I vår artikel kommer vi att överväga strukturen hos prokaryoter och eukaryoter. Dessa organismer skiljer sig markant i organisationsnivå. Och anledningen till detta är särdragen i strukturen av genetisk information.
Särdrag i strukturen hos prokaryota celler
Prokaryoter är alla levande organismer vars celler inte innehåller en kärna. Av representanterna för de fem moderna kungadömena av levande natur hör bara en till dem - bakterier. De prokaryoter vi överväger inkluderar även blågröna alger och arkéer.
Trots frånvaron av en bildad kärna i deras celler, innehåller de genetiskt material. Detta gör att du kan lagra och överföra ärftlig information, men begränsar mångfalden av metoder för reproduktion. Alla prokaryoter förökar sig genom att dela sina celler i två. De är inte kapabla till mitos och meios.
Struktur av prokaryoter och eukaryoter
De strukturella egenskaperna hos prokaryoter och eukaryoter som skiljer dem åt är ganska betydande. Detta gäller förutom arvsmaterialets struktur även många organeller. Eukaryoter, som inkluderar växter, svampar och djur, finns i cytoplasmanmitokondrier, Golgi-komplex, endoplasmatiskt retikulum, många plastider. Prokaryoter har inte dem. Cellväggen, som båda har, skiljer sig i kemisk sammansättning. I bakterier är det sammansatt av komplexa kolhydrater pektin eller murein, medan det i växter är baserat på cellulosa, och i svampar - kitin.
Upptäcktshistorik
Särdrag i strukturen och livet hos prokaryoter blev kända för forskare först på 1600-talet. Och detta trots att dessa varelser har funnits på planeten sedan starten. År 1676 undersöktes de först genom ett optiskt mikroskop av dess skapare Anthony van Leeuwenhoek. Liksom alla mikroskopiska organismer kallade forskaren dem "djur". Termen "bakterier" dök upp först i början av 1800-talet. Det föreslogs av den berömda tyske naturforskaren Christian Ehrenberg. Begreppet "prokaryoter" uppstod senare, i en tid präglad av skapandet av elektronmikroskopet. Och till en början fastställde forskare faktumet av skillnader i strukturen hos den genetiska apparaten hos cellerna hos olika varelser. E. Chatton föreslog 1937 att kombinera organismer i två grupper enligt denna egenskap: pro- och eukaryoter. Denna uppdelning existerar än i dag. Under andra hälften av 1900-talet upptäcktes en skillnad bland prokaryoterna själva: arkéer och bakterier.
Funktioner hos ytapparaten
Ytapparaten hos prokaryoter består av ett membran och en cellvägg. Var och en av dessa delar har sina egna egenskaper. Deras membran bildas av ett dubbelt lager av lipider och proteiner. prokaryoter,vars struktur är ganska primitiv, de har två typer av struktur av cellväggen. I grampositiva bakterier består den alltså huvudsakligen av peptidoglykan, har en tjocklek på upp till 80 nm och ligger tätt intill membranet. Ett karakteristiskt drag hos denna struktur är närvaron i den av porer genom vilka ett antal molekyler penetrerar. Cellväggen hos gramnegativa bakterier är mycket tunn - upp till max 3 nm. Det fäster inte tätt på membranet. Vissa representanter för prokaryoter har också en slemkapsel på utsidan. Det skyddar organismer från uttorkning, mekanisk skada och skapar en extra osmotisk barriär.
Prokaryota organeller
Strukturen av cellen av prokaryoter och eukaryoter har sina egna signifikanta skillnader, som främst består i närvaron av vissa organeller. Dessa permanenta strukturer bestämmer nivån på utvecklingen av organismer som helhet. De flesta av dem saknas i prokaryoter. Proteinsyntes i dessa celler sker av ribosomer. Akvatiska prokaryoter innehåller aerosomer. Dessa är gashåligheter som ger flytkraft och reglerar graden av nedsänkning av organismer. Endast prokaryoter innehåller mesosomer. Dessa veck av det cytoplasmatiska membranet förekommer endast under användningen av kemiska fixeringsmetoder under beredningen av prokaryota celler för mikroskopi. Organellerna för rörelse av bakterier och archaea är cilia eller flageller. Och fästning till substratet utförs genom att dricka. Dessa strukturer som bildas av proteincylindrar kallas också villi och fimbriae.
Vad är en nukleoid
Men den viktigaste skillnaden är strukturen hos genen hos prokaryoter och eukaryoter. Alla dessa organismer har ärftlig information. Hos eukaryoter är den belägen inuti den bildade kärnan. Denna tvåmembransorganell har sin egen matris som kallas nukleoplasma, hölje och kromatin. Här utförs inte bara lagring av genetisk information, utan också syntes av RNA-molekyler. I nukleolerna bildar de sedan underenheter av ribosomer - organeller som ansvarar för proteinsyntesen.
Strukturen av prokaryota gener är enklare. Deras ärftliga material representeras av nukleoiden eller kärnområdet. DNA i prokaryoter är inte packat i kromosomer, utan har en cirkulär sluten struktur. Nukleoiden innehåller även RNA och proteinmolekyler. De senare liknar sin funktion till eukaryota histoner. De är involverade i DNA-duplicering, RNA-syntes, reparation av kemisk struktur och nukleinsyrabrott.
Funktioner i livets aktivitet
Prokaryoter, vars struktur inte är komplex, genomför ganska komplexa livsprocesser. Detta är näring, andning, reproduktion av sitt eget slag, rörelse, ämnesomsättning … Och bara en mikroskopisk cell är kapabel till allt detta, vars storlek sträcker sig från upp till 250 mikron! Så man kan bara prata om primitivitet relativt.
