Відмінність прокаріотів від еукаріотів мікробіологія. Відмінності еукаріотів від прокаріотів

1. У прокаріотів відсутні мембрани, що обмежують органели бактеріальної клітини (ядро. Мітохондрії, рибосоми) від цитоплазми. З мембран є лише цитоплазматична мембрана.

2. Ядро прокаріотів (нуклеоїд) фібріальної структури, ядерна оболонка відсутня.

3. У прокаріотів відсутні мітохондрії, хлоропласти, КГ. ЕПС.

4. Окисно-відновні фрагменти локалізовані в мезосомах (похідних цитоплазматичної мембрани)

5. У прокаріотів відсутній мітоз, розмножуються шляхом бінарного поділу.

6. Прокаріоти мають гаплоїдний геном.

7. Відсутній клітинний центр

8. Внутрішньоклітинні переміщення цитоплазми та амебоїдний рух для прокаріотів нетипові.

Специфічні риси М/О

1. Малі розміри, маса, об'єм та відносна простота будови.

2. Надзвичайно високі темпи розмноження

3. Велика різноманітність способів отримання енергії та шляхом обміну речовин, широкий спектр кінцевих продуктів метаболізму.

4. Здатність до біодеструкції практично всіх природних та штучних речовин.

5. Надзвичайно високий рівень адоптації як результат високих темпів мінливості.

6. Масова популяція та повсюдне поширення.

6. Структура та функції поверхневих утворень бактеріальної клітини. Капсула. Методи виявлення.

Бактеріальна клітина оточена зовнішньою оболонкою (рис. 3.2), яка складається з капсули, капсулоподібної оболонки та клітинної стінки. Від їхнього складу залежить здатність клітини сприймати анілінові барвники (тинкторіальні властивості). Капсули в залежності від ступеня вираженості поділяють на мікро-і макрокапсули. Перші виявляються тільки при електронно-мікроскопічному дослідженні у вигляді мікрофібрил з мукополісахарідів, які тісно прилягають до клітинної стінки. Макрокапсули являють собою виражений слизовий шар, що зовні покриває клітинну стінку. Він складається з полісахаридів і рідко з поліпептидів (наприклад, у сибіркових бактерій). Як правило макрокапсулу утворюють небагато видів патогенних бактерій (пнев мококи та ін.) при несприятливих умовах середовища, наприклад в організмі тварин або людини. Однак у деяких видів (клебсієли пневмонії) макрокапсула виявляється постійно.

Капсулоподібна оболонка - ліпідо-полісахаридне утворення, порівняно неміцно пов'язане з поверхнею клітини, внаслідок чого на відміну від капсули може виділятися в навколишнє середовище.

Капсула або капсулоподібна оболонка може бути покрита екзополісахаридами, які утворюються з вуглеводів навколишнього середовища під дією бактеріальних ферментів. При цьому глюкани та левани забезпечують прилипання бактерій до різних поверхонь, часто гладких.

Капсула несе різні функції:

1. Захисна, оберігаючи клітину від несприятливих умов довкілля,

2. адгезивна, сприяючи «прилипання» до поверхонь (рецепюр) клітини господаря.

3. Часто патогенні та антигенні властивості. Непатогенні бактерії також можуть утворювати макрокапсулу, яка виконує, мабуть, лише захисну функцію.

7. Структура та функції клітинної стінки грампозитивних та грамнегативних бактерій. Форми бактерій із дефектами клітинної стінки.

Клітинна стінка (КС)-біогетерополімер складною хімічного складу, що покриває всю поверхню прокаріотичної клітини.

Основа клітинної стінки - пептидоглікан, що забезпечує ригідність та еластичність КС. Структура пептидоглікана паралельні полісахаридні (гліканові) ланцюги, що складаються з ланок, що чергуються. [\"-ацетил1 лнжозамінуі N-ацетилмурамової к-тиЗ кожним залишком N-ацетидмурамової кислоти ковалентно пов'язаний трипептид

Відмінності між Грам+ та Грам-бактеріями.

Функції КС:

1. Надає клітині певної форми.

2. Захищає її від впливу навколишнього середовища

3. Несе на поверхні різноманітні рецептори, до яких прикріплюються деякі фаги, колішини та хімічні сполуки.

4. Через КС у клітину надходять поживні речовини та виділяються продукти обміну

5. Стримує високий внутрішньоклітинний осмотичний тиск.

КС грам-бакт. представлена тришаровою зовнішньою мембраною (пептидоглікан + ліпополісахарид + ліпопротеїди). Деякі білки (норини), пронизуючи зовнішню мембрану, утворюють пори, через яку проходять гідрофільні в-ва з низькою молекулярною масою.

Пептидоглікан-мета дії деяких антибіотиків (пеніциліну) і ферментів (лізоциму). Пеніцилін порушує утворення тетрапепдидних зв'язків, лізоцим руйнує глікозидні зв'язки між мурамовою к-тою та ацетилглюкозаміном.

При дії пеніциліну на бак, що росте. культуру утворюються безоболонкові формибактерій:

1 Пртопласти-повністю позбавлені КС.

2.Сферопласти-частково позбавлені КС

І протопласти, і сферопласти піддаються плазмолізу в ізотонічному середовищі, н в пшерюнічному середовищі виявляють слабку метаболічну активність, ! втрачають здатність до розмноження.

