U našem članku ćemo razmotriti strukturu prokariota i eukariota. Ovi se organizmi značajno razlikuju po nivou organizacije. A razlog tome su posebnosti strukture genetske informacije.
Karakteristike strukture prokariotskih ćelija
Prokarioti su svi živi organizmi čije ćelije ne sadrže jezgro. Od predstavnika pet modernih carstava žive prirode, samo jedno im pripada - Bakterije. Prokarioti koje razmatramo takođe uključuju plavo-zelene alge i arheje.
Uprkos odsustvu formiranog jezgra u njihovim ćelijama, one sadrže genetski materijal. Ovo vam omogućava pohranjivanje i prijenos nasljednih informacija, ali ograničava raznolikost metoda reprodukcije. Svi prokarioti se razmnožavaju dijeleći svoje ćelije na dva dijela. Nisu sposobni za mitozu i mejozu.
Struktura prokariota i eukariota
Strukturne karakteristike prokariota i eukariota koje ih razlikuju su prilično značajne. Osim strukture genetskog materijala, ovo se odnosi i na mnoge organele. Eukarioti, koji uključuju biljke, gljive i životinje, sadrže se u citoplazmimitohondrije, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, mnogo plastida. Prokarioti ih nemaju. Ćelijski zid, koji oboje imaju, razlikuje se po hemijskom sastavu. U bakterijama se sastoji od složenih ugljikohidrata pektina ili mureina, dok je u biljkama na bazi celuloze, a kod gljiva - hitina.
Historija otkrića
Osobine strukture i života prokariota naučnicima su postale poznate tek u 17. veku. I to uprkos činjenici da ova stvorenja postoje na planeti od njenog nastanka. Godine 1676. prvi ih je tvorac Anthony van Leeuwenhoek pregledao kroz optički mikroskop. Kao i sve mikroskopske organizme, naučnik ih je nazvao "životinjama". Termin "bakterije" pojavio se tek početkom 19. veka. Predložio ga je poznati njemački prirodnjak Christian Ehrenberg. Koncept "prokariota" nastao je kasnije, u eri stvaranja elektronskog mikroskopa. I u početku su naučnici ustanovili činjenicu o razlikama u strukturi genetskog aparata ćelija različitih stvorenja. E. Chatton je 1937. godine predložio kombinovanje organizama u dvije grupe prema ovoj osobini: pro- i eukariote. Ova podjela postoji do danas. U drugoj polovini 20. veka otkrivena je razlika među samim prokariotima: arheje i bakterije.
Karakteristike površinskog aparata
Površinski aparat prokariota sastoji se od membrane i ćelijskog zida. Svaki od ovih dijelova ima svoje karakteristike. Njihovu membranu formira dvostruki sloj lipida i proteina. prokarioti,čija je struktura prilično primitivna, imaju dvije vrste strukture ćelijskog zida. Tako se kod gram-pozitivnih bakterija sastoji uglavnom od peptidoglikana, ima debljinu do 80 nm i čvrsto je uz membranu. Karakteristična karakteristika ove strukture je prisustvo u njoj pora kroz koje prodire određeni broj molekula. Ćelijski zid gram-negativnih bakterija je vrlo tanak - do maksimalno 3 nm. Ne prianja čvrsto na membranu. Neki predstavnici prokariota imaju i mukoznu kapsulu sa vanjske strane. Štiti organizme od isušivanja, mehaničkih oštećenja i stvara dodatnu osmotsku barijeru.
prokariotske organele
Struktura ćelije prokariota i eukariota ima svoje značajne razlike, koje se prvenstveno sastoje u prisustvu određenih organela. Ove trajne strukture određuju nivo razvoja organizama u cjelini. Većina ih nema kod prokariota. Sinteza proteina u ovim ćelijama odvija se pomoću ribosoma. Vodeni prokarioti sadrže aerozome. To su plinske šupljine koje obezbjeđuju plovnost i regulišu stepen potapanja organizama. Samo prokarioti sadrže mezozome. Ovi nabori citoplazmatske membrane nastaju samo tokom upotrebe metoda hemijske fiksacije tokom pripreme prokariotskih ćelija za mikroskopiju. Organele kretanja bakterija i arheja su cilije ili flagele. A vezivanje za podlogu vrši se pijenjem. Ove strukture formirane od proteinskih cilindra nazivaju se i resice i fimbrije.
Šta je nukleoid
Ali najznačajnija razlika je struktura gena prokariota i eukariota. Svi ovi organizmi posjeduju nasljedne informacije. Kod eukariota se nalazi unutar formiranog jezgra. Ova dvomembranska organela ima sopstvenu matricu koja se zove nukleoplazma, omotač i hromatin. Ovdje se ne vrši samo skladištenje genetskih informacija, već i sinteza RNA molekula. U nukleolima, oni kasnije formiraju podjedinice ribozoma - organele odgovorne za sintezu proteina.
Struktura prokariotskih gena je jednostavnija. Njihov nasljedni materijal predstavljen je nukleoidom ili nuklearnom regijom. DNK kod prokariota nije spakovana u hromozome, već ima kružnu zatvorenu strukturu. Nukleoid takođe sadrži RNK i proteinske molekule. Potonji su po funkciji slični eukariotskim histonima. Oni su uključeni u umnožavanje DNK, sintezu RNK, popravku hemijske strukture i razbijanje nukleinske kiseline.
Obilježja životne aktivnosti
Prokarioti, čija struktura nije složena, provode prilično složene životne procese. To je ishrana, disanje, reprodukcija svoje vrste, kretanje, metabolizam… A za sve to sposobna je samo jedna mikroskopska ćelija čija se veličina kreće od 250 mikrona! Dakle, o primitivnosti se može govoriti samo relativno.
Obilježja strukture prokariota određuju mehanizme njihove fiziologije. Na primjer, oni su u stanju primiti energiju na tri načina. Prvi jefermentacija. Izvode ga neke bakterije. Ovaj proces se zasniva na redoks reakcijama, tokom kojih se sintetišu ATP molekuli. Ovo je hemijsko jedinjenje, tokom čijeg cijepanja se energija oslobađa u nekoliko faza. Stoga se ne zove uzalud "ćelijska baterija". Sledeći način je disanje. Suština ovog procesa je oksidacija organskih tvari. Neki prokarioti su sposobni za fotosintezu. Primjeri su plavo-zelene alge i ljubičaste bakterije, koje sadrže plastide u svojim stanicama. Ali arheje su sposobne za fotosintezu bez hlorofila. Tokom ovog procesa, ugljični dioksid se ne fiksira, već se direktno formiraju ATP molekuli. Dakle, u suštini, ovo je prava fotofosforilacija.
Vrsta obroka
Bakterije i arheje su prokarioti, čija struktura im omogućava da se hrane na različite načine. Neki od njih su autotrofi. Ovi organizmi sami sintetiziraju organske tvari tokom fotosinteze. Ćelije takvih prokariota sadrže hlorofil. Neke bakterije dobivaju energiju razgradnjom određenih organskih spojeva. Njihova vrsta ishrane naziva se hemotrofna. Predstavnici ove grupe su bakterije gvožđa i sumpora. Drugi apsorbuju samo gotova jedinjenja. Zovu se heterotrofi. Većina njih vodi parazitski način života i živi samo unutar ćelija drugih bića. Raznovrsnost ove grupe su i saprotrofi. Hrane se otpadnim proizvodima iliraspadajuće organske materije. Kao što vidite, način na koji se prokarioti hrane prilično je raznolik. Ova činjenica je doprinijela njihovoj širokoj rasprostranjenosti u svim staništima.
Oblici za reprodukciju
Prokarioti, čija je struktura predstavljena jednom ćelijom, razmnožavaju se dijeljenjem na dva dijela ili pupoljkom. Ova karakteristika je takođe posledica strukture njihovog genetskog aparata. Procesu binarne fisije prethodi duplikacija, odnosno replikacija DNK. U ovom slučaju, molekula nukleinske kiseline se prvo odmotava, nakon čega se svaki lanac umnožava prema principu komplementarnosti. Kromosomi nastali kao rezultat toga razilaze se prema polovima. Ćelije se povećavaju u veličini, između njih se stvara suženje, a zatim dolazi do njihove konačne izolacije. Neke bakterije su također sposobne formirati ćelije koje se aseksualno razmnožavaju - spore.
Bakterije i arheje: razlikovne karakteristike
Dugo vremena, arheje su, zajedno sa bakterijama, bile predstavnici Kraljevine Drobjanke. Zaista, imaju mnogo sličnih strukturnih karakteristika. To je prvenstveno veličina i oblik njihovih ćelija. Međutim, biohemijske studije su pokazale da imaju brojne sličnosti sa eukariotima. Ovo je priroda enzima, pod čijim se uticajem odvijaju procesi sinteze RNA i proteinskih molekula.
Prema načinu ishrane, većina njih su hemotrofi. Štoviše, tvari koje se razgrađuju u procesu dobivanja energije od strane arheja su raznovrsnije. To su i složeni ugljikohidrati iamonijaka i metalnih jedinjenja. Među arheama postoje i autotrofi. Vrlo često stupaju u simbiotski odnos. Među arhejama nema parazita. Najčešće se u prirodi nalaze komensali i mutualisti. U prvom slučaju, arheje se hrane tvarima tijela domaćina, ali mu ne štete. Za razliku od ove vrste simbioze, u uzajamnom odnosu, oba organizma imaju koristi. Neki od njih su metageni. Takve arheje naseljavaju probavni sistem ljudi i sisara preživara, uzrokujući prekomjerno stvaranje plinova u crijevima. Ovi organizmi se razmnožavaju binarnom fisijom, pupanjem ili fragmentacijom.
Arheje su ovladale skoro svim staništima. Posebno su raznoliki po sastavu planktona. U početku su sve arheje klasifikovane kao ekstremofile, jer su sposobne da žive u toplim izvorima, vodenim tijelima sa visokim salinitetom i na dubinama sa značajnim pritiskom.
Značaj prokariota u prirodi i ljudskom životu
Uloga prokariota u prirodi je značajna. Prije svega, oni su prvi živi organizmi koji su nastali na planeti. Naučnici su otkrili da su bakterije i arheje nastale prije oko 3,5 milijardi godina. Teorija simbiogeneze sugerira da neke eukariotske ćelijske organele također potječu od njih. Konkretno, govorimo o plastidima i mitohondrijama.
Mnogi prokarioti se koriste u biotehnologiji za proizvodnju lijekova, antibiotika, enzima, hormona, gnojiva, herbicida. Čovjek dugo koristi korisna svojstvabakterije mliječne kiseline za proizvodnju sireva, kefira, jogurta, fermentiranih proizvoda. Uz pomoć ovih organizama vrši se pročišćavanje vodenih tijela i tla, obogaćivanje ruda različitih metala. Bakterije formiraju crijevnu mikrofloru ljudi i mnogih životinja. Zajedno sa arhejama, oni kruže mnoge supstance: azot, gvožđe, sumpor, vodonik.
S druge strane, mnoge bakterije su uzročnici opasnih bolesti, regulišući populaciju mnogih biljnih i životinjskih vrsta. To uključuje kugu, sifilis, koleru, antraks, difteriju.
Dakle, prokarioti se nazivaju organizmi čije ćelije su lišene formiranog jezgra. Njihov genetski materijal predstavljen je nukleoidom koji se sastoji od kružnog DNK molekula. Od modernih organizama, bakterije i arheje pripadaju prokariotima.
