Сравнение клеток эукариот и прокариот. Прокариотические и эукариотические клетки: строение, отличия Схожесть строения клеток эукариотических организмов

Самое очевидное отличие прокариот от эукариот заключается в наличии у последних ядра , что отражено в названии этих групп: «карио» с древнегреческого переводится как ядро, «про» - до, «эу» - хорошо. Отсюда прокариоты - это доядерные организмы, эукариоты - ядерные.

Однако это далеко не единственное и возможно не главное отличие прокариотических организмов от эукариот . В клетках прокариот вообще нет мембранных органоидов (за редким исключением) - митохондрий, хлоропластов, комплекса Гольджи, эндоплазматической сети, лизосом. Их функции выполняют выросты (впячивания) клеточной мембраны, на которых располагаются различные пигменты и ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности.

У прокариот нет характерных для эукариот хромосом. Их основной генетический материал - это нуклеоид , обычно имеющий форму кольца. В эукариотических клетках хромосомы представляют собой комплексы ДНК и белков-гистонов (играют важную роль в упаковке ДНК). Эти химические комплексы называются хроматином . Нуклеоид прокариот не содержит гистонов, а форму ему придают связанные с ним молекулы РНК.

Хромосомы эукариот находятся в ядре. У прокариот нуклеоид находится в цитоплазме и обычно крепится в одном месте к мембране клетки.

Кроме нуклеоида в прокариотических клетках бывает разное количество плазмид - нуклеоидов существенно меньшего размера, чем основной.

Количество генов в нуклеоиде прокариот на порядок меньше, чем в хромосомах. У эукариот есть множество генов, выполняющих регуляторную функцию по отношению к другим генам. Это дает возможность эукариотическим клеткам многоклеточного организма, содержащим одну и ту же генетическую информацию, специализироваться; изменяя свой метаболизм, более гибко реагировать на изменения внешней и внутренней среды. Отличается и структура генов. У прокариот гены в ДНК располагаются группами - оперонами. Каждый оперон транскрибируется как единое целое.

Отличия прокариот от эукариот есть и в процессах транскрипции и трансляции. Самое главное заключается в том, что в прокариотических клетках эти процессы могут протекать одновременно на одной молекуле матричной (информационной) РНК: в то время как она еще синтезируется на ДНК, на готовом ее конце уже «сидят» рибосомы и синтезируют белок. В эукариотических клетках мРНК после транскрипции претерпевает так называемое созревание. И только после этого на ней может синтезироваться белок.

Рибосомы прокариот меньше (коэффициент седиментации 70S), чем у эукариот (80S). Отличается количество белков и молекул РНК в составе субъединиц рибосом. Следует отметить, что рибосомы (а также генетический материал) митохондрий и хлоропластов схожи с прокариотами, что может говорить об их происхождении от древних прокариотических организмов, оказавшихся внутри клетки-хозяина.

Прокариоты отличаются обычно более сложным строением своих оболочек. Кроме цитоплазматической мембраны и клеточной стенки у них также имеется капсула и другие образования, в зависимости от типа прокариотического организма. Клеточная стенка выполняет опорную функцию и препятствует проникновению вредных веществ. В состав клеточной стенки бактерий входит муреин (гликопептид). Среди эукариот клеточная стенка есть у растений (ее основной компонент - целлюлоза), у грибов - хитин.

Прокариотические клетки делятся бинарным делением. У них нет сложных процессов клеточного деления (митоза и мейоза) , характерных для эукариот. Хотя перед делением нуклеоид удваивается, так же как хроматин в хромосомах. В жизненном цикле эукариот наблюдается чередование диплоидной и гаплоидной фаз. При этом обычно преобладает диплоидная фаза. В отличие от них у прокариот такого нет.

Клетки эукариот различны по размерам, но в любом случае существенно крупнее прокариотических (в десятки раз).

Питательные вещества в клетки прокариот поступают только с помощью осмоса. У эукариотических клеток кроме этого может также наблюдаться фаго- и пиноцитоз («захват» пищи и жидкости с помощью цитоплазматической мембраны).

В целом отличие прокариот от эукариот заключается в однозначно более сложном строении последних. Считается, что клетки прокариотического типа возникли путем абиогенеза (длительной химической эволюции в условиях ранней Земли). Эукариоты появились позже от прокариотов, путем их объединения (симбиотическая, а также химерная гипотезы) или эволюции отдельно взятых представителей (инвагинационная гипотеза). Сложность клеток эукариот позволила им организовать многоклеточный организм, в процессе эволюции обеспечить все основное разнообразие жизни на Земле.

Таблица отличий прокариот от эукариот

Замечание 1

Все известные одноклеточные и многоклеточные организмы делят на две группы – прокариоты и эукариоты.

Для животных клеток, клеток большинства видов растений и грибов характерны интерфазное ядро и типичные для всех клеток органоиды. Эти организмы называют ядерными, или эукариотами.

Другая, меньшая по численности группа организмов, и, наверное, по происхождению более древняя, называется прокариоты (доядерные) . Это бактерии и сине-зелёные водоросли (цианобактерии), у которых нет настоящего ядра и многих органоидов цитоплазмы.

Клетки прокариот

Клетки прокариотов имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет настоящего ядра, ядрышка и хромосом. Вместо клеточного ядра есть его эквивалент – нуклеоид (подобное ядру образование), лишённый оболочки и состоящий из одной единственной кольцевой молекулы ДНК, связанной с очень небольшим количеством белка. Это скопление нуклеиновых кислот и белков, лежащих в цитоплазме, и не отделённых от неё мембраной.

Замечание 2

Именно этот признак является решающим при делении клеток на прокариотические (доядерные) и эукариотические (ядерные).

Прокариотические клетки не имеют внутренних мембран, кроме вмятин плазмолеммы. Это означает, что у них отсутствуют такие органеллы как митохондрии, эндоплазматическая сеть, хлоропласты, лизосомы и комплекс Гольджи, которые окружены мембраной и присутствуют в эукариотических клетках. Нет также вакуоль. Из органелл там есть лишь более мелкие, чем у клеток эукариот, рибосомы.

Клетки прокариот покрыты плотной клеточной стенкой и часто слизистой капсулой.

В состав клеточной стенки входит муреин . Его молекула состоит из параллельно расположенных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими цепями пептидов.

Плазматическая мембрана может прогибаться внутрь цитоплазмы, образуя мезосомы . На мембранах мезосом расположены окислительно – восстановительные ферменты, а у фотосинтезирующих прокариот – ещё и соответствующие пигменты (бактериохлорофилл у бактерий, хлорофилл a и фикобилины у цианобактерий). Благодаря этому такие мембраны способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов и других органелл. Бесполое размножение прокариот осуществляется простым делением клетки пополам.

Клетки эукариот

Все эукариотические клетки разделены на компартменты - реакционные пространства – многочисленными мембранами. В этих отсеках независимо друг от друга одновременно происходят различные химические реакции.

В клетке главные функции распределены между ядром и различными органеллами - митохондриями, рибосомами, комплексом Гольджи и пр. Ядро, пластиды и митохондрии отграничены от цитоплазмы двумембранной оболочкой. Ядро клетки содержит генетический материал. Хлоропласты растений в основном выполняют функцию улавливания солнечной энергии и превращают её на химическую энергию углеводов в процессе фотосинтеза, а митохондрии вырабатывают энергию расщепляя углеводы, жиры, белки и другие органические соединения.

К мембранным системам цитоплазмы клеток эукариот относятся эндоплазматическая сетка и комплекс Гольджи, необходимые для осуществления жизненных процессов клетки. Лизосомы, пероксисомы и вакуоли так же выполняют специфические функции.

Только хромосомы, рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты немембранного происхождения.

Делятся эукариотические клетки путём митоза.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Тема: «Сравнение клеток прокариот и эукариот». Разработала: Левша Т.Г. Учитель биологии МБОУ гимназия № 9 г. Воронеж Все живые организмы на Земле принято подразделять на доклеточные формы, которые не имеют типичного клеточного строения (это вирусы и бактериофаги), и клеточные, имеющие типичное клеточное строение. Эти организмы в свою очередь подразделяют на две категории: 1) доядерные или прокариоты, которые не имеют типичного ядра. К ним относят бактерии и сине-зеленые водоросли; 2) ядерные эукариоты, которые имеют типичное четко оформленное ядро. Это все остальные организмы. Растения, грибы, животные. Прокариоты возникли гораздо раньше эукариот (в архейскую эру). Это очень маленькие клетки размером от 0,1 до 10 мкм. Иногда встречаются гигантские клетки до 200 мкм. Каждая эукариотическая клетка имеет обособленное ядро, в котором заключен отграниченный от матрикса ядерной мембраной генетический материал (это главное отличие от прокариотических клеток). Генетический материал сосредоточен преимущественно в виде хромосом, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток происходит посредством митоза (а для половых клеток – мейоза). Среди эукариотов есть как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

2 слайд

Описание слайда:

Цель: Систематизировать и обобщить знания о строении клеток растений, животных, грибов, бактерий. Продолжить развитие умения сравнивать строение клеток прокариот и эукариот, объяснять причины их сходства и различия. Сформировать убежденность в том, что разные организмы гомологичны по происхождению и строению. Существует несколько теорий происхождения эукариотических клеток, одна из них – эндосимбионтическая. В гетеротрофную анаэробную клетку проникла аэробная клетка типа бактериоподобной, которая послужила базой для появления митохондрий. В эти клетки начали проникать спирохетоподобные клетки, которые дали начало формированию центриолей. Наследственный материал отгородился от цитоплазмы, возникло ядро, появился митоз. В некоторые эукариотические клетки проникли клетки типа сине-зеленых водорослей, которые положили начало появлению хлоропластов. Так впоследствии возникло царство растений.

3 слайд

Описание слайда:

Строение бактериальной клетки Клеточная стенка Плазматическая мембрана нить ДНК Рибосома Мезосомы Жгутики Капсула Цитоплазма Включения Бактериальная клетка ограничена оболочкой. Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной, над которой находится клеточная стенка, над клеточной стенкой у многих бактерий - слизистая капсула. Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются. Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами. Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.). На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина и других органических веществ. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой. Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные. «Хромосомная» ДНК - 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, 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 и включения. Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки. У многих бактерий имеются жгутики и пили. 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. Пили - прямые нитевидные структуры на поверхности бактерий. 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.

4 слайд

Описание слайда:

Строение растительной клетки Мембрана Цитоплазма Хлоропласты Клеточная стенка Ядро ЭПС Вакуоль Рибосомы Митохондрии Растительные клетки имеют особенности, которые характерны только для них – наличие пластид. Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты - бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты - окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов, хлоропласты - зеленые пластиды. Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Длина хлоропластов колеблется в пределах от 5 до 10 мкм, диаметр - от 2 до 4 мкм. Хлоропласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет сложную складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом. Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет, называется граной. В хлоропласте содержится в среднем 40–60 гран, расположенных в шахматном порядке. Граны связываются друг с другом уплощенными каналами - ламеллами. В мембраны тилакоидов встроены фотосинтетические пигменты (хлорофилл)и ферменты, обеспечивающие синтез АТФ. Внутреннее пространство заполнено стромой. В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа. Пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения. Вакуоли - одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ. В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи. Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которые затем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну большую центральную вакуоль. Центральная вакуоль может занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоиды оттесняются при этом к клеточной оболочке. Мембрана, ограничивающая растительную вакуоль, называется тонопластом. Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком. В состав клеточного сока входят водорастворимые органические и неорганические соли, моносахариды, дисахариды, аминокислоты, конечные или токсические продукты обмена веществ (гликозиды, алкалоиды), некоторые пигменты (антоцианы).

