Прокариотни и еукариотни клетки: структура, разлики. Еукариотни и прокариотни клетки: характеристики, функции и структура. Отличителни черти на еукариотни и прокариотни клетки
Клетката е елементарна структурна и функционална единица от структурата и живота на всички организми, която има собствен метаболизъм и е способна на самостоятелно съществуване, самовъзпроизвеждане. Организмите, състоящи се от една клетка, се наричат едноклетъчни. Много протозои (саркоди, флагелати, спорозои, ресничести) и бактерии могат да бъдат приписани на едноклетъчни организми. Всяка клетка в състава си има до 80% вода, а само останалата част пада върху масата на сухото вещество.
Характеристики на структурата на клетките
всичко клетъчни формиживотът, въз основа на структурните характеристики на съставните им клетки, може да бъде разделен на два типа (суперцарства):
1. Прокариоти (доядрени) - тези, които са възникнали по-рано в процеса на еволюцията и са по-прости по структура. Това са едноклетъчни живи организми, които нямат добре оформено клетъчно ядро и други вътрешни мембранни органели. Средният диаметър на клетката е 0,5-10 микрона. Той има една кръгова ДНК молекула, разположена в цитоплазмата. Има просто бинарно делене. В този случай вретеното на делене не се образува;
2. Еукариоти (ядрени) – възникнали по-късно повече сложни клетки. Всички организми с изключение на бактериите и археите са ядрени. всеки ядрена клеткасъдържа ядро. Средният диаметър на клетката е 10-100 микрона. Обикновено има няколко линейни ДНК молекули (хромозоми), разположени в ядрото. Има разделяне на мейоза или митоза. Образува вретено на делене.
От своя страна еукариотите също могат да бъдат разделени на два типа (царства):
1. Растителни клетки;
2. Животински клетки.
Конструктивни особености животинска клеткаможе да се види на снимката по-горе. Клетката може да бъде разделена на следните части:
1. Клетъчна мембрана;
2. Цитоплазма или цитазол;
3. Цитоскелет;
4. Центриоли;
5. Апарат на Голджи;
6. Лизозома;
7. Рибозома;
8. Митохондрии;
11. Ядро;
12. ядро;
13. Пероксизом.
Структурните характеристики на растителната клетка също могат да се видят на снимката по-горе. Клетката може да бъде разделена на следните части:
1. Клетъчна мембрана;
2. Цитоплазма или цитазол;
3. Цитоскелет;
4. Пори;
5. Апарат на Голджи;
6. Централна вакуола;
7. Рибозома;
8. Митохондрии;
9. Грапав ендоплазмен ретикулум;
10. Гладък ендоплазмен ретикулум;
11. Ядро;
12. Ядро.
Структурни особености на еукариотните и прокариотните клетки
Човек може да напише цяла статия за структурните характеристики на еукариотните и прокариотните клетки, но все пак ще се опитаме да подчертаем само важните части и да анализираме разликата между едно суперцарство спрямо друго. Започваме да описваме разликата, като преминем към същината.
| Сравнителна таблица на клетките | ||
|---|---|---|
| Сравнение | Прокариотна клетка (пренуклеарна) | еукариотна клетка (ядрена) |
| Размер на клетката | 0,5-10 µm | 10-100 µm |
| ДНК молекула | Една кръгла молекула, открита в цитоплазмата | Няколко линейни молекули на ДНК, разположени в ядрото |
| клетъчно делене | прост двоичен файл | мейоза или митоза |
| клетъчна стена | Състои се от полимерни протеиново-въглехидратни молекули | имам растителни клеткисъставен от целулоза. Животните нямат клетки. |
| клетъчната мембрана | Има | Има |
| Цитоплазма | Има | Има |
| EPR* | Не | Има |
| апарат на Голджи | Не | Има |
| Митохондриите | Не | Има |
| Вакуоли | Не | Повечето клетки имат |
| цитоскелет | Не | Има |
| центриол | Не | Има животински клетки |
| Рибозоми | Има | Има |
| Лизозоми | Не | Има |
| Ядро | Ядрена област без ядрена мембрана | Заобиколен е от мембрана |
* EPR - Ендоплазмен ретикулум
1. Припомнете си примери за многоядрени клетки.
Отговор. Многоядрена клетка Вид клетка, която има много ядра. Ядрата се образуват, когато само ядрото се дели многократно в клетката, докато клетката като цяло и нейната мембрана остават същите. Такива клетки се състоят например от набраздени мускулни влакна; те образуват тъкан, известна като синциций (гнездо). Многоядрени клетки се срещат и в някои водорасли и гъби.
2. Каква форма могат да имат бактериите?
Отговор. Според особеностите на морфологията се разграничават следните групи бактерии: коки (повече или по-малко сферични), бацили (пръчици или цилиндри със заоблени краища), спирила (твърди спирали) и спирохети (тънки и гъвкави косми). Някои автори са склонни да обединят последните две групи в една – спирила.
Въпроси след §18
1. Каква е формата на ДНК в бактериите?
