U našem članku ćemo razmotriti strukturu prokariota i eukariota. Ti se organizmi značajno razlikuju u razini organizacije. A razlog tome su osobitosti strukture genetskih informacija.
Obilježja strukture prokariotskih stanica
Prokarioti su svi živi organizmi čije stanice ne sadrže jezgru. Od predstavnika pet modernih kraljevstava žive prirode, samo jedno im pripada - Bakterije. Prokarioti koje razmatramo također uključuju plavo-zelene alge i arheje.
Unatoč odsutnosti formirane jezgre u njihovim stanicama, one sadrže genetski materijal. To vam omogućuje pohranjivanje i prijenos nasljednih informacija, ali ograničava raznolikost metoda reprodukcije. Svi se prokarioti razmnožavaju dijeleći svoje stanice na dva dijela. Nisu sposobni za mitozu i mejozu.
Struktura prokariota i eukariota
Strukturne značajke prokariota i eukariota koje ih razlikuju prilično su značajne. Osim strukture genetskog materijala, to vrijedi i za mnoge organele. Eukarioti, koji uključuju biljke, gljive i životinje, sadrže se u citoplazmimitohondrije, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, mnogo plastida. Prokarioti ih nemaju. Stanična stijenka, koju oboje imaju, razlikuje se po kemijskom sastavu. U bakterijama se sastoji od složenih ugljikohidrata pektina ili mureina, dok je u biljkama na bazi celuloze, a u gljivama - hitina.
Povijest otkrića
Obilježja strukture i života prokariota znanstvenicima su postala poznata tek u 17. stoljeću. I to unatoč činjenici da ta stvorenja postoje na planetu od njegovog nastanka. Godine 1676. prvi ih je tvorac Anthony van Leeuwenhoek pregledao kroz optički mikroskop. Kao i sve mikroskopske organizme, znanstvenik ih je nazvao "životinjama". Pojam "bakterije" pojavio se tek početkom 19. stoljeća. Predložio ga je poznati njemački prirodoslovac Christian Ehrenberg. Koncept "prokariota" nastao je kasnije, u eri stvaranja elektronskog mikroskopa. I u početku su znanstvenici utvrdili činjenicu razlika u strukturi genetskog aparata stanica različitih stvorenja. E. Chatton je 1937. predložio kombiniranje organizama u dvije skupine prema ovoj osobini: pro- i eukariote. Ova podjela postoji do danas. U drugoj polovici 20. stoljeća otkrivena je razlika među samim prokariotima: arheje i bakterije.
Značajke površinskog aparata
Površinski aparat prokariota sastoji se od membrane i stanične stijenke. Svaki od ovih dijelova ima svoje karakteristike. Njihovu membranu čini dvostruki sloj lipida i proteina. prokarioti,čija je struktura prilično primitivna, imaju dvije vrste strukture stanične stijenke. Dakle, kod gram-pozitivnih bakterija se uglavnom sastoji od peptidoglikana, ima debljinu do 80 nm i čvrsto je uz membranu. Karakteristična značajka ove strukture je prisutnost u njoj pora kroz koje prodire brojne molekule. Stanična stijenka gram-negativnih bakterija je vrlo tanka – do najviše 3 nm. Ne prianja čvrsto uz membranu. Neki predstavnici prokariota imaju i mukoznu kapsulu izvana. Štiti organizme od isušivanja, mehaničkih oštećenja i stvara dodatnu osmotsku barijeru.
prokariotske organele
Struktura stanice prokariota i eukariota ima svoje značajne razlike, koje se prvenstveno sastoje u prisutnosti određenih organela. Ove trajne strukture određuju razinu razvoja organizama u cjelini. Većina ih je odsutna u prokariota. Sinteza proteina u tim stanicama odvija se pomoću ribosoma. Vodeni prokarioti sadrže aerosome. To su plinske šupljine koje osiguravaju uzgonu i reguliraju stupanj uronjenja organizama. Samo prokarioti sadrže mezosome. Ovi nabori citoplazmatske membrane javljaju se samo tijekom primjene metoda kemijske fiksacije tijekom pripreme prokariotskih stanica za mikroskopiju. Organele kretanja bakterija i arheja su cilije ili bičevi. A pričvršćivanje na podlogu provodi se pićem. Ove strukture formirane od proteinskih cilindra također se nazivaju resice i fimbrije.
Što je nukleoid
Ali najznačajnija razlika je struktura gena prokariota i eukariota. Svi ti organizmi posjeduju nasljedne informacije. U eukariota se nalazi unutar formirane jezgre. Ova dvomembranska organela ima svoj matriks koji se zove nukleoplazma, ovojnica i kromatin. Ovdje se ne provodi samo pohranjivanje genetskih informacija, već i sinteza RNA molekula. U jezgrama, oni kasnije formiraju podjedinice ribosoma - organele odgovorne za sintezu proteina.
Struktura prokariotskih gena je jednostavnija. Njihov nasljedni materijal predstavljen je nukleoidom ili nuklearnom regijom. DNA kod prokariota nije pakirana u kromosome, već ima kružnu zatvorenu strukturu. Nukleoid također sadrži RNA i proteinske molekule. Potonji su po funkciji slični eukariotskim histonima. Oni su uključeni u umnožavanje DNK, sintezu RNA, popravak kemijske strukture i razbijanje nukleinske kiseline.
