Procariote: structura și caracteristicile funcțiilor vitale

În acest articol luăm în considerare structura procariote și eucariote.

Particularitățile structurii celulelor procariote

Prokariotele sunt toate organisme vii ale căror celule nu conțin un nucleu. Dintre reprezentanții a cinci moderne Regii naturii vii pentru ei apar doar un singur lucru - Bacterii. Procarioții, structura pe care o considerăm, includ și reprezentanți ai algelor albastru-verde și arhaiei.

În ciuda absenței unui nucleu în celulele lor, ele conțin materialul genetic. Acest lucru vă permite să stocați și să transmiteți informații ereditare, dar limitează varietatea căilor de multiplicare. Reproducerea tuturor procariotelor apare prin împărțirea celulelor lor în două. Ei nu sunt capabili de mitoză și meioză.

Structura procarioților și eucariotelor

Caracteristicile structurii procariotelor și eucariotelor, care le disting, sunt destul de semnificative. În plus față de structura materialului genetic, acest lucru se aplică și în cazul multor organeluri. Eucariotele, care includ plante, fungi și animale, conțin mitocondriile în citoplasmă, complexul Golgi, reticulul endoplasmic și multe plastide. În prokariotele acestea sunt absente. Peretele celular, care este prezent în ambele, diferă în compoziția chimică. Bacteria din compoziția sa conține carbohidrați complexi pectină sau murină, în timp ce în plante se bazează pe celuloză, iar în ciuperci - chitină.

Istoria descoperirii

Particularitățile structurii și activitatea vitală a procariotelor au devenit cunoscute oamenilor de știință abia în secolul al XVII-lea. Și asta, în ciuda faptului că aceste creaturi au existat pe planetă încă de la începuturile ei. În 1676, au fost considerate pentru prima dată în microscopul optic de către creatorul său, Anthony van Leeuwenhoek. Ca toate organismele microscopice, omul de știință le-a numit "animaliculami". Termenul de "bacterii" a apărut abia la începutul secolului al XIX-lea. A fost sugerată de faimosul naturalist german Ehrenberg. Conceptul de "procariote" a apărut mai târziu, în epoca creării unui microscop electronic. Și mai întâi, oamenii de știință au stabilit faptul că există diferențe în structura aparatului genetic al celulelor diferitelor creaturi. E. Chatteron în 1937 a propus să se unească pe această bază organismele în două grupuri: pro- și eucariote. Această diviziune există până în prezent. În a doua jumătate a secolului al XX-lea, sa descoperit o distincție printre prokaryotes înșiși: arheii și bacteriile.

Caracteristicile aparatului de suprafață

Aparatura de suprafață a procarioților constă dintr-o membrană și un perete celular. Fiecare dintre aceste părți are propriile caracteristici. Membrana lor este formată dintr-un strat dublu de lipide și proteine. Procarioții, a căror structură este destul de primitivă, au două tipuri de structură de perete celular. Astfel, în bacteriile gram-pozitive, aceasta constă în principal din peptidoglican, are o grosime de până la 80 nm și este aderată îndeaproape la membrană. O caracteristică caracteristică a acestei structuri este prezența porilor prin care penetrează un număr de molecule. Peretele celular al bacteriilor gram-negative este foarte subțire - maxim 3 nm. Nu se lipeste de membrana. Unele procariote au în afară capsulă mucoasă. Protejează organismele de uscare, deteriorarea mecanică, creează o barieră osmotică suplimentară.

Organeluri procariote

Structura celulei procariote și a eucariotei are diferențele sale semnificative, care constau în principal în prezența anumitor organelle. Aceste structuri permanente determină nivelul de dezvoltare a organismelor în general. În procariote, majoritatea sunt absente. Sinteza proteinelor din aceste celule are loc în ribozomi. Procarioții de apă conțin aerozomi. Acestea sunt cavități de gaz care asigură flotabilitatea și reglează gradul de scufundare a organismelor. Numai în celulele de procariote sunt mesozomi. Aceste pliuri ale membranei citoplasmice apar numai în timpul utilizării metodelor de fixare chimică în timpul preparării celule procariotice la microscopie. Organele mișcării de bacterii și arhaide sunt cilia sau flagelă. Și atașarea la substrat se realizează prin ferăstraie. Aceste structuri, formate din butelii de proteine, sunt de asemenea numite villi și pili.

Ce este un nucleoid

Dar cea mai semnificativă diferență este în structura genei procariote și eucariote. Informațiile ereditare sunt posedate de toate aceste organisme. În eucariote, este localizat în interiorul unui nucleu decorat. Această organelle cu membrană dublă are matrice proprie, numită nucleoplasmă, membrană și cromatină. Nu numai depozitarea informațiilor genetice, ci și sinteza moleculelor de ARN. În nucleile acestor molecule, se formează ulterior subunitățile ribozomilor, organele responsabile pentru sinteza proteinelor.

Structura genelor procariote este mai simplă. Materialul lor ereditar este reprezentat de o regiune nucleoidală sau nucleară. ADN-ul în prokaryotes nu este ambalat în cromozomi, ci are o structură inelară închisă. Nucleoidul include, de asemenea, molecule de ARN și proteine. Acestea din urmă sunt similare în funcție de histonele eucariotelor. Ei sunt implicați în dublarea ADN-ului, sintetizarea ARN-ului, restabilirea structurii chimice și ruperea acizilor nucleici.

Caracteristicile vieții

Procarioții, a căror structură nu este dificilă, realizează procese destul de complexe de viață. Această mâncare, respirația, reproducerea propriului fel, mișcarea, metabolismul ... Și toate acestea sunt capabile de o singură celulă microscopică, ale cărei dimensiuni variază de la 250 de microni! Deci, este posibil să vorbim despre primitivitate doar relativ.

Caracteristicile structurii procariotelor determină mecanismele fiziologiei lor. De exemplu, sunt capabili să primească energie în trei moduri. Prima este fermentația. Este efectuată de unele bacterii. Acest proces se bazează pe reacții de reducere a oxidării, în timpul cărora se sintetizează molecule ATP. Este un compus chimic, a cărui despicare eliberează energie în mai multe etape. Prin urmare, nu este numit în zadar o "baterie celulară". Următorul mod este respirația. Esența acestui proces este oxidarea substanțelor organice. Unii procarioti sunt capabili de fotosinteză. Exemplele lor sunt algele albastru-verzui și bacteriile purpurii, care conțin plastide în celule. Dar arhaii sunt capabili de fotosinteză clorofilă. În timpul acestui proces, dioxidul de carbon nu este fixat, dar moleculele ATP se formează direct. Prin urmare, de fapt, aceasta este o fotofosforilare reală.

Tipul de hrană

Bacteriile și arhaii sunt procariote, a căror structură le permite să desfășoare diferite moduri de hrănire. Unele dintre ele sunt autotrofe. Aceste organisme sintetizează substanțe organice în timpul fotosintezei. În celulele acestor prokaryotes există clorofilă. Unele bacterii au energie prin împărțirea unor compuși organici. Tipul lor de alimente se numește hemotropic. Reprezentanții acestui grup sunt bacterii de fier și sulf. Alții absoarbe numai compuși gata preparați. Ele sunt numite heterotrofe. Mulți dintre ei conduc un mod de viață parazit și trăiesc numai în interiorul celulelor altor ființe. O variație a acestui grup sunt saprotrofe. Se hrănesc cu produse de activitate vitală sau cu descompunerea substanțelor organice. După cum puteți vedea, modalitățile de a mânca procarioții sunt destul de diverse. Acest fapt a contribuit la distribuirea lor în toate habitatele.

Forme de reproducere

Procarioții, a căror structură este reprezentată de o singură celulă, se înmulțesc prin împărțirea lor în două părți sau prin înmugurire. Această trăsătură se datorează și structurii aparatului lor genetic. Procesul de divizare binară este precedat de o dublare sau Replicare ADN. În acest caz, molecula de acid nucleic este mai întâi netratată, după care fiecare catenă este dublată de principiul complementarității. Cromozomii care rezultă diferă de poli. Celulele cresc în dimensiune, între ele se formează o constricție și apoi are loc izolarea lor finală. Unele bacterii sunt, de asemenea, capabile să formeze celule de reproducere asexuală - un spor.

Bacteriile și Archaea: trăsături distinctive

De mult timp, arhaii, împreună cu bacteriile, erau reprezentanți ai Regatului Drobiei. Și într-adevăr, ele au multe caracteristici similare ale structurii. Aceasta este în primul rând dimensiunea și forma celulelor lor. Cu toate acestea, studiile biochimice au arătat că au un număr de asemănări cu eucariotele. Aceasta este natura enzimelor, sub influența cărora apar procesele de sinteză a ARN și a moleculelor de proteine.

Prin alimentație, majoritatea sunt hemotrofe. Iar substanțele care sunt împărțite în procesul de obținere a energiei arheologice sunt mai diverse. Acest carbohidrat complex, amoniac și compuși ai metalelor. Există printre arhie și autotrofe. Foarte adesea intră într-o relație simbiotică. Nu există paraziți printre arhei. Cel mai adesea în natură există comuniști și mutanți. În primul caz, arhaia se hrănește cu substanțele gazdă, dar nu-i face rău. Spre deosebire de acest tip de simbioză, cu relații reciproce, ambele organisme beneficiază. Unii dintre ei sunt metageni. Astfel de arheani locuiesc în sistemul digestiv al oamenilor și mamiferelor rumegătoare, provocând formarea excesivă de gaze în intestin. Aceste organisme se înmulțesc prin diviziune binară, înmugurire sau prin fragmentare.

Archeenii au stăpânit aproape toate habitatele. Ele sunt deosebit de diverse în compoziția planctonului. Inițial, toți arheologii s-au referit la grupul de extremofili, deoarece pot să locuiască atât în ​​izvoarele termale cât și în corpurile de apă cu salinitate crescută și la adâncimi cu presiune considerabilă.

Semnificația procariotelor în natură și în viața umană

Rolul procariotilor în natură este semnificativ. În primul rând, ele sunt primele organisme vii care au apărut pe planetă. Oamenii de știință au stabilit că bacteriile și arheinii au apărut cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Teoria simbiogenezei sugerează că și unele organele de celule eucariote au provenit din ele. În special, vorbim despre plastide și mitocondrii.

Multe procariote își găsesc aplicația în biotehnologie în scopul obținerii de medicamente, antibiotice, enzime, hormoni, îngrășăminte, erbicide. Omul a folosit mult timp proprietățile utile ale bacteriilor din acidul lactic pentru prepararea produselor din brânză, kefir, iaurt, produse din varză. Cu ajutorul acestor organisme, corpurile de apă și solurile sunt purificate, iar minereurile de diverse metale sunt îmbogățite. Bacteriile formează microflora intestinului omului și a multor animale. Împreună cu Archeanii circulă multe substanțe: azot, fier, sulf, hidrogen.

Pe de altă parte, multe bacterii sunt agentul cauzal al bolilor periculoase, care reglează numărul multor specii de plante și animale. Acestea includ ciumă, sifilis, holeră, antrax, difterie.

Deci, procariotele sunt numite organisme, ale căror celule sunt lipsite de un nucleu formal. Materialul lor genetic este reprezentat de un nucleoid constând dintr-o moleculă circulară de ADN. Printre organismele moderne, procariotele includ bacteriile și arhaia.