Отговор. Единствената кръгова ДНК молекула, открита в прокариотните клетки и условно наричана бактериална хромозома, се намира в центъра на клетката, но тази ДНК молекула не е заобиколена от мембрана и е разположена директно в цитоплазмата под формата на плътно усукани спирали.
2. Могат ли бактериите да се размножават по полов път?
Отговор. полово размножаванепри прокариотите е много по-рядко срещан от асексуалния, но е много важен, тъй като при обмен на генетична информация бактериите предават устойчивост на неблагоприятни ефекти (например към лекарства) един на друг. По време на половия процес бактериите могат да обменят както части от бактериалната хромозома, така и специални малки кръгли двойноверижни ДНК молекули - плазмиди. Обменът може да се осъществи чрез цитоплазмен мост между две бактерии или чрез вируси, които заемат части от ДНК на една бактерия и ги пренасят в други бактериални клетки, които заразяват.
3. Кога бактериите образуват спори и каква е тяхната функция?
Отговор. В не благоприятни условия(студ, топлина, суша и т.н.) много бактерии могат да образуват спори. По време на спорулацията около бактериалната хромозома се образува специална плътна обвивка, а останалата част от съдържанието на клетката умира. Спората може да остане неактивна в продължение на десетилетия и при благоприятни условия от нея отново пониква активна бактерия. Наскоро германски изследователи съобщиха, че са успели да "съживят" бактериални спори, които са се образували преди 180 милиона години, когато древните морета са пресъхнали!
4. Какво представляват мезозомите и какви функции изпълняват?
Отговор. Клетъчната мембрана на прокариотите образува множество издатини в клетката - мезозоми. Те съдържат ензими, които осигуряват метаболитни реакции в прокариотна клетка.
Разгледайте таблица 3. Маркирайте основните разлики между прокариотните и еукариотните клетки.
Отговор. Еукариотите са царството на живите организми. В превод от гръцки "еукариот" означава "притежаващ ядрото". Съответно тези организми имат в състава си ядро, в което е кодирана цялата генетична информация. Те включват гъби, растения и животни.
Прокариотите са живи организми, които нямат ядро в клетките си. характерни представителипрокариотите са бактерии и цианобактерии.
Еукариотите и прокариотите са много различни по размер един от друг. Така средният диаметър на еукариотната клетка е до 40 микрона или повече, а този на прокариотната клетка е 0,3-5,0 микрона mm.
Прокариотите имат кръгова ДНК, която се намира в нуклеоида. Тази клетъчна област е отделена от останалата цитоплазма с мембрана. ДНК няма нищо общо с РНК и протеините, няма хромозоми.
ДНК на еукариотните клетки е линейна, разположена в ядрото, в което има хромозоми.
Прокариотите се възпроизвеждат предимно чрез просто разполовяване, докато еукариотите се делят чрез митоза, мейоза или комбинация от двете.
Еукариотните клетки имат органели, характеризиращи се с наличието на собствен генетичен апарат: митохондрии и пластиди. Те са заобиколени от мембрана и имат способността да се възпроизвеждат чрез делене.
В прокариотните клетки също се срещат органели, но в по-малък брой и неограничени от мембрана.
Еукариотните флагели имат доста сложна структура. Някои прокариоти също имат флагели, те са разнообразни и имат проста структура.
Сценарий за анимация O 9 9 - L- 7
"Сравнение на еукариотни и прокариотни клетки".
Екран 1.
Лабораторна работа: "Сравнение на еукариотни и прокариотни клетки."
(Фиг. 1) 
(фиг. 2)
Екран 2
Оборудване: маса, на масата:
Платнена салфетка за микроскоп, приготвена микропрепарати от бактерии и еукариотни клетки
Таблици на структурата на еукариотни и прокариотни клетки
Екран 3.
(Горен ред на екрана) Лабораторна работа: "Сравнение на еукариотни и прокариотни клетки."
Цел: Да се запознаят с две нива на клетките, да изучават структурата на бактериална клетка, да сравняват структурата на клетките на бактериите и протозоите.
Екран 4. (Горен ред на екрана) Еукариоти.
Демонстрация на текста + озвучаване
(Фиг. 3) (Фиг. 4) (Фиг. 5)
Еукариоти или ядрени (от гръцки eu - добро и carion - ядро) - организми, съдържащи ясно дефинирано ядро в клетките. Еукариотите включват едноклетъчни и многоклетъчни растения, гъби и животни, тоест всички организми с изключение на бактериите. еукариотни клетки различни кралствасе различават по много начини. Но в много отношения тяхната структура е подобна. Какви са характеристиките на еукариотните клетки? От предишните уроци знаете, че животинските клетки нямат клетъчна мембрана, която имат растенията и гъбите, няма пластиди, които имат растенията и някои бактерии. Вакуолите в животинските клетки са много малки и нестабилни. Центриоли не са открити във висшите растения.
Екран 5. (Горен ред на екрана) Прокариоти.
