Три признака прокариотической клетки
Прокариоты. Морфология бактерий. Способы движения
Бактерии относятся к надцарству Procaryotae (Предъядерные), царству Bacteria.
Настоящие бактерии — эубактерии — одноклеточные организмы, имеющие недифференцированное ядро (нуклеоид). Размножаются простым бинарным (поперечным) делением клетки. Размеры клетки: диаметр 0,5 — 2 мкм, длина 5-20 мкм. Морфологически бактерии различаются по следующим признакам: а) форме; б) величине; в) взаимному расположению клеток; г) по наличию или отсутствию жгутиков и капсул; д) по способности к спорообразованию и т. д.
По форме клетки бактерии делят на 3 группы: шаровидные, палочковидные и извитые.
Шаровидные бактерии — кокки. Шаровидные бактерии не имеют жгутиков и не образуют спор. Направление плоскости деления клетки играет определяющую роль в образовании микроколоний. Выделяют следующие типы микроколоний :
Микрококки — Клетки делятся в одной плоскости, после деления располагаются одиночно (рис.12.1).
Диплококки- после деления клетки располагаются попарно (рис.12.2)
Тетракокки — Клетки делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются группы по 4 клетки (рис.12.3).
Стрептококки (Streptos – цепь)— Клетки делятся в одной плоскости, после деления клетки остаются в цепочках (рис.12.4).
Сарцины (Sarcio – тюк)— Клетки делятся в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются пакеты по 8 или 64 клетки (рис.12.5).
Стафилококки (StАFyle – гроздь) — Клетки делятся в неопределенных направлениях, образуют скопление клеток, напоминающее виноградные грозди (12.6).
Палочковидные бактерии — Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Длина клетки колеблется от десятых долей до 10 — 15 мкм и более, диаметр — от десятых долей до 2 мкм. Различаются морфологически по величине клетки, очертанию её концов, наличию или отсутствию жгутиков, а также по способности к спорообразованию. Чаще всего их делят на подгруппы:
Бактерии (по гречески «бактерион» — Палочка) — палочковидные формы. Не образуют спор. Деление клетки поперечное. Могут быть соединены по две клетки — Диплобактерии и в цепи – Стрептобактерии (рис. 12.7-12.8).
Бациллы — Палочковидные формы, способные в неблагоприятных условиях формировать споры.
По взаимному расположению клеток различают диплобациллы и стрептобациллы.
К группе палочковидных примыкают Нитчатые бактерии С длиной клетки 15 — 50 мкм (рис.12.16), а также ветвистые формы микобактерий (рис.12.15).
Извитые бактерии — изогнутые палочки. Характер изогнутости клетки можно сравнивать с длиной волны. По степени изогнутости различают следующие формы:
Вибрионы — Короткие палочки, длиной 1-3 мкм, изогнуты на половину длины волны, напоминают по форме запятую (рис.12.12);
Спириллы — Палочки длиной 15-20 мкм, изогнуты на полную длину волны, напоминают растянутую латинскую букву S (рис.12.13);
Спирохеты — Тонкие длинные клетки, 20 — 30 мкм, с большим числом изгибов напоминают растянутую спираль, обладают продольным делением клетки (рис.12.14).
Движение бактерий.
У подвижных форм бактерий чаще наблюдаются два вида передвижения:
1) Скользящее движение неравномерным выделением слизи (встречается у миксобактерий, цианобактерий).
2) Плавающее передвижение с помощью жгутиков – наиболее распространенный тип движения. Жгутики – очень тонкие образования диаметром 10-20 нм, редко до 60 нм (у сложных жгутиков). Количество их варьирует от одного до тысячи. По характеру расположения жгутиков различают следующие типы:
1) Монотрихи — имеют один полярный жгутик (рис. 12.17).
2) Лофотрихи – бактерии имеют один пучок жгутиков (рис.12.18).
3) Амфитрихи — Два пучка жгутиков расположенных на противоположных полюсах (рис.12.19).
4) Перитрихи – вся поверхность бактериальной клетки покрыта многочисленными жгутиками (рис.12.20).
Рис.12 . Морфология бактерий (основные морфологические Признаки — форма клеток, образование микроколоний, характер Жгутикования, тип спорообразования).
7. Спорообразование и размножение бактерий
Спора бактерий – это приспособление для перенесения неблагоприятных условий. В состоянии споры бактерии переносят высушивание, высокие температуры. В зависимости от расположения споры в клетке различают следующие типы бацилл :
Бациллярный тип — Спора образуется внутри клетки и не деформирует ее (рис.12.10);
Клостридиальный тип — Спора образуется в середине клетки, деформируя ее (рис.12. 9);
Плектридиальный тип — Спора формируется на конце клетки (рис.12.11).
Этапы спорообразования у бактерий:
I этап. Прекращение роста, перестройка клеточных белков.
II этап. Репликация нуклеоида.
III этап. Отделение полярного нуклеоида и обособление части протопласта мезосомами.
IV этап. Развитие многочисленных слоев споровых покровов, накопление дипиколиновой кислоты, которая обеспечивает термостойкость.