Särdrag i strukturen hos prokaryoter bestämmer mekanismerna för deras fysiologi. Till exempel kan de ta emot energi på tre sätt. Den första ärjäsning. Det utförs av vissa bakterier. Denna process är baserad på redoxreaktioner, under vilka ATP-molekyler syntetiseras. Detta är en kemisk förening, under uppdelningen av vilken energi frigörs i flera steg. Därför kallas det inte förgäves "cellbatteri". Nästa sätt är att andas. Kärnan i denna process är oxidationen av organiska ämnen. Vissa prokaryoter kan fotosyntes. Exempel är blågröna alger och lila bakterier, som innehåller plastider i sina celler. Men arkéer är kapabla till klorofyllfri fotosyntes. Under denna process fixeras inte koldioxid, utan ATP-molekyler bildas direkt. Så i huvudsak är detta sann fotofosforylering.
Måltidstyp
Bakterier och arkéer är prokaryoter, vars struktur tillåter dem att utföra olika sätt att föda. Några av dem är autotrofer. Dessa organismer syntetiserar själva organiska ämnen under fotosyntesen. Cellerna i sådana prokaryoter innehåller klorofyll. Vissa bakterier får energi genom att bryta ner vissa organiska föreningar. Deras typ av näring kallas kemotrofisk. Representanter för denna grupp är järn- och svavelbakterier. Andra absorberar endast färdiga föreningar. De kallas heterotrofer. De flesta av dem lever ett parasitiskt sätt att leva och lever bara inuti andra varelsers celler. En mängd av denna grupp är också saprotrofer. De livnär sig på restprodukter ellersönderfallande organiskt material. Som du kan se är sättet att mata prokaryoter på ganska olika. Detta faktum bidrog till deras breda utbredning i alla livsmiljöer.
Reproduktionsformulär
Prokaryoter, vars struktur representeras av en cell, reproducerar sig genom att dela den i två delar eller genom att knoppas. Denna egenskap beror också på strukturen hos deras genetiska apparat. Processen med binär fission föregås av duplicering, eller DNA-replikation. I detta fall lindas nukleinsyramolekylen först av, varefter varje sträng dupliceras enligt komplementaritetsprincipen. De kromosomer som bildas som ett resultat av detta divergerar mot polerna. Cellerna ökar i storlek, en sammandragning bildas mellan dem, och sedan sker deras slutliga isolering. Vissa bakterier kan också bilda asexuellt reproducerande celler - sporer.
Bakterier och arkéer: särskiljande egenskaper
Under lång tid var arkéer, tillsammans med bakterier, representanter för kungariket Drobyanka. De har faktiskt många liknande strukturella egenskaper. Detta är i första hand storleken och formen på deras celler. Biokemiska studier har dock visat att de har en rad likheter med eukaryoter. Detta är naturen hos enzymer, under vilkas inverkan syntesprocesserna av RNA och proteinmolekyler sker.
Enligt utfodringssättet är de flesta av dem kemotrofer. Dessutom är de ämnen som bryts ner i processen att erhålla energi av arkéer mer olika. Dessa är både komplexa kolhydrater ochammoniak och metallföreningar. Bland arkéer finns även autotrofer. Mycket ofta går de in i ett symbiotiskt förhållande. Det finns inga parasiter bland arkéerna. Oftast i naturen finns kommensaler och mutualister. I det första fallet livnär sig archaea på substanserna i värdens kropp, men skadar den inte. I motsats till denna typ av symbios, i ett ömsesidigt förhållande, gynnas båda organismerna. Vissa av dem är metagener. Sådana arkéer bebor matsmältningssystemet hos människor och idisslare däggdjur, vilket orsakar överdriven gasbildning i tarmarna. Dessa organismer förökar sig genom binär fission, knoppning eller fragmentering.
Archaea har bemästrat nästan alla livsmiljöer. De är särskilt olika i sammansättningen av plankton. Till en början klassificerades alla arkéer som extremofiler, eftersom de kan leva i varma källor, vattendrag med hög s alth alt och på djup med betydande tryck.
Prokaryoternas betydelse i naturen och mänskligt liv
Prokaryoternas roll i naturen är betydande. Först och främst är de de första levande organismerna som uppstod på planeten. Forskare har funnit att bakterier och arkéer uppstod för cirka 3,5 miljarder år sedan. Teorin om symbiogenes antyder att vissa eukaryota cellorganeller också härstammar från dem. I synnerhet talar vi om plastider och mitokondrier.
Många prokaryoter används inom bioteknik för att producera läkemedel, antibiotika, enzymer, hormoner, gödningsmedel, herbicider. Människan har länge använt välgörande egenskapermjölksyrabakterier för tillverkning av ost, kefir, yoghurt, fermenterade produkter. Med hjälp av dessa organismer utförs rening av vattendrag och jordar, anrikning av malmer av olika metaller. Bakterier bildar tarmmikrofloran hos människor och många djur. Tillsammans med arkéer cirkulerar de många ämnen: kväve, järn, svavel, väte.
Å andra sidan är många bakterier orsaken till farliga sjukdomar och reglerar populationen av många växt- och djurarter. Dessa inkluderar pest, syfilis, kolera, mjältbrand, difteri.
Så, prokaryoter kallas organismer vars celler saknar en bildad kärna. Deras genetiska material representeras av en nukleoid, bestående av en cirkulär DNA-molekyl. Av moderna organismer tillhör bakterier och arkéer prokaryoter.