Демонстрация на текста + озвучаване
(фиг. 6)
Прокариотните или пренуклеарни клетки (от латински pro - вместо, отпред и carion) нямат оформено ядро. Тяхното ядрено вещество се намира в цитоплазмата и не е ограничено от нея с мембрана. Прокариотите са най-древните примитивни едноклетъчни организми. Те включват бактерии и цианобактерии. Размножават се чрез просто делене. При прокариотите в цитоплазмата се намира една кръгова ДНК молекула, която се нарича нуклеоид или бактериална хромозома, в която е записана цялата наследствена информация на бактериалната клетка. Рибозомите са разположени директно в цитоплазмата. Прокариотните клетки са хаплоидни. Те не съдържат митохондрии, комплекс Голджи, EPS. Синтезът на АТФ се извършва в тях на плазмената мембрана. Прокариотни клетки, както и еукариотни клетки, покрита плазмената мембрана. На върха на която е клетъчната стена и лигавичната капсула. Въпреки относителната си простота, прокариотите са типични независими клетки.
Екран 6 (
Демонстрация на текста + озвучаване: „Преди практическа работаТрябва да прочетете ръководството."
Изреченията се появяват последователно над картината.
1. Разгледайте под микроскоп готови микропрепарати от еукариотни клетки: амеба, хламидомонада и мукор.
2. Разгледайте готовия микропрепарат от прокариотна клетка под микроскоп.
3. Разгледайте таблици със структурата на еукариотни и прокариотни клетки.
4. Попълнете таблицата, като отбележите наличието на органоида "+" и липсата на "-". Напишете кои организми са прокариоти и еукариоти.
Сравнителна характеристикапрокариоти и еукариоти
| знаци | прокариоти | еукариоти |
| Наличието на украсено ядро | ||
| Цитоплазма | ||
| Митохондриите | ||
| Рибозоми | ||
| Кои организми са |
Екран 7 (Горен ред) Лаборатория: Сравнение на еукариотни и прокариотни клетки.
| Демонстрация | Озвучаване |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Появяват се микроскоп и готови микропрепарати от растителни тъкани. Ръка избърсва огледало със салфетка, след което се появява око, което гледа в окуляра. Ръцете поставят препарата на обикновената амеба върху предметната маса, след това завъртат въртящата се маса, лещата спира, изображението на лещата и числата върху нея (x8) се увеличават, лещата се връща към първоначалния си размер. Ръцете въртят огледалото. увеличение на лекарството. Увеличете и покажете микропрепарата от амеба
Появява се готов препарат от хламидомонада. Ръцете поставят лекарството на сцената. Окото е насочено към окуляра. Увеличете и покажете структурата на клетката.
Лекарството се отстранява, микроскопът се отстранява. Появява се готовото лекарство Mucor. Ръцете поставят лекарството на сцената. Окото е насочено към окуляра. Увеличете и покажете структурата на клетката.
Лекарството се отстранява, микроскопът се отстранява. Появява се готов препарат от бактериална клетка. Ръцете поставят лекарството на сцената. Окото е насочено към окуляра. Увеличете и покажете структурата на клетката.
Появяват се таблици със структурата на еукариотните клетки
И прокариоти
Появяват се бележник и химикал. Едната ръка взема тетрадка, отваря я и попълва таблицата.
Изходен текст: Вътре в прокариотната клетка няма органели, заобиколени от мембрани, т.е. няма ендоплазмен ретикулум, няма митохондрии, няма пластиди, няма комплекс Голджи, няма ядро. Прокариотите често имат органели на движение - флагели и реснички. Еукариотите имат ядро и органели, по-сложна структура, която показва процеса на еволюция. | Пригответе своя микроскоп. Разгледайте готовите микропрепарати от еукариотни клетки под микроскоп. Разгледайте таблици със структурата на еукариотни и прокариотни клетки. Попълнете таблицата, като отбележите наличието на органоида "+" и липсата на "-". Напишете кои организми са прокариоти и еукариоти. Заключение: Има ли фундаментални разлики между прокариотите и еукариотите? Какво може да каже? |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(фиг. 14)Забележка 1
Всички известни едноклетъчни и многоклетъчни организми се делят на две групи - прокариоти и еукариоти.
Животинските клетки, клетките на повечето растителни и гъбични видове се характеризират с интерфазно ядро и органели, типични за всички клетки. Тези организми се наричат ядрени или еукариоти.
Друга, по-малка група организми и вероятно по-древна по произход, се нарича прокариоти (предядрени). Това са бактерии и синьо-зелени водорасли (цианобактерии), които нямат истинско ядро и много цитоплазмени органели.
Прокариотни клетки
Прокариотните клетки имат сравнително проста структура. Прокариотната клетка няма истинско ядро, нуклеол или хромозоми. Вместо клетъчно ядроима еквивалент - нуклеоид(образуване, подобно на ядро), лишено от обвивка и състоящо се от една кръгова ДНК молекула, свързана с много малко количество протеин. Този клъстер нуклеинова киселинаи протеини, разположени в цитоплазмата и не отделени от нея с мембрана.
Забележка 2
Именно тази особеност е определяща при деленето на клетките на прокариотни (предядрени) и еукариотни (ядрени).