Размножение бактерий. Наиболее часто бактерии размножаются простым бинарным делением. Процессу деления всегда предшествует редупликация нуклеоида. Затем следует деление перетяжкой (у грамотрицательных) или перегородкой (у грамположительных).
Строение бактериальной клетки
Клеточное строение прокариот имеет ряд существенных отличий по сравнению с эукариотической клеткой (см. приложение 2).
Основные черты клеточного строения прокариот (рис.13):
1.Бактериальная клетка покрыта Слизистой капсулой из полисахаридов, иногда с добавлением полипептидов. Предохраняет клетку от высыхания, у паразитов – от действия антител. Толщина менее 0,2 мкм – Микрокапсула (не видна в световой микроскоп), более 0,2 мкм – Макрокапсула.
2.Клеточная стенка – сложная жесткая структура, определяет форму клетки, поверхностный заряд, анатомическую целостность, контакт с внешней средой, защиту. У большинства бактерий обязательный компонент клеточных стенок – Пептидогликан муреин. Клеточная стенка разных бактерий неодинаково окрашивается по Граму. Различают Два основных типа строения клеточной стенки: Грамположительный и грамотрицательный тип. Клеточная стенка грамположительных бактерий (фирмакутных) имеет толщину 20-80 нм, на 90% состоит из муреина, анатомически однородна. У грамотрицательных бактерий (грациликутных) клеточная стенка толщиной не более 10 нм, содержит 1-10% муреина, имеет слоистое строение (см. приложение 2).
3.Протопласт клетки бактерий окружен Плазмалеммой (наружная клеточная мембрана толщиной 7-10 нм). Скорость роста плазмалеммы больше, чем скорость роста стенки, поэтому образуются инвагинации (впячивания внутрь клетки) – Мезосомы, которые выполняют роль всех клеточных мембранных органоидов. Существуют различные виды мезосом: трубчатые – Тубулы, в виде пузырьков – Везикулы, пластинчатые – Тилакоиды. Мезосомы, несущие пигменты у фотоавтотрофов – Хроматофоры. Рибосомы 70S-типа – Немембранные органоиды, В которых осуществляется биосинтез белка.
Рис. 13. Ультраструктура бактериальной клетки. 1 — слизистая Капсула; 2 — клеточная стенка; 3 — цитоплазматическая мембрана; 4 — цитозоль; 5 — нуклеоид; 6 — рибосомы 7OS-типа; 7 — мезосомы Тубулярного типа; 8 — везикулы; 9 — тилакоиды, несущие пигменты (хроматофоры); Включения: 10 — гранулы гликогена; 11 — капли масла; 12 — зерна волютина; 13 — капли серы; 14-жгутики.
При ультрацентрифугировании риюбосомы прокариот оседают со скоростью около 70 единиц Сведенберга (70S). Они мельче, чем у эукариот. В бактериальной клетке может содержаться от 5000 до 50 000 рибосом, что зависит от многих факторов: возраста. Условий культивирования.. Внутриклеточное пространство заполнено полужидкой коллоидной массой – Цитозолем.
4.Нуклеоид – единственная, чаще кольцевая, хромосома прокариот, выполняющая роль ядра.
отделяется от цитоплазмы мембранными оболочками, в связи с чем принято говорить, что бактерии не имеют дифференцированного ядра. В клетках бактерий могут также присутствовать мелкие генетические структуры – Плазмиды, несущие дополнительную информацию. Существуют в виде небольших линейных и кольцевых молекул ДНК длиной от 2 до 600000 пар нуклеотидов, способных к автономной редупликации.
5.Включения – необязательные органоиды. Природа и функция их могут быть различны. В одних случаях включения выполняют запасную функцию, в других могут быть продуктами обмена бактериальной клетки. Представлены зернами (гранулами) полисахаридов Гранулезы, гликогена, полифосфата Волютина, Каплями масла, серы.
6.Жгутики, пили, реснички. Они также не являются обязательными органоидами. Жгутики выполняют двигательную функцию. Длина их от 3 до 12 мкм, число и расположение может быть различным и является видовым признаком. Пили – цилиндрические белковые выросты. Служат для прикрепления к субстрату или участвуют в процессе передачи плазмид от клетки к клетке при коньюгации.
Источник: veterinarua.ru
Все живые организмы на Земле делятся на две группы: прокариот и эукариот.
- Эукариоты – это растения, животные и грибы.
- Прокариоты – это бактерии (в том числе цианобактерии, они же "сине-зеленые водоросли").
Главное отличие
У прокариот нет ядра, кольцевая ДНК (кольцевая хромосома) расположена прямо в цитоплазме (этот участок цитоплазмы называется нуклеоид).
У эукариот есть оформленное ядро (наследственная информация [ДНК] отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой).
Дополнительные отличия
1) Раз у прокариот нет ядра, то нет и митоза/мейоза. Бактерии размножаются делением надвое ("прямым" делением, в отличие от "непрямого" – митоза).
2) У прокариот рибосомы мелкие (70S), а у эукариот – крупные (80S).
3) У эукариот имеется множество органоидов: митохондрии, эндоплазматическая сеть, клеточный центр, и т.д. Вместо мембранных органоидов у прокариот есть мезосомы – выросты плазматической мембраны, похожие на кристы митохондрий.
