Στο άρθρο μας θα εξετάσουμε τη δομή των προκαρυωτών και των ευκαρυωτών. Αυτοί οι οργανισμοί διαφέρουν σημαντικά στο επίπεδο οργάνωσης. Και ο λόγος για αυτό είναι οι ιδιαιτερότητες της δομής της γενετικής πληροφορίας.
Χαρακτηριστικά της δομής των προκαρυωτικών κυττάρων
Οι προκαρυώτες είναι όλοι ζωντανοί οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα δεν περιέχουν πυρήνα. Από τους εκπροσώπους των πέντε σύγχρονων βασιλείων της ζωντανής φύσης, μόνο ένα ανήκει σε αυτούς - τα βακτήρια. Οι προκαρυώτες που εξετάζουμε περιλαμβάνουν επίσης γαλαζοπράσινα φύκια και αρχαία.
Παρά την απουσία σχηματισμένου πυρήνα στα κύτταρά τους, περιέχουν γενετικό υλικό. Αυτό σας επιτρέπει να αποθηκεύετε και να μεταδίδετε κληρονομικές πληροφορίες, αλλά περιορίζει την ποικιλία των μεθόδων αναπαραγωγής. Όλοι οι προκαρυώτες αναπαράγονται διαιρώντας τα κύτταρά τους στα δύο. Δεν είναι ικανά για μίτωση και μείωση.
Δομή προκαρυωτών και ευκαρυωτών
Τα δομικά χαρακτηριστικά των προκαρυωτών και των ευκαρυωτών που τα διακρίνουν είναι αρκετά σημαντικά. Εκτός από τη δομή του γενετικού υλικού, αυτό ισχύει και για πολλά οργανίδια. Οι ευκαρυώτες, που περιλαμβάνουν φυτά, μύκητες και ζώα, περιέχουν στο κυτταρόπλασμαμιτοχόνδρια, σύμπλεγμα Golgi, ενδοπλασματικό δίκτυο, πολλά πλαστίδια. Οι Προκαρυώτες δεν τα έχουν. Το κυτταρικό τοίχωμα, που έχουν και τα δύο, διαφέρει ως προς τη χημική σύσταση. Στα βακτήρια, αποτελείται από σύνθετους υδατάνθρακες πηκτίνη ή μουρεΐνη, ενώ στα φυτά βασίζεται στην κυτταρίνη και στους μύκητες - χιτίνη.
Ιστορικό ανακάλυψης
Τα χαρακτηριστικά της δομής και της ζωής των προκαρυωτών έγιναν γνωστά στους επιστήμονες μόλις τον 17ο αιώνα. Και αυτό παρά το γεγονός ότι αυτά τα πλάσματα υπάρχουν στον πλανήτη από την ίδρυσή του. Το 1676, εξετάστηκαν για πρώτη φορά μέσω ενός οπτικού μικροσκοπίου από τον δημιουργό του Anthony van Leeuwenhoek. Όπως όλους τους μικροσκοπικούς οργανισμούς, ο επιστήμονας τους ονόμασε «ζώα». Ο όρος «βακτήρια» εμφανίστηκε μόλις στις αρχές του 19ου αιώνα. Το πρότεινε ο διάσημος Γερμανός φυσιοδίφης Christian Ehrenberg. Η έννοια των «προκαρυωτών» προέκυψε αργότερα, την εποχή της δημιουργίας του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Και στην αρχή, οι επιστήμονες διαπίστωσαν το γεγονός των διαφορών στη δομή της γενετικής συσκευής των κυττάρων διαφορετικών πλασμάτων. Ο E. Chatton το 1937 πρότεινε να συνδυαστούν οι οργανισμοί σε δύο ομάδες σύμφωνα με αυτό το χαρακτηριστικό: προ- και ευκαρυώτες. Αυτή η διαίρεση υπάρχει μέχρι σήμερα. Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, ανακαλύφθηκε μια διάκριση μεταξύ των ίδιων των προκαρυωτών: αρχαία και βακτήρια.
