Прокариот и эукариот: отличия и в чем разница, таблица сравнения клеток

Строение клеток в микробиологии

Микробиология — это раздел науки, занимающийся изучением микроскопических организмов.

К таким организмам относятся вирусы, простейшие, плесневые грибы, дрожжи, бактерии. Их клетки имеют самое простое строение, а клеточная оболочка — стенка является их единственным твердым элементом, способным придать форму.

Примечание

Бактерии с тонкой стенкой называются грамотрицательными, с толстой — грамположительными.

Внутреннее содержимое простых клеток делится на две части. Первую составляет хромосома с одной молекулой ДНК. Вторую — цитоплазма с содержащимися в ней витаминами, кофакторами, блоками синтеза компонентов и продуктами распада.

Прокариоты и эукариоты – основные понятия

Прокариоты — прокариотические одноклеточные организмы. организмы.

Они положили начало эволюции и впоследствии создали ядерную клетку. организмы. Это бактерии.

Эукариоты — это ядерные клетки.

Они образуют живые организмы, Они состоят из одной или нескольких клеток. Структура, содержащая ядро, дала начало всему многообразию жизни.

Строение прокариотической клетки

Прокариоты имеют довольно простую структуру и очень маленькие размеры — от 1 до 15 мкм. Следует отметить, что 1 мкм соответствует 0,001 мм. Отсюда видно, насколько они малы. прокариоты.

Бактерии имеют различную форму:

кокки – шаровидные клетки;
бациллы – вытянутые палочки;
спириллы – извитые;
вибрионы – изогнутые.

В зависимости от к какой группе относятся В зависимости от того, насколько они малы, они могут существовать по отдельности или образовывать группы. Стрептококки, например, образуют цепочку из множества зерен. Стафилококки образуют скопление, похожее на виноградину.

Их отличительная особенность прокариот — Отсутствие стандартизированного ядра Мембранные органоиды также отсутствуют. Генетический материал расположен на одной хромосоме. Он содержит единственную ДНК, которая не связана с белками. Кольцевидная ДНК расположена непосредственно в цитоплазме.

Цитоплазма заполняет внутреннее пространство. Все немногочисленные органоиды содержатся в нем. Ферменты, выполняющие жизненно важные функции, распределены во внутреннем пространстве или находятся в стенке внутренней мембраны.

Внутри клетки откладываются резервные вещества: жиры, полисахариды, полифосфаты. Они могут потребляться клеткой по мере необходимости. Снаружи бактерия покрыта цитоплазматической мембраной.

В верхней части находится клеточная стенка, которая состоит из мышей. Он представляет собой смесь полисахаридов и белковых молекул. Клеточная стенка покрыта муцилагиновой капсулой. Цитоплазматическая мембрана образует мезосомы. Бактерии могут иметь буйки и плавники — органеллы, которые перемещаются в жидкой среде.

Плюсы и минусы прокариот

Прокариоты играют как положительную, так и отрицательную роль. Примером негативного воздействия являются болезни, вызванные бактериями: Туберкулез, холера, тиф и другие.

Особенности строения клеток прокариот

Прокариотами называют все живые организмы, клетки которых не содержат ядра. Из представителей пяти современных к ним принадлежат только одно – Бактерии. Прокариоты, строение которых мы рассматриваем, также включают представителей сине-зеленых водорослей и архей.

Несмотря на отсутствие в их клетках оформленного ядра, генетический материал они содержат. Это позволяет хранить и передавать наследственную информацию, но ограничивает разнообразие способов размножение. Воспроизведение всех прокариот происходит путем деления их клетки надвое. К митозу и мейозу они не способны.

«Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты»

Код раздела ЕГЭ: 2.2. Многообразие клеток. Прокариотические и эукариотические клетки. Сравнительная характеристика клеток растений животных, бактерий, грибов.

Подавляющее большинство известных на сегодняшний день живых организмов (растения, животные, грибы и бактерии) имеет клеточное строение. Форма клеток может быть округлой, цилиндрической, кубической, призматической, дисковидной, веретеновидной, звездчатой и др.

Несмотря на все разнообразие клеток, общий план строения для них един: все они содержат наследственную информацию, погруженную в цитоплазму, и окружающую клетку плазматическую мембрану. Снаружи от мембраны у клетки может быть еще клеточная стенка, состоящая из различных веществ, которая служит для защиты клетки и является своего рода ее внешним скелетом.

Прокариоты и эукариоты

В настоящее время различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические.

Прокариотическая клетка не имеет ядра, ее наследственная информация не отделена от цитоплазмы мембранами. Область цитоплазмы, в которой хранится наследственная информация в прокариотической клетке, называют нуклеоидом. Прокариотами являются бактерии.

Эукариотическая клетка — клетка, в которой хотя бы на одной из стадий развития имеется ядро — специальная структура, в которой находится ДНК. К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы.

Размеры прокариотических клеток, как правило, на порядок меньше, чем размеры эукариотических. Большинство прокариот является одноклеточными организмами, а эукариоты — многоклеточными.

Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, бактерий и грибов

Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают еще целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат специфические органоиды — хлоропласты, которые обусловливают их способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются.

Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, наполненные клеточным соком. В клетках животных, грибов и бактерий они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твердых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген, а у бактерий — волютин.

Еще одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверхностного аппарата: у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматическая мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом, тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза, а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химическая природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов — хитин, а у бактерий — муреин.

Бактериальные клетки имеют следующие характерные для них структуры — плотную клеточную стенку, клеточную мембрану, одну кольцевую хромосому, расположенную в нуклеотиде, рибосомы, мезосомы (внутренние клеточные мембраны), жгутики и клеточные включения в виде жировых капель и гранул полисахаридов. В этих клетках нет многих органоидов, характерных для эукариотических растительных, животных и грибных клеток. По способу питания бактерии делятся на автотрофов, хемотрофов и гетеротрофов.

Клетки растений содержат характерные только для них пластиды — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зеленые растения относятся к автотрофным организмам.

У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой.

Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.

Это конспект по теме «Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты». Выберите дальнейшие действия:

Перейти к следующему конспекту:
Вернуться к списку конспектов по Биологии.
Проверить знания по Биологии.

Таблица отличий прокариот от эукариот

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Клеточное ядро	Нет	Есть
Мембранные органоиды	Нет. Их функции выполняют впячивания клеточной мембраны, на которых располагаются пигменты и ферменты.	Митохондрии, пластиды, лизосомы, ЭПС, комплекс Гольджи
Оболочки клетки	Более сложные, бывают различные капсулы. Клеточная стенка состоит из муреина.	Основной компонент клеточной стенки целлюлоза (у растений) или хитин (у грибов). У клеток животных клеточной стенки нет.
Генетический материал	Существенно меньше. Представлен нуклеоидом и плазмидами, которые меют кольцевую форму и находятся в цитоплазме.	Объем наследственной информации значительный. Хромосомы (состоят из ДНК и белков). Характерна диплоидность.
Деление	Бинарное деление клетки.	Есть митоз и мейоз.
Многоклеточность	Для прокариот не характерна.	Представлены как одноклеточными, так и многоклеточными формами.
Рибосомы	Мельче	Крупнее
Обмен веществ	Более разнообразный (гетеротрофы, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие различными способами автотрофы; анаэробное и аэробное дыхание).	Автотрофность только у растений за счет фотосинтеза. Почти все эукариоты аэробы.
Происхождение	Из неживой природы в процессе химической и предбиологической эволюции.	От прокариот в процессе их биологической эволюции.

Все живые организмы могут быть распределены в одну из двух групп (прокариоты или эукариоты) в зависимости от основной структуры их клеток. Прокариоты – живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл. Эукариоты – живые организмы, которых содержат ядро, а также мембранные органеллы.

Клетка является фундаментальной составляющей нашего современного определения жизни и живых существ. Клетки рассматриваются в качестве основных строительных блоков жизни и используются в определении того, что значит быть «живым».

Давайте взглянем на одно определение жизни: «Живые существа – это химические организации, состоящие из клеток и способные размножаться» (Китон, 1986). Это определение базируется на двух теориях – клеточной теории и теории биогенеза. впервые была предложена в конце 1830-х годов немецкими учеными Маттиасом Якобом Шлейденом и Теодором Шванном. Они утверждали, что все живые существа состоят из клеток. Теория биогенеза, предложенная Рудольфом Вирховым в 1858 году, утверждает, что все живые клетки возникают из существующих (живых) клеток и не могут появиться спонтанно из неживой материи.

Компоненты клеток заключены в мембрану, которая служит барьером между внешним миром и внутренними составляющими клетки. Клеточная мембрана – избирательный барьер, это означает, что он пропускает некоторые химические вещества, поддерживающие равновесие, необходимое для жизнедеятельности клеток.

Клеточная мембрана регулирует перемещение химических веществ из клетки в клетку следующими способами:

диффузия (тенденция молекул вещества к минимизации концентрации, то есть перемещение молекул из области с более высокой концентрацией по направлению к области с более низкой до момента выравнивания концентрации);
осмос (движение молекул растворителя через частично проницаемую мембрану для того, чтобы уравнять концентрацию растворенного вещества, которое не в состоянии двигаться через мембрану);
селективный транспорт (при помощи мембранных каналов и насосов).

Прокариоты – организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра или любых мембранных органелл. Это означает, что генетический материал ДНК у прокариот не связан в ядре. Кроме того, ДНК прокариот менее структурирована, чем у эукариот. В прокариотах ДНК одноконтурная. ДНК эукариот организована в хромосомы. Большинство прокариот состоят только из одной клетки (одноклеточные), но есть несколько и многоклеточных. Ученые разделяют прокариот на две группы: и .

Типичная клетка прокариота включает:

плазматическую (клеточную) мембрану;
цитоплазму;
рибосомы;
жгутики и пили;
нуклеоид;
плазмиды;

Строение прокариотической клетки

По сравнению с эукариотической, клетка прокариот выглядит гораздо проще (Рис. 4).

Рис. 4. Клетка прокариот и эукариот (Источник)

У прокариот нет ядра, единственная кольцевая молекула ДНК, находящаяся в клетках прокариот и условно называемая бактериальной хромосомой, находится в центре клетки, однако эта молекула ДНК не имеет оболочки и располагается непосредственно в цитоплазме.

Рассмотрим строение прокариотической клетки (Рис. 5).

Рис. 5. Строение прокариотической клетки (Источник)

Снаружи клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной. Строение мембран у двух этих групп организмов одинаковое. Клеточная мембрана прокариот образует многочисленные впячивания внутрь клетки – мезосомы. На них располагаются ферменты, обеспечивающие реакции обмена веществ в прокариотической клетке. Поверх плазматической мембраны клетки прокариот покрыты оболочкой, состоящей из углеводов, напоминающей клеточную стенку растительных клеток. Однако эта стенка образована не клетчаткой, как у растений, а другими полисахаридами – пектином и муреином. В цитоплазме прокариотических клеток нет мембранных органоидов: митохондрий, пластидов, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом. Их функции выполняют складки и впячивания наружной мембраны – мезосомы. В цитоплазме прокариот беспорядочно располагаются мелкие рибосомы. Цитоскелета в прокариотических клетках тоже нет, но иногда встречаются жгутики, которые способствуют передвижению бактерий. На поверхности бактериальной клетки находятся пили – белковые нити, с помощью которых бактерии присоединяются к субстрату или поверхности. Половые пили служат для обмена генетического материала между различными бактериями.

Фотосинтезирующие бактерии – цианобактерии, имеют в клетках фотосинтезирующие мембраны или тилакоиды, в которых содержатся пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза (Рис. 6), такие как хлорофилл.

Рис. 6. Цианобактерия (Источник)

На тилакоидах содержатся пигменты, являющиеся вспомогательными при процессе фотосинтеза – фикобилины: аллофикоцианин, фикоэритрин и фикоцианин. Фикобилины образуют прочные соединения с белками (фикобилинпротеиды). Связь между фикобилинами и белками разрушается только кислотой.

В клетках прокариот откладываются и запасные питательные вещества, отложение или запас происходит в результате избытка питательных веществ, а потребление при недостатке питательных веществ. К запасным питательным веществам относятся полисахариды (крахмал, гликоген, гранулеза), липиды (гранулы или капли жира), полифосфаты (источник фосфора и энергии).

Большинство эукариот являются аэробами, то есть используют в энергетическом обмене кислород воздуха. Напротив, многие прокариоты являются анаэробами, и кислород для них вреден. Некоторые бактерии, называемые азотфиксирующими, способны усваивать азот воздуха, чего эукариоты делать не могут. Те виды прокариот, которые получают энергию благодаря фотосинтезу, содержат особую разновидность хлорофилла, который может располагаться на мезосомах.

В неблагоприятных условиях (холод, жара, засуха) многие бактерии образуют споры. При спорообразовании вокруг бактериальной хромосомы образуется особая плотная оболочка, а остальное содержимое клетки отмирает. Спора может десятилетиями находиться в неактивном состоянии, а в благоприятных условиях из нее снова прорастает активная бактерия (Рис. 7).

Рис. 7. Схема образования спор у бактерий (Источник)

Эволюция вирусов

Вирусы представляют собой микроскопические частицы, которые состоят из молекул нуклеиновых кислот, заключенных в протеиновую оболочку (капсид). Особенностями вирусных микроорганизмов является наличие только одного типа нуклеиновых кислот (РНК или ДНК), а также неспособность размножаться, находясь вне клетки хозяина.

Откуда взялись бесклеточные организмы

В настоящее время выдвинуты следующие теории происхождения вирусов в ходе эволюции:

регрессия одноклеточных микроорганизмов;
переход доклеточных форм к паразитическому способу жизни;
отсоединение отдельных участков ДНК или РНК клеточных организмов с сохранением зависимости.

У каждой теории существуют недостатки, не позволяющие ее принять за единую правильную версию.

Изменчивость и наследственность вирусов

Эволюцию вирусов ученые пытаются проследить, проводя анализ геномов современных микроорганизмов.

Выяснено, что развитие вирусов происходит в результате изменения последовательностей соединения участков ДНК или РНК под воздействием различных внешних факторов. Это приводит к возникновению более адаптированных к создавшимся условиям мутантов, способным сразу же воспроизводить себе подобных. Такая быстрота генетических изменений ускоряет эволюцию данных микроорганизмов, способствует появлению новых заболеваний, повышает устойчивость вирусов к неблагоприятным воздействиям.

Особенности эволюции вирусов на современном этапе

В ходе эволюции, помимо мутаций, у вирусов выработалась «антигенная изменчивость», результатом которой является создание новых штаммов микроорганизмов. Данный процесс заключается в «перемешивании» генов различных вирусов при заражении клетки микрочастицами, имеющими сходное происхождение.

Возникающие штаммы обладают большей вирулентностью, способностью противостоять антимикробным препаратам и дезинфицирующим средствам, а также заражать другие виды макроорганизмов.

Почему вирусы называют двигателями эволюции

Изучение роли вирусов в эволюции жизни на Земле привело ученых к выводу, что их жизнедеятельность спровоцировала треть всех изменений, оказывающих влияние на геном животных и человека. Постоянное противостояние этим микроорганизмам привело к формированию всех органов и тканей, выполняющих различные функции. Поэтому вирусы еще называют стихийным злом эволюции. Однако считается, что живой мир планеты не был бы таким, какой он есть сейчас, если бы не вирусы.

Влияние вирусов на эволюцию человека происходило во время инфицирования клеток, участвующих в процессе размножения. Образовавшиеся провирусы внедрялись в геном, становясь частью наследственной информации. Подобные мутации повлияли на изменения геномов даже в большей степени, чем это было возможно в ходе естественной эволюционной изменчивости.

Исследуя роль вирусов в эволюции эукариотических клеток, ученые обнаружили вирусное происхождение некоторых структурных элементов. Также существует теория вирусного возникновения ядра. В ее основу положено происхождение клеточного ядра от большого ДНК-содержащего вируса. Проникнув в архею и начав размножаться, микроорганизм стал полностью ее контролировать.

Происхождение одноклеточных эукариот

Эукариотные организмы — Протозоа, различные группы растений, грибы и многоклеточные животные — доминируют в современной биосфере. Однако все они несут в своих клетках симбионты — потомков древних, свободно живущих бактерий. Только благодаря им эукариотные организмы …способны ли они жить в атмосфере, богатой кислородом… и использовать энергию солнечного света для синтеза органичесвещества. Возможно, так оно и есть, эукариоты …они вообще не контролируют биосферу?

В настоящее время хорошо известно, что митохондрии и пластиды являются эукариотичМитохондрии и пластиды клетки происходят от симбиотических бактерий — альфа-протеобактерий (кислорододышащих бактерий) и цианобактерий, соответственно. Этот симбиоз развился два миллиарда лет назад. Митохондрии уже присутствовали у последнего общего предка всех современных людей эукариотявляется их универсальной особенностью. Хотя некоторые современные организмы эукариоты не хватает митохондрий, это результат вторичной потери.

Симбиогенетическая теория Маргулис

В 1967 году Линн Маргулис опубликовала подробное изложение симбологенетической теории, согласно которой эукариоты (организмы с клеточными ядрами) возникли в результате ряд комбинаций разных клеток вместе.

Современная вариация этой теории гласит, что основа формирования эукариот, не является общей тенденцией, распространяющейся на многие эволюционные ветви (как Маргулис предложил), а скорее единое проявлениечто привело к слиянию антибактериальных и протеобактериальных клеток. Это привело к образованию сложной клетки с митохондриями, которая стала первым эукариотом.

Другие симбиогенетические процессы, такие как захват водорослей, превращающихся в хлоропласты, происходили много раз, но не связаны с происхождением эукариот как не связанные с происхождением последних.

Возможные предки митохондрий

Американский биолог Л. Томас сказал: «Принято считать митохондрии как в порабощенных существах, пойманных в ловушку для снабжения клеток АТФ и неспособных самостоятельно дышать. Но с точки зрения самих митохондрий, они — живые существа, которые давно нашли наилучшее убежище, в котором можно жить с наименьшими усилиями и наименьшим риском.» Поэтому мы не должны забывать, что в каждой клетке нашего тела находятся крошечные потомки древних Оксифилия кислородолюбивые бактерии, которые тайно вторглись в в организм наши далекие предки 2 миллиарда лет назад и живут в нас, сохраняя свои гены и биохимию.

Какие же прокариоты могли быть предки митохондрий? Среди современных прокариот наиболее близкими к ним являются пурпурные альфа-протеобактерии (об этом говорят новые данные по молекулярной филогении); аэробные фотосинтезирующие бактерии…чья мембрана образует глубокие выпуклости…, похожи на митохондриальные кристаллы.. Их предки, вероятно, жили в кислородных карманах анаэробной биосферы. Они вступают в симбиотические отношения с древней амебой… эукариотами, протеобактерии …они потеряли способность к фотосинтезу……когда они стали получать все необходимые питательные вещества от своих хозяев. органичесВсе питательные вещества они получали от своего хозяина — древней амебы. эукариота, которые также извлекали пользу из высоких концентраций кислорода, перерабатываемого симбионтами. Толчком к развитию этого симбиоза, по-видимому, послужила «кислородная катастрофа» в раннем протерозое.

Версии симбиотичной компонентности эвкариот

Согласно наиболее распространенной версии (три симбиоза), предок эукариот было сообщество прокариот, включавшее как не менее 3 статей:

Что такое эукариотическая клетка

Организмы, состоящие из эукариотических клеток, называются эукариотами и являются частью эукариотического царства. К ним относятся животные, растения и грибы.

Эукариотическая клетка характеризуется тем, что внутри нее находится наследственный генетический материал (ДНК) организма и имеет сложную структуру, состоящую из органелл, которые выполняют различные важные функции в клетке.

Эукариотические клетки выполняют жизненно важные для эукариотических организмов функции, такие как, размещение генетического материала и выполнение процесса синтеза белка, что позволяет им получать энергию для выполнения других задач.

Сравнение прокариот и эукариот

Вся жизнь на Земле состоит из эукариотических клеток или прокариотических клеток. Прокариоты были первой формой жизни. Ученые считают, что эукариоты эволюционировали от прокариот около 2,7 миллиарда лет назад.

Эукариотическая клетка имеет мембрану, которая окружает ядро, отделяя его от цитоплазмы. Прокариотическая клетка не обладает структурами с мембранами внутри, то есть ее внутриклеточное содержимое разбросано по цитоплазме.

Сравнительная таблица характеристик прокариот и эукариот

Прокариоты	Эукариоты
Клетка без определенного ядра, ее генетический материал рассеян в цитоплазме.	Клетка с ядром, определяемым мембраной, содержащей генетический материал.
Размером т 1 до 10 микрон.	Размером от 10 до 100 микрон.
Форма может быть сферической, спиралевидной. Хотя они одноклеточные, они могут образовывать колонии.	Очень разнообразные по форме, они могут представлять собой одноклеточные или многоклеточные организмы.
Локализована в нуклеоиде, не будучи окруженной мембраной.	ДНК и белки образуют хроматин, который концентрируется в ядре
Прямой способ деления клетки, в основном, путем бинарного деления. Нет митотического веретена или микротрубочек.	Делится с помощью митоза и мейоза. Клетка имеет митотический веретен или какую-то форму упорядочения микротрубочек.
Выраженные в группах, называемых оперонами.	Индивидуально выраженные; они обладают интронами и экзонами.
Рибосомы маленькие.	Рибосомы большие
Жгутик простой, состоящий из белка флагеллина.	Соединение, состоящее из тубулина и других белков.
Круговая хромосома.	Каждая с двумя хроматидами, центромерой и теломерами.
Есть клеточная стенка.	Клеточная стенка присутствует только в растениях и грибах.
Представители: бактерии и археи.	Представители: растения, животных и грибы.
Примеры: бактерии золотистый стафилококк, архея Halobacterium salinarum.	Примеры: Дрожжи хлеба Saccharomyces cerevisiae, плодовая муха Drosophila melanogaster.