Прокариотните клетки нямат вътрешни мембрани, различни от вдлъбнатините в плазмалемата. Това означава, че им липсват органели като митохондрии, ендоплазмен ретикулум, хлоропласти, лизозоми и комплекс Голджи, които са заобиколени от мембрана и присъстват в еукариотните клетки. Няма и вакуоли. От органелите има само по-малки рибозоми от тези на еукариотните клетки.
Прокариотните клетки са покрити с плътна клетъчна стена и често със слизеста капсула.
Част клетъчна стенавключени муреин. Молекулата му се състои от паралелни полизахаридни вериги, омрежени една с друга с къси вериги от пептиди.
Плазмената мембрана може да провисне в цитоплазмата, образувайки мезозоми. Редокс ензимите са разположени върху мембраните на мезозомите, а при фотосинтезиращите прокариоти имат и съответните пигменти (бактериохлорофил при бактериите, хлорофил а и фикобилини при цианобактериите). Поради това такива мембрани са в състояние да изпълняват функциите на митохондрии, хлоропласти и други органели. Асексуалното размножаване на прокариотите се осъществява чрез просто клетъчно делене наполовина.
еукариотни клетки
Всички еукариотни клетки са разделени на отделения - реакционни пространства - от множество мембрани. В тези отделения различни химични реакции протичат независимо една от друга едновременно.
В клетката основните функции са разпределени между ядрото и различни органели - митохондрии, рибозоми, комплекс Голджи и др. Ядрото, пластидите и митохондриите са отделени от цитоплазмата с двумембранна мембрана. Клетъчното ядро съдържа генетичния материал. Растителните хлоропласти изпълняват главно функцията за улавяне на слънчевата енергия и превръщането й в химическата енергия на въглехидратите по време на фотосинтезата, докато митохондриите произвеждат енергия чрез разграждане на въглехидрати, мазнини, протеини и други органични съединения.
Мембранните системи на цитоплазмата на еукариотните клетки включват ендоплазмения ретикулум и комплекса Голджи, които са необходими за осъществяването жизнени процесиклетки. Лизозомите, пероксизомите и вакуолите също изпълняват специфични функции.
Само хромозоми, рибозоми, микротубули и микрофиламенти с немембранен произход.
Еукариотните клетки се делят чрез митоза.
| Клетъчни структури | еукариотна клетка | прокариотна клетка |
| цитоплазмена мембрана | Има | Има; инвагинациите на мембраната образуват мезозоми |
| Ядро | Има двумембранна мембрана, съдържа едно или повече нуклеоли | Не; има еквивалент на ядрото - нуклеоид - част от цитоплазмата, която съдържа ДНК, която не е заобиколена от мембрана |
| генетичен материал | Линейни ДНК молекули, свързани с гърбовете | Кръгови ДНК молекули, които не са свързани с протеини |
| Ендоплазмения ретикулум | Има | Не |
| Комплекс Голджи | Има | Не |
| Лизозоми | Има | Не |
| Митохондриите | Има | Не |
| пластиди | Има | Не |
| Центриоли, микротубули, микрофиламенти | Има | Не |
| Камшичета | Ако присъстват, те се състоят от микротубули, заобиколени от цитоплазмена мембрана | Ако присъстват, те не съдържат микротубули и не са заобиколени от цитоплазмена мембрана |
| клетъчна стена | Има растения (сила, дава целулоза) и гъби (сила дава хитин) | Да (силата дава пептидогликан) |
| капсула или мукозен слой | Не | Някои бактерии имат |
| Рибозоми | Да, голям (80S) | Да, малък (70S) |
Тестове:
1. Поддържането на живота на всяко ниво е свързано с феномена на възпроизводството. На какво ниво на организация възпроизвеждането се извършва на базата на матричен синтез
А. Молекулярна
Б. субклетъчен
V. Клетъчен
Г. Тканев
Г. На ниво организъм
2. Установено е, че в клетките на организмите няма мембранни органели и техният наследствен материал няма нуклеозомна организация. Какви са тези организми?
А. Протозои
Б. Вируси
Б. Аскомицети
G. Еукариоти
Г. Прокариоти
3. В час по биология учителят ме помоли да посоча в лабораторна работастепента на увеличение на микроскопа, който е използван при изследване на микропрепарати. Един от учениците не успя да се справи сам със задачата. Как да изчислим правилно този показател?
A. Умножете индикаторите, посочени на всички обективи на микроскопа
Б. Разделете стойността на леща с по-малко увеличение на стойността на леща с по-голямо увеличение
Б. Многократно увеличение на обектива и окуляра
D. Разделете увеличението на обектива на окуляра
E. Извадете стойностите, посочени на всички обективи на микроскопа, от стойността на увеличението на окуляра
4. При изучаване на микропрепарат, студентът, след като го фиксира върху масата на предмета и постигне оптимално осветяване на зрителното поле, инсталира лещата x40 и погледна в лещата. Учителят спря ученика и каза, че е допусната основна грешка по време на работата. Каква грешка е направена?
