Прилики и разлики в структурата на прокариотните и еукариотните клетки - Хипермаркет на знанието. Сравнителни характеристики на прокариоти и еукариоти Разлики в структурата на таблицата на еукариотните и прокариотните клетки
Основна статия:Сравнение на клетъчната структура на бактерии, растения и животни
Повечето важна разликаеукариот от прокариоти за дълго времевзето е предвид наличието на образувано ядро и мембранни органели. Въпреки това до 1970-те и 1980-те години стана ясно, че това е само следствие от по-дълбоки различия в организацията на цитоскелета. Известно време се смяташе, че цитоскелетът е характерен само за еукариотите, но в средата на 1990 г. протеини, хомоложни на основните протеини на еукариотния цитоскелет, също са открити в бактерии.
Сравнение на прокариотни и еукариотни клетки
Това е наличието на специфично подреден цитоскелет, който позволява на еукариотите да създадат система от мобилни вътрешни мембранни органели. В допълнение, цитоскелетът позволява ендо- и екзоцитоза (предполага се, че вътреклетъчните симбионти, включително митохондрии и пластиди, се появяват в еукариотните клетки поради ендоцитозата). Друга важна функция на еукариотния цитоскелет е да осигури разделянето на ядрото (митоза и мейоза) и тялото (цитотомия) на еукариотната клетка (разделянето на прокариотните клетки е организирано по-просто). Разликите в структурата на цитоскелета обясняват и други разлики между про- и еукариотите - например постоянството и простотата на формите на прокариотните клетки и значителното разнообразие на формата и способността за промяна на еукариотните, както и относително голям размер на последния. Така размерът на прокариотните клетки е средно 0,5-5 микрона, размерите на еукариотните клетки - средно от 10 до 50 микрона. Освен това само сред еукариотите има наистина гигантски клетки, като масивни яйца на акули или щрауси (в птиче яйце целият жълтък е едно огромно яйце), неврони големи бозайници, чиито процеси, подсилени с цитоскелет, могат да достигнат десетки сантиметри дължина.
| Сравнителна характеристикаеукариотни и прокариотни клетки | ||
| знак | прокариоти | еукариоти |
| Размери на клетките | Среден диаметър 0,5-10 µm | Среден диаметър 10-100 µm |
| Организация на генетичния материал | ||
| Формата, броят и разположението на ДНК молекулите | Обикновено има една кръгова ДНК молекула, разположена в цитоплазмата | Обикновено има няколко линейни ДНК молекули - хромозоми, локализирани в ядрото |
| Уплътняване на ДНК | При бактериите ДНК се уплътнява без участието на хистони. При археите ДНК е свързана с хистонови протеини. | Има хроматин: ДНК е уплътнена в комплекс с хистонови протеини. |
| Организация на генома | Бактериите имат пестелив геном, без интрони и големи некодиращи области. Гените са организирани в оперони. Археите имат интронни области със специална структура. | В по-голямата си част геномът не е икономичен: има екзон-интронна организация на гени, големи участъци от некодираща ДНК.Гените не се комбинират в оперони. |
| дивизия | ||
| тип разделение | Просто двоично деление | мейоза или митоза |
| Формиране на вретено | Вретено на делене не се образува | Формира се вретеното на деленето |
| Органели | ||
| Рибозомен тип | 70S рибозоми | 80S рибозоми |
| Наличието на мембранни органели | Няма органели, заобиколени от мембрани, понякога плазмалемата образува издатина в клетката | На разположение голям бройедномембранни и двумембранни органели |
| вид камшик | Камшикът е прост, не съдържа микротубули, не е заобиколен от мембрана и е с диаметър около 20 nm. | Камшичетата се състоят от микротубули, подредени на принципа "9 + 2", заобиколени от плазмена мембрана, с диаметър около 200 nm |
Анаплазия
Разрушаване клетъчна структура(например при злокачествени тумори) се нарича анаплазия.
Междуклетъчни контакти
Основна статия:Междуклетъчни контакти
При висшите животни и растения клетките се обединяват в тъкани и органи, в които взаимодействат помежду си, по-специално поради директни физически контакти. В растителните тъкани отделните клетки са свързани помежду си с помощта на плазмодесмати и се образуват животните различни видовеклетъчни контакти.
Растителните плазмодесми са тънки цитоплазмени канали, които преминават през клетъчните стени на съседни клетки, свързвайки ги заедно. Кухината на плазмодесмата е облицована с плазмалема. Съвкупността от всички клетки, обединени от плазмодесмати, се нарича симпласт, между тях е възможен регулиран транспорт на вещества.
Междуклетъчните контакти на гръбначните животни се разделят на три основни типа въз основа на структура и функция: котва(Английски) анкерни кръстовища), включително адхезионни контакти и дезмозоми, плътенили изолиращ(Английски) тясно кръстовище) и шлицоваили комуникация(Английски) празно съединение). В допълнение, някои специални видове връзки между клетките, като химически синапси на нервната система и имунологични синапси (между Т-лимфоцити и антиген-представящи клетки), се комбинират според функционална характеристикав отделна група: контакти, които предават сигнали, (англ. сигнално-предаващ възел). Въпреки това, котвата, празнината и тесните връзки също могат да бъдат включени в междуклетъчното сигнализиране.
| Основни характеристики на междуклетъчните контакти при гръбначните животни | ||
| Анкерни контакти | тесни контакти | Празни контакти |
 |  |  |
| Анкерните контакти физически свързват клетките една с друга, осигуряват целостта и здравината на тъканите, по-специално епителната и мускулната. По време на образуването на контакти от този тип елементите на цитоскелета на съседни клетки изглежда се комбинират в една структура: с помощта на специални котвени протеини те са прикрепени към вътреклетъчната част на протеините кадгенрин, преминаващи през плазмената мембрана , а в междуклетъчното пространство се прикрепват към кадхерините на съседни клетки. Има два основни типа анкерни контакти: адхезивни, обединяващи микрофиламенти на съседни клетки; и десмозоми, в образуването на които участват междинни нишки. | Плътните (изолиращи) контакти осигуряват максимална конвергенция на мембраните на съседни клетки, между които има празнина от 2-3 nm. Този вид контакт най-често се случва в епитела. Тесните връзки образуват непрекъснати пояси около всяка клетка, като ги държат плътно една към друга и предотвратяват протичането на интерстициална течност между тях. Такива контакти са необходими, по-специално, за да се осигури хидроизолация на кожата. В образуването на тесни контакти участват протеините оклудини, клаудини и др. | Разривните (комуникационни) контакти са малки области, в които плазмените мембрани на съседни клетки са близо една до друга на разстояние 2-4 nm и са проникнати от протеинови комплекси - коннексони. Всеки конексон се състои от шест трансмембранни коннексинови протеини, които обграждат малки хидрофилни пори с диаметър 1,5 nm. Чрез тези канали йони и други малки хидрофилни молекули могат да преминават от една клетка в друга. Така се осъществява комуникация между съседни клетки. Междинните връзки са характерни за повечето тъкани на животинското тяло: по-специално епителни, съединителни, сърдечен мускул, нервни (където се образуват електрически синапси) и др. |
клетъчен цикъл
Основна статия:клетъчен цикъл
клетъчно делене
Лукови клетки в различни фази на клетъчния цикъл
Митоза на миши клетки на етап телофаза: вретено (микротубули), оцветени в оранжево, актинови нишки в зелено, хроматин в синьо
дивизия ракови клетки(оптичен микроскоп, заснемане на забавен каданс)
Основна статия:клетъчно делене
Допълнителна информация: Амитоза, митоза и мейоза
Вижте също: Деление на прокариотни клетки
дивизия еукариотни клетки]
Амитоза - директно делениеклетки, се среща в соматичните еукариотни клетки по-рядко от митозата. В повечето случаи амитозата се наблюдава в клетки с намалена митотична активност: това са стареещи или патологично променени клетки, често обречени на смърт (клетки на ембрионалните мембрани на бозайници, туморни клетки и др.). По време на амитозата интерфазното състояние на ядрото е морфологично запазено, ядрото и ядрената мембрана са ясно видими. Репликацията на ДНК липсва. Не настъпва спирализиране на хроматина, хромозомите не се откриват. Клетката запазва присъщата си функционална активност, която почти напълно изчезва по време на митозата. Такова е, например, разделянето на макронуклеусите на много реснички, където без образуване на вретено се извършва сегрегация на къси фрагменти от хромозоми. При амитозата се дели само ядрото и то без образуване на вретено на делене, така че наследственият материал се разпределя произволно. Липсата на цитокинеза води до образуването на двуядрени клетки, които впоследствие не могат да влязат в нормални митотичен цикъл. При повтарящи се амитози могат да се образуват многоядрени клетки.
