариот этот процесс проходит на выростах мембраны (хроматофорах), уложенных в отдельные стопки. Бактерии не имеют фторой фотосистемы, поэтому не выделяют кислород, в отличие от сине-зелёных водорослей, которые образуют его при фотолизе. Источниками водорода у прокариот служат сероводород, Н2, разные органические вещества и вода. Основными пигментами являются бактериохлорофилл (у бактерий), хлорофилл и фикобилины (у цианобактерий).

К фотосинтезу из всех эукариот способны только растения. У них имеются специальные образования – хлоропласты, содержащие мембраны, уложенные в граны или ламеллы. Наличие фотосистемы II позволяет выделять кислород в атмосферу при процессе фотолиза воды. Источником молекул водорода служит только вода. Главным пигментов является хлорофилл, а фикобилины присутствуют лишь у красных водорослей.

Основные различия и характерные признаки прокариотов и эукариотов представлены в таблице ниже.

Таблица: Сходства и различия прокариотов и эукариотов

Отличия прокариот и эукариот

Сходство и различия прокариотических и эукариотических клеток

Вывод

Сравнение прокариотического и эукариотического организма достаточно трудоёмкий процесс, требующий рассмотрения множества нюансов. Они имеют между собой много общего в плане строения, протекающих процессов и свойств всего живого. Различия же кроются в выполняемых функциях, способах питания и внутренней организации. Тот, кто интересуется данной темой, может воспользоваться данной информацией.

Источник: uchim.guru

Представители царства прокариотов

Название «прокариоты» происходит от древнегреческих слов «перед» и «ядро», т. е. это организмы, существовавшие еще до появления в клетках ядер. Это своеобразные предки эукариотов – видов, которые имеют оформленное клеточное ядро.

Прокариоты – это одноклеточные бактерии, в которых нет четко оформленного ядра клетки, ограниченного ядерной оболочкой, и дополнительных мембранных органоидов. Вместо этого прокариоты используют структуру, состоящую из ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), белков и РНК (рибонуклеиновой кислоты).

Исключение составляют фотосинтезирующие организмы, например, цианобактерии (сине-зеленые водоросли), которые имеют плоские цистерны – мембранная структура, обеспечивающая процесс жизнедеятельности клетки. Эта группа бактерий содержит зеленые и синие пигменты и участвует в процессе фотосинтеза, насыщая атмосферу кислородом.

Еще один представитель царства прокариотов – археи (лат. «древний, первозданный»). Эти одноклеточные бактерии интересны не только тем, что у них нет ядра, но и особенностями питания. Так, они могут существовать и находить пищу в самых экстремальных условиях – в горячих источниках и соленых озерах. Археи широко распространены в океанах, почве, болотах, даже в организме человека. Эти бактерии играют одну из ведущих ролей в круговороте углерода и азота на нашей планете.

Итак, к прокариотам относятся все бактерии, включая сине-зеленые водоросли и археи. Некоторые ученые относят к царству прокариотов и вирусы, но общего мнения на их счет пока не существует, так как некоторые биологи не считают вирусы живыми организмами.

Считается, что прокариоты появились около 3,5 млрд лет назад, и только через 2,5 млрд лет после них возникли первые эукариотные клетки. Все микроорганизмы, входящие в царство прокариотов, так или иначе способствовали созданию и поддержанию жизни на Земле.

Характеристика и строение

В среднем размер клетки-прокариота от 1 до 10 мкм. Мы уже знаем, что бактерии – это прокариоты, у которых нет клеточного ядра. Вместо него в клетке находится единственная крупная кольцевая или линейная молекула ДНК. Эта молекула содержит основную часть генетического материала клетки и называется нуклеоид («подобный ядру»). Прокариоты считают предками митохондрий и пластид – энергетических станций клеток эукариотов.

Нити ДНК и белки (гистоны) в прокариотических клетках не взаимодействуют, в отличие от клеток эукариот. Однако, по аналогии, комплекс ДНК и белков называют хромосомой. Хромосома прокариота крепится к мембране клетки, как правило, в одной точке. При удвоении хромосомы копии расходятся в разные стороны, образуя новые клетки, т.е. размножаются простым делением.