Χαρακτηριστικά της συσκευής επιφάνειας
Η επιφανειακή συσκευή των προκαρυωτών αποτελείται από μια μεμβράνη και ένα κυτταρικό τοίχωμα. Κάθε ένα από αυτά τα μέρη έχει τα δικά του χαρακτηριστικά. Η μεμβράνη τους σχηματίζεται από ένα διπλό στρώμα λιπιδίων και πρωτεϊνών. προκαρυώτες,η δομή των οποίων είναι αρκετά πρωτόγονη, έχουν δύο τύπους δομής του κυτταρικού τοιχώματος. Έτσι, στα θετικά κατά Gram βακτήρια, αποτελείται κυρίως από πεπτιδογλυκάνη, έχει πάχος έως και 80 nm και γειτνιάζει στενά με τη μεμβράνη. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της δομής είναι η παρουσία σε αυτήν πόρων μέσω των οποίων διεισδύει ένας αριθμός μορίων. Το κυτταρικό τοίχωμα των gram-αρνητικών βακτηρίων είναι πολύ λεπτό - μέχρι το πολύ 3 nm. Δεν κολλάει σφιχτά στη μεμβράνη. Μερικοί εκπρόσωποι των προκαρυωτών έχουν επίσης μια βλεννώδη κάψουλα στο εξωτερικό. Προστατεύει τους οργανισμούς από την ξήρανση, τις μηχανικές βλάβες και δημιουργεί ένα επιπλέον οσμωτικό φράγμα.
Προκαρυωτικά οργανίδια
Η δομή του κυττάρου των προκαρυωτών και των ευκαρυωτικών έχει τις δικές της σημαντικές διαφορές, οι οποίες συνίστανται κυρίως στην παρουσία ορισμένων οργανιδίων. Αυτές οι μόνιμες δομές καθορίζουν το επίπεδο ανάπτυξης των οργανισμών στο σύνολό τους. Τα περισσότερα από αυτά απουσιάζουν στα προκαρυωτικά. Η πρωτεϊνοσύνθεση σε αυτά τα κύτταρα λαμβάνει χώρα από ριβοσώματα. Τα υδρόβια προκαρυωτικά περιέχουν αεροσώματα. Πρόκειται για κοιλότητες αερίου που παρέχουν άνωση και ρυθμίζουν τον βαθμό βύθισης των οργανισμών. Μόνο τα προκαρυωτικά περιέχουν μεσοσώματα. Αυτές οι πτυχές της κυτταροπλασματικής μεμβράνης εμφανίζονται μόνο κατά τη χρήση μεθόδων χημικής στερέωσης κατά την προετοιμασία προκαρυωτικών κυττάρων για μικροσκόπηση. Τα οργανίδια κίνησης των βακτηρίων και των αρχαίων είναι οι βλεφαρίδες ή τα μαστίγια. Και η προσκόλληση στο υπόστρωμα πραγματοποιείται με πόσιμο. Αυτές οι δομές που σχηματίζονται από κυλίνδρους πρωτεΐνης ονομάζονται επίσης λάχνες και κροσσοί.
Τι είναι ένα νουκλεοειδές
Αλλά η πιο σημαντική διαφορά είναι η δομή του γονιδίου των προκαρυωτών και των ευκαρυωτών. Όλοι αυτοί οι οργανισμοί διαθέτουν κληρονομικές πληροφορίες. Στους ευκαρυώτες, βρίσκεται μέσα στον σχηματισμένο πυρήνα. Αυτό το οργανίδιο δύο μεμβρανών έχει τη δική του μήτρα που ονομάζεται νουκλεόπλασμα, φάκελος και χρωματίνη. Εδώ, δεν πραγματοποιείται μόνο η αποθήκευση γενετικών πληροφοριών, αλλά και η σύνθεση μορίων RNA. Στους πυρήνες, σχηματίζουν στη συνέχεια υπομονάδες ριβοσωμάτων - οργανίδια υπεύθυνα για τη σύνθεση πρωτεϊνών.
Η δομή των προκαρυωτικών γονιδίων είναι απλούστερη. Το κληρονομικό τους υλικό αντιπροσωπεύεται από το νουκλεοειδές ή την πυρηνική περιοχή. Το DNA στα προκαρυωτικά δεν συσκευάζεται σε χρωμοσώματα, αλλά έχει μια κυκλική κλειστή δομή. Το νουκλεοειδές περιέχει επίσης μόρια RNA και πρωτεΐνης. Οι τελευταίες είναι παρόμοιες σε λειτουργία με τις ευκαρυωτικές ιστόνες. Συμμετέχουν στον διπλασιασμό του DNA, στη σύνθεση RNA, στην επιδιόρθωση της χημικής δομής και στη θραύση του νουκλεϊκού οξέος.
Χαρακτηριστικά της δραστηριότητας ζωής
Οι προκαρυώτες, των οποίων η δομή δεν είναι πολύπλοκη, πραγματοποιούν μάλλον περίπλοκες διαδικασίες ζωής. Αυτή είναι η διατροφή, η αναπνοή, η αναπαραγωγή του είδους τους, η κίνηση, ο μεταβολισμός… Και μόνο ένα μικροσκοπικό κύτταρο είναι ικανό για όλα αυτά, το μέγεθος του οποίου κυμαίνεται από έως και 250 μικρά! Οπότε μπορεί κανείς να μιλήσει μόνο για πρωτόγονο σχετικά.
Τα χαρακτηριστικά της δομής των προκαρυωτών καθορίζουν τους μηχανισμούς της φυσιολογίας τους. Για παράδειγμα, είναι σε θέση να λαμβάνουν ενέργεια με τρεις τρόπους. Το πρώτο είναιζύμωση. Διενεργείται από ορισμένα βακτήρια. Αυτή η διαδικασία βασίζεται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, κατά τις οποίες συντίθενται μόρια ATP. Πρόκειται για μια χημική ένωση, κατά τη διάσπαση της οποίας απελευθερώνεται ενέργεια σε διάφορα στάδια. Ως εκ τούτου, δεν είναι μάταια ονομάζεται "μπαταρία κυττάρων". Ο επόμενος τρόπος είναι η αναπνοή. Η ουσία αυτής της διαδικασίας είναι η οξείδωση των οργανικών ουσιών. Μερικοί προκαρυώτες είναι ικανοί για φωτοσύνθεση. Παραδείγματα είναι τα μπλε-πράσινα φύκια και τα μωβ βακτήρια, τα οποία περιέχουν πλαστίδια στα κύτταρά τους. Αλλά τα αρχαία είναι ικανά για φωτοσύνθεση χωρίς χλωροφύλλη. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το διοξείδιο του άνθρακα δεν σταθεροποιείται, αλλά σχηματίζονται άμεσα μόρια ATP. Άρα, στην ουσία, αυτή είναι η αληθινή φωτοφωσφορυλίωση.
Τύπος γεύματος
Τα βακτήρια και τα αρχαία είναι προκαρυωτικά, η δομή των οποίων τους επιτρέπει να πραγματοποιούν διαφορετικούς τρόπους σίτισης. Μερικά από αυτά είναι αυτότροφα. Αυτοί οι οργανισμοί οι ίδιοι συνθέτουν οργανικές ουσίες κατά τη φωτοσύνθεση. Τα κύτταρα τέτοιων προκαρυωτικών περιέχουν χλωροφύλλη. Ορισμένα βακτήρια αποκτούν ενέργεια διασπώντας ορισμένες οργανικές ενώσεις. Ο τύπος διατροφής τους ονομάζεται χημειοτροφικός. Εκπρόσωποι αυτής της ομάδας είναι βακτήρια σιδήρου και θείου. Άλλοι απορροφούν μόνο έτοιμες ενώσεις. Ονομάζονται ετερότροφα. Οι περισσότεροι από αυτούς οδηγούν έναν παρασιτικό τρόπο ζωής και ζουν μόνο μέσα στα κύτταρα άλλων πλασμάτων. Μια ποικιλία αυτής της ομάδας είναι επίσης σαπρότροφοι. Τρέφονται με απόβλητα ήοργανική ύλη σε αποσύνθεση. Όπως μπορείτε να δείτε, ο τρόπος με τον οποίο τρέφονται οι προκαρυώτες είναι αρκετά διαφορετικός. Το γεγονός αυτό συνέβαλε στην ευρεία εξάπλωσή τους σε όλους τους οικοτόπους.
Φόρμες αναπαραγωγής
Οι προκαρυώτες, η δομή των οποίων αντιπροσωπεύεται από ένα κύτταρο, αναπαράγονται διαιρώντας το σε δύο μέρη ή με εκβλάστηση. Αυτό το χαρακτηριστικό οφείλεται επίσης στη δομή του γενετικού τους μηχανισμού. Η διαδικασία της δυαδικής σχάσης προηγείται από διπλασιασμό ή αντιγραφή DNA. Σε αυτή την περίπτωση, το μόριο νουκλεϊκού οξέος ξετυλίγεται πρώτα, μετά το οποίο κάθε κλώνος αντιγράφεται σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Τα χρωμοσώματα που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα αυτής της απόκλισης προς τους πόλους. Τα κύτταρα αυξάνονται σε μέγεθος, δημιουργείται μια συστολή μεταξύ τους και στη συνέχεια γίνεται η τελική απομόνωσή τους. Μερικά βακτήρια είναι επίσης ικανά να σχηματίσουν αγενώς αναπαραγόμενα κύτταρα - σπόρια.
Βακτήρια και αρχαία: διακριτικά χαρακτηριστικά
Για πολύ καιρό, οι αρχαίες, μαζί με τα βακτήρια, ήταν εκπρόσωποι του Βασιλείου της Ντρομπιάνκα. Πράγματι, έχουν πολλά παρόμοια δομικά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι κυρίως το μέγεθος και το σχήμα των κυττάρων τους. Ωστόσο, βιοχημικές μελέτες έχουν δείξει ότι έχουν μια σειρά από ομοιότητες με τους ευκαρυώτες. Αυτή είναι η φύση των ενζύμων, υπό την επίδραση των οποίων συμβαίνουν οι διαδικασίες σύνθεσης μορίων RNA και πρωτεΐνης.
Σύμφωνα με τον τρόπο σίτισης, τα περισσότερα από αυτά είναι χημειοτροφικά. Επιπλέον, οι ουσίες που διασπώνται κατά τη διαδικασία λήψης ενέργειας από τα αρχαία είναι πιο ποικίλες. Αυτοί είναι και οι δύο σύνθετοι υδατάνθρακες καιαμμωνία και ενώσεις μετάλλων. Ανάμεσα στα αρχαία υπάρχουν και αυτότροφα. Πολύ συχνά συνάπτουν συμβιωτική σχέση. Δεν υπάρχουν παράσιτα μεταξύ των αρχαίων. Τις περισσότερες φορές στη φύση, συναντώνται συμπαραστάτες και αμοιβαίοι. Στην πρώτη περίπτωση, τα αρχαία τρέφονται με τις ουσίες του σώματος του ξενιστή, αλλά δεν τον βλάπτουν. Σε αντίθεση με αυτό το είδος συμβίωσης, σε μια αμοιβαία σχέση, ωφελούνται και οι δύο οργανισμοί. Μερικά από αυτά είναι μεταγονίδια. Τέτοιες αρχαίες κατοικούν στο πεπτικό σύστημα των ανθρώπων και των μηρυκαστικών θηλαστικών, προκαλώντας υπερβολικό σχηματισμό αερίων στα έντερα. Αυτοί οι οργανισμοί αναπαράγονται με δυαδική σχάση, εκβλάστηση ή κατακερματισμό.
Οι Αρχαίες έχουν κατακτήσει σχεδόν όλους τους βιότοπους. Διαφέρουν ιδιαίτερα ως προς τη σύνθεση του πλαγκτόν. Αρχικά, όλα τα αρχαία ταξινομήθηκαν ως ακραιόφιλα, καθώς μπορούν να ζουν σε θερμές πηγές, υδάτινα σώματα με υψηλή αλατότητα και σε βάθη με σημαντική πίεση.
Η σημασία των προκαρυωτών στη φύση και την ανθρώπινη ζωή
Ο ρόλος των προκαρυωτών στη φύση είναι σημαντικός. Πρώτα απ 'όλα, είναι οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί που προέκυψαν στον πλανήτη. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα βακτήρια και τα αρχαία προήλθαν πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Η θεωρία της συμβιογένεσης υποδηλώνει ότι κάποια οργανίδια ευκαρυωτικών κυττάρων προήλθαν επίσης από αυτά. Συγκεκριμένα, μιλάμε για πλαστίδια και μιτοχόνδρια.
Πολλοί προκαρυώτες χρησιμοποιούνται στη βιοτεχνολογία για την παραγωγή φαρμάκων, αντιβιοτικών, ενζύμων, ορμονών, λιπασμάτων, ζιζανιοκτόνων. Ο άνθρωπος χρησιμοποιεί εδώ και πολύ καιρό ευεργετικές ιδιότητεςβακτήρια γαλακτικού οξέος για την παρασκευή τυριού, κεφίρ, γιαουρτιού, ζυμωμένων προϊόντων. Με τη βοήθεια αυτών των οργανισμών, πραγματοποιείται ο καθαρισμός των υδάτινων σωμάτων και των εδαφών, ο εμπλουτισμός μεταλλευμάτων από διάφορα μέταλλα. Τα βακτήρια αποτελούν την εντερική μικροχλωρίδα των ανθρώπων και πολλών ζώων. Μαζί με τα αρχαία, κυκλώνουν πολλές ουσίες: άζωτο, σίδηρος, θείο, υδρογόνο.
Από την άλλη, πολλά βακτήρια είναι ο αιτιολογικός παράγοντας επικίνδυνων ασθενειών, ρυθμίζοντας τον πληθυσμό πολλών ειδών φυτών και ζώων. Αυτά περιλαμβάνουν πανώλη, σύφιλη, χολέρα, άνθρακα, διφθερίτιδα.
Έτσι, προκαρυώτες ονομάζονται οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα στερούνται σχηματισμένου πυρήνα. Το γενετικό τους υλικό αντιπροσωπεύεται από ένα νουκλεοειδές, που αποτελείται από ένα κυκλικό μόριο DNA. Από τους σύγχρονους οργανισμούς, τα βακτήρια και τα αρχαία ανήκουν στους προκαρυώτες.