3.L-форми-повністю або частково позбавлені КС, зберігають здатність до розмноження.

а) стабільні- здатні до реверсії у вихідний вигляд.

б) нестабільний-не здатні до реверсії

8. Цитоппазматичні структури бактерій, функцій, методи виявлення. Кислотостійкі мікроби. Метод фарбування.

Джгутики. На поверхні ряду бактеріальних клітин розташовуються джгутики (рис. 3.5). До їхнього складу входить білок флагелін, який за своєю структурою відноситься до скоротливих білків типу Міозину. Джгутики прикріплюються до базального тіла, що складається із системи кількох дисків, вмонтованих у цитоплазматичну мембрану та КС. Кількість та розташування джгутиків у різних бактерій неоднаково.

Монотрихи мають на одному з полюсів клітини лише один джгутик,

лофотріхи - пучок джгутиків,

амфітрихи - джгутики розташовані на обох полюсах клітини,

перитрихів – по всій її поверхні.

Джгутики мають антигенні властивості.

Пили- тонкі порожнисті нитки білкової природи довжиною 0,3-10 мкм, товщиною 10 нм, що покривають поверхню бактеріальних клітин. На відміну від джгутиків не виконують локомоторну функцію. За своїм функціональним призначенням поділяються кілька типів.

Пили 1 загального типуобумовлюють прикріплення чи адгезію бактерій до певних клітин організму господаря. Їхня кількість велика - від кількох сотень до кількох тисяч на одну бактеріальну клітину. Адгезія є початковою стадією будь-якого інфекційного процесу.

Пили 2 типи(Синонім: кон'югативні, або статеві, пили - sex pili)беруть участь у кон'югації бактерій, що забезпечує перенесення частини генетичного матеріалу від донорної клітини до реци-пієнтної. Вони є лише у бактерій-донорів в обмеженій кількості (1-4 на клітину).

Цитоплазматична мембрана (ЦМ)є життєво необхідним структурним компонентом бактеріальної клітини. Вона обмежує протопласт, розташовуючись безпосередньо під клітинною стінкою. ЦМ у хімічному відношенні є ліпопротеїном, що складається з 15-30% ліпідів і 50-70% протеїнів. Крім того, в ній міститься близько 2-5% вуглеводів та незначна кількість РНК. До складу мембранних ліпідів входять головним чином нейтральні ліпіди та фосфоліпіди. У деяких бактерій зустрічаються гліколіпіди, а у мікоплазм – стероли.

Ліпідний склад мембран непостійний у якісному та кількісному відношенні. В одного і того ж виду бактерій він змінюється в залежності від умов її культивування на живильному середовищі та віку культури. Різні види бактерій відрізняються один від одного за ліпідним складом своїх мембран.

Мембранні білки поділяються на структурні та функціональні. До останніх відносяться ферменти, що беруть участь у біосинтезі різних компонентів КС, що відбувається на поверхні ЦМ, а також окислювально-відновлювальні ферменти, пермеази та ін.

ЦМ є складно організованою структурою, що складається із трьох шарів, які виявляються при електронно-мікроскопічному дослідженні. Подвійний фосфоліпідний шар пронизаний глобулінами, які забезпечують транспорт речовин у бактеріальну клітину.

ЦМ виконують життєво важливі функції,порушення яких призводить бактеріальну клітину до загибелі. До них відноситься насамперед регуляція надходження в клітину метаболітів та іонів, участь

у метаболізмі, реплікації ДНК, а у ряду бактерій у спороутворенні тощо.

Мезосомиє похідними ЦМ. Вони мають неоднакову будову у різних бактерій, розташовуючись у різних частинах клітини або у вигляді концентричних мембран, або бульбашок, трубочок, або у формі петлі, характерної в основному для грам-бактерій. Мезосоми пов'язані з нуклеоїдом. Вони беруть участь у розподілі клітини та спороутворенні.

Цитоплазма у прокаріотів, так само як і у еукаріотів, є складною колоїдною системою, що складається з води (близько 75%), мінеральних сполук, білків, РНК і ДНК, які входять до складу органел нуклеоїду, рибосом, мезосом, включень.

Нуклеоїдє еквівалентом ядра еукаріотів, хоча відрізняється від нього за своєю структурою та хімічним складом. Він позбавлений ядерної мембрани, містить хромосом, не ділиться мітозом. У складі нуклеоїду відсутні основні білки – гістони. Виняток становлять лише деякі бактерії. У ньому міститься двониткова молекула ДНК, а також невелика кількість РНК та білків. Молекула ДНК з молекулярною масою (2-3) х 10 9 є замкнуту кільцеву структуру, в якій закодована вся спадкова інформація клітини, тобто. геном клітини. За аналогією з хромосомами еукаріотів бактеріальна ДНК часто позначається як хромосома. При цьому слід пам'ятати, що вона представлена в клітці в однині, оскільки бактерії є гаплоїдними. Однак перед розподілом клітини число нуклеоїдів подвоюється, а під час поділу збільшується до 4 і більше.