Митоза(от гръцки μιτος - нишка) - непряко клетъчно делене, най-често срещаният метод за възпроизвеждане на еукариотни клетки, един от основните процеси на онтогенезата. Митотичното делене осигурява растежа на многоклетъчните еукариоти чрез увеличаване на популацията от тъканни клетки. биологично значениеМитозата се състои в строго идентично разпределение на хромозомите между дъщерните ядра, което осигурява образуването на генетично идентични дъщерни клетки и запазва приемствеността в редица клетъчни поколения. Разцепването на оплодената яйцеклетка и растежът на повечето тъкани при животните също се случват чрез митотични деления. Въз основа на морфологичните особености митозата условно се подразделя на:
профаза,
Прометафазата
Метафазата
анафаза,
телофаза.
Средната продължителност на митозата е 1-2 часа. В животинските клетки митозата обикновено продължава 30-60 минути, а в растителните клетки - 2-3 часа. Човешките клетки за 70 години претърпяват общо около 10 14 клетъчни деления.
Мейоза(от гръцки meiosis - намаляване) или редукционно разделениеклетки - разделяне на ядрото на еукариотна клетка с намаляване на броя на хромозомите наполовина. Протича на два етапа (редукционен и еквационален етап на мейозата). Мейозата не трябва да се бърка с гаметогенезата - образуването на специализирани зародишни клетки или гамети от недиференцирани стволови клетки. Намаляване на броя на хромозомите поради мейоза кръговат на животаводи до преход от диплоидна към хаплоидна фаза. Възстановяването на плоидността (преход от хаплоидна към диплоидна фаза) се случва в резултат на половия процес. Поради факта, че в профазата на първия, редукционен, етап се случва двойно сливане (конюгация) на хомоложни хромозоми, правилният ход на мейозата е възможен само в диплоидни клеткиили дори в полиплоиди (тетра-, хексаплоидни и др. клетки). Мейоза може да възникне и в нечетни полиплоиди (три-, пентаплоидни и др. клетки), но при тях, поради невъзможността да се осигури сливане по двойки на хромозомите в профаза I, възниква хромозомна дивергенция с нарушения, които застрашават жизнеспособността на клетката или развивайки от него многоклетъчен хаплоиден организъм. Същият механизъм е в основата на стерилитета на междувидовите хибриди. Някои ограничения върху конюгацията на хромозомите също се налагат от хромозомни мутации (мащабни делеции, дупликации, инверсии или транслокации).
2.4. Структурата на про- и еукариотните клетки. Връзката на структурата и функциите на частите и органелите на клетката е в основата на нейната цялост
Основни термини и понятия, проверявани в изпитната работа: апарат
Голджи, вакуола, клетъчна мембрана, клетъчна теория, левкопласти, митохондрии, клетъчни органели, пластиди, прокариоти, рибозоми, хлоропласти, хромопласти, хромозоми, еукариоти, ядро.
Всяка клетка е система. Това означава, че всички негови компоненти са взаимосвързани, взаимозависими и взаимодействат помежду си. Това също означава, че нарушаването на дейността на един от елементите на тази система води до промени и смущения в работата на цялата система. Колекция от клетки образува тъкани, различни тъкани образуват органи и органи, които си взаимодействат и действат обща функцияобразуват системи от органи. Тази верига може да бъде продължена по-нататък и можете да го направите сами. Основното нещо, което трябва да разберете, е, че всяка система има определена структура, ниво на сложност и се основава на взаимодействието на елементите, които я съставят. По-долу има референтни таблици, които сравняват структурата и функцията на прокариотните и еукариотните клетки, както и анализират тяхната структура и функция. Внимателно анализирайте тези таблици, тъй като в изпитните работи доста често се задават въпроси, които изискват познаване на този материал.
