Первые живые организмы (прокариоты), послужившие исходным материалом для эволюции жизни на Земле, имели очень примитивное строение. Бактерии относят к прокариотам, поскольку у них нет ядра и других органелл, присущих более развитым формам жизни.

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.

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.

Прокариоты: общая информация

Какие организмы относятся к прокариотам? Это самые многочисленные организмы, населяющие планету Земля. Текущая классификация видов прокариотов основана на комбинации геномных и фенотипичных свойств. Число известных видов прокариотов в настоящее время превышает 6200. Эти организмы появились на Земле раньше всех и продолжают благополучно существовать в настоящее время.

Интересные факты и краткая характеристика прокариотов

1) Прокариоты живут везде, где есть жизнь, и, казалось бы, жизни быть не может, так как выжить эти организмы могут в холодной, горячей, кислой и щелочной среде.

2) Прокариоты были даже обнаружены на глубине около 3 км ниже поверхности Земли.

3) Большинство прокариотов – это разнообразные одноклеточные организмы с прекрасной адаптивной способностью.

4) Многие особи являются подвижными, приблизительно половина всех прокариотов способна к направленному движению.

5) Клетки прокариотов более простые, чем у эукариотов, как по внутренней структуре, так и в геномной организации.

6) Популяции прокариотов растут и приспосабливаются быстро.

7) В благоприятных условиях одна-единственная клетка способна произвести огромную колонию потомков за достаточно короткое время.

8) Исследователи регулярно замораживают образцы колоний с тем, чтобы после размораживания проводить дополнительные эксперименты и продолжать изучать особенности этих живучих существ.

Пищевая адаптация

При детальном рассмотрении вопроса о том, какие организмы относятся к прокариотам, важное место занимает способ получения пищи. Так, организмы, получающие энергию из света, являются фототрофами, в результате химических реакций – хемотрофами. Организмы, которым нужен только углекислый газ (СО₂) как источник углерода, являются автотрофами. Живые организмы, которым требуется по крайней мере один источник органического питательного вещества (глюкозы), являются гетеротрофами.

Фотоавтотрофы — фотосинтетические организмы, которые используют энергию света, чтобы стимулировать синтез органических соединений из углекислого газа (растения и морские водоросли). Хемотрофы нуждаются только в углекислом газе как в углеродном источнике, но могут также получить энергию, окисляя неорганические вещества (сероводород (H₂S), аммиак (NH₃) и ионы железа (Fe²⁺)). Этот пищевой способ уникален для прокариотов.

Среда обитания

Что касается среды обитания прокариотов, она может быть самая разнообразная. Многие особенности прокариот связаны с тем, что эти микроорганизмы способны выживать в самых экстремальных условиях: повышенная соленость, чрезвычайно высокие температуры, места, лишенные кислорода. Прокариоты могут жить в теле животных и людей, помогая хозяину через симбиоз выполнить функции его организма (пищеварение).

Питание прокариоты получают из самых разных источников. Это может быть поиск мертвых клеток или охота на живые (крайне редко). Наиболее распространенный метод получения необходимых питательных веществ – это создание энергии посредством фотосинтеза или использования других полезных ископаемых, например, серы.

Виды и структура прокариотов

Какие организмы относятся к прокариотам? Есть два главных вида: бактерии и одноклеточные организмы. Прокариотические клетки включают в себя плазменную мембрану, цитоплазму, рибосомы и генетический материал (ДНК и РНК). У некоторых разновидностей также есть дополнительные структуры — клеточная стенка, жгутики и другие. Строение клетки прокариот, каждая из структур и клеточных компонентов играют решающую роль в росте, выживании и воспроизводстве.

Плазменная мембрана

Прокариотические клетки могут иметь многослойные плазменные мембраны. У прокариотов, известных как грамотрицательные бактерии, например, часто две плазменных мембраны, между которыми находится так называемая периплазма. Как во всех клетках, плазменная мембрана в прокариотических клетках отвечает за управление и контроль над всем, что входит в состав клетки.

Через мембрану происходит коммуникация, включающая отправку и получение химических сигналов от других бактерий и взаимодействие с клетками эукариотических организмов во время инфекционных процессов. Следует иметь в виду, что плазменная мембрана универсальна как для прокариотических, так и для эукариотической клетки.

Цитоплазма

Цитоплазма в прокариотических клетках, напоминающая гель или желе, является жидким веществом, в котором располагаются все другие клеточные компоненты. Недавно биологами было обнаружено, что у прокариотических клеток есть сложный и функциональный цитоскелет, подобный тому, что имеют эукариотические клетки. Таким образом, клетка может поддерживать свою форму.

Рибосомы

Прокариотические рибосомы меньше и имеют немного отличающуюся форму и состав, чем найденные в эукариотических клетках. Идентичны также и функции этого клеточного компонента — построение белков и передача сигналов, которые посылает ДНК.

Генетический материал

Все клетки прокариотов содержат большое количество генетического материала в виде ДНК и РНК. К прокариотам относятся организмы, клетки которых не имеют ядра, единственного большого круглого участка ДНК, содержащего большинство генов, необходимых для роста, выживания и воспроизводства клеток. ДНК в таких клетках представлена в беспорядочной последовательности.

Как правило, ДНК простирается по всей клетке с тем, чтобы быть расшифрованной в РНК и преобразованной. В микроскоп можно увидеть уплотнение в определенной части клетки, это и есть генетический материал (ДНК). В дополнение к единственной большой части хромосомной ДНК много прокариотических клеток также содержат маленькие части ДНК, названные плазмидами. Эти круглые кольца ДНК копируются независимо от хромосомы и могут быть переданы от одной прокариотической клетки к другой.

Благодаря своим особенностям прокариоты могут благополучно выживать в любых условиях, они повсюду — как в обычной окружающей среде, так и в соленых озерах, горячих источниках, в кратерах вулканов и глубоко в недрах Земли. Таким образом, к прокариотам относятся самые стойкие и жизнеспособные организмы на планете.

Источник: znaivse.biz

Эукариот и прокариот отличаются также по ряду других признаков:

Признак	Прокариот	Эукариот
Размер	Диаметр 0.5-5 мкм.	Диаметр до 40 мкм. Объем в 1000-10000 раз больше, чем у прокариот.
Формы	Одноклеточные, нитчатые.	Одноклеточные, нитчатые, истинно многоклеточные.
Органеллы	Мало. Ни одна не имеет двойной мембраны.	Много. Имеются огражденные как двойной, так и одиночной мембраной.
Ядро	Нет	Есть
Ядерная оболочка	Нет	Есть
ДНК	Замкнута в кольцо (условно называется бактериальная хромосома).	Ядерная ДНК представляет собой линейную структуру и находиться в хромосомах.
Хромосомы	Нет	Есть
Митоз	Нет	Есть
Мейоз	Нет	Есть
Гаметы	Нет	Есть
Митохондрии	Нет	Есть
Пластиды у автотрофов	Нет	Есть
Способ поглощения пищи	Адсорбция через клеточную мембрану	Фагоцитоз и пиноцитоз
Пищеварительные вакуоли	Нет	Есть
Жгутики	Есть	Есть

Прокариоты (лат. Procaryota, от греч. προ «перед» и κάρυον «ядро»), или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром. Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): Бактерии (Bacteria) и Археи (Archaea)

Прокариоты:

-Наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей

-Структуры, в которых происходит фотосинтез — хлоропласты

-Формы размножения — бесполый способ, имеется псевдосексуальный процесс, в результате которого происходит лишь обмен генетической информацией, без увеличения числа клеток.

-Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. Тип питания — осмотрофный.

-Генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо, имеется только один репликон. В клетках отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение.

-способны к азотфиксации.

Имеют: капсулу (предохраняет бактерии от повреждений, высыхания, она препятствует фагоцитозу бактерий); клеточную стенку, плазмолемму, цитоплазму, рибосомы, пили (поверхностные структуры, присутствующие у многих бактериальных клеток и представляющие собой прямые белковые цилиндры длиной 1—1,5 мкм и диаметром 7—10 нм); жгутики, нуклеотид (подобный ядру); плазмиды ( дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК.)

6. Клетка — элементарная, генетическая и структурно-функциональная биологическая единица. Прокариотические и эукариотические клетки.

Клетка — элементарная единица живой системы. Элементарной единицей она может быть названа потому, что в природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения признаки (свойства) живого. Известно, что организмы бывают одноклеточными (например, бактерии, простейшие, некоторые водоросли) или многоклеточными.

Клетка обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами.

Специфические функции в клетке распределены между органоидами, внутриклеточными структурами, имеющими определенную форму, такими, как клеточное ядро, митохондрии и др. У многоклеточных организмов разные клетки (например, нервные, мышечные, клетки крови у животных или клетки стебля, листьев, корня у растений) выполняют разные функции и поэтому различаются по структуре. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях.

Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: предъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.

Для растительной клетки характерно наличие различных пластид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвигает ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюлозы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.

В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина — вещества, из которого построен наружный скелет членистоногих животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.

В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных клеток. Резервным углеводом в клетках животных также является гликоген.

Источник: StudFiles.net

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

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.

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.

Прокариоты: общая информация

Какие организмы относятся к прокариотам? Это самые многочисленные организмы, населяющие планету Земля. Текущая классификация видов прокариотов основана на комбинации геномных и фенотипичных свойств. Число известных видов прокариотов в настоящее время превышает 6200. Эти организмы появились на Земле раньше всех и продолжают благополучно существовать в настоящее время.

Интересные факты и краткая характеристика прокариотов

1) Прокариоты живут везде, где есть жизнь, и, казалось бы, жизни быть не может, так как выжить эти организмы могут в холодной, горячей, кислой и щелочной среде.

2) Прокариоты были даже обнаружены на глубине около 3 км ниже поверхности Земли.

3) Большинство прокариотов – это разнообразные одноклеточные организмы с прекрасной адаптивной способностью.