Поряд з нуклеоїдом у цитоплазмі можуть бути автономні кільцеві молекули двониткової ДНК з меншою молекулярною масою, які отримали назву плазмід. У них також закодовано спадкову інформацію. Однак вона не є життєво необхідною для бактеріальної клітини.

Рибосомиу бактерій є рибонуклеопротеїнові частинки розміром 20 нм, що складаються з двох субодиниць 30S і 50S. Перед початком синтезу білка відбувається поєднання цих субодиниць в одну - 70S. На відміну від клітин еукаріотів, рибосоми бактерій не об'єднані в ендоплазматичну мережу. Бактеріальні рибосоми, що є білоксинтезуючими системами клітин, можуть стати «мішенню» для дії багатьох антибіотиків.

Увімкненняє продуктами метаболізму про- та еука-ріотичних мікроорганізмів, які розташовуються в їх цитоплазмі і використовуються як запасні поживні речовини. До них відносяться включення глікогену, крохмалю, сірки, поліфосфату (волютину) та ін У деяких бактерій, наприклад дифтерійної палички, включення волютину мають диференційно-діагностичне значення. Вони мають здатність до метахромазії (забарвлюються в інший колір, ніж колір барвника).

Найважливіша основна особливість еукаріотичних клітин пов'язана з розташуванням генетичного апарату в клітині. Генетичний апарат всіх еукаріотів знаходиться в ядрі і захищений ядерною оболонкою. ДНК еукаріотів лінійна (у прокаріотів ДНК кільцева і знаходиться в особливій області клітини -нуклеоїді, який не відділений мембраною від решти цитоплазми). Вона пов'язана з білками-гістонами та іншими білками хромосом, яких немає у бактерій.

У життєвому циклі еукаріотів зазвичай присутні дві ядерні фази (гаплофаза і диплофаза). Перша фаза характеризується гаплоїдним (одинарним) набором хромосом, далі, зливаючись, дві гаплоїдні клітини (або два ядра) утворюють диплоїдну клітину (ядро), що містить подвійний (диплоїдний) набір хромосом. Іноді при наступному розподілі, а частіше через кілька поділів клітина знову стає гаплоїдною. Такий життєвий цикл і загалом диплоїдність для прокаріотів не характерні.

Третя відмінність - це наявність у еукаріотичних клітин спеціальних органел, які мають свій генетичний апарат, що розмножуються розподілом і оточених мембраною. Ці органели - мітохондрії та пластиди. Прокаріоти характеризуються малою кількістю органел, і жодна з них не оточена подвійною мембраною.

Ще одна важлива різниця між прокаріотами та еукаріотами – наявність у еукаріотів ендоцитозу, у тому числі у багатьох груп – фагоцитозу. Фагоцитозом називають здатність еукаріотичних клітин захоплювати, укладаючи в мембранну бульбашку, і перетравлювати різні тверді частинок. Розміри прокаріотичних клітин незрівнянно менші, і тому в процесі еволюційного розвитку еукаріотів у них виникла проблема постачання організму великою кількістю їжі. Як наслідок серед еукаріотів з'являються перші справжні, рухливі хижаки.

Більшість бактерій має клітинну стінку, відмінну від еукаріотичної. Будова муреїну така, що кожна клітина оточена спеціальним сітчастим мішком, що є однією величезною молекулою. Серед еукаріотів клітинну стінку мають багато протистів, грибів і рослин. У грибів вона складається з хітину та глюканів, у нижчих рослин – з целюлози та глікопротеїнів, діатомові водорості синтезують клітинну стінку з кремнієвих кислот, у вищих рослин вона складається з целюлози, геміцелюлози та пектину. Мабуть, для великих еукаріотичних клітин стало неможливо створювати клітинну стінку з однієї молекули високу за міцністю. Ця обставина могла змусити еукаріотів використовувати інший матеріал для клітинної стінки. Інше пояснення полягає в тому, що загальний предок еукаріотів у зв'язку з переходом до хижацтва втратив клітинну стінку, а потім було втрачено і гени, які відповідають за синтез муреїну. При поверненні частини еукаріотів до осмотрофного харчування клітинна стінка з'явилася знову, але вже на іншій біохімічній основі.

Різноманітний та обмін речовин у бактерій. Взагалі виділяють чотири типи харчування, і серед бактерій зустрічаються всі. Це фотоавтотрофні, фотогетеротрофні, хемоавтотрофні, хемогетеротрофні. Еукаріоти ж самі синтезують енергію з сонячного світла, або використовують готову енергію такого походження. Це може бути з появою серед еукаріотів хижаків, необхідність синтезувати енергію котрим відпала.

Ще одна відмінність - будова джгутиків. У бактерій джгутиками є порожнисті нитки діаметром 15-20 нм із білка флагеліну. Будова джгутиків еукаріотів набагато складніша. Вони являють собою виріст клітини, оточений мембраною, і містять цитоскелет (аксонему) з дев'яти пар периферичних мікротрубочок і двох мікротрубочок у центрі. На відміну від прокаріотичних джгутиків, що обертаються, джгутики еукаріотів згинаються або звиваються.

Дві групи аналізованих нами організмів, як було зазначено, сильно відрізняються і за своїми середніми розмірами. Діаметр прокаріотичної клітини зазвичай становить 0,5-10 мкм, коли той же показник у еукаріотів становить 10-100 мкм. Обсяг такої клітини у 1000–10000 разів більший, ніж прокаріотична.

Клітини еукаріотів містять як більші рибосоми. Перші прокаріоти виникли в процесі еволюції близько 3,5 млрд років тому, від них близько 1,2 млрд років тому відбулися еукаріотичні організми.

8.Бактерії- це одноклітинні організми рослинного походження, але позбавлені хлорофілу. Вони відносяться до прокаріотів, видно у світловий мікроскоп, розміри їх вимірюються в мікрометрах. Бактерії ростуть на штучних живильних середовищах, розмноження відбувається бінарним поділом.

Бактерії діляться

викликають хвороби людині- викликають захворювання не викликають забо-

ка, тварин, рослин за певних умов.

Морфологія- це форма, розмір бактерій, розташування клітин у препараті. Розрізняють три морфологічні форми бактерій:

Розрізняють три морфологічні форми бактерій:

1) коки 2) палички 3) покручені

1. Коки: форма - кругла

розмір - дрібні

розташування в препаратах - 6 різновидів:

а) мікрококи б) диплококи в) тетракоки

гонококи пневмококи

г) сарцини в) стафілококи д) стрептококи

2. Паличкоподібні :

· Форма - циліндр

· Розмір: довжина: товщина:

Великі – товсті

Середніх розмірів – тонкі

· Кінці паличок - закруглені (кишкова паличка)

Прямі (сибірчаста паличка)

У вигляді потовщення (дифтерійна паличка)

· розташування - безладне

У ланцюжок (стрептобактерії)

Попарно (диплобактерії)

Як римських цифр II, V, X тощо.

3. Покручені : форма – спіралеподібна:

1. спірили,

2. кампілобактерії

Бактеріальна клітина складається з клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани, цитоплазми з включеннями та ядерного апарату, званого нуклеоїдом. Є інші структури: мезосома, хроматофори, тилакоїди, вакуолі, включення полісахаридів, жирові крапельки, капсула (мікрокапсула, слиз), джгутики, пилки. Деякі бактерії здатні утворювати суперечки.
Структуру та морфологію бактерій вивчають за допомогою різних методів мікроскопії: світлової, фазово-контрастної, інтерференційної, темнопольної, люмінесцентної та електронної.

Клітинна стінка

У клітинній стінці грампозитивних бактерій міститься невелика кількість полісахаридів, ліпідів, білків. Основним компонентом клітинної стінки цих бактерій є багатошаровий пептидоглікан (муреїн, мукопептид), що становить 40-90% маси клітинної стінки. З пептидогліканом клітинної стінки грампозитивних бактерій ковалентно пов'язані тейхоєві кислоти (від грец. teichos - стінка).
До складу клітинної стінки грамнегативних бактерій входить зовнішня мембрана, пов'язана за допомогою ліпопротеїну з шаром пептидоглікану, що підлягає. На ультратонких зрізах бактерій зовнішня мембрана має вигляд хвилеподібної тришарової структури, подібної до внутрішньої мембрани, яку називають цитоплазматичною. Основним компонентом цих мембран є бімолекулярний (подвійний) шар ліпідів. Внутрішній шар зовнішньої мембрани представлений фосфоліпідами, а у зовнішньому шарі розташований ліпополісахарид (ЛПС). Ліпополісахарид зовнішньої мембрани складається з трьох фрагментів: ліпіду А - консервативної структури, практично однакової у грамнегативних бактерій; ядра, або стрижневої, корової частини (лат. core - ядро), щодо консервативної олігосахаридної структури (найпостійнішою частиною ядра ЛПС є кетодезоксиоктонова кислота); високоваріабельного О-специфічного ланцюга полісахариду, утвореного повторюваними ідентичними олігосахаридними послідовностями (О-антиген). Білки матриксу зовнішньої мембрани пронизують її в такий спосіб, що молекули білка, звані поринами, облямовують гідрофільні пори, якими проходять вода і дрібні гідрофільні молекули.
При порушенні синтезу клітинної стінки бактерій під впливом лізоциму,
пеніциліну, захисних факторів організму утворюються клітини із зміненою (часто кулястою) формою: протопласти – бактерії, повністю позбавлені клітинної стінки; сферопласти - бактерії з клітинною стінкою, що частково збереглася. Бактерії сферо- або протопласного типу, що втратили здатність до синтезу пептидоглікану під впливом антибіотиків або інших факторів і здатні розмножуватися, називаються L-формами.
Вони являють собою осмотично чутливі, кулясті, колбоподібні клітини різної величини, у тому числі й через бактеріальні фільтри. Деякі L-форми (нестабільні) при видаленні фактора, що призвів до змін бактерій, можуть реверсувати, повертаючись у вихідну бактеріальну клітину.
Між зовнішньою та цитоплазматичною мембранами знаходиться периплазматичний простір, або периплазма, що містить ферменти (протеази, ліпази, фосфатази, нуклеази, бета-лактомази) та компоненти транспортних систем.

На Землі існує лише два типи організмів: еукаріоти та прокаріоти. Вони сильно розрізняються за своєю будовою, походженням та еволюційним розвитком, що буде докладно розглянуто далі.