2.4.1. Характеристики на структурата на еукариотните и прокариотните клетки. Сравнителни данни
Сравнителна характеристика на еукариотни и прокариотни клетки.
Структурата на еукариотните клетки.
Функции на еукариотните клетки. Клетките на едноклетъчните организми изпълняват всички функции, характерни за живите организми - метаболизъм, растеж, развитие, размножаване; способен на адаптация.
клетки многоклетъчни организмидиференцирани по структура, в зависимост от функциите, които изпълняват. епителен, мускулен, нервен, съединителни тъканиобразувани от специализирани клетки.
ПРИМЕРИ ЗА ДЕЙНОСТИ Част А
A1. Прокариотните организми включват 1) бацил 2) хидра 3) амеба 4) волвокс
A2. клетъчната мембранаизпълнява функция
1) синтез на протеини
2) предаване на наследствена информация
3) фотосинтеза
4) фагоцитоза и пиноцитоза
A3. Посочете точката, в която структурата на посочената клетка съвпада с нейната функция
1) неврон - свиване
2) левкоцит - провеждане на импулси
3) транспорт на еритроцит - газ
4) остеоцит - фагоцитоза
A4. Клетъчната енергия се произвежда в
1) рибозоми 3) ядро
2) митохондрии 4) апарат на Голджи
A5. Елиминирайте ненужната концепция от предложения списък
1) ламблия 3) инфузория
2) плазмодий 4) хламидомонада
A6. Елиминирайте ненужната концепция от предложения списък
1) рибозоми 3) хлоропласти
2) митохондрии 4) нишестени зърна
A7. Хромозомите на клетката изпълняват функцията
1) протеинова биосинтеза
2) съхранение на наследствена информация
3) образуване на лизозома
4) регулиране на метаболизма
В 1. Изберете от предложения списък функциите на хлоропластите
1) образуване на лизозоми 4) синтез на АТФ
2) синтез на глюкоза 5) освобождаване на кислород
3) синтез на РНК 6) клетъчно дишане
В 2. Изберете структурните характеристики на митохондриите
1) заобиколен от двойна мембрана
2) съдържат хлорофил
3) има кристи
4) сгъната външна мембрана
5) заобиколен от единична мембрана
6) вътрешната мембрана е богата на VB ензими. Свържете органелата с нейната функция
НА 4. Попълнете таблицата, като отбележите наличието на тези структури в про- и еукариотните клетки със знаците "+" или "-"
C1. Докажете, че клетката е интегрална биологична отворена система.
2.5. Метаболизъм: енергиен и пластичен метаболизъм, тяхната връзка. Ензими, тяхната химична природа, роля в метаболизма. Етапи на енергийния метаболизъм. Ферментация и дишане. Фотосинтезата, нейното значение, космическа роля. Фази на фотосинтезата. Светли и тъмни реакции на фотосинтезата, тяхната връзка. Хемосинтеза. Ролята на хемосинтезиращите бактерии на Земята
Изпитвани термини в изпитната работа: автотрофни организми,
анаболизъм, анаеробна гликолиза, асимилация, аеробна гликолиза, биологично окисление, ферментация, дисимилация, биосинтеза, хетеротрофни организми, дишане, катаболизъм, кислороден етап, метаболизъм, пластичен метаболизъм, подготвителен етап, светлинна фаза на фотосинтезата, тъмна фазафотосинтеза, фотолиза на водата, фотосинтеза, енергиен метаболизъм.
2.5.1. Енергиен и пластичен метаболизъм, тяхната връзка
Метаболизъм (метаболизъм)е набор от взаимосвързани процеси на синтез и разделяне химически веществавъзникващи в тялото. Биолозите го разделят на пластичен (анаболизъм) и енергиен обмен (катаболизъм), които са взаимосвързани. Всички синтетични процеси изискват вещества и енергия, доставяни от процеси на делене. Процесите на разделяне се катализират от ензими, синтезирани в хода на пластичния метаболизъм, използвайки продуктите и енергията на енергийния метаболизъм.
