Prokarioti: struktura i značajke vitalnih funkcija

U ovom članku razmatramo strukturu prokariota i eukariota.

Osobitosti strukture prokariotskih stanica

Prokarioti su svi živi organizmi čije stanice ne sadrže jezgru. Od predstavnika pet modernih Kraljevi žive prirode Njima pripada samo jedna stvar - Bakterije. Prokarioti, čija struktura razmatramo, uključuju i predstavnike plavo-zelenih algi i arhea.

Unatoč odsutnosti jezgre u njihovim stanicama, one sadrže genetički materijal. To vam omogućuje pohranu i prijenos nasljednih informacija, ali ograničava razne načine umnažanja. Reprodukcija svih prokariota događa se dijeljenjem njihovih stanica u dva. Oni nisu sposobni za mitozu i meiozu.

Struktura prokariota i eukariota

Značajke strukture prokariota i eukariota, koje ih razlikuju, vrlo su značajne. Pored strukture genetskog materijala, to se odnosi i na mnoge organele. Eukariota, uključujući biljke, životinje i gljiva, sadrže u citoplazmatskom mitohondrijima, Golgijev aparat, endoplazmatski retikulum, mnogi plastida. U prokariotima su odsutni. Stanična stijenka, koja je prisutna u objema od njih, razlikuje se u kemijskom sastavu. Bakterije u svom sastavu uključuju složene ugljikohidrate pektin ili mišje, dok se u biljkama temelji na celulozi, au gljivama - kitinu.

Povijest otkrića

Osobitosti strukture i vitalne aktivnosti prokariota znanost je poznata samo u 17. stoljeću. I to unatoč činjenici da su ta stvorenja postojala na planeti od svog osnutka. Godine 1676. prvi put ih je u optičkom mikroskopu razradio njegov autor, Anthony van Leeuwenhoek. Kao i svi mikroskopski organizmi, znanstvenik ih je nazvao "animalikulami". Izraz "bakterije" pojavio se tek početkom 19. stoljeća. Predložio ga je poznati njemački prirodoslovac Christian Ehrenberg. Koncept "prokariota" nastao je kasnije, u doba stvaranja elektronskog mikroskopa. I prvi, znanstvenici su utvrdili činjenicu razlike u strukturi genetskog aparata stanica različitih stvorenja. E. Chatteron 1937. predložio je da se na taj način ujedinjuju organizmi u dvije skupine: pro i eukariote. Ova podjela postoji do danas. U drugoj polovici 20. stoljeća, među samim prokariotima otkriveno je razlikovanje: arhee i bakterije.

Značajke površinskog uređaja

Površinski aparat prokariota sastoji se od membrane i stanične stijenke. Svaki od ovih dijelova ima svoje osobine. Njihova membrana nastaje dvostrukim slojem lipida i proteina. Prokarioti, čija je struktura prilično primitivna, imaju dvije vrste strukture stanične stijenke. Tako, u Gram-pozitivnih bakterija se sastoji uglavnom od peptidoglikanskog, ima debljinu od 80 nm i prijanja na membranu. Karakteristična značajka ove strukture je prisutnost pora kroz koje prodiru niz molekula. Stanična stijenka gram-negativnih bakterija vrlo je tanka - maksimalno 3 nm. Nije čvrsto na membrani. Neki prokarioti imaju vanjski sluznicu. Ona štiti organizme od sušenja, mehaničkih oštećenja, stvara dodatnu osmotsku barijeru.

Prokariotske organele

struktura stanica prokariota i eukariota ima značajne razlike, koje se uglavnom sastoje u prisutnosti određenih organela. Te stalne strukture određuju razinu razvoja organizama općenito. U prokariotima, većina njih je odsutna. Sinteza proteina u tim stanicama pojavljuje se ribosomi. Prokarioti vode sadrže aerosome. To su plinovite šupljine koje osiguravaju uzgon i reguliraju stupanj uranjanja organizama. Samo u stanicama prokariota su mesosomi. Ove nabore citoplazmatskih membrana javljaju se samo tijekom uporabe metoda kemijske fiksacije tijekom pripreme prokariotskih stanica do mikroskopije. Orgulje kretanja bakterija i arhee su čile ili flagella. I pričvršćivanje na podlogu izvodi se pomoću pila. Ove strukture, koje čine proteinski cilindri, također se nazivaju villi i pili.

Što je nukleoid

No, najznačajnija je razlika u strukturi prokariotskog i eukariotskog gena. Nasljedne informacije posjeduju svi ti organizmi. U eukariota se nalazi unutar ukrašene jezgre. Ova dvostrana membrana organelle ima svoju matricu, koja se naziva nukleoplazma, membrana i kromatina. Nije samo pohranjivanje genetskih informacija, već i sinteza molekula RNA. Jezgrama toga nastaju podjedinice ribosoma - u organela odgovorne za sintezu proteina.

Struktura prokariotskih gena je jednostavnija. Njihov nasljedni materijal predstavljen je nukleoidom ili nuklearnom regijom. DNA u prokariotima nije upakirana u kromosome, ali ima prstenasto zatvorenu strukturu. Nukleoid također uključuje RNA i molekule proteina. Potonji su slični u funkciji histona eukariota. Oni su uključeni u udvostručenje DNK, sintetiziranje RNA, vraćanje kemijske strukture i ruptura nukleinskih kiselina.

Značajke života

Prokarioti, čija struktura nije teško, provode vrlo složene procese života. Ova hrana, disanje, reproduciranje svoje vrste pokreta, metabolizam ... I sve je to u stanju samo jednom mikroskopskih stanica čije dimenzije variraju od 250 mm! Tako je moguće relativno relativno govoriti o primitivnosti.

Značajke strukture prokariota određuju mehanizme njihove fiziologije. Na primjer, oni mogu primiti energiju na tri načina. Prva je fermentacija. Provode ga neke bakterije. Ovaj proces temelji se na reakcijama smanjenja oksidacije, tijekom kojih se sintetiziraju ATP molekule. To je kemijski spoj, čije cijepanje oslobađa energiju u nekoliko faza. Stoga, nije uzalud nazvan "stanična baterija". Sljedeći način je disanje. Bit ovog procesa je oksidacija organskih tvari. Neki prokarioti sposobni su za fotosintezu. Njihovi primjeri su plavo-zelene alge i purpurne bakterije, koje sadrže plastide u stanicama. Ali arheae su sposobne klorofilne fotosinteze. Tijekom tog procesa, ugljični dioksid nije fiksiran, ali se ATP molekule formiraju izravno. Dakle, ovo je zapravo fotofosforilacija.

Vrsta hrane

Bakterije i arhea su prokarioti, čija struktura omogućuje njihovo provođenje različitih načina hranjenja. Neki od njih su autotrofi. Ovi organizmi sintetiziraju same organske tvari tijekom fotosinteze. U stanicama takvih prokariota nalazi se klorofil. Neke bakterije dobivaju energiju cijepanjem nekih organskih spojeva. Njihova vrsta hrane zove se hemotropija. Predstavnici ove skupine su bakterije željeza i sumpora. Drugi apsorbiraju samo gotove spojeve. Pozvani su heterotrofi. Većina njih vodi parazitski način života i živi samo unutar stanica drugih bića. Varijacija ove skupine su saprotrofovi. Oni se hrane proizvodima vitalne djelatnosti ili razgrađuju organske tvari. Kao što možete vidjeti, načini prehrane prokariota vrlo su raznoliki. Ova činjenica je pridonijela njihovoj širokoj distribuciji u svim staništima.

Oblici reprodukcije

Prokarioti, čija je struktura predstavljena jednim stanicama, pomnožite ih dijeljenjem u dva dijela ili pupi. Ova značajka je također posljedica strukture njihovog genetskog aparata. Proces binarne podjele prethodi udvostručenje, ili DNA replikacija. U ovom slučaju, molekula nukleinske kiseline prvo se ne prekida, nakon čega se svaki lanac duplicira pomoću načelo komplementarnosti. Rezultirajući kromosomi odstupaju od polova. Stanice rastu u veličini, između njih nastaje konstrikcija, a zatim njihova konačna izolacija odvija. Neke bakterije također su sposobne formirati stanice aseksualne reprodukcije - spore.

Bakterije i Archaea: osobitosti

Dugo su vremena arhea, zajedno s bakterijama, bili predstavnici Kraljevine Drobije. I doista, oni imaju mnogo sličnih obilježja strukture. To je prije svega veličina i oblik njihovih stanica. Međutim, biokemijske studije su pokazale da imaju niz sličnosti s eukariotima. To je priroda enzima, pod utjecajem procesa sinteze RNA i molekula proteina.

Način prehrane, većina njih je hemotroph. A tvari koje su podijeljene u procesu dobivanja energije Archaeana su raznovrsnije. Ovaj kompleks ugljikohidrata, amonijaka i metalnih spojeva. Postoje među arheama i autotrofima. Vrlo često dolaze u simbiozni odnos. U arheama nema parazita. Najčešće u prirodi postoje dvojni i mutualisti. U prvom slučaju, arhea se hrani tvari domaćinima, ali ne čine nikakvu štetu. Za razliku od ove vrste simbioze, uz mutualistic odnosa, oba organizma imaju koristi. Neki od njih su metageni. Takve Archaea nastanjuju probavni sustav ljudi i preživača sisavaca, uzrokujući prekomjerno stvaranje plina u crijevima. Ti se organizmi pomnožuju binarnom podjelom, pupi ili fragmentiranjem.

Arheđani su savladali gotovo sva staništa. Posebno su raznoliki u sastavu planktona. U početku, sve Archaea pripadaju skupini ekstremofili jer su u mogućnosti da žive u vrućim izvorima, au spremnicima s visoke slanosti i dubini s velikim pritiskom.

Značenje prokariota u prirodi i ljudskom životu

Uloga prokariota u prirodi je značajna. Prije svega, oni su prvi živi organizmi koji su se pojavili na planeti. Znanstvenici su utvrdili da su bakterije i arheani nastali oko 3,5 milijardi godina. Teorija simbiogeneze upućuje na to da su neke organele eukariotskih stanica potjecale i od njih. Posebno govorimo o plastidima i mitohondrijima.

Mnogi prokarioti nalaze svoju primjenu u biotehnologiji u svrhu dobivanja lijekova, antibiotika, enzima, hormona, gnojiva, herbicida. Čovjek dugo koristi korisna svojstva bakterija mliječne kiseline za proizvodnju sira, kefira, jogurta i proizvoda od kiselog kupusa. Pomoću tih organizama pročišćavaju se vodna tijela i tla, obogaćuju se i rude raznih metala. Bakterije čine mikroflora crijeva čovjeka i mnogih životinja. Zajedno s Archeanom oni cirkuliraju mnoge tvari: dušik, željezo, sumpor, vodik.

S druge strane, mnoge su bakterije uzročnikom opasnih bolesti koje reguliraju brojnost mnogih vrsta biljaka i životinja. To su kuga, sifilis, kolera, antraks, difterija.

Dakle, prokarioti se nazivaju organizmi, čije su stanice lišene formalne jezgre. Njihov genetski materijal predstavlja nukleoid koji se sastoji od kružne DNA molekule. Među modernim organizmima, prokarioti uključuju bakterije i arhee.