Prokarioti: struktura in značilnosti vitalnih funkcij

V tem članku obravnavamo strukturo prokariontov in evkariontov.

Posebnosti strukture prokariotskih celic

Prokarionti so vsi živi organizmi, katerih celice ne vsebujejo jedra. Predstavnikov petih sodobnih Kralji živih bitij jim pripada samo ena stvar - bakterije. Prokarioti, katerih struktura razmišljamo, vključujejo tudi modro-zelene alge in arheo.

Kljub odsotnosti jedra v svojih celicah vsebujejo genetski material. To vam omogoča shranjevanje in pošiljanje dednih podatkov, vendar omejuje različne načine razmnoževanja. Reprodukcija vseh prokariontov se pojavi tako, da se njihove celice delijo na dva. Niso zmožni mitoze in mejoze.

Struktura prokariontov in evkariontov

Značilnosti strukture prokariontov in evkariontov, ki jih ločujejo, so precejšnje. Poleg strukture genetskega materiala to velja tudi za številne organele. Evkariontih, vključno rastline, glive in živali, vsebujejo v citoplazemskim mitohondrijih, Golgi napravi, endoplazemski retikulum, veliko plastidih. V prokariontih so odsotni. Celična stena, ki je prisotna v obeh, se razlikuje v kemijski sestavi. V bakterij, ki je sestavljen iz ogljikovih hidratov, pektin ali murein, ker v rastlinah je na osnovi celuloze in gliv - hitina.

Zgodovina odkritja

Posebnosti strukture in vitalne dejavnosti prokariontov so znanstvenike postale znane šele v 17. stoletju. In to kljub dejstvu, da so ta bitja obstajala na planetu od njenega začetka. Leta 1676 so ga v optičnem mikroskopu prvič obravnavali njen avtor, Anthony van Leeuwenhoek. Kot vsi mikroskopski organizmi jih je znanstvenik imenoval "animalikulami". Izraz "bakterije" se je pojavil šele v začetku 19. stoletja. Predlagal ga je znan nemški naravoslovec Christian Ehrenberg. Pojem "prokariontov" je nastal kasneje, v dobi ustvarjanja elektronskega mikroskopa. In prvič, znanstveniki so ugotovili, da je razlika v strukturi genetskega aparata celic različnih bitij. E. Chatteron je leta 1937 predlagal, da na tej osnovi združimo organizme v dve skupini: pro- in eukarioti. Ta delitev obstaja do danes. V drugi polovici 20. stoletja so med samimi prokarionti odkrili razliko: arheze in bakterije.

Značilnosti površinskega aparata

Površinski aparat prokariota je sestavljen iz membrane in celične stene. Vsak od teh delov ima svoje značilnosti. Njihovo membrano tvori dvojna plast lipidov in beljakovin. Prokarioti, katerih struktura je povsem primitivna, imajo dve vrsti strukture celične stene. Tako je v gram-pozitivnih bakterijah večinoma peptidoglikan, debelina do 80 nm in tesno povezana z membrano. Značilna lastnost te strukture je prisotnost pora, skozi katero prodrejo številne molekule. Celična stena gram-negativnih bakterij je zelo tanka - največ 3 nm. Ne mega proti membrani. Nekateri prokarioti imajo sluznico zunaj. Ščiti organizme pred izsušitvijo, mehanskimi poškodbami, ustvarja dodatno osmotsko pregrado.

Prokariotski organeli

Struktura prokariontske celice in eukariota ima pomembne razlike, ki so predvsem sestavljene iz prisotnosti določenih organelov. Te stalne strukture določajo stopnjo razvoja organizmov na splošno. V prokariontih je večina od njih odsotna. Sinteza beljakovin v teh celicah so ribosomi. Prokarioti vode vsebujejo aerosome. To so plinske votline, ki zagotavljajo vzgon in uravnavajo stopnjo potopitve organizmov. Samo v celicah prokariontov so mesozomi. Te gube citoplazemske membrane se pojavijo le med uporabo kemičnih fiksacijskih metod med pripravo prokariotske celice do mikroskopije. Organele gibanja bakterij in arheja so cilia ali flagella. In pritrditev na podlago opravljajo žage. Te strukture, ki jih sestavljajo proteinski cilindri, imenujemo tudi vili in pili.

Kaj je nukleotid

Najpomembnejša razlika pa je v strukturi prokariontskega in evkariontskega gena. Vse te organizme posedujejo dedne informacije. V evkariontih se nahaja znotraj okrašenega jedra. Ta dvojna membrana ima svojo matriko, ki se imenuje nukleoplazma, membrana in kromatin. To ni samo shranjevanje genskih informacij, temveč tudi sinteza molekul RNK. V nukleolih teh, so podenote ribosomov, organele, odgovorne za sintezo beljakovin, se nato oblikujejo.

Struktura prokariontskih genov je enostavnejša. Njihov dedni material predstavlja nukleotidna ali jedrska regija. DNK v prokariontih ni pakirana v kromosome, ampak ima obročasto zaprto strukturo. Nukleoid vključuje tudi RNK in proteinske molekule. Slednji so podobni funkciji histona evkariontov. Sodelujejo pri podvojitvi DNK, sintetizirajo RNA, obnavljajo kemično strukturo in prekrivajo nukleinske kisline.

Značilnosti življenja

Prokarioti, katerih struktura ni težka, opravljajo precej zapletene življenjske procese. Ta hrana, dihanje, reprodukcija lastne vrste, gibanje, metabolizem ... In vse to je sposobno le en mikroskopski celici, katerih razsežnosti se gibljejo od 250 mikronov! Torej je mogoče govoriti o primitivnosti le relativno.

Značilnosti strukture prokariontov določajo mehanizme njihove fiziologije. Na primer, lahko sprejemajo energijo na tri načine. Prva je fermentacija. Izvajajo ga nekatere bakterije. Ta proces temelji na reakcijah oksidacije in redukcije, pri katerih se sinteze ATP molekul. Je kemična spojina, katere delitev sprošča energijo v več fazah. Zato ni zaman imenovana "celična baterija". Naslednji način je dihanje. Bistvo tega procesa je oksidacija organskih snovi. Nekateri prokarionti so sposobni fotosinteze. Njihovi primeri so modro-zelene alge in vijolične bakterije, ki vsebujejo plastide v celicah. Ampak arheja so sposobna klorofilne fotosinteze. Med tem procesom ogljikov dioksid ni fiksiran, vendar se ATP molekule tvorijo neposredno. Zato je v resnici to prava fotofosforacija.

Vrsta hrane

Bakterije in arhea so prokarioti, katerih struktura omogoča, da izvajajo različne načine hranjenja. Nekateri so avtotrofi. Ti organizmi sintetizirajo organske snovi sami med fotosintezo. V celicah takih prokariontov je klorofil. Nekatere bakterije dobijo energijo tako, da delijo nekatere organske spojine. Njihova vrsta hrane se imenuje hemotropic. Predstavniki te skupine so železne in žveplove bakterije. Drugi absorbirajo le gotove spojine. Imenujejo se heterotrofi. Večina jih vodi parazitski način življenja in živi le znotraj celic drugih bitij. Spremembe te skupine so saprotrofi. Nanašajo se na proizvode vitalne dejavnosti ali razgradnjo organskih snovi. Kot lahko vidite, so načini prehranjevanja prokariontov precej raznoliki. To dejstvo je prispevalo k njihovi široki porazdelitvi v vseh habitatih.

Oblike reprodukcije

Prokarioti, katerih struktura je predstavljena s samo eno celico, pomnožimo tako, da jih razdelimo na dva dela ali pa jih potresemo. Ta funkcija je tudi posledica strukture njihovega genskega aparata. Pred procesom binarne delitve sledi podvojitev ali Podvajanje DNA. V tem primeru je molekula nukleinske kisline najprej nevezana, po kateri se vsaka veriga podvaja načelo komplementarnosti. Nastali kromosomi se razhajajo na polovice. Celice se povečujejo, med njimi se oblikuje zožitev in nato se končno izolira. Nekatere bakterije so sposobne tudi tvoriti celice nespečnega razmnoževanja - spore.

Bakterije in arhea: značilne lastnosti

Arheja so skupaj z bakterijami dolgo časa predstavljali predstavniki Kraljevine Drobije. In res, imajo veliko podobnih značilnosti strukture. To je predvsem velikost in oblika njihovih celic. Vendar pa so biokemijske študije pokazale, da imajo številne podobnosti z evkariontom. To je narava encimov, pod vplivom katerih se pojavijo procesi sinteze RNK in proteinskih molekul.

Kot prehrana je večina hemotrofov. In snovi, ki so razdeljene v proces pridobivanja energije arheanov, so bolj raznolike. Ta kompleksni ogljikovi hidrati in amoniak ter kovinske spojine. Obstajajo med arhejo in avtotrofi. Zelo pogosto vstopajo v simbiotsko razmerje. Med arheologijo ni parazitov. Najpogosteje v naravi so komisarji in vzajemci. V prvem primeru se arheja hranijo na gostiteljskih snoveh, vendar jim ne škoduje. Za razliko od te vrste simbioze, z medsebojnimi odnosi, koristijo oba organizma. Nekatere so metagene. Taki arheani živijo v prebavnem sistemu ljudi in sesalcev prežvekovalcev, kar povzroča prekomerno tvorbo plinov v črevesju. Ti organizmi se pomnožijo z binarno delitvijo, z utripanjem ali z razdrobljenostjo.

Arheani so obvladali skoraj vse habitate. Posebno so raznoliki v sestavi planktona. Sprva je vse arheje spadajo v skupino ekstremofilnih ker so sposobni, da živijo v vročih vrelcih in v rezervoarje z visoko slanost in globino z velikim pritiskom.

Pomen prokariontov v naravi in ​​človeškem življenju

Vloga prokariontov v naravi je pomembna. Najprej so to prvi živi organizmi, ki so nastali na planetu. Znanstveniki so ugotovili, da so se bakterije in arkani pojavile pred približno 3,5 milijardi let. Teorija simbiogeneze nakazuje, da so tudi nekateri organeli evkariotskih celic izvirali iz njih. Zlasti govorimo o plastidih in mitohondrijih.

Veliko prokarionti se uporabljajo v biotehnologiji za proizvodnjo zdravil ali, antibiotikov, encimov, hormonov, gnojil in herbicidov. Človek že dolgo uporablja uporabne lastnosti mlečnokislinskih bakterij za izdelavo sira, kefirja, jogurta in kislo zelje. S pomočjo teh organizmov se vodna telesa in tla očistijo in obogatijo se različne kovine. Bakterije tvorijo mikrofloro črevesja človeka in veliko živali. Skupaj s Arheanom krožijo številne snovi: dušik, železo, žveplo, vodik.

Po drugi strani pa so mnoge bakterije vzročni dejavnik nevarnih bolezni, ki urejajo število številnih vrst rastlin in živali. Med njimi so kuga, sifilis, kolera, antraks, davica.

Torej, prokarioti imenujemo organizmi, katerih celice so brez formalnega jedra. Njihov genski material predstavlja nukleoid, ki sestoji iz krožne DNA molekule. Med sodobnimi organizmi prokarioti vključujejo bakterije in arheo.