За отделните процеси, протичащи в организмите, се използват следните термини:
Анаболизъм (асимилация) - синтез на по-сложни мономери от по-прости с абсорбция и натрупване на енергия под формата на химични връзки в синтезираните вещества.
Катаболизъм (дисимилация) - разграждането на по-сложни мономери в по-прости с освобождаване на енергия и нейното съхранение под формата на макроергични връзки на АТФ.
За своята жизнена дейност живите същества използват светлинна и химическа енергия. Зелените растения - автотрофи - синтезират органични съединения в процеса на фотосинтеза, използвайки енергията на слънчевата светлина. Техният източник на въглерод е въглероден двуокис. Много автотрофни прокариоти получават енергия в процеса на хемосинтеза - окисление на неорганични съединения. За тях източник на енергия могат да бъдат съединения на сяра, азот, въглерод. Хетеротрофите използват източници на органичен въглерод, т.е. хранят се с готова органична материя. Сред растенията може да има такива, които се хранят по смесен начин (миксотрофни) - роса, венерина мухоловка или дори хетеротрофна - рафлезия. От представителите на едноклетъчните животни зелената еуглена се счита за миксотрофи.
Ензими, тяхната химична природа, роля в метаболизма . Ензимите винаги са специфични протеини - катализатори. Терминът "специфичен" означава, че обектът, по отношение на който се използва този термин, има уникални характеристики, свойства, характеристики. Всеки ензим има тези характеристики, защото като правило той катализира определен видреакции. Нито една биохимична реакция в организма не протича без участието на ензими. Специфичните особености на ензимната молекула се обясняват с нейната структура и свойства. Ензимната молекула има активен център, чиято пространствена конфигурация съответства на пространствената конфигурация на веществата, с които ензимът взаимодейства. Разпознавайки своя субстрат, ензимът взаимодейства с него и ускорява трансформацията му.
Ензимите катализират всички биохимични реакции. Без тяхното участие скоростта на тези реакции би намаляла стотици хиляди пъти. Примери включват реакции като участието на РНК полимераза в синтеза на иРНК върху ДНК, действието на уреазата върху уреята, ролята на АТФ синтетазата в синтеза на АТФ и др. Имайте предвид, че имената на много ензими завършват на "аза".
Активността на ензимите зависи от температурата, киселинността на средата, количеството на субстрата, с който взаимодейства. С повишаване на температурата ензимната активност се увеличава. Това обаче се случва до определени граници, т.к. при достатъчно високи температурипротеинът е денатуриран. Средата, в която ензимите могат да функционират, е различна за всяка група. Има ензими, които са активни в кисела или слабо кисела среда, или в алкална или слабо алкална среда. Ензимите са активни в кисела среда стомашен сокпри бозайниците. В леко алкална среда ензимите на чревния сок са активни. Храносмилателният ензим на панкреаса е активен в алкална среда. Повечето ензими са активни в неутрална среда.
2.5.2. Енергиен метаболизъм в клетката (дисимилация)
енергиен обмен- е колекция химична реакцияпостепенно разграждане на органични съединения, придружено от освобождаване на енергия, част от която се изразходва за синтеза на АТФ. Процесите на разграждане на органични съединения в аеробните организми протичат на три етапа, всеки от които е придружен от
при многоклетъчните организми се осъществява от храносмилателни ензими. В едноклетъчните организми те са ензими на лизозомите. Първата стъпка е разграждането на протеините.
към аминокиселини, мазнини към глицерол и мастни киселини, полизахариди към монозахариди,
нуклеинови киселини към нуклеотиди.Този процес се нарича храносмилане.
Вторият етап е аноксичен (гликолиза). Биологичният му смисъл е в началото на постепенното разграждане и окисление на глюкозата с натрупване на енергия под формата на 2 молекули АТФ. Гликолизата се случва в цитоплазмата на клетките. Състои се от няколко последователни реакции на превръщане на молекула глюкоза в две молекули пирогроздена киселина (пируват) и две молекули АТФ, под формата на които се съхранява част от енергията, освободена по време на гликолизата: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP. Останалата част от енергията се разсейва като топлина.
В дрожди и растителни клетки ( с недостиг на кислород) пируватът се разпада на етаноли въглероден диоксид. Този процес се нарича алкохолна ферментация.