5 слайд

Описание слайда:

Строение животной клетки Ядро Ядрышко Гранулярная ЭПС Аппарат Гольджи Плазматическая мембрана Рибосомы Лизосомы Клеточный центр Митохондрии Цитоплазма В животной клетке имеются лизосомы - одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки. После отделения от аппарата Гольджи становятся - лизосомами. Они могут содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом. В клетках находится клеточный центр, который включает в себя две центриоли и центросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Они формируют веретено деления, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками.

6 слайд

Описание слайда:

Строение грибной клетки Клеточная стенка Цитоплазма Ядро с ядрышком Включения Вакуоль У множества клеток грибов имеется клеточная стенка. У большинства основным полисахаридом является хитин, у оомицетов – целлюлоза. Также в состав клеточной стенки входят белки, липиды и полифосфаты. Внутри находится протопласт, окружённый цитоплазматической мембраной. Протопласт имеет строение типичное для эукариот. В цитоплазме клеток грибов различимы рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, ЭПС. В цитоплазме часто присутствуют микротельца - округлые или овальные мембранные структуры. Возможно, они являются предшественниками лизосом или пероксисом – органелл, содержащих соответственно гидролитические ферменты или каталазу. В растущих участках гиф содержаться везикулы, происходящие от ЭПС. Они участвуют в транспорте веществ от аппарата Гольджи к месту синтеза клеточной стенки. В клетке гриба находится от 1 до 20-30 ядер. Их размер обычно около 2-3 мкм. Ядра грибов имеют типичное строение. Они окружены оболочкой из двух мембран. Есть запасающие вакуоли, содержащие волютин, липиды, гликоген, жирные кислоты и другие вещества. Ядер одно или несколько.

7 слайд

Описание слайда:

Геном грибов, как и у всех эукариот, состоит из ядерных и митохондриальных ДНК. Кроме того, к элементам, отвечающим за наследственность, относят плазмиды. По размеру и строению ядерного генома настоящие грибы занимают как бы промежуточное положение между прокариотами и остальными эукариотами. Грибные плазмиды могут находиться в ядре, митохондриях или в цитоплазме и представляют собой линейные или кольцевые молекулы ДНК. Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной располагаются ломасомы – мембранные структуры, имеющие вид многочисленных пузырьков.

8 слайд

Описание слайда:

Признаки сравнения Прокариоты Эукариоты Клеточная стенка Ядро Ядрышко Хромосомы, их строение ДНК Плазмиды-внехромосомныедобавочные кольца ДНК Клеточная стенка – жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Клетки животных и многих простейших не имеют клеточной стенки. Плазматическая (клеточная) мембрана – поверхностная, периферическая структура, окружающая протоплазму растительных и животных клеток. Ядро – обязательная часть клетки у многих одноклеточных и всех многоклеточных организмов. Термин «ядро» (лат. nucleus) впервые применил Р. Броун в 1833 году, когда описывал шарообразные структуры, наблюдаемые им в клетках растений. Цитоплазма – внеядерная часть клетки, в которой содержатся органоиды. Ограничена от окружающей среды плазматической мембраной. Хромосомы – структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма.

9 слайд

Описание слайда:

Признаки сравнения Прокариоты Эукариоты Клеточная стенка Содержитмуреин,цианобактерии– целлюлозу +муреин+пектиновые вещества. У растений – целлюлозу. У грибов – хитин. У животных – нет. Ядро Ядрышко Обособленного ядра нет. Отсутствует. Обособленноеядро, от цитоплазмы отделенное двойной мембраной.Есть. Хромосомы, их строение 1 кольцеваяхромосома. Хромосомылинейные. Определённое для каждого вида. ДНК ДвухцепочечнаяДНК не связанная с белками гистонами. ДвухцепочечнаяДНК связана с белками гистонами. Плазмиды-внехромосомныегенетические элементы Имеются в цитоплазме. У митохондрийи пластид.