4) Клетка прокариот гораздо меньше клетки эукариот: по диаметру в 10 раз, по объему – в 1000 раз.
Сходство
Клетки всех живых организмов (всех царств живой природы) содержат плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.
Еще можно почитать
ВИДЕО: почитать не получится, придется смотреть
БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Отличия прокариот и эукариот
ЗАДАНИЯ В ПО ЭТОЙ ТЕМЕ: Отличаем прокариот и эукариот
ЗАДАНИЯ С ПО ЭТОЙ ТЕМЕ: Отличия прокариот и эукариот
Тесты и задания
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Сходство клеток животных и бактерий состоит в том, что они имеют
1) рибосомы
2) цитоплазму
3) гликокаликс
4) митохондрии
5) оформленное ядро
6) цитоплазматическую мембрану
1. Установите соответствие между признаком организма и царством, для которого он характерен: 1) грибы, 2) бактерии
А) ДНК замкнута в виде кольца
Б) по способу питания — автотрофы или гетеротрофы
В) клетки имеют оформленное ядро
Г) ДНК имеет линейное строение
Д) в клеточной стенке имеется хитин
Е) ядерное вещество расположено в цитоплазме
2. Установите соответствие между признаками организмов и царствами, для которых они характерны: 1) Грибы, 2) Бактерии. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) образование микоризы с корнями высших растений
Б) образование клеточной стенки из хитина
В) тело в виде мицелия
Г) размножение спорами
Д) способность к хемосинтезу
Е) расположение кольцевой ДНК в нуклеоиде
Выберите три варианта. Чем отличаются грибы от бактерий?
1) составляют группу ядерных организмов (эукариот)
2) относятся к гетеротрофным организмам
3) размножаются спорами
4) одноклеточные и многоклеточные организмы
5) при дыхании используют кислород воздуха
6) участвуют в круговороте веществ в экосистеме
1. Установите соответствие между характеристикой клетки и типом организации этой клетки: 1) прокариотический, 2) эукариотический
А) клеточный центр участвует в образовании веретена деления
Б) в цитоплазме находятся лизосомы
В) хромосома образована кольцевой ДНК
Г) отсутствуют мембранные органоиды
Д) клетка делится митозом
Е) мембрана образует мезосомы
2. Установите соответствие между характеристикой клетки и её типом: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая
А) мембранные органоиды отсутствуют
Б) имеется клеточная стенка из муреина
В) наследственный материал представлен нуклеоидом
Г) содержит только мелкие рибосомы
Д) наследственный материал представлен линейными ДНК
Е) клеточное дыхание происходит в митохондриях
3. Установите соответствие между признаком и группой организмов: 1) Прокариоты, 2) Эукариоты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отсутствие ядра
Б) наличие митохондрий
В) отсутствие ЭПС
Г) наличие аппарата Гольджи
Д) наличие лизосом
Е) линейные хромосомы, состоящие из ДНК и белка
4. Установите соответствие между органоидами и клетками, которые их имеют: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) аппарат Гольджи
Б) лизосомы
В) мезосомы
Г) митохондрии
Д) нуклеоид
Е) ЭПС
5. Установите соответствие между клетками и их особенностями: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) молекула ДНК кольцевая
Б) поглощение веществ путем фаго- и пиноцитоза
В) образуют гаметы
Г) рибосомы мелкие
Д) есть мембранные органоиды
Е) характерно прямое деление
ФОРМИРУЕТСЯ 6. Установите соответствие между клетками и их особенностями: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
1) наличие обособленного ядра
2) образование спор для перенесения неблагоприятных условий среды
3) расположение наследственного материала только в замкнутой ДНК
4) деление путем мейоза
5) способность к фагоцитозу
Выберите три варианта. Бактерии, в отличие от шляпочных грибов,
1) одноклеточные организмы
2) многоклеточные организмы
3) имеют в клетках рибосомы
4) не имеют митохондрий
5) доядерные организмы
6) не имеют цитоплазмы
1. Выберите три варианта. Клетки прокариот отличаются от клеток эукариот
1) наличием нуклеоида в цитоплазме
2) наличием рибосом в цитоплазме
3) синтезом АТФ в митохондриях
4) присутствием эндоплазматической сети
5) отсутствием морфологически обособленного ядра
6) наличием впячиваний плазматической мембраны, выполняющих функцию мембранных органоидов
2. Выберите три варианта. Бактериальную клетку относят к группе прокариотических, так как она
1) не имеет ядра, покрытого оболочкой
2) имеет цитоплазму
3) имеет одну молекулу ДНК, погруженную в цитоплазму
4) имеет наружную плазматическую мембрану
5) не имеет митохондрий
6) имеет рибосомы, где происходит биосинтез белка
3. Выберите три варианта. Почему бактерии относят к прокариотам?
1) содержат в клетке ядро, обособленное от цитоплазмы
2) состоят из множества дифференцированных клеток
3) имеют одну кольцевую хромосому
4) не имеют клеточного центра, комплекса Гольджи и митохондрий
5) не имеют обособленного от цитоплазмы ядра
6) имеют цитоплазму и плазматическую мембрану
4. Выберите три варианта. Прокариотные клетки отличаются от эукариотных
1) наличием рибосом
2) отсутствием митохондрий
3) отсутствием оформленного ядра
4) наличием плазматической мембраны
5) отсутствием органоидов движения
6) наличием одной кольцевой хромосомы
5. Выберите три варианта. Для прокариотной клетки характерно наличие
1) рибосом
2) митохондрий
3) оформленного ядра
4) плазматической мембраны
5) эндоплазматической сети
6) одной кольцевой ДНК
СОБИРАЕМ 6:
А) отсутствие мембранных органоидов
Б) отсутствие рибосом в цитоплазме
В) образование двух и более хромосом линейной структуры
Выберите три варианта. Клетки эукариотных организмов, в отличие от прокариотных, имеют
1) цитоплазму
2) ядро, покрытое оболочкой
3) молекулы ДНК
4) митохондрии
5) плотную оболочку
6) эндоплазматическую сеть
Выберите один, наиболее правильный вариант. ВЫБЕРИТЕ НЕВЕРНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ. У бактерий отсутствуют
1) половые клетки
2) мейоз и оплодотворение
3) митохондрии и клеточный центр
4) цитоплазма и ядерное вещество
Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, приведенные в списке.
1) митоз, мейоз
2) перенесение неблагоприятных условий среды
3) перенос информации о первичной структуре белка
4) двумембранные органоиды
5) шероховатая эндоплазматическая сеть
6) мелкие рибосомы
Выберите трёх представителей эукариот
1) обыкновенная амёба
2) дрожжи
3) малярийный паразит
4) холерный вибрион
5) кишечная палочка
6) вирус иммунодефицита человека
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В процессе эволюции сформировались организмы разных царств. Какие признаки характерны для царства, представитель которого изображен на рисунке.
1) клеточная стенка состоит в основном из муреина
2) хроматин содержится в ядрышке
3) хорошо развита эндоплазматическая сеть
4) отсутствуют митохондрии
5) наследственная информация содержится в кольцевой молекуле ДНК
6) пищеварение происходит в лизосомах
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, НЕ используются для описания изображённой на рисунке клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) Наличие митохондрии
2) Наличие кольцевой ДНК
3) Наличие рибосом
4) Наличие ядра
5) Наличие светового глазка
2. Все перечисленные ниже термины, кроме двух, используют для описания клетки, изображённой на рисунке. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) замкнутая молекула ДНК
2) мезосома
3) мембранные органоиды
4) клеточный центр
5) нуклеоид
3. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке клетки. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) деление путем митоза
2) наличие клеточной стенки из муреина
3) наличие нуклеоида
4) отсутствие мембранных органоидов
5) поглощение веществ путем фаго- и пиноцитоза
4. Все перечисленные ниже термины, кроме двух, используют для описания клетки, изображённой на рисунке. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) замкнутая ДНК
2) митоз
3) гаметы
4) рибосомы
5) нуклеоид
5. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания изображённой на рисунке клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) есть клеточная мембрана
2) есть аппарат Гольджи
3) есть несколько линейных хромосом
4) есть рибосомы
5) есть клеточная стенка
ФОРМИРУЕМ 6:
1) имеют линейные хромосомы
2) характерно бинарное деление
3) имеет эндоплазматическую сеть
1. Все перечисленные признаки, кроме двух, используются для описания прокариотической клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) Отсутствие в ней оформленного ядра
2) Наличие цитоплазмы
3) Наличие клеточной мембраны
4) Наличие митохондрий
5) Наличие эндоплазматической сети
2. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, характеризуют строение бактериальной клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) отсутствие оформленного ядра
2) наличие лизосом
3) наличие плотной оболочки
4) отсутствие митохондрий
5) отсутствие рибосом
3. Перечисленные ниже понятия, кроме двух, используются для характеристики прокариот. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) митоз
2) спора
3) гамета
4) нуклеоид
5) мезосома
4. Все приведенные ниже термины, кроме двух, используются для описания строения бактериальной клетки. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) неподвижная цитоплазма
2) кольцевая молекула ДНК
3) мелкие (70S) рибосомы
4) способность к фагоцитозу
5) наличие ЭПС
Установите соответствие между признаком и царством: 1) бактерии, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
A) все представители прокариоты
Б) все представители эукариоты
B) могут делиться пополам
Г) есть ткани и органы
Д) есть фото и хемосинтетики
Е) хемосинтетики не встречаются
Установите соответствие между признаками организмов и их царством: 1) бактерии, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) различные представители способны к фотосинтезу и хемосинтезу
Б) в наземных экосистемах превосходят все другие группы по биомассе
В) клетки делятся путем митоза и мейоза
Г) имеют пластиды
Д) клеточные стенки обычно не содержат целлюлозы
Е) лишены митохондрий
Выберите один, наиболее правильный вариант. В прокариотических клетках реакции окисления происходят на
1) рибосомах в цитоплазме
2) впячиваниях плазматической мембраны
3) оболочках клеток
4) кольцевой молекуле ДНК
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания клетки, изображенной на рисунке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) имеет ядро, в котором находятся молекулы ДНК
2) область расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоидом
3) молекулы ДНК кольцевые
4) молекулы ДНК связаны с белками
5) в цитоплазме расположены различные мембранные органеллы
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Сходство бактерий и растений состоит в том, что они
1) прокариотические организмы
2) образуют споры при неблагоприятных условиях
3) имеют клеточное тело
4) среди них имеются автотрофы
5) обладают раздражимостью
6) способны к вегетативному размножению
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Сходство клеток бактерий и растений состоит в том, что они имеют
1) рибосомы
2) плазматическую мембрану
3) оформленное ядро
4) клеточную стенку
5) вакуоли с клеточным соком
6) митохондрии
Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны.