Енергията, съхранявана при гликолизата, е твърде малка за организми, които използват кислород за своето дишане. Ето защо в мускулите на животните, включително и хората, с тежки товарии липса на кислород се образува млечна киселина (C3H6O3), която се натрупва под формата на лактат. Има болка в мускулите. При нетренирани хора това става по-бързо, отколкото при тренирани.
Трети етап - кислород, състоящ се от два последователни процеса - цикъл на Кребс, наречен Нобелов лауреатХанс Кребс и окислителното фосфорилиране. Значението му се крие във факта, че по време на дишането на кислород пируватът се окислява до крайните продукти - въглероден диоксид и вода, а енергията, освободена по време на окислението, се съхранява под формата на 36 молекули АТФ. (34 молекули в цикъла на Кребс и 2 молекули в хода на окислителното фосфорилиране). Тази енергия на разлагане на органични съединения осигурява реакциите на техния синтез при пластичен обмен. Кислородният етап възниква след натрупването на достатъчно количество молекулярен кислород в атмосферата и появата на аеробни организми.
Възниква окислително фосфорилиране или клетъчно дишане
вътрешните мембрани на митохондриите, в които са вградени молекули носители на електрони. По време на този етап се освобождава по-голямата част от метаболитната енергия. Молекулите носители транспортират електрони до молекулярен кислород. Част от енергията се разсейва под формата на топлина, а част се изразходва за образуването на АТФ.
Общата реакция на енергийния метаболизъм:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
ПРИМЕРИ ЗА ДЕЙНОСТИ Част А
A1. Начинът на хранене на месоядните се нарича
1) автотрофен 3) хетеротрофен
2) миксотрофен 4) хемотрофен
A2. Наборът от метаболитни реакции се нарича:
1) анаболизъм 3) дисимилация
2) асимилация 4) метаболизъм
A3. На подготвителен етапсе образува енергиен метаболизъм:
1) 2 молекули АТФ и глюкоза
2) 36 молекули АТФ и млечна киселина
3) аминокиселини, глюкоза, мастни киселини
4) оцетна киселина и алкохол
A4. Веществата, които катализират биохимичните реакции в организма, са:
1) протеини 3) липиди
2) нуклеинови киселини 4) въглехидрати
A5. Процесът на синтез на АТФ по време на окислителното фосфорилиране се осъществява в:
1) цитоплазма 3) митохондрии
2) рибозоми 4) апарат на Голджи
A6. Енергията на АТФ, съхранявана в процеса на енергиен метаболизъм, се използва частично за реакции:
1) подготвителна фаза
2) гликолиза
3) кислороден етап
4) синтез на органични съединения A7. Продуктите на гликолизата са:
1) глюкоза и АТФ
2) въглероден диоксид и вода
3) пирогроздена киселина и АТФ
4) протеини мазнини въглехидрати
В 1. Изберете събитията, които се случват на подготвителния етап на човешкия енергиен метаболизъм
1) протеините се разграждат до аминокиселини
2) глюкозата се разгражда на въглероден диоксид и вода
3) Синтезират се 2 молекули АТФ
4) гликогенът се разгражда до глюкоза
5) образува се млечна киселина
6) липидите се разграждат до глицерол и мастни киселини
В 2. Свържете процесите, протичащи по време на обмена на енергия, с етапите, на които протичат
VZ. Определете последователността на трансформациите на парче суров картоф в процеса на енергиен метаболизъм в тялото на прасе:
А) образуване на пируват Б) образуване на глюкоза
В) абсорбция на глюкоза в кръвта Г) образуване на въглероден диоксид и вода
E) окислително фосфорилиране и образуване на H2O E) цикъл на Кребс и образуване на CO2
C1. Обяснете причините за умората на маратонците на дистанции и как се преодолява?