Вконтакте

Ознаки прокаріотичної клітини

Прокаріоти інакше називають доядерними. У прокаріотичної клітини немає й інших органоїдів, які мають мембранну оболонку ( , ендоплазматичного ретикулуму, комплексу Гольджі).

Також характерними рисами для них є:

без оболонки та не утворює зв'язків з білками. Інформація передається та зчитується безперервно.
Усі прокаріоти – гаплоїдні організми.
Ферменти розташовуються у вільному стані (дифузно).
Мають здатність до спороутворення за несприятливих умов.
Наявність плазмід – дрібних позахромосомних молекул ДНК. Їхня функція — передача генетичної інформації, підвищення стійкості до багатьох агресивних факторів.
Наявність джгутиків та пилок – зовнішніх білкових утворень необхідних для пересування.
Газові вакуолі – порожнини. За рахунок них організм здатний пересуватися в товщі води.
Клітинна стінка у прокаріотів (саме бактерій) складається з муреїну.
Основними способами отримання енергії у прокаріотів є хемо-і фотосинтез.

До них відносяться бактерії та археї. Приклади прокаріотів: спірохети, протеобактерії, ціанобактерії, кренархеоти.

Увага!Незважаючи на те, що у прокаріотів немає ядро, вони мають його еквівалент – нуклеоїд (кільцеву молекулу ДНК, позбавлену оболонок), і вільні ДНК у вигляді плазмід.

Будова прокаріотичної клітини

Бактерії

Представники цього царства є одними з найдавніших жителів Землі і мають високу виживання в екстремальних умовах.

Розрізняють грампозитивні та грамнегативні бактерії. Їхня головна відмінність полягає в будові мембрани клітин. Грампозитивні мають більш товсту оболонку, до 80% складається з муреїнової основи, а також полісахаридів та поліпептидів. При фарбуванні за Грамом вони дають фіолетовий колір. Більшість цих бактерій є збудниками хвороб. Грамнегативні мають тоншу стінку, яка відділена від мембрани периплазматичним простором. Однак така оболонка має підвищену міцність і набагато сильніше протистоїть дії антитіл.

Бактерії у природі грають дуже велику роль:

Ціанобактерії (синьо-зелені водорості) допомагають підтримувати необхідний рівень кисню в атмосфері. Вони утворюють більше половини всього О2 Землі.
Сприяють розкладанню органічних останків, тим самим беручи участь у кругообігу всіх речовин, беруть участь в утворенні ґрунту.
Фіксатори азоту на корінні бобових.
Очищають води від відходів, наприклад, металургійної промисловості.
Є частиною мікрофлори живих організмів, допомагаючи максимально засвоювати поживні речовини.
Використовуються в харчовій промисловості для зброджування. Так отримують сири, сир, алкоголь, тісто.

Увага!Крім позитивного значення, бактерії відіграють і негативну роль. Багато хто з них викликає смертельно небезпечні захворювання, такі як холера, черевний тиф, сифіліс, туберкульоз.

Бактерії

Археї

Раніше їх поєднували з бактеріями в єдине царство Дробянок. Однак згодом з'ясувалося, що археї мають свій індивідуальний шлях еволюції і дуже відрізняються від інших мікроорганізмів своїм біохімічним складом та метаболізмом. Виділяють до 5 типів, найбільш вивченими вважаються евріархеоти та кренархеоти. Особливості архей такі:

більшість із них є хемоавтотрофами – синтезують органічні речовини з вуглекислого газу, цукру, аміаку, іонів металів та водню;
відіграють ключову роль у кругообігу азоту та вуглецю;
беруть участь у травленні в організмах людини та багатьох жуйних;
мають більш стабільну і міцну мембранну оболонку за рахунок наявності ефірних зв'язків у гліцерин-ефірних ліпідах. Це дозволяє археям жити у сильнолужних чи кислих середовищах, а також за умови високих температур;
Клітинна стінка, на відміну від бактерій, не містить пептидоглікану і складається з псевдомуреїну.

Будова еукаріотів

Еукаріоти є надцарством організмів, у клітинах яких міститься ядро. Крім архей і бактерій всі живі істоти Землі є еукаріотами (наприклад, рослини, найпростіші, тварини). Клітини можуть сильно відрізнятися за своєю формою, будовою, розмірами та функціями, що виконуються. Незважаючи на це вони подібні за основами життєдіяльності, метаболізму, зростання, розвитку, здатності до подразнення та мінливості.

Еукаріотичні клітини можуть перевищувати прокаріотичні розміри в сотні і тисячі разів. Вони включають ядро і цитоплазму з численними мембранними і немембранними органоїдами.До мембранних відносяться: ендоплазматичний ретикулум, лізосоми, комплекс Гольджі, мітохондрії, . Немембранні: рибосоми, клітинний центр, мікротрубочки, мікрофіламенти.

Будова еукаріотів

Проведемо порівняння клітин еукаріотів різних царств.