А. Не си струваше да поправя микропрепарата
Б. Изследването на микропрепарата трябва да започне с обектив с ниско увеличение
B. Осветлението се регулира последно
D. Фиксирането на лекарството се извършва преди завършване на изследването
D. Всички манипулации трябва да се извършват в обратен ред.
5. Съществуването на живот на всички нива се определя от структурата на повече ниско ниво. Какво ниво на организация предшества и осигурява съществуването на живот на клетъчно ниво:
А. Популация-вид
Б. Тканева
Б. Молекулярна
G. Органични
Г. Биоценотичен
Задачи за контрол на знанията:
1. Когато се опитва да изследва микропрепарат с помощта на светлинен микроскоп, изследователят установи, че цялото зрително поле е затъмнено. Каква може да е причината за това явление? Как да поправя този проблем?
2. Когато се опитва да изследва микропрепарата с помощта на светлинен микроскоп, изследователят установява, че само половината от зрителното поле е осветено. Каква може да е причината за това явление? Как да поправя този проблем?
3. Какви манипулации трябва да се извършат, ако наблюдаваният обект не се вижда ясно при използване на светлинен микроскоп?
А) ако окулярът има обозначение "x15", а на лещата "x8"
B) ако увеличението на лещата на окуляра е "x10", а лещата е "x40"
6. Материали за анализ с учителя и контрол на неговото усвояване:
6.1. Анализ с учителя на ключови въпроси за усвояване на темата на урока.
6.2. Демонстрация от учителя на методи практичентрикове по темата.
6.3. Материал за контролусвояване на материала:
Въпроси за обсъждане с учителя:
1. Медицинската биология като наука за основите на човешкия живот, изучаваща закономерностите на наследствеността, променливостта, индивидуалното и еволюционното развитие, както и въпросите на морфофизиологичната и социална адаптациялице към условията околен святвъв връзка с неговата биосоциална същност.
2. Съвременният етап на развитие на общата и медицинската биология. Мястото на биологията в системата на медицинското образование.
3. Същност на живота. свойства на живите. Форми на живот, неговите основни свойства и атрибути. Дефиниране на концепцията за живот на съвременното ниво на развитие на биологичната наука.
4. Еволюционно обусловени структурни нива на организация на живота; елементарни структури от нива и основни биологични явления, които ги характеризират.
5. Значението на идеите за нивата на организация на живота за медицината.
6. Особеното място на човека в системата на органичния свят.
7. Съотношението на физико-химичните, биологичните и социалните явления в живота на човека.
8. Оптични системив биологичните изследвания. Устройството на светлинния микроскоп и правилата за работа с него.
9. Техника за изработване на временни микропрепарати, тяхното изследване и описание. Методи за изследване на структурата на клетката
Практическа част
1. Използване насокиизучават устройството на микроскопа и правилата за работа с него.
2. Разработете умения за работа с микроскоп и изработване на временни препарати от влакна от памучна вата, люспи от крила на пеперуда. Разгледайте микропрепарати: кожа на луковица, лист от елодея, кръвна намазка от жаба, проучете типографски шрифт.
3. Въведете графиката на логическата структура „Структурата на микроскопа” в протокола.
4. Въведете в протокола „Правила за работа с микроскоп“
5. Попълнете таблицата "Нива на организация и изследване на многоклетъчен организъм."
Свързана информация:
Търсене в сайта:
Прокариотните клетки са по-малки и по-прости от еукариотните клетки. Сред тях няма многоклетъчни организми, само понякога те образуват подобие на колонии. При прокариотите липсва не само клетъчно ядро, но и всички мембранни органели (митохондрии, хлоропласти, ER, комплекс на Голджи, центриоли и др.).
Прокариотите включват бактерии, синьо-зелени водорасли (цианобактерии), археи и др. Прокариотите са първите живи организми на Земята.
Функциите на мембранните структури се изпълняват от израстъци (инвагинации) клетъчната мембранавътре в цитоплазмата. Те са тръбни, ламеларни, с различна форма. Някои от тях се наричат мезозоми. Фотосинтезиращи пигменти, дихателни и други ензими са разположени върху такива различни образувания и по този начин изпълняват своите функции.
При прокариотите има само една голяма хромозома в централната част на клетката ( нуклеоид), който има пръстеновидна структура. Съдържа ДНК. Вместо протеини, които придават форма на хромозомата като еукариотите, тук има РНК. Хромозомата не е отделена от цитоплазмата с мембрана, така че те казват, че прокариотите са безядрени организми. На едно място обаче хромозомата е прикрепена към клетъчната мембрана.
В допълнение към нуклеоида, структурата на прокариотните клетки съдържа плазмиди (малките хромозоми също имат пръстенна структура).
За разлика от еукариотите, цитоплазмата на прокариотите е неподвижна.
Прокариотите имат рибозоми, но те са по-малки от еукариотните рибозоми.
Прокариотните клетки се отличават със сложната структура на техните мембрани. В допълнение към цитоплазмената мембрана (плазмалема) те имат клетъчна стена, както и капсула и други образувания, в зависимост от вида на прокариотния организъм. Клетъчната стена изпълнява поддържаща функция и предотвратява проникването на вредни вещества. Бактериалната клетъчна стена съдържа муреин (гликопептид).
На повърхността на прокариотите често има флагели (един или много) и различни власинки.
С помощта на флагели клетките се движат в течна среда. Власинките изпълняват различни функции (осигуряват ненамокряне, прикрепване, пренасят вещества, участват в сексуалния процес, образувайки конюгационен мост).
Прокариотните клетки се делят чрез бинарно делене. Те нямат митоза или мейоза. Преди разделянето нуклеоидът се удвоява.
Прокариотите често образуват спори, които са начин на преживяване неблагоприятни условия. Спорите на редица бактерии остават жизнеспособни при високи и изключително ниски температури. Когато се образува спора, прокариотната клетка е покрита с дебела, плътна мембрана. нея вътрешна структурапроменя донякъде.
Структурата на еукариотната клетка
Клетъчната стена на еукариотната клетка, за разлика от клетъчната стена на прокариотите, се състои главно от полизахариди. При гъбите основният азотсъдържащ полизахарид е хитинът. В дрождите 60–70% от полизахаридите са представени от глюкан и манан, които са свързани с протеини и липиди. Функциите на клетъчната стена на еукариотите са същите като тези на прокариотите.
Цитоплазмената мембрана (CPM) също има трислойна структура. Повърхността на мембраната има издатини, близки до прокариотните мезозоми. CMP регулира процесите на клетъчния метаболизъм.
При еукариотите CPM е способен да улавя големи капчици, съдържащи въглехидрати, липиди и протеини от околната среда. Това явление се нарича пиноцитоза. CPM на еукариотна клетка също е в състояние да улавя твърди частици от средата (феноменът фагоцитоза). В допълнение, CPM е отговорен за освобождаването на метаболитни продукти в околната среда.
Ориз. 2.2 Схема на структурата на еукариотна клетка:
1 - клетъчна стена; 2 - цитоплазмена мембрана;
3 - цитоплазма; 4 - сърцевина; 5 - ендоплазмен ретикулум;
6 - митохондрии; 7 - Комплекс Голджи; 8 - рибозоми;
9 - лизозоми; 10 - вакуоли
Ядрото е отделено от цитоплазмата с две мембрани с пори. Порите в младите клетки са отворени, те служат за миграция на прекурсори на рибозоми, информационна и преносна РНК от ядрото в цитоплазмата. В ядрото на нуклеоплазмата има хромозоми, състоящи се от две нишковидни верижни ДНК молекули, свързани с протеини. Ядрото също съдържа ядро, богато на информационна РНК и свързано със специфична хромозома, нуклеоларния организатор.
Основната функция на ядрото е участието в размножаването на клетките. Тя е носител на наследствена информация.
В еукариотната клетка ядрото е най-важният, но не и единственият носител на наследствена информация. Част от тази информация се съдържа в ДНК на митохондриите и хлоропластите.
Митохондриите са мембранна структура, съдържаща две мембрани – външна и вътрешна, силно нагънати. Редокс ензимите са концентрирани върху вътрешната мембрана. Основната функция на митохондриите е да снабдяват клетката с енергия (образуване на АТФ). Митохондриите са самовъзпроизвеждаща се система, тъй като имат собствена хромозома - кръгова ДНК и други компоненти, които са част от нормалната прокариотна клетка.
Ендоплазменият ретикулум (ER) е мембранна структура, състояща се от тубули, които проникват през цялата вътрешна повърхност на клетката. Тя е гладка и грапава. На повърхността на грапавия ES има рибозоми, по-големи от тези на прокариотите. ES мембраните също съдържат ензими, които синтезират липиди, въглехидрати и са отговорни за транспорта на веществата в клетката.
Комплексът на Голджи е пакет от сплескани мембранни везикули - резервоари, в които се извършва опаковането и транспортирането на протеини вътре в клетката. В комплекса на Голджи се осъществява и синтезът на хидролитични ензими (мястото на образуване на лизозоми).
Лизозомите съдържат хидролитични ензими. Тук има разделяне на биополимери (протеини, мазнини, въглехидрати).
Вакуолите са отделени от цитоплазмата чрез мембрани. Резервните вакуоли съдържат резервни клетъчни хранителни вещества, а шлаковите вакуоли съдържат ненужни метаболитни продукти и токсични вещества.
Най-очевидният Разликата между прокариотите и еукариотите е, че последните имат ядро, което е отразено в името на тези групи: „karyo“ се превежда от старогръцки като ядро, „pro“ - преди, „eu“ - добро. Следователно прокариотите са предядрени организми, еукариотите са ядрени.
Това обаче далеч не е единствената и може би не основната разлика между прокариотните организми и еукариотите. В прокариотните клетки изобщо няма мембранни органели.(с редки изключения) - митохондрии, хлоропласти, комплекс Голджи, ендоплазмен ретикулум, лизозоми.