2.5.3. Фотосинтеза и хемосинтеза
Всички живи същества се нуждаят от храна и хранителни вещества. Когато се хранят, те използват енергията, съхранявана предимно в органични съединения - протеини, мазнини, въглехидрати. Хетеротрофните организми, както вече беше споменато, използват храна от растителен и животински произход, която вече съдържа органични съединения. Растенията създават органична материя чрез фотосинтеза. Изследванията в областта на фотосинтезата започват през 1630 г. с експериментите на холандеца ван Хелмонт. Той доказа, че растенията не получават органични вещества от почвата, а ги създават сами. Джоузеф Пристли през 1771 г. доказва "коригирането" на въздуха от растенията. Поставени под стъклена капачка, те абсорбират въглероден диоксид, отделен от тлееща факла. Изследванията продължават и вече е установено, че фотосинтезата е процес на образуване на органични съединения от въглероден диоксид (CO2) и вода, използвайки светлинна енергия и протичащ в хлоропластите на зелените растения и зелените пигменти на някои фотосинтезиращи бактерии.
Хлоропласти и цитофоли плазмената мембранаПрокариотите съдържат зелен пигмент, наречен хлорофил. Молекулата на хлорофила е в състояние да се възбуди от слънчевата светлина и да дари своите електрони и да ги премести на по-високи енергийни нива. Този процес може да се сравни с хвърлена топка. Докато топката се издига, тя натрупва потенциална енергия; падайки, той го губи. Електроните не се връщат обратно, а се поемат от носители на електрони (NADP + - никотинамид дифосфат). В същото време енергията, натрупана от тях по-рано, се изразходва частично за образуването на АТФ. Продължавайки сравнението с хвърлена топка, можем да кажем, че топката, падайки, загрява околното пространство и част от енергията на падащите електрони се съхранява под формата на АТФ. Процесът на фотосинтеза се разделя на реакции, причинени от светлина, и реакции, свързани с фиксиране на въглерод. Те се наричат леки
и тъмни фази.
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 (пръчки 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 се намира директно в цитоплазмата под формата на плътно усукани спирали.
2. Могат ли бактериите да се размножават по полов път?
Отговор. Сексуалното размножаване при прокариотите се наблюдава много по-рядко от безполовото, но е много важно, тъй като по време на обмена генетична информацияБактериите предават една на друга устойчивост на неблагоприятни влияния (например лекарства). 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 с помощта на вируси, които асимилират участъци от ДНК от една бактерия и ги прехвърлят на други. бактериални клеткиче 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. По този начин 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.
Най-старите организми на Земята, които нямат клетъчно ядро, появили се преди около четири милиарда години, се наричат прокариоти, тоест предядрен. В момента те също са често срещани, живеят във вода, почва, въздух, върху кориците на животни и растения, както и вътре в тях. Прокариотите са усвоили екстремни местообитания (фиг. 2): горещи извори (те оцеляват и живеят при температури от 70 0 и повече), морета и солени езера (халобактериите живеят при соленост от около 30%).
Ориз. 2. Местообитания на прокариоти ()
Формата на бактериите е изключително разнообразна: сферична, пръчковидна и извита (фиг. 3).
Ориз. 3. Форми на бактерии ()
Размерите на клетките на повечето прокариоти са от 0,2 до 10 микрометра; срещат се и джуджета (нанобактерии и микоплазми), чийто размер е от 0,05 до 0,1 микрометра. Освен това има гиганти (macromonus) с размери до 10 микрометра. Средният размербактериални клетки - около 1 микрометър. Прокариотите са по-малки от еукариотите.
В сравнение с еукариотната, прокариотната клетка изглежда много по-проста (фиг. 4).
Ориз. 4. Клетка на прокариоти и еукариоти ()
Прокариотите нямат ядро, единствената кръгова ДНК молекула, открита в прокариотните клетки и условно наречена бактериална хромозома, се намира в центъра на клетката, но тази ДНК молекула няма обвивка и се намира директно в цитоплазмата.
Помислете за структурата на прокариотната клетка (фиг. 5).
