Прокариотическая и эукариотическая клетки. Сходства и различия в строении прокариотических и эукариотических клеток — Гипермаркет знаний Структурная организация прокариот и эукариот в таблице
Все живые организмы могут быть распределены в одну из двух групп (прокариоты или эукариоты) в зависимости от основной структуры их клеток. Прокариоты - живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл. Эукариоты - живые организмы, которых содержат ядро, а также мембранные органеллы.
Клетка является фундаментальной составляющей нашего современного определения жизни и живых существ. Клетки рассматриваются в качестве основных строительных блоков жизни и используются в определении того, что значит быть «живым».
Давайте взглянем на одно определение жизни: «Живые существа - это химические организации, состоящие из клеток и способные размножаться» (Китон, 1986). Это определение базируется на двух теориях - клеточной теории и теории биогенеза. впервые была предложена в конце 1830-х годов немецкими учеными Маттиасом Якобом Шлейденом и Теодором Шванном. Они утверждали, что все живые существа состоят из клеток. Теория биогенеза, предложенная Рудольфом Вирховым в 1858 году, утверждает, что все живые клетки возникают из существующих (живых) клеток и не могут появиться спонтанно из неживой материи.
Компоненты клеток заключены в мембрану, которая служит барьером между внешним миром и внутренними составляющими клетки. Клеточная мембрана - избирательный барьер, это означает, что он пропускает некоторые химические вещества, поддерживающие равновесие, необходимое для жизнедеятельности клеток.
Клеточная мембрана регулирует перемещение химических веществ из клетки в клетку следующими способами:
- диффузия (тенденция молекул вещества к минимизации концентрации, то есть перемещение молекул из области с более высокой концентрацией по направлению к области с более низкой до момента выравнивания концентрации);
- осмос (движение молекул растворителя через частично проницаемую мембрану для того, чтобы уравнять концентрацию растворенного вещества, которое не в состоянии двигаться через мембрану);
- селективный транспорт (при помощи мембранных каналов и насосов).
Прокариоты - организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра или любых мембранных органелл. Это означает, что генетический материал ДНК у прокариот не связан в ядре. Кроме того, ДНК прокариот менее структурирована, чем у эукариот. В прокариотах ДНК одноконтурная. ДНК эукариот организована в хромосомы. Большинство прокариот состоят только из одной клетки (одноклеточные), но есть несколько и многоклеточных. Ученые разделяют прокариот на две группы: и .
Типичная клетка прокариота включает:
- плазматическую (клеточную) мембрану;
- цитоплазму;
- рибосомы;
- жгутики и пили;
- нуклеоид;
- плазмиды;
Эукариоты
Эукариоты - живые организмы, клетки которых содержат ядро и мембранные органеллы. Генетический материал у эукариот находится в ядре, а ДНК организована в хромосомы. Эукариотические организмы могут быть одноклеточными и многоклеточными. являются эукариотами. Также эукариоты включают растения, грибы и простейших.
Типичная клетка эукариота включает:
- ядрышко;
Одной из важных классификаций в биологии клеток является их деление на прокариоты и эукариоты.
Говоря об эволюции микробиологии, стоит отметить существенный вклад ученого Пастера, который был его основоположником. Именно благодаря этому человеку начали развиваться области иммунологии и биотехнологии.
Он дал основное определение главным понятиям, относящимся к клетке, обосновал принципы и работу механизма по актуальности роли микроорганизмов во всех сферах жизнедеятельности организмов. Его деятельность продолжил Кох.
Попытаемся разобраться, какие организмы относятся к каждому из этих двух основных классов клеток. Какое строение имеют клетки и в чем их отличие? Какова классификация каждого из этих видов.
Чем же они полезны для человека и биосферы, и каково их значение в целом? На все эти вопросы ответы читатель найдет ниже.
Что такое прокариоты и эукариоты
Известно, что все живые организмы по своей природе делятся на клеточные и неклеточные (вирусы). Причем первые тоже подразделяются на 2 категории: прокариоты (надцарство «Доядерные») и эукариоты (надцарство «Ядерные»).
К прокариотам относятся:
К эукариотам:
- грибы;
- растения;
- животные.
Чем же они отличаются? Рассмотрим ниже.
Признаки эукариотической клетки
Считается, что ядерные клеточные организмы появились около 1,5 миллиардов лет назад. Хотя в прошлые времена ученые слабо понимали суть явлений на клеточном уровне, но в своих трудах у них часто стали появляться приблизительные рисунки этой единицы организма.
Подписи в каждом утверждают об одной отличительной особенности клеток данного типа – наличие ядра, покрытого двойным слоем мембраны.
Именно в ядре хранится основной генетический материал этих организмов. Кроме того в нем есть несколько ядрышек с большей частью объема всех типов РНК.
Также в такой клетке есть другие образования – органеллы, которые находятся в ее цитоплазме. К ним относят:
- митохондрии – напоминают своей структурой белки, также содержат ДНК;
- лизосомы – являются пузырьками, помогающими общему метаболизму этой клетки;
- хлоропласты.
Эти соединения также разделены мембранами, основная роль которых является связь различных элементов единицы организма с внешней средой. Чтобы все элементы состава хорошо функционировали, для полного «скелета» в этой клетке есть нити и микротрубочки.
Процесс дыхания более распространен среди живых организмов, образованных этими клетками.
Строение клеток прокариотов
В отличие от предыдущего надцарства, у простейших отсутствует ядро в клетке.
В ней вместо ядра находится одна хромосома в цитоплазме, передающая генетический материал.
Размножаются просто – делением клетки. В клеточной жидкости очень мало различных видов структур. Они также покрыты мембраной. В их состав входят рибосомы.
Рассмотрим основных представителей этого надцарства.
Бактерии и циано-бактерии
Под первыми понимают одноклеточные микроорганизмы. С помощью жгутиков они очень подвижны.
Обитают во всех сферах жизни. От внешней среды они защищены муреином и особой оболочкой.
Второй вид представлен простейшими клетками с маленькими рибосомами и одной наследственной хромосомой.
Водоросли
Обитают в основном в водной среде и на почве. У них автотрофное питание. Их плавучесть обуславливают вакуоли. Кроме того, для них, как и для представителей царства растений, характерен фотосинтез .
Примеры представлены зелеными водорослями. Размножаются также простым делением. При очень неблагоприятных условиях для движения могут использовать споры.
Сходства и различия прокариот и эукариот
Сравнительная таблица «Характеристика надцарств» показывает признаки, по которым нетрудно выявить основные отличия.
| Признаки | Надцарство Прокариоты | Надцарство Эукариоты |
| Размер | D = 0,5 – 5 мкм | D = 40 мкм |
| Наследственность | ДНК в цитоплазме | ДНК в ядре |
| Структура | Мало образований, мембран практически нет. | Есть внешние и внутренние мембраны, различные структуры, позволяющие проводить реакции пищеварения, дыхания и размножения. |
| Оболочка | В состав входят полисахариды, аминокислоты и муреин. | Основой оболочки растений является целлюлоза, а у грибов – хитин. |
| Фотосинтез | Нет хлоропластов, но он протекает в мембранах. | Протекает в специальных образованиях – пластидах. |
| Обмен азота | У некоторых он есть. | Он не происходит. |
Заключение
Итак, без представителей этих двух надцарств невозможно представить жизнь на земле. Какова же их роль в природе? Все просто: простейшие являются организмами, без которых невозможны практически все биохимические процессы в биосистеме. Кроме того, многие участвуют в процессе фотосинтеза, служат источником питания и дыхания растений.
Эукариоты не только являются для других питанием, но и являются основной регулирующей силой популяции разных видов, т. е одним из механизмов естественного отбора.
Прочитаем информацию .
Клетка - сложная система, состоящая из трех структурно-функциональных подсистем поверхностного аппарата, цитоплазмы с органоидами и ядра.
Прокариоты (доядерные) - клетки, не обладающие, в отличие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами.
Эукариоты (ядерные) - клетки, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой.
Сравнительная характеристика строения клеток прокариот и эукариот
|
Структура |
Эукариотические клетки | |
|
Есть у растений, грибов; отсутствует у животных у животных. Состоит из целлюлозы (у растений) или хитина (у грибов) |
Есть. Состоит из полимерных белковоуглеводных молекул |
|
|
Есть и окружено мембраной |
Нуклеарная область; ядерной мембраны нет |
|
|
Кольцевые; белка практически не содержат. Транскрипция и трансляция происходят в цитоплазме |
||
|
Есть, но они меньше по размеру |
||
|
Есть у большинства клеток | ||
|
Есть у всех организмов, кроме высших растений |
Есть у некоторых бактерий |
|
|
Есть у растительных клеток |
Нет. Фотосинтез зеленых и пурпурных протекает в бактриохлорофиллах (пигментах) |
|
|
Изображение |
Эукариотическая клетка |
Прокариотическая клетка
|
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.
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.
Рибосомы - внутриклеточные частицы, состоящие из рибосомной РНК и белков. Присутствуют в клетках всех живых организмов.
Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) - органоид клетки, участвующий в формировании продуктов ее жизнедеятельности (различных секретов, коллагена, гликогена, липидов и др.), в синтезе гликопротеидов.
Гольджи Камилло (1844 — 1926) - итальянский гистолог.
Разработал (1873) метод приготовления препаратов нервной ткани. Установил два типа нервных клеток. Описал т. н. Гольджи аппарат и др. Нобелевская премия (1906, совместно с С. Рамон-и-Кахалем).
Лизосомы - структуры в клетках животных и растительных организмов, содержащие ферменты, способные расщеплять (т. е лизировать — отсюда и название) белки, полисахариды, пептиды, нуклеиновые кислоты.
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).
Вакуоли - полости, заполненные жидкостью (клеточным соком), в цитоплазме растительных и животных клеток.
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.Хлоропласты - внутриклеточные органоиды растительной клетки, в которых осуществляется фотосинтез; окрашены в зеленый цвет (в них присутствует хлорофилл).
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.
Микрофиламенты (МФ) - нити, состоящие из молекул белка и присутствующие в цитоплазме всех эукариотический клеток.
Имеют диаметр около 6-8 нм.
Органоиды (органеллы) - постоянные клеточные компоненты, выполняющие определенные функции в жизни клетки.
Используемая литература:
1.Биология: полный справочник для подготовки к ЕГЭ. / Г.И.Лернер. - М.: АСТ: Астрель; Владимир; ВКТ, 2009
2.Биология: учеб. для учащихся 11 класса общеобразоват. Учреждений: Базовый уровень / Под ред. проф. И.Н.Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2008.
3.Биология для поступающих в вузы. Интенсивный курс / Г.Л.Билич, В.А.Крыжановский. - М.: Издательство Оникс, 2006.
4.Общая биология: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / В.Б.Захаров, С.Г.Сонин. - 2-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2006.
5.Биология. Общая биология. 10-11 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый уровень / Д.К.Беляев, П.М.Бородин, Н.Н.Воронцов и др. под ред. Д.К.Беляева, Г.М.Дымшица; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». - 9-е изд. - М.: Просвещение, 2010.
6.Биология: учеб.-справ.пособие / А.Г.Лебедев. М.: АСТ: Астрель. 2009.
7.Биология. Полный курс общеобразовательной средней школы: учебное пособие для школьников и абитуриентов / М.А.Валовая, Н.А.Соколова, А.А. Каменский. - М.: Экзамен, 2002.
Используемые Интернет-ресурсы.
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).
|
Признаки |
Прокариоты |
Эукариоты |
|
Размер клеток |
От 0,5 до 5 мкм |
|
|
Аэробное или анаэробное |
Аэробное |
|
|
Генетический материал |
Кольцевая ДНК находит-ся в цитоплазме и ничем не защищена |
Линейные молекулы ДНК, связанные с белками и РНК, образуют хромосомы внутри ядра |
|
Синтез РНК и белка |
И то и другое — в цито-плазме |
Синтез РНК в ядре, а белка — в цитоплазме |
|
Органоиды |
||
|
Мембранные органоиды |
Клеточная (редко) и плаз-матическая |
Много различных мембран-ных органоидов |
|
Немембранные органоиды — рибосомы |
Есть в цитоплазме |
Есть в цитоплазме, в мито-хондриях и хлоропластах Материал с сайта |
|
Внутриклеточ-ное перевари-вание |
||