10 слайд

Описание слайда:

Признаки сравнения Прокариоты Эукариоты Одномембранныеорганоиды Двухмембранныеорганоиды Рибосомы Клеточный центр Эндоплазматический ретикулум (ЭПС) – клеточный органоид; система канальцев, пузырьков и «цистерн», отграниченных мембранами. Расположена в цитоплазме клетки. Участвует в обменных процессах, обеспечивая транспорт веществ из окружающей среды в цитоплазму и между отдельными внутриклеточными структурами. Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) – органоид клетки, участвующий в формировании продуктов ее жизнедеятельности (различных секретов, коллагена, гликогена, липидов и др.), в синтезе гликопротеидов. Лизосомы – структуры в клетках животных и растительных организмов, содержащие ферменты, способные расщеплять (т. е лизировать - отсюда и название) белки, полисахариды, пептиды, нуклеиновые кислоты. Вакуоли – полости, заполненные жидкостью (клеточным соком), в цитоплазме растительных и животных клеток. Митохондрии – органеллы животных и растительных клеток. В митохондрии протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие клетки энергией. Число митохондрий в одной клетке от единиц до нескольких тысяч. У прокариот отсутствуют (их функцию выполняет клеточная мембрана). Хлоропласты – внутриклеточные органоиды растительной клетки, в которых осуществляется фотосинтез; окрашены в зеленый цвет (в них присутствует хлорофилл). Рибосомы – внутриклеточные частицы, состоящие из рибосомной РНК и белков. Присутствуют в клетках всех живых организмов.

11 слайд

Описание слайда:

Признаки сравнения Прокариоты Эукариоты Одномембранныеорганоиды Отсутствуют. Их функцию выполняют выросты клеточной мембраны. ЭПС, аппаратГольджи, вакуоли, лизосомыи т.д. Двухмембранныеорганоиды Отсутствуют. Митохондрии, пластиды. Рибосомы Мельче,чем у эукариот – 70S. В цитоплазме свободно. Крупные, 80S. В цитоплазмесвободно или связаныс ЭПС. В пластидах и митохондриях - 70S. Клеточный центр Отсутствуют. Имеются у животных, грибов, у водорослейи мхов.

12 слайд

Описание слайда:

Признаки сравнения Прокариоты Эукариоты Мезосома Организация генома Способы деления клетки Аэробное клеточное дыхание Фотосинтез Мембрана в клетках прокариот может образовывать складки, которые называются мезосомами. Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые). На поверхности мезосом располагаются ферменты. Реснички – тонкие нитевидные и щетинковидные выросты клеток, способные совершать движения. Характерны для инфузорий, ресничных червей, у позвоночных и человека - для эпителиальных клеток дыхательных путей, яйцеводов, матки. Жгутики – нитевидные подвижные цитоплазматические выросты клетки, свойственные многим бактериям, всем жгутиковым, зооспорам и сперматозоидам животных и растений. Служат для передвижения в жидкой среде. Микротрубочки – белковые внутриклеточные структур, входящие в состав цитоскелета. Представляют собой полые внутри цилиндры диаметром 25 нм. В клетках микротрубочки играют роль структурных компонентов и участвуют во многих клеточных процессах, включая митоз, цитокенез и везикулярный транспорт.

13 слайд

Клетки прокариот отличаются очень малыми размерами (от 0,5 до 5 мкм) и простейшим строением (рис. 36). Они имеют неподвижную цито-плазму, плазматическую мембрану и клеточную стенку. Цитоплазма содержит немного мелких рибосом и различ-ные включения в виде гранул липи-дов и других веществ. Генетический материал (ДНК) не отделён мембра-нами от цитоплазмы, нет и оформ-ленных хромосом, а «хромосомой» условно называют единственную кольцевую молекулу ДНК.

Клетки эукариот являются очень сложными единицами живой природы и характеризуются боль-шим структурно-функциональным разнообразием (рис. 37). При этом форма клеток часто зависит от вы-полняемых ими функций у многокле-точного организма. Однако общий план строения всех клеток эукариот обладает принципиальным сходст-вом. В клетках эукариот присутствуют хорошо оформленное ядро , отграни-ченное от цитоплазмы оболочкой из двух мембран; хромосомы из длинных скрученных нитей ДНК; полный набор различных органоидов .

Различие клеток прокариот и эукариот особенно хорошо видно при со-поставлении их основных признаков (таблица).