(1) Классификацией, то есть группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии – систематика. (2) Клеточные организмы делят на два надцарства: прокариоты и эукариоты. (3) Прокариоты – доядерные организмы. (4) К прокариотам относят бактерии, цианобактерии и водоросли. (5) К эукариотам относят только многоклеточные организмы. (6) Клетки прокариот, как и эукариот, делятся митозом. (7) Группа прокариот – хемобактерии – используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ, для синтеза органических веществ из неорганических.
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Бактерии, как и грибы,
1) составляют особое царство
2) являются только одноклеточными организмами
3) размножаются с помощью спор
4) являются редуцентами в экосистеме
5) могут вступать в симбиоз
6) поглощают вещества из почвы с помощью гифов
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Бактерии, в отличие от низших растений,
1) по типу питания бывают хемотрофами
2) при размножении образуют зооспоры
3) не имеют мембранных органоидов
4) имеют слоевище (таллом)
5) при неблагоприятных условиях образуют споры
6) синтезируют полипептиды на рибосомах
Установите соответствие между характеристиками и типами клеток, изображенных на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) имеют мезосомы
Б) осмотрофный способ питания
В) делятся митозом
Г) имеют развитую ЭПС
Д) образуют споры при неблагоприятных условиях
Е) имеют оболочку из муреина
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания прокариотической ДНК. Определите два признака, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) содержит аденин, гуанин, урацил и цитозин
2) состоит из двух цепей
3) имеет линейную структуру
4) не связана со структурными белками
5) лежит в цитоплазме
Установите соответствие между характеристиками и организмами: 1) дрожжи, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) геном представлен одной кольцевой молекулой ДНК
Б) клетка покрыта оболочкой из муреина
В) делится митозом
Г) в анаэробных условиях вырабатывает этанол
Д) имеет жгутики
Е) не имеет мембранных органоидов
Источник: www.bio-faq.ru
При электронно-микроскопических наблюдениях прежде всего обращает на себя внимание отсутствие в клетках прокариот мембранной сети, которая делит эукариотические клетки на отдельные отсеки (рис. 30). Во многих клетках прокариот цитоплазматическая мембрана, лежащая под клеточной стенкой и ограничивающая снаружи протопласт, — это единственная мембрана. Иногда она образует разного рода впячивания — инвагинации, несущие разные функции. Это могут быть пузырьки-везикулы, содержащие ферменты, или мезосомы, участвующие в делении клетки. Какие-либо пищеварительные, сократительные или другие вакуоли у прокариот отсутствуют. Цитоплазматическая мембрана прокариотической клетки является местом локализации ферментов энергетического метаболизма и, следовательно, выполняет функцию митохондрий, отсутствующих в клетках прокариот. Поэтому мембрана особенно развита у бактерий с высоким уровнем дыхательного метаболизма. Она участвует также в делении нуклеоида, так как сольцевая ДНК закрепляется на мембране и после репликации (удвоения) расходится по двум новым клеткам благодаря росту мембраны. Лз цитоплазматической мембраны формируются покровы эндоспор. Зна представляет собой также главный барьер для проникновения ве- цеств внутрь клетки, причем этот барьер значительно более избирательный, чем у эукариот. Цитоплазматическая мембрана не пропускает крупные молекулы, она не способна к пиноцитозу и экзоцитозу.