Ориз. 5. Структурата на прокариотната клетка ()
Отвън прокариотните клетки, подобно на еукариотните клетки, са покрити с плазмена мембрана. Структурата на мембраните в тези две групи организми е една и съща. Клетъчната мембрана на прокариотите образува множество издатини в клетката - мезозоми. Те съдържат ензими, които осигуряват метаболитни реакции в прокариотна клетка. На върха на плазмената мембрана прокариотните клетки са покрити с обвивка, състояща се от въглехидрати, наподобяващи клетъчна стена растителни клетки. Тази стена обаче се образува не от фибри, както при растенията, а от други полизахариди – пектин и муреин. В цитоплазмата на прокариотните клетки няма мембранни органели: митохондрии, пластиди, ER, комплекс на Голджи, лизозоми. Техните функции се изпълняват от гънки и инвагинации външна мембрана- мезозоми. В цитоплазмата на прокариотите малките рибозоми са подредени на случаен принцип. В прокариотните клетки също няма цитоскелет, но понякога се срещат флагели, които допринасят за движението на бактериите. На повърхността на бактериалната клетка има пили - протеинови нишки, с помощта на които бактериите се прикрепят към субстрата или повърхността. Половите пили служат за обмен на генетичен материал между различни бактерии.
Фотосинтезиращите бактерии - цианобактериите, имат в клетките си фотосинтезиращи мембрани или тилакоиди, които съдържат пигменти, участващи в процеса на фотосинтеза (фиг. 6), като хлорофил.
Ориз. 6. Цианобактерии ()
Тилакоидите съдържат пигменти, които са спомагателни в процеса на фотосинтеза - фикобилини: алофикоцианин, фикоеритрин и фикоцианин. Фикобилините образуват силни съединения с протеини (фикобилинови протеини). Връзката между фикобилините и протеините се разрушава само от киселина.
В клетките на прокариотите също се отлагат резервни хранителни вещества, отлагането или резервът възниква в резултат на излишък от хранителни вещества, а консумацията възниква при липса на хранителни вещества. Резервните хранителни вещества включват полизахариди (нишесте, гликоген, гранулоза), липиди (гранули или капки мазнина), полифосфати (източник на фосфор и енергия).
Повечето еукариоти са аероби, тоест те използват атмосферния кислород за енергиен метаболизъм. Напротив, много прокариоти са анаероби и кислородът е вреден за тях. Някои бактерии, наречени азотфиксиращи бактерии, могат да абсорбират азот от въздуха, което еукариотите не могат да направят. Тези видове прокариоти, които получават енергия чрез фотосинтеза, съдържат специален вид хлорофил, който може да бъде разположен върху мезозомите.
AT неблагоприятни условия(студ, топлина, суша) много бактерии образуват спори. По време на спорулацията около бактериалната хромозома се образува специална плътна обвивка, а останалата част от съдържанието на клетката умира. Една спора може да лежи в латентно състояние в продължение на десетилетия и при благоприятни условия от нея отново ще поникне активна бактерия (фиг. 7).
Ориз. 7. Схемата на образуване на спори в бактерии ()
Най-често прокариотите се размножават асексуално: ДНК се удвоява и след това клетката се разделя наполовина в напречната равнина (фиг. 8). При благоприятни условия бактериите могат да се делят на всеки 20 минути; докато потомството от една клетка за три дни теоретично ще има маса от 7500 тона! За щастие такива условия по принцип не могат да съществуват.
Ориз. 8. Възпроизвеждане на прокариоти ()
Сексуалното размножаване при прокариотите е много по-рядко срещано от безполовото размножаване, но е много важно, тъй като при обмен на генетична информация бактериите предават устойчивост на неблагоприятни влияния (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 асимилират части от ДНК на една бактерия и ги пренасят в други бактериални клетки, които инфектират.
Прегледахме прокариотна клетка, която е организирана доста просто в сравнение с еукариотната клетка, чиято основна разлика е липсата на формализирано ядро, кръговата ДНК молекула е разположена свободно в цитоплазмата и не е заобиколена от ядрена обвивка. В прокариотната клетка няма мембранни органели, които са характерни за еукариотните клетки.
Библиография
- Беляев Д.К. Обща биология. Базово ниво на. - 11 издание, стереотипно. - М.: Образование, 2012.
- Пасечник В.В., Каменски А.А., Криксунов Е.А. Обща биология 10-11 клас. - М.: Дропла, 2005.
- Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 6-то изд., доп. - Дропла, 2010 г.
- Biobib.ru ().
- cat.convdocs.org().
- Bio-faq.ru ().
Домашна работа
- Каква е основната разлика между прокариотните и еукариотните клетки?
- Какво е бактериална хромозома?
- Как се случва полово размножаванепрокариоти?