Техните функции се изпълняват от израстъци (инвагинации) на клетъчната мембрана, върху които са разположени различни пигменти и ензими, които осигуряват жизненоважни процеси.
Прокариотите нямат еукариотни хромозоми. Основният им генетичен материал е нуклеоидът, обикновено с пръстеновидна форма. В еукариотните клетки хромозомите са комплекси от ДНК и хистонови протеини (игра важна роляв ДНК опаковка). Тези химични комплекси се наричат хроматин. Нуклеоидът на прокариотите не съдържа хистони, а свързаните с него РНК молекули му придават формата.
Еукариотните хромозоми са разположени в ядрото. При прокариотите нуклеоидът се намира в цитоплазмата и обикновено е прикрепен на едно място към клетъчната мембрана.
В допълнение към нуклеоида в прокариотните клетки има различно количествоПлазмиди - нуклеоиди със значително по-малък размер от основния.
Броят на гените в нуклеоида на прокариотите е с порядък по-малък, отколкото в хромозомите. Еукариотите имат много гени, които изпълняват регулаторна функция по отношение на други гени. Това позволява еукариотни клетки на многоклетъчен организъм, съдържащи същото генетична информация, специализирам; променяйки метаболизма си, реагирайте по-гъвкаво на промените във външния и вътрешна среда. Структурата на гените също е различна. При прокариотите гените в ДНК са подредени в групи – оперони. Всеки оперон се транскрибира като единична единица.
Съществуват и разлики между прокариотите и еукариотите в процесите на транскрипция и транслация. Най-важното е, че в прокариотните клетки тези процеси могат да протичат едновременно върху една молекула матрична (информационна) РНК: докато тя все още се синтезира върху ДНК, рибозомите вече „седят“ в готовия си край и синтезират протеин. В еукариотните клетки иРНК претърпява така нареченото съзряване след транскрипция. И едва след това върху него може да се синтезира протеин.
Рибозомите на прокариотите са по-малки (коефициент на утаяване 70S) от тези на еукариотите (80S). Броят на протеините и РНК молекулите в състава на рибозомните субединици е различен. Трябва да се отбележи, че рибозомите (както и генетичният материал) на митохондриите и хлоропластите са подобни на прокариотите, което може да показва техния произход от древни прокариотни организми, които са били вътре в клетката гостоприемник.
Прокариотите обикновено се различават по по-сложната структура на черупките си. В допълнение към цитоплазмената мембрана и клетъчната стена, те имат също капсула и други образувания, в зависимост от вида на прокариотния организъм. Клетъчната стена изпълнява поддържаща функция и предотвратява проникването на вредни вещества. Бактериалната клетъчна стена съдържа муреин (гликопептид). Сред еукариотите растенията имат клетъчна стена (основният й компонент е целулоза), гъбите имат хитин.
Прокариотните клетки се делят чрез бинарно делене. Те имат няма сложни процеси клетъчно делене(митоза и мейоза)характерни за еукариотите. Въпреки че преди разделянето нуклеоидът се удвоява, точно както хроматина в хромозомите. AT кръговат на животаеукариотите имат редуващи се диплоидни и хаплоидни фази. В този случай обикновено преобладава диплоидната фаза. За разлика от тях прокариотите нямат това.
Еукариотните клетки се различават по размер, но във всеки случай те са значително по-големи от прокариотните клетки (десетки пъти).
Хранителните вещества влизат в клетките на прокариотите само с помощта на осмоза. Освен това в еукариотните клетки може да се наблюдава фаго- и пиноцитоза („улавяне“ на храна и течност с помощта на цитоплазмената мембрана).
Като цяло разликата между прокариотите и еукариотите се състои в очевидно по-сложната структура на последните. Смята се, че клетките от прокариотен тип са възникнали чрез абиогенеза (дългосрочна химическа еволюция в условията на ранната Земя). Еукариотите се появяват по-късно от прокариоти, чрез комбинирането им (симбиотични, както и химерични хипотези) или чрез еволюцията на отделни представители (хипотеза за инвагинация). Сложността на еукариотните клетки им позволи да се организират многоклетъчен организъм, в процеса на еволюция да осигури цялото основно разнообразие на живота на Земята.