До надцарства еукаріотів належать царства:

найпростіші. Гетеротрофи, деякі здатні до фотосинтезу (водорості). Розмножуються безстатевим, статевим шляхом та простим способом на дві частини. Більшість клітинна стінка відсутня;
рослини. Є продуцентами, основний спосіб отримання енергії – фотосинтез. Більшість рослин нерухомі, розмножуються безстатевим, статевим і вегетативним шляхом. Клітинна стінка складається із целюлози;
гриби. Багатоклітинні. Розрізняють нижчі та вищі. Є гетеротрофними організмами, які не можуть самостійно пересуватися. Розмножуються безстатевим, статевим та вегетативним шляхом. Запасають глікоген та мають міцну клітинну стінку з хітину;
тварини. Розрізняють 10 типів: губки, черв'яки, членистоногі, голкошкірі, хордові та інші. Є гетеротрофними організмами. Здатні до самостійного пересування. Основна запасна речовина - глікоген. Оболонка клітин складається з хітину, як у грибів. Головний спосіб розмноження – статевий.

Таблиця: Порівняльна характеристика рослинної та тваринної клітини

Будова	Клітина рослини	Клітина тварини
Клітинна стінка	Целюлоза	Складається з глікокаліксу – тонкого шару білків, вуглеводів та ліпідів.
Розташування ядра	Розташоване ближче до стінки	Розташоване у центральній частині
Клітинний центр	Тільки у нижчих водоростей	Присутня
Вакуолі	Містять клітинний сік	Скоротливі та травні.
Запасна речовина	Крохмаль	Глікоген
Пластиди	Три види: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти	відсутні
живлення	Автотрофне	Гетеротрофне

Порівняння прокаріотів та еукаріотів

Особливості будови прокаріотичної та еукаріотичної клітин значні, проте одна з головних відмінностей стосується зберігання генетичного матеріалу та способу одержання енергії.

Прокаріоти та еукаріоти фотосинтезують по-різному. У прокаріотів цей процес проходить на виростах мембрани (хроматофорах), покладених в окремі стоси. Бактерії не мають фтору фотосистеми, тому не виділяють кисень, на відміну від синьо-зелених водоростей, які утворюють його при фотолізі. Джерелами водню у прокаріотів служать сірководень, Н2, різні органічні речовини та вода. Основними пігментами є бактеріохлорофіл (у бактерій), хлорофіл та фікобіліни (у ціанобактерій).

До фотосинтезу з усіх еукаріотів здатні тільки рослини.Вони мають спеціальні освіти – хлоропласти, містять мембрани, покладені в грани чи ламели. Наявність фотосистеми II дозволяє виділяти кисень в атмосферу під час фотолізу води. Джерелом молекул водню є лише вода. Головним пігментом є хлорофіл, а фікобіліни присутні лише у червоних водоростей.

Основні відмінності та характерні ознаки прокаріотів та еукаріотів представлені в таблиці нижче.

Таблиця: Подібності та відмінності прокаріотів та еукаріотів

Порівняння	Прокаріоти	Еукаріоти
Час появи	Понад 3,5 млрд. років	Близько 1,2 млрд. років
Розміри клітин	До 10 мкм	Від 10 до 100 мкм
Капсула	Є. Виконує захисну функцію. Пов'язана з клітинною стінкою	Відсутнє
Плазматична мембрана	Є	Є
Клітинна стінка	Складається з пектину або муреїну	Є, крім тварин
Хромосоми	Замість них кільцева ДНК. Трансляція та транскрипція проходять у цитоплазмі.	Лінійні молекули ДНК. Трансляція проходить у цитоплазмі, а транскрипція у ядрі.
Рибосоми	Дрібні 70S-типу. Розташовані у цитоплазмі.	Великі 80S-типу можуть прикріплюватися до ендоплазматичної мережі, перебувати в пластидах і мітохондріях.
Органоїд з мембранною оболонкою	Немає. Є вирости мембрани – мезосоми.	Є: мітохондрії, комплекс Гольджі, клітинний центр, ЕПС
Цитоплазма	Є	Є
	відсутні	Є
Вакуолі	Газові (аеросоми)	Є
Хлоропласти	Немає. Фотосинтез проходить у бактеріохлорофілах	Є тільки у рослин
Плазміди	Є	відсутні
Ядро	Відсутнє	Є
Мікрофіламенти та мікротрубочки.	відсутні	Є
Способи розподілу	Перетяжка, брунькування, кон'югація	Мітоз, мейоз
Взаємодія чи контакти	відсутні	Плазмодесми, десмосоми чи септи
Типи живлення клітин	Фотоавтотрофний, фотогетеротрофний, хемоавтотрофний, хемогетеротрофний	Фототрофний (у рослин) ендоцитоз та фагоцитоз (у решти)

Відмінності прокаріотів та еукаріотів

Подібність та відмінності прокаріотичних та еукаріотичних клітин

Висновок

Порівняння прокаріотичного та еукаріотичного організму досить трудомісткий процес, що вимагає розгляду безлічі нюансів. Вони мають між собою багато спільного в плані будови, протікають процесів та властивостей всього живого. Відмінності криються у виконуваних функціях, способах харчування і внутрішньої організації. Той, хто цікавиться цією темою, може скористатися цією інформацією.

10. Вакуоль 11. Гіалоплазма 12. Лізосома 13. Центросома (Центріоль)

Еукаріоти, або Ядерні(Лат. Eucaryotaвід грец. εύ- - добре та κάρυον - ядро) - надцарство живих організмів, клітини яких містять ядра. Усі організми, крім бактерій та археїв, є ядерними.