Цитоплазма прокариотической клетки не подвержена циклическому движению, как у растений, или сократительным явлениям, приводящим к возникновению токов, как, например, у амеб. Поэтому бак- ‘ериальные клетки, если они подвижны, осуществляют движение за :чет других механизмов. У них есть либо просто устроенные жгутики, сличающиеся от сложных жгутиков эукариот, и тогда они активно сплавают» в Жидкой среде, либо они передвигаются по типу сколь- кения, выделяя слизь и перемещаясь по ней на поверхности плотного
Отличительные признаки клеток эукариот и прокариот
| Признаки | Эукариоты | Прокариоты |
| Ядро: | ||
| мембрана | двойная | — |
| хромосомы | gt;г | 1 (+ плазмиды) |
| ядрышко | 1 | — |
| Мембранные структуры: | обеспечивает компартментали- | |
| эндоплазматический ретику- | — | |
| лум | зацию | |
| аппарат Гольджи | — | |
| мезосомы | — | + |
| лизосомы | — | |
| органеллы с однослойны- | —( + ) (пероксисомы) | хлорсбиум-везикулы |
| ми мембранами | ограничены двойной мембраной, имеют ДНК | |
| Митохондрии | — | |
| Хлоропласты | — у животных и грибов | тилакоиды |
| + у растений и водорослей | у цианобактерий и пурпурных | |
| Клеточная стенка | — у животных | — у микоплазм и галобакте- |
| + целлюлоза у растений; | рий | |
| Экзо- и эндоцитоз | + хитин-глюкан у грибов | + пептидогликан (муреин) у истинных бактерий |
| + | — | |
| Чувствительность ’к пеницил | — | +кроме микоплазм и галобак- |
| лину | терий | |
| Чувствительность к полиено- | + | |
| вым антибиотикам | ||
| Рибосомы | 80S в цитоплазме 70S в органеллах | 70S |
| Движение . | жгутики 9+2; амебоидное | жгутики простые, скольжение |
| Участие ПМ в энергетическом | не участвует | участвует |
| иимспс Фиксация N2 |
не доказана | часто встречается |
| />Анаэробное дыхание (не гли | нет | встречается |
| колиз) |
субстрата. Специфический механизм передвижения существует у спирохет: в их клетках под тонкой клеточной стенкой проходит осевая нить, представляющая собой систему из внутриклеточных жгутиков. Сокращения последних вызывают изгибы, за счет которых происходит перемещение клетки. Бактериальные жгутики располагаются по полюсам или по разным сторонам.клетки (рис. 31). В зависимости от числа и расположения жгутиков различают монотрихи (один полярный жгутик), амфитрихи (жгутики на двух полюсах), лофотрихи (пучок жгутиков) и перитрихи (жгутики по всей клетке).
Прокариотическая клетка у истинных прокариот (не считая микоплазм и архебактерий, о которых речь будет идти ниже) имеет прочную, сохраняющую постоянную форму (ригидную), клеточную стенку, которая состоит из нескольких слоев. Основной каркасный слой, от-
ветственный за прочность, состоит из особого вещества — пептидогли- кана муреина, который синтезируется только прокариотической клеткой и не встречается у организмов других царств природы. Это еще один отличительный признак прокариот. Внутри группы истинных прокариот различают два главных типа строения клеточных стенок. У одних это довольно толстый слой муреина, с которым связаны особые соединения — тейхоевые кислоты и полисахариды. У других му- реиновой слой тонкий и перекрыт дополнительными мембранами. Эти два типа соответствуют грамположительным и гра- мотрицательным бактериям. Названия этих групп происходят от способности или неспособности разных бактерий окрашиваться по Граму. Принцип окраски, заключающийся в последовательной обработке фиксированных бактерий кристаллическим фиолетовым, раствором иода и этиловым спиртом, был разработан датским врачом К. Грамом в 1884 г. Метод окраски по Граму нашел широкое применение в микробиологической практике для дифференциации бактерий. Дело в том, что найденные эмпирические различия между двумя группами бактерий в отношении к окраске по Граму оказались коррелятивно связанными со многими другими весьма важными признаками. Например, грамполо- жительные бактерии размножаются бинарным делением за счет формирования поперечной перегородки в .клетке, грам- отрицательные — путем образования перетяжки. Первые чувствительны к пенициллину, вторые — нет. Грамотрицатель- ные бактерии не образуют эндоспор, а некоторые грамположительные их образуют. Эндоспора, как правило, всегда одна на клетку и обладает уникальной устойчивостью к разным неблагоприятным воздействиям. Особенно поразительна устойчивость бактериальных спор к нагреванию: некоторые споры переносят длительное кипячение, не теряя жизнеспособности. Очень стойки споры и по отношению к высушиванию. Клетки бактерий при спорообразовании . приобретают иногда необычную для них форму: они раздуваются
в виде веретена, лимона или барабанной палочки (рис. 32). У некоторых анаэробных бактерий на спорах формируются отростки или ячеистые колпачки с газовыми вакуолями. Эти признаки используются как таксономические при разделении бактерий на роды и виды.
Споры бактерий — не единственные формы покоя у прокариот. Грамотрицательные бактерии, которые не способны к образованию эндоспор, превращаются в ряде случаев в цисты — особые клетки
Рис. 31. Жгутики бактерий 1, 3 — монотрихиальный тип, 2 — перитрихиальный
с толстыми наружными покровами (например, Azotobacter chroococ- cum).
Клетки некоторых бактерий в определенных условиях роста синтезируют органические полимеры, которые образуют на наружной повер’хности слизистый слой, называемый капсулой. У нитчатых бактерий он имеет форму чехла, или влагалища. Капсулы имеют разную толщину и легко выявляются под микроскопом при негативном кон-
трастировании черной тушью (рис. 33). Капсулы несут некоторые специфические функции. У клубеньковых бактерий они определяют изби- рательное прикрепление к корневым волоскам растений разных видов Слизистые слои создают вокруг клеток особую среду, обеспечивающую определенный водный режим. Полисахариды капсул взаимодействуют с катионами почвенных растворов; они могут быть агентами разруше-
Рис. 34. Морфологические типы бактерий
1 — кокки, 2 — палочки, 3 — извитые формы, 4, 5 — почкующиеся и простекобактерии,
6 — нитчатые
ния почвенных минералов, участвуют в процессах агрегации и образования водопрочной почвенной структуры. Предполагают также возможность включения микробных внеклеточных слизей в процесс образования гумусовых, веществ.
Рассмотренные особенности организации клетки прокариот свидетельствуют об уникальности этих организмов и о большом их разнообразии. Это разнообразие выражается также в морфологии (рис. 34), но более всего — в физиологических функциях, которые определяют их участие во всех биогеохимических процессах на нашей планете. Среди прокариот есть автотрофы и гетеротрофы, аэробы и анаэробы, психрофилы и термофилы, азотфиксаторы, олиготрофы, галофилы и т. д. и т. п. Нет на нашей планете таких соединений, которые не могли бы быть раньше или позже разложены какими-либо микроорганизмами. Прокариотам свойственны некоторые уникальные метаболические процессы, которые не встречаются в царстве эукариот. К ним относятся: анаэробная жизнь (брожение и анаэробное дыхание), хемосинтез (образование органических веществ из С02 за счет энергии окисления неорганических соединений), фиксация молекулярного азота, метано- и метилотрофия (жизнь за счет Ci соединений). Для них характерна высокая скорость синтетических процессов и роста. Набор ферментов не фиксирован, многие из них индуцибельны и образуются клеткой в процессе адаптации к субстрату. Микроорганизмы легко распространяются и благодаря высокой изменчивости и приспособляемости заселяют места с экстремальными условиями, создаваемыми человеком.
В природных экосистемах прокариоты выполняют вместе с грибами функцию редуцентов: разлагая все остатки и органические отходы жизни, они возвращают элементы в круговорот. Те из прокариот, которые имеют фотосинтетические пигменты (например, цианобактерии), входят в группу первичных продуцентов.
Все прокариоты относятся к группе микроскопических организмов. Размеры почвенных бактерий выражаются в микронах (1 мкм — Ю-3 мм) и долях микрона, а их детали измеряются в нанометрах (1 нм=10_6 мм). Почти 40% бактерий в почвах имеют размеры за пределами разрешающей способности светооптического микроскопа, они доступны для наблюдения только с помощью электронного микроскопа. При таких малых размерах отношение поверхности к объему очень велико, следствием чего является высокая интенсивность метаболизма.
Прокариоты по численности составляют основную долю микроскопического населения почвы. Количество клеток одних только бактерий, не считая актиномицетов и цианобактерий, достигает сотен миллионов и даже миллиардов в 1 г. На долю их сырой биомассы в перегнойно-карбонатной почве, например, приходится около 0,1% массы почвы.
Источник: myzooplanet.ru
Строение бактериальной клетки
Размеры — от 1 до 15 мкм. Основные формы: 1) кокки (шаровидные), 2) бациллы (палочковидные), 3) вибрионы (изогнутые в виде запятой), 4) спириллы и спирохеты (спирально закрученные).
Бактериальная клетка ограничена оболочкой. Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной (1), над которой находится клеточная стенка (2); над клеточной стенкой у многих бактерий — слизистая капсула (3). Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются. Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами (7). Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.).
На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина (главный компонент) и других органических веществ. Муреин представляет собой правильную сеть из параллельных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими белковыми цепочками. В зависимости от особенностей строения клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются). У грамотрицательных бактерий стенка тоньше, устроена сложнее и над муреиновым слоем снаружи имеется слой липидов. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой (4).
Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные. «Хромосомная» ДНК (5) — одна, прикреплена к мембране, содержит несколько тысяч генов, в отличие от хромосомных ДНК эукариот она не линейная, не связана с белками. Зона, в которой расположена эта ДНК, называется нуклеоидом. Плазмиды — внехромосомные генетические элементы. Представляют собой небольшие кольцевые ДНК, не связаны с белками, не прикреплены к мембране, содержат небольшое число генов. Количество плазмид может быть различным. Наиболее изучены плазмиды, несущие информацию об устойчивости к лекарственным препаратам (R-фактор), принимающие участие в половом процессе (F-фактор). Плазмида, способная объединяться с хромосомой, называется эписомой.
В бактериальной клетке отсутствуют все мембранные органоиды, характерные для эукариотической клетки (митохондрии, пластиды, ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы).
В цитоплазме бактерий находятся рибосомы 70S-типа (6) и включения (9). Как правило, рибосомы собраны в полисомы. Каждая рибосома состоит из малой (30S) и большой субъединиц (50S). Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки. Включения могут быть представлены глыбками крахмала, гликогена, волютина, липидными каплями.
У многих бактерий имеются жгутики (10) и пили (фимбрии) (11). Жгутики не ограничены мембраной, имеют волнистую форму и состоят из сферических субъединиц белка флагеллина. Эти субъединицы расположены по спирали и образуют полый цилиндр диаметром 10–20 нм. Жгутик прокариот по своей структуре напоминает одну из микротрубочек эукариотического жгутика. Количество и расположение жгутиков может быть различным. Пили — прямые нитевидные структуры на поверхности бактерий. Они тоньше и короче жгутиков. Представляют собой короткие полые цилиндры из белка пилина. Пили служат для прикрепления бактерий к субстрату и друг к другу. Во время конъюгации образуются особые F-пили, по которым осуществляется передача генетического материала от одной бактериальной клетки к другой.
Спорообразование у бактерий — способ переживания неблагоприятных условий. Споры формируются обычно по одной внутри «материнской клетки» и называются эндоспорами. Споры обладают высокой устойчивостью к радиации, экстремальным температурам, высушиванию и другим факторам, вызывающим гибель вегетативных клеток.
Размножение. Бактерии размножаются бесполым способом — делением «материнской клетки» надвое. Перед делением происходит репликация ДНК.
Редко у бактерий наблюдается половой процесс, при котором происходит рекомбинация генетического материала. Следует подчеркнуть, что у бактерий никогда не образуются гаметы, не происходит слияние содержимого клеток, а имеет место передача ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту. Различают три способа передачи ДНК: конъюгация, трансформация, трансдукция.
Конъюгация — однонаправленный перенос F-плазмиды от клетки-донора в клетку-реципиента, контактирующих друг с другом. При этом бактерии соединяются друг с другом особыми F-пилями (F-фимбриями), по каналам которых фрагменты ДНК и переносятся. Конъюгацию можно разбить на следующие этапы: 1) раскручивание F-плазмиды, 2) проникновение одной из цепей F-плазмиды в клетку-реципиента через F-пилю, 3) синтез комплементарной цепи на матрице одноцепочечной ДНК (происходит как в клетке-доноре (F+), так и в клетке-реципиенте (F—)).
Трансформация — однонаправленный перенос фрагментов ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту, не контактирующих друг с другом. При этом клетка-донор или «выделяет» из себя небольшой фрагмент ДНК, или ДНК попадает в окружающую среду после гибели этой клетки. В любом случае ДНК активно поглощается клеткой-реципиентом и встраивается в собственную «хромосому».
Трансдукция — перенос фрагмента ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту с помощью бактериофагов.
Вирусы
Вирусы открыты в 1892 г. Д.И. Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев). Вирусы — неклеточные формы жизни. Проявляют признаки, характерные для живых организмов, только во время паразитирования в клетках других организмов. Вирусы являются внутриклеточными паразитами, но, в отличие от других паразитов, они паразитируют на генетическом уровне (ультрапаразиты). Существует несколько точек зрения на происхождение вирусов: 1) вирусы возникли в результате дегенерации клеточных организмов; 2) вирусы можно рассматривать как группу «потерявшихся», вышедших из-под контроля клетки генов («осколок генома»); 3) вирусы произошли от клеточных органоидов и др.
Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг этой нуклеиновой кислоты, т.е. представляют собой нуклеопротеидный комплекс. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы. Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. Причем каждая из нуклеиновых кислот может быть как одноцепочечной, так и двухцепочечной, как линейной, так и кольцевой.
Размеры вирусов — 10–300 нм. Форма вирусов: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.
Капсид — оболочка вируса, образована белковыми субъединицами, уложенными определенным образом. Капсид защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, обеспечивает осаждение вируса на поверхности клетки-хозяина. Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (ВИЧ, вирусы гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина и представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.
Если вирус находится внутри клетки-хозяина, то он существует в форме нуклеиновой кислоты. Если вирус находится вне клетки-хозяина, то он представляет собой нуклеопротеидный комплекс, и эта свободная форма существования называется вирионом. Вирусы обладают высокой специфичностью, т.е. они могут использовать для своей жизнедеятельности строго определенный круг хозяев.
Вирусы, паразитирующие в бактериальных клетках, называются бактериофагами. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК или РНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика «впрыскивает» свою нуклеиновую кислоту в ее клетку.
Только паразитируя в клетке-хозяине, вирус может репродуцироваться, воспроизводить себе подобных.
В цикле репродукции вируса можно выделить следующие стадии.
- Осаждение на поверхности клетки-хозяина.
- Проникновение вируса в клетку-хозяина (могут попасть в клетку-хозяина путем: а) «инъекции», б) растворения оболочки клетки вирусными ферментами, в) эндоцитоза; попав внутрь клетки вирус переводит ее белок-синтезирующий аппарат под собственный контроль).
- Встраивание вирусной ДНК в ДНК клетки-хозяина (у РНК-содержащих вирусов перед этим происходит обратная транскрипция — синтез ДНК на матрице РНК).
- Транскрипция вирусной РНК.
- Синтез вирусных белков.
- Синтез вирусных нуклеиновых кислот.
- Самосборка и выход из клетки дочерних вирусов. Затем клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.
Вирусы способны паразитировать в клетках большинства существующих живых организмов, вызывая различные заболевания (грипп, коревая краснуха, полиомиелит, СПИД, оспа, бешенство и др.). Возбудитель СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам. Имеет сферическую форму, диаметром 100–150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина. В мембрану встроены рецепторные «грибовидные» образования. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса, имеющая форму усеченного конуса и образованная особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент (обратная транскриптаза), осуществляющий синтез вирусной ДНК на матрице вирусной РНК.
Вирус иммунодефицита человека поражает главным образом CD4-лимфоциты (хелперы), на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в клетки ЦНС, нейроглии, кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7–10 лет.
Источником заражения служит только человек — носитель вируса иммунодефицита. СПИД передается половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду.
Источник: licey.net