В отличие от эукариотов в этих микроорганизмах нет митохондрий, эндоплазматической сети и других органоидов. То есть как более примитивные организмы прокариоты не содержат тех мембранных структур, которые упорядочивают строение эукариотов.

Среда обитания прокариотов практически ничем не ограничена. Выживать в любых условиях бактериям помогают особенности их способов получения пищи:

1. Осмотрофный – питание без захвата твердых частиц, т.е. поглощение питательных веществ, растворенных в окружающей среде, напрямую через поверхность клетки.
2. Автотрофный – синтез органики из неорганических веществ, осуществляемый фотосинтезом (энергия света) или хемосинтезом (энергия химических реакций). Характерные представители – сине-зеленые водоросли.

Клетки прокариотов могут иметь различную форму: прямые или изогнутые палочки, шарики. Часто их клетки образуют колонии в виде нити или грозди, могут быть неподвижными или передвигаться с помощью жгутиков.

Эукариоты и прокариоты различаются настолько сильно, что ученые-систематики относят их к самым крупным подразделениям живой природы – царствам.

Поставщики кислорода и азота

Одним из ярких представителей царства прокариотов являются цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Эти бактерии считают наиболее близкими к первым ископаемым микроорганизмам, найденным учеными. Возраст предков сине-зеленых водорослей составляет примерно 3,5 млрд лет.

Сине-зеленые водоросли – это единственные бактерии, способные выделять кислород. Правда, для самих водорослей это побочный продукт, но для существования жизни на нашей планете это одно из основных условий.

Сине-зеленые водоросли очень сложно организованы и имеют различные формы и размеры. Эти микроорганизмы способны даже менять свой цвет от темно-синего до светло-зеленого в зависимости от спектрального состава света.

Кроме способности выделять кислород, сине-зеленые водоросли имеют еще одну очень полезную черту – они могут связывать атмосферный азот и делать его доступным для других живых организмов. Эта последняя способность делает сине-зеленые водоросли незаменимыми для всех растений, которые не могут самостоятельно добывать азот из окружающей среды.

Вирусы – живая или неживая материя?

Вирусы поражают все типы живых организмов: растения, животных, бактерии, даже сами вирусы. Вирусы бактерий называют бактериофагами, а вирусы других вирусов – вирусы-сателлиты (простите за тавтологию).

Вирусы относят к неклеточной форме жизни. Они занимают положение между живой и неживой материей. У вирусов нет цитоплазмы и других клеточных органоидов. Отсутствие собственного обмена веществ роднит вирусы с неживой природой.

Вместе с тем вирусы отлично живут и размножаются внутри клеток других организмов, что делает их схожими с живыми существами. Но вне клетки-хозяина вирус существует только в кристаллической форме.

При изучении особенностей строения и поведения вирусов становится понятно, почему наука никак не определится с их принадлежностью.

Царство грибов

Грибы в систематике живой природы стоят особняком. Долгое время считалось, что грибы относятся к растениям, не содержащим хлорофилл. Однако современная наука выделяет грибы в отдельное царство, сочетающее признаки растений и животных. Исследования показали, что грибы подразделяются на несколько больших групп, некоторые из них даже не являются родственными.

Отсутствие хлорофилла роднит грибы с животными, так как они используют гетеротрофный способ питания. То есть грибы поглощают готовые органические соединения, растворенные в окружающей среде, и выделяют мочевину, как животные. В этом их отличие от растений, которые вырабатывают пищу с помощью процесса фотосинтеза.

В то же время грибы имеют клеточные стенки, возможность неограниченного роста и не способны передвигаться, как и растения.

Грибы относят к эукариотам, но по размеру генома они приближаются к прокариотам. То есть в клетках грибов есть ядро с ДНК-структурой, но процесс передачи генной информации может происходить и при помощи вирусов. Размер генома грибов и размер хромосом значительно меньше, чем у других видов эукариотов.

Точное определение царства грибов отсутствует, но их изучение необходимо для понимания эволюции жизни на Земле.

Источник: probakterii.ru