Будова еукаріотичної клітини

Еукаріотичні клітини в середньому набагато більші за прокаріотичні, різниця в обсязі досягає тисяч разів. Клітини еукаріотів включають близько десятка видів різних структур, відомих як органоїди (або органели, що, щоправда, дещо спотворює первісне значення цього терміна), з яких багато хто відділений від цитоплазми однією або декількома мембранами. У прокаріотичних клітинах завжди присутні клітинна мембрана, рибосоми (істотно відмінні від еукаріотичних рибосом) та генетичний матеріал – бактеріальна хромосома, або генофор, проте внутрішні органоїди, оточені мембраною, зустрічаються рідко. Ядро - це частина клітини, оточена у еукаріотів подвійною мембраною (двома елементарними мембранами) і містить генетичний матеріал: молекули ДНК, «упаковані» в хромосоми. Ядро зазвичай одне, але бувають багатоядерні клітини.

Поділ на царства

Існує кілька варіантів поділу надцарства еукаріотів на царства. Першими були виділені царства рослин та тварин. Потім було виділено царство грибів, які через біохімічні особливості, на думку більшості біологів, не можуть бути зараховані до жодного з цих царств. Також деякі автори виділяють царства найпростіших, міксоміцетів, хромістів. Деякі системи налічують до 20 царств.

Відмінності еукаріотів від прокаріотів

Найважливіша основна особливість еукаріотичних клітин пов'язана з розташуванням генетичного апарату в клітині. Генетичний апарат всіх еукаріот знаходиться в ядрі і захищений ядерною оболонкою (грецькою "еукаріот" означає ядро, що має). ДНК еукаріотів лінійна (у прокаріотів ДНК кільцева і вільно плаває в цитоплазмі). Вона пов'язана з білками-гістонами та іншими білками хромосом, яких немає у бактерій. У життєвому циклі еукаріотів зазвичай присутні дві ядерні фази (гаплофаза і диплофаза). Перша фаза характеризується гаплоїдним (одинарним) набором хромосом, далі, зливаючись, дві гаплоїдні клітини (або два ядра) утворюють диплоїдну клітину (ядро), що містить подвійний (диплоїдний) набір хромосом. Через кілька поділів клітина знову стає гаплоїдною. Такий життєвий цикл і загалом диплоїдність для прокаріотів не характерні.

Третє, мабуть, найцікавіша відмінність, - це наявність в еукаріотичних клітин особливих органел, які мають свій генетичний апарат, що розмножуються поділом і оточених мембраною. Ці органели - мітохондрії та пластиди. За своєю будовою та життєдіяльністю вони напрочуд схожі на бактерій. Ця обставина наштовхнула сучасних вчених на думку, що подібні організми є нащадками бактерій, які вступили до симбіотичних відносин з еукаріотами. Прокаріоти характеризуються малою кількістю органел, і жодна з них не оточена подвійною мембраною. У клітинах прокаріотів немає ендоплазматичного ретикулуму, апарату Гольджі, лізосом. Не менш важливо, описуючи різницю між прокаріотами і еукаріотами, сказати про таке явище в еукаріотичних клітин, як фагоцитоз. Фагоцитозом (дослівно "поїдання") називають здатність еукаріотичних клітин захоплювати і перетравлювати різні тверді частинки. Цей процес забезпечує в організмі важливу захисну функцію. Вперше він був відкритий І.І. Мечникова у морських зірок. Поява фагоцитозу у еукаріотів швидше за все пов'язана із середніми розмірами (далі про розмірні відмінності написано докладніше). Розміри прокаріотичних клітин незрівнянно менші і тому в процесі еволюційного розвитку перед еукаріотами виникла проблема зниження організму великою кількістю їжі, як наслідок в групі еукаріотів з'являються перші хижаки. Більшість бактерій має клітинну стінку, відмінну від еукаріотичної (далеко не всі еукаріоти мають її). У прокаріотів це міцна структура, що складається головним чином з муреїну. Будова муреїну така, що кожна клітина оточена спеціальним сітчастим мішком, що є однією величезною молекулою. Серед еукаріотів клітинну стінку мають гриби та рослини. У грибів вона складається з хітину та глюканів, у нижчих рослин з целюлози та глікопротеїнів, діатомові водорості синтезують клітинну стінку із кремнієвих кислот, у вищих рослин із целюлози, геміцелюлози та пектину. Мабуть для великих еукаріотичних клітин стало неможливо створювати клітинну стінку з однієї молекули високу за міцністю. Ця обставина могла змусити еукаріотів використовувати інший матеріал для клітинної стінки. Різноманітний та обмін речовин у бактерій. Взагалі виділяють чотири типи харчування, і серед бактерій зустрічаються всі. Це фотоавтотрофні, фотогетеротрофні, хемоавтотрофні, хемогетеротрофні (фототрофні використовують енергію сонячного світла, хемотрофні використовують хімічну енергію). Еукаріоти ж самі синтезують енергію з сонячного світла, або використовують готову енергію такого походження. Це може бути з появою серед еукаріотів хижаків, необхідність синтезувати енергію, котрим відпала.