Таблица на разликите между прокариоти и еукариоти
| Не | Има |
| Не. Техните функции се изпълняват от инвагинации на клетъчната мембрана, върху която са разположени пигменти и ензими. | Митохондрии, пластиди, лизозоми, ER, комплекс на Голджи |
| По-сложно, има различни капсули. Клетъчната стена е изградена от муреин. | Основният компонент на клетъчната стена е целулоза (при растенията) или хитин (при гъбите). Животинските клетки нямат клетъчна стена. |
| Значително по-малко. Представлява се от нуклеоид и плазмиди, които имат пръстеновидна форма и се намират в цитоплазмата. | Обемът на наследствената информация е значителен. Хромозоми (съставени от ДНК и протеини). характеризиращ се с диплоидност. |
| Бинарно клетъчно делене. | Има митоза и мейоза. |
| Не е характерно за прокариотите. | Те са представени както от едноклетъчни, така и от многоклетъчни форми. |
| по-малък | По-голям |
| По-разнообразни (хетеротрофи, фотосинтетични и хемосинтетични различни начиниавтотрофи; анаеробно и аеробно дишане). | Автотрофия само в растенията чрез фотосинтеза. Почти всички еукариоти са аероби. |
| От неживата природа в процеса на химичната и предбиологичната еволюция. | От прокариотите в хода на тяхната биологична еволюция. |
еукариотни клетки
Най-сложната организация е присъща на еукариотните клетки на животните и растенията. Устройството на животинските и растителните клетки се характеризира с фундаментални прилики, но тяхната форма, размер и маса са изключително разнообразни и зависят от това дали организмът е едноклетъчен или многоклетъчен. Например диатомеите, еугленоидите, дрождите, миксомицетите и протозоите са едноклетъчни еукариоти, докато по-голямата част от другите видове организми са многоклетъчни еукариоти, броят на клетките в които варира от няколко (например при някои хелминти) до милиарди (при бозайници) на организъм. Човешкото тяло се състои от около 10 различни клетки, които се различават по своите функции.
В случая с хората има повече от 200 вида различни клетки. Най-многобройните клетки в човешкото тяло са епителните клетки, сред които има кератинизирани клетки (коси и нокти), клетки с абсорбционни и бариерни функции (в стомашно-чревния тракт, пикочните пътища, роговицата, вагината и други системи от органи), клетки, които линия вътрешни органии кухини (пневмоцити, серозни клетки и много други). Има клетки, които осигуряват метаболизма и натрупването на резервни вещества (хепатоцити, мастни клетки). голяма групаизграждат епителни и съединителнотъканни клетки, които отделят извънклетъчен матрикс (амилобласти, фибробласти, остеобласти и други) и хормони, както и контрактилни клетки (скелетни и сърдечни мускули, ирис и други структури), кръвни клетки и имунна система(еритроцити, неутрофили, еозинофили, базофили, Т-лимфоцити и други). Има и клетки, които действат като сензорни преобразуватели (фоторецептори, тактилни, слухови, обонятелни, вкусови и други рецептори). Значителен брой клетки са представени от неврони и глиални клетки на централната нервна система. Има и специализирани клетки на лещата на окото, пигментни клетки и хранителни клетки, наричани по-нататък дънни клетки. Известни са и много други видове човешки клетки.
В природата няма типична клетка, тъй като всички те се характеризират с изключително разнообразие. Независимо от това, всички еукариотни клетки се различават значително от прокариотните клетки по редица свойства, главно по обем, форма и размер. Обемът на повечето еукариотни клетки надвишава обема на прокариотите 1000-10 000 пъти. Такъв обем прокариотни клетки е свързан със съдържанието в тях на различни органели, които извършват всички видове клетъчни функции. Еукариотните клетки също се характеризират с наличието на голямо количество генетичен материал, концентриран главно в относително в големи количествахромозоми, което им предоставя големи възможности за диференциация и специализация.
Не по-малко от важна характеристикаеукариотните клетки е, че те се характеризират с компартментализация, осигурена от наличието на вътрешни мембранни системи. В резултат на това много ензими се локализират в определени отделения. Например, почти всички ензими, които катализират протеиновия синтез в животинските клетки, са локализирани в рибозомите, докато ензимите, които катализират фосфолипидния синтез, са концентрирани главно върху клетъчната цитоплазмена мембрана. За разлика от прокариотните клетки, еукариотните клетки имат ядро.
Еукариотните клетки, в сравнение с прокариотните клетки, имат повече сложна системавъзприемане на вещества от околната среда, без които животът им е невъзможен. Има и други разлики между еукариотните и прокариотните клетки.
Формата на клетките е най-разнообразна и често зависи и от функциите, които изпълняват. Например много протозои имат овална форма, докато еритроцитите са овални дискове, а мускулните клетки на бозайниците са удължени. Размерите на еукариотните клетки са микроскопични (Таблица 3).
Някои видове клетки се характеризират със значителни размери. Например размери нервни клеткипри едрите животни достигат няколко метра дължина, а при човека - до 1 метър. Клетките на отделните растителни тъкани достигат няколко милиметра дължина.
Смята се, че колкото по-голям е организъм в рамките на един вид, толкова по-големи са неговите клетки. Въпреки това, за сродни видове животни, които се различават по размер, също са характерни клетки с подобен размер. Например еритроцитите са сходни по размер при всички бозайници.
Клетките също се различават по маса. Например една човешка чернодробна клетка (хепатоцит) тежи 19-9 g.
Човешката соматична клетка (типична еукариотна клетка) е образувание, състоящо се от много структурни компонентимикроскопични и субмикроскопични размери (фиг. 46).
Използването на електронна микроскопия и други методи позволи да се установи изключително многообразие в структурата както на обвивката и цитоплазмата, така и на ядрото. По-специално е установен мембранният принцип на структурата на вътреклетъчните структури, въз основа на който се разграничават редица структурни компоненти на клетката, а именно.