клітини прокаріотів

Структура клітини прокаріотів

Клітка прокаріотів влаштована значно простіше клітин тварин і рослин. Зовні вона покрита клітинної стінкою, яка виконує захисні, що формують і транспортні функції. Жорсткість клітинної стінки забезпечує муреин. Іноді бактеріальна клітина покрита зверху капсулою або слизових шаром.

Протоплазма бактерій, як і у еукаріот, оточена мембраною. У мешковидних, трубчастих або пластинчастих впячивания мембрани знаходяться Мезосома, які беруть участь в процесі дихання, бактеріохлорофіл і інші пігменти. Генетичний матеріал прокаріотів не утворює ядра, а знаходиться безпосередньо в цитоплазмі. ДНК бактерій - поодинокі кільцеві молекули, кожна з яких складається з тисяч і мільйонів пар нуклеотидів. Геном бактеріальної клітини набагато прошу, ніж у клітин більш розвинених істот: в середньому ДНК бактерій містить кілька тисяч генів.

У прокаріотів клітинах відсутня ендоплазматична сітка. а рибосоми вільно плавають в цитоплазмі. Немає у прокаріотів і мітохондрій; частково їх функції виконує клітинна мембрана.

прокаріоти

Важко знайти місце на Землі, де не було б бактерій. Вони зустрічаються в найрізноманітніших місцях: у атмосфері і на дні океанів, в швидкоплинних річках і у вічній мерзлоті, в парному молоці і в ядерних реакторах; однак особливо багато їх в грунті. У верхньому шарі ґрунту містяться мільйони бактерій на 1 г, тобто приблизно 2 тонни на гектар. Серед бактерій багато форм, які паразитують на людині, рослинах і тваринах.

Бактерії - найдрібніші з організмів, що володіють клітинною будовою; їх розміри становлять від 0,1 до 10 мкм. На звичайній друкарській точці можна розмістити сотні тисяч бактерій середнього розміру. Бактерії можна побачити тільки в мікроскоп, тому їх називають мікроорганізмами або мікробами; мікроорганізми вивчаються мікробіологією. Частина мікробіології, що вивчає бактерії, називається бактериологией. Початок цій науці поклав Антоні ван Левенгук в XVII столітті.

Бактерії - найдавніші з відомих організмів. Сліди життєдіяльності бактерій і синьо-зелених водоростей (строматоліти) відносяться до архею і датуються віком 3,5 млрд. Років.

Через можливість обміну генами між представниками різних видів і навіть родів систематизувати прокаріотів досить складно. Задовільна систематика прокаріотів не побудована до сих пір; всі існуючі системи є штучними і класифікують бактерії з якої-небудь групи ознак, не враховуючи їх філогенетичного споріднення. Раніше бактерії разом з грибами і водоростями включалися в підцарство нижчих рослин. В даний час бактерії виділені в окреме надцарство прокаріотів. Найбільш поширеною системою класифікації є система Берги. в основу якої покладено будова клітинної стінки.

В кінці XX століття вчені виявили, що клітини порівняно маловивченою групи бактерій - архей - містять р-РНК. відмінні за своєю будовою і від р-РНК прокариот, і від р-РНК еукаріот. Будова генетичного апарату архей (наявність інтронів і повторюваних послідовностей, процесинг. Форма рибосом) зближує їх з еукаріотамі; з іншого боку, архебактерии мають і типові ознаки прокариот (відсутність ядра в клітині, наявність джгутиків, плазмід і газових вакуолей, розмір р-РНК, азотфіксація). Нарешті, архебактерии відрізняються від всіх інших організмів будовою клітинної стінки, типом фотосинтезу і деякими іншими ознаками. Архебактерії здатні існувати в екстремальних умовах (наприклад, в гарячих джерелах при температурі понад 100 ° С, в океанських глибинах при тиску 260 атм, в насичених сольових розчинах (30% NaCl)). Деякі архебактерии виділяють метан, інші використовують для отримання енергії сполуки сірки.

Мабуть, архебактерии є дуже давньою групою організмів; «Екстремальні» можливості свідчать про умови, характерних для поверхні Землі в архейську еру. Вважається, що архебактерии найбільш близькі до гіпотетичних «проклеткам», який породив згодом все різноманіття життя на Землі.

Останнім часом стало ясно, що існують три основні типи р-РНК. представлені, відповідно, перша - в клітинах еукаріот, друга - в клітинах справжніх бактерій, а також в мітохондріях і хлоропластах еукаріот, третя - у архей. Дослідження молекулярної генетики змусили по-новому поглянути на теорію походження еукаріот. В даний час вважається, що на древній Землі одночасно еволюціонували три різні гілки прокаріотів - архебактерии, еубактеріі і уркаріоти. характеризувалися різною будовою і різними способами отримання енергії. Уркаріоти, які були, по суті, ядерно-цитоплазматичних компонентом еукаріот, згодом включили в себе в якості симбіонтів представників різних груп еубактерій, які перетворилися в мітохондрії і хлоропласти майбутніх клітин еукаріот.

Таким чином, ранг класу, що виділявся раніше для архей, явно недостатній. В даний час багато дослідників схильні поділяти прокаріот на два царства: архебактерии і справжні бактерії (еубактеріі) або навіть зовсім виділяти архебактерии в окреме надцарство Archaea.

Класифікація справжніх бактерій приведена на схемі.

У бактеріальної клітці відсутній ядро, хромосоми вільно розташовуються в цитоплазмі. Крім того, в клітці бактерії відсутні мембранні органели: мітохондрії. ЕРС. апарат Гольджі та ін. Зовні клітинна мембрана покрита клітинної стінкою.

Більшість бактерій пересуваються пасивно, за допомогою водних або повітряних течій. Тільки деякі з них мають органели руху - джгутики. Джгутики прокаріотів дуже прості по пристрою і складаються з білка флажеліну, що утворює порожній циліндр діаметром 10-20 нм. Вони вгвинчуються в середу, просуваючи клітку вперед. Мабуть, це єдина відома в природі структура, яка використовує принцип колеса.

За своєю формою бактерії діляться на кілька груп:

коки (мають округлу форму);

бацили (мають паличкоподібну форму);

спірили (мають форму спіралі);

вібріони (мають форму коми).

За способом живлення бактерії діляться на дві великі групи: автотрофи і гетеротрофи. До автотрофам, що не потребує речовинах, вироблених іншими організмами, відносяться фотосинтетики (наприклад, пурпурні бактерії і синьо-зелені водорості) і хемосинтетики (железобактерии, серобактерии, азотні бактерії). Ціанобактерії (синьо-зелені водорості) розщеплюють воду на водень, який використовується для синтезу вуглеводів, і кисень. Мабуть, саме ці організми свого часу наповнили атмосферу Землі киснем. До гетеротрофи відносяться паразити (збудники гонореї, менінгіту та ін.) І сапрофіти (наприклад, бактерії гниття або бродіння).

Різні форми бактерій. Зліва бацили, по центру - стрептококи, праворуч - спірили

За способом дихання бактерії діляться на аеробів (більшість бактерій) і анаеробів (збудники правця, ботулізму, газової гангрени). Першим для дихання потрібен кисень, для других кисень марний або навіть отруйний.