Ще одна відмінність - будова джгутиків. У бактерій вони тонкі – всього 15-20 нм у діаметрі. Це порожнисті нитки з білка флагеліну. Будова джгутиків еукаріотів набагато складніша. Вони являють собою виріст клітини, оточений мембраною, і містять цитоскелет (аксонему) з дев'яти пар периферичних мікротрубочок і двох мікротрубочок у центрі. На відміну від прокаріотичних джгутиків, що обертаються, джгутики еукаріотів згинаються або звиваються. Дві групи аналізованих нами організмів, як було зазначено, сильно відрізняються і за своїми середніми розмірами. Діаметр прокаріотичної клітини зазвичай становить 0,5-10 мкм, коли той же показник у еукаріотів становить 10-100 мкм. Обсяг такої клітини у 1000-10000 разів більший, ніж прокаріотичної. У прокаріотів рибосоми дрібні (70S-типу). У еукаріотів рибосоми більші (80S-типу).

Мабуть, відрізняється час виникнення цих груп. Перші прокаріоти виникли в процесі еволюції близько 3,5 млрд років тому, від них близько 1,2 млрд років тому відбулися еукаріотичні організми.

Усі живі організми поділяються на доклітинні та клітинні. До доклітинних відносяться віруси та фаги. Друга група, клітинні, ділиться на прокаріоти та еукаріоти, які є перед'ядерними та ядерними організмами.

Прокаріоти

Перші клітинні, прокаріоти, виникли Землі понад 3 мільярдів років тому. Це було найбільшим стрибком у розвитку життя. Прокаріоти є бактеріями. Будова у них відносно проста. Спадкова інформація, ДНК, знаходиться у них у примітивній, що містить мало білка кільцеподібної хромосоми. Вона розташовується в особливій ділянці цитоплазми, нуклеоїді, не відокремленому від решти клітин мембраною. Основне, чим відрізняються прокаріоти та еукаріоти один від одного, це те, що в клітинах першого типу справжнє ядро відсутнє.

Цитоплазма перед'ядерних клітин має набагато менше клітинних структур. З них відомі рибосоми, дрібніші порівняно з рибосомами еукаріоїдних клітин. Роль мітохондрій у прокаріотах належить простим мембранним структурам. Відсутня у них і хлоропласт. Прокаріоти мають плазматичну мембрану, над якою знаходиться клітинна оболонка. Вони відрізняються від еукаріотів значно меншими розмірами. У деяких випадках у прокаріотах можуть бути так звані плазміди - невеликі, у вигляді кільця,

Еукаріоти

Усі ядерні клітини відрізняються загальним планом будови та загальним походженням. Вони виникли з перед'ядерних клітин 1,2 млрд років тому. Будова їх значно складніша. І прокаріоти, і еукаріоти мають клітинну мембрану. Але в іншому їх структурні та біохімічні особливості багато в чому відрізняються. Найголовніша відмінність - те, що в ядерних клітинах є справжнє ядро, в якому зберігається їхня генетична інформація.

Ядро відмежовано від цитоплазми спеціальною мембраною, що складається із зовнішнього та внутрішнього шарів. Вона схожа на плазматичну мембрану, але містить пори. Завдяки їм здійснюється обмін між цитоплазмою та ядром. Геном клітини складається з цілого набору хромосом, цим прокаріоти та еукаріоти також відрізняються один від одного. ДНК у хромосомах еукаріотів пов'язана з білками-гістонами.

У них знаходяться ядерця, в яких утворюються рибосоми. Безструктурна маса, каріоплазма, оточує хромосоми та ядерця. Кожному виду тварин і рослин властивий свій, чітко визначений набір хромосом. При розподілі клітин вони подвоюються і потім розподіляються за дочірніми клітинами.

Якщо розглядати прокаріоти та еукаріоти, відмінності у них видно й у цитоплазмі клітин.

Для клітин рослин властива наявність великої центральної вакуолі та пластид. може відсувати ядро до периферії клітини. Поживний резервний вуглевод рослинної клітини – крохмаль. Зовні рослинні клітини покриті целюлозою. У клітинному центрі немає центріолі, яку можна побачити лише у водоростей.

Тварини не мають центральної вакуолі, пластид і щільної клітинної оболонки. У центрі клітини є центріоль. Резервний вуглевод у тваринних клітинах - глікоген.

У клітин грибів центріоль буває який завжди. Стінка клітин складається з хітину, в цитоплазмі пластидів немає, але у центрі клітини центральна вакуоль є. Резерв вуглеводів у них теж глікоген.

У цитоплазмі еукаріотів є мітохондрії, лізосоми, ендоплазматична мережа, органоїди руху. Рибосоми у них значно більші, ніж рибосоми прокаріотів. Цитоплазма клітини розділена окремі відсіки, компартменти, з допомогою спеціальних оболонок, які з ліпідів. У кожному їх протікають свої біохімічні процеси. Це майже не зустрічається у прокаріотів.

У цілому нині прокаріоти і еукаріоти виражають закони еволюції, на яку характерно рух від простих форм до складнішим.

Однак перед'ядерним клітинам властива велика пластичність та різноманіття обмінних процесів. Багато бактерій можуть отримувати енергію за рахунок світла або хімічних реакцій, існувати в середовищі, позбавленому кисню (анаеробні бактерії). Завдяки цьому вони вписуються у картину сучасного світу.