4) Многие особи являются подвижными, приблизительно половина всех прокариотов способна к направленному движению.

5) Клетки прокариотов более простые, чем у эукариотов, как по внутренней структуре, так и в геномной организации.

6) Популяции прокариотов растут и приспосабливаются быстро.

7) В благоприятных условиях одна-единственная клетка способна произвести огромную колонию потомков за достаточно короткое время.

8) Исследователи регулярно замораживают образцы колоний с тем, чтобы после размораживания проводить дополнительные эксперименты и продолжать изучать особенности этих живучих существ.

Пищевая адаптация

При детальном рассмотрении вопроса о том, какие организмы относятся к прокариотам, важное место занимает способ получения пищи. Так, организмы, получающие энергию из света, являются фототрофами, в результате химических реакций – хемотрофами. Организмы, которым нужен только углекислый газ (СО₂) как источник углерода, являются автотрофами. Живые организмы, которым требуется по крайней мере один источник органического питательного вещества (глюкозы), являются гетеротрофами.

Фотоавтотрофы — фотосинтетические организмы, которые используют энергию света, чтобы стимулировать синтез органических соединений из углекислого газа (растения и морские водоросли). Хемотрофы нуждаются только в углекислом газе как в углеродном источнике, но могут также получить энергию, окисляя неорганические вещества (сероводород (H₂S), аммиак (NH₃) и ионы железа (Fe²⁺)). Этот пищевой способ уникален для прокариотов.

Среда обитания

Что касается среды обитания прокариотов, она может быть самая разнообразная. Многие особенности прокариот связаны с тем, что эти микроорганизмы способны выживать в самых экстремальных условиях: повышенная соленость, чрезвычайно высокие температуры, места, лишенные кислорода. Прокариоты могут жить в теле животных и людей, помогая хозяину через симбиоз выполнить функции его организма (пищеварение).

Питание прокариоты получают из самых разных источников. Это может быть поиск мертвых клеток или охота на живые (крайне редко). Наиболее распространенный метод получения необходимых питательных веществ – это создание энергии посредством фотосинтеза или использования других полезных ископаемых, например, серы.

Виды и структура прокариотов

Какие организмы относятся к прокариотам? Есть два главных вида: бактерии и одноклеточные организмы. Прокариотические клетки включают в себя плазменную мембрану, цитоплазму, рибосомы и генетический материал (ДНК и РНК). У некоторых разновидностей также есть дополнительные структуры — клеточная стенка, жгутики и другие. Строение клетки прокариот, каждая из структур и клеточных компонентов играют решающую роль в росте, выживании и воспроизводстве.

Плазменная мембрана

Прокариотические клетки могут иметь многослойные плазменные мембраны. У прокариотов, известных как грамотрицательные бактерии, например, часто две плазменных мембраны, между которыми находится так называемая периплазма. Как во всех клетках, плазменная мембрана в прокариотических клетках отвечает за управление и контроль над всем, что входит в состав клетки.

Через мембрану происходит коммуникация, включающая отправку и получение химических сигналов от других бактерий и взаимодействие с клетками эукариотических организмов во время инфекционных процессов. Следует иметь в виду, что плазменная мембрана универсальна как для прокариотических, так и для эукариотической клетки.

Цитоплазма

Цитоплазма в прокариотических клетках, напоминающая гель или желе, является жидким веществом, в котором располагаются все другие клеточные компоненты. Недавно биологами было обнаружено, что у прокариотических клеток есть сложный и функциональный цитоскелет, подобный тому, что имеют эукариотические клетки. Таким образом, клетка может поддерживать свою форму.

Рибосомы

Прокариотические рибосомы меньше и имеют немного отличающуюся форму и состав, чем найденные в эукариотических клетках. Идентичны также и функции этого клеточного компонента — построение белков и передача сигналов, которые посылает ДНК.

Генетический материал

Все клетки прокариотов содержат большое количество генетического материала в виде ДНК и РНК. К прокариотам относятся организмы, клетки которых не имеют ядра, единственного большого круглого участка ДНК, содержащего большинство генов, необходимых для роста, выживания и воспроизводства клеток. ДНК в таких клетках представлена в беспорядочной последовательности.

Как правило, ДНК простирается по всей клетке с тем, чтобы быть расшифрованной в РНК и преобразованной. В микроскоп можно увидеть уплотнение в определенной части клетки, это и есть генетический материал (ДНК). В дополнение к единственной большой части хромосомной ДНК много прокариотических клеток также содержат маленькие части ДНК, названные плазмидами. Эти круглые кольца ДНК копируются независимо от хромосомы и могут быть переданы от одной прокариотической клетки к другой.

Благодаря своим особенностям прокариоты могут благополучно выживать в любых условиях, они повсюду — как в обычной окружающей среде, так и в соленых озерах, горячих источниках, в кратерах вулканов и глубоко в недрах Земли. Таким образом, к прокариотам относятся самые стойкие и жизнеспособные организмы на планете.

Источник: znaivse.biz