Obilježja životne aktivnosti
Prokarioti, čija struktura nije složena, provode prilično složene životne procese. To je prehrana, disanje, reprodukcija svoje vrste, kretanje, metabolizam… A za sve je to sposobna samo jedna mikroskopska stanica čija se veličina kreće od čak 250 mikrona! Dakle, o primitivnosti se može govoriti samo relativno.
Obilježja strukture prokariota određuju mehanizme njihove fiziologije. Primjerice, u stanju su primiti energiju na tri načina. Prvi jevrenje. Izvode ga neke bakterije. Ovaj se proces temelji na redoks reakcijama, tijekom kojih se sintetiziraju molekule ATP-a. Ovo je kemijski spoj, tijekom čijeg cijepanja se energija oslobađa u nekoliko faza. Stoga se ne zove uzalud "stanična baterija". Sljedeći način je disanje. Bit ovog procesa je oksidacija organskih tvari. Neki prokarioti su sposobni za fotosintezu. Primjeri su plavo-zelene alge i ljubičaste bakterije, koje u svojim stanicama sadrže plastide. Ali arheje su sposobne za fotosintezu bez klorofila. Tijekom tog procesa, ugljični dioksid nije fiksiran, već se izravno formiraju molekule ATP-a. Dakle, u biti, ovo je prava fotofosforilacija.
Vrsta obroka
Bakterije i arheje su prokarioti, čija struktura im omogućuje različite načine hranjenja. Neki od njih su autotrofi. Ti organizmi sami sintetiziraju organske tvari tijekom fotosinteze. Stanice takvih prokariota sadrže klorofil. Neke bakterije dobivaju energiju razgradnjom određenih organskih spojeva. Njihova vrsta prehrane naziva se kemotrofna. Predstavnici ove skupine su bakterije željeza i sumpora. Drugi apsorbiraju samo gotove spojeve. Zovu se heterotrofi. Većina njih vodi parazitski način života i žive samo unutar stanica drugih stvorenja. Raznolikost ove skupine također su saprotrofi. Hrane se otpadnim proizvodima odnraspadajuće organske tvari. Kao što vidite, način na koji se prokarioti hrane prilično je raznolik. Ta je činjenica pridonijela njihovoj širokoj rasprostranjenosti u svim staništima.
Oblici za reprodukciju
Prokarioti, čija je struktura predstavljena jednom stanicom, razmnožavaju se dijeljenjem na dva dijela ili pupanjem. Ova značajka također je posljedica strukture njihovog genetskog aparata. Procesu binarne fisije prethodi duplikacija, odnosno replikacija DNK. U tom se slučaju najprije odmotava molekula nukleinske kiseline, nakon čega se svaki lanac duplicira prema principu komplementarnosti. Kromosomi nastali kao rezultat toga razilaze se prema polovima. Stanice se povećavaju u veličini, između njih se stvara suženje, a zatim dolazi do njihove konačne izolacije. Neke bakterije su također sposobne stvarati stanice koje se aseksualno razmnožavaju - spore.
Bakterije i arheje: razlikovne značajke
Dugo su vremena arheje, zajedno s bakterijama, bile predstavnici Kraljevine Drobyanke. Doista, imaju mnogo sličnih strukturnih značajki. To je prvenstveno veličina i oblik njihovih stanica. Međutim, biokemijske studije su pokazale da imaju brojne sličnosti s eukariotima. To je priroda enzima pod čijim se utjecajem odvijaju procesi sinteze RNA i proteinskih molekula.
Prema načinu ishrane, većina njih su kemotrofi. Štoviše, tvari koje se razgrađuju u procesu dobivanja energije od strane arheja su raznovrsnije. To su i složeni ugljikohidrati iamonijaka i metalnih spojeva. Među arheama ima i autotrofa. Vrlo često ulaze 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 sustav ljudi i sisavaca preživača, uzrokujući prekomjerno stvaranje plinova u crijevima. Ti se organizmi razmnožavaju binarnom fisijom, pupanjem ili fragmentacijom.
Arheje su ovladale gotovo svim staništima. Posebno su raznoliki u sastavu planktona. U početku su sve arheje klasificirane kao ekstremofile, budući da mogu živjeti u toplim izvorima, vodenim tijelima s visokim salinitetom i na dubinama sa značajnim pritiskom.
Važnost prokariota u prirodi i ljudskom životu
Uloga prokariota u prirodi je značajna. Prije svega, oni su prvi živi organizmi koji su nastali na planetu. Znanstvenici su otkrili da su bakterije i arheje nastale prije oko 3,5 milijardi godina. Teorija simbiogeneze sugerira da su neke eukariotske stanične organele također potjecale od njih. Konkretno, govorimo o plastidima i mitohondrijima.
Mnogi prokarioti se koriste u biotehnologiji za proizvodnju lijekova, antibiotika, enzima, hormona, gnojiva, herbicida. Čovjek već dugo koristi korisna svojstvabakterije mliječne kiseline za proizvodnju sira, kefira, jogurta, fermentiranih proizvoda. Uz pomoć ovih organizama provodi se pročišćavanje vodenih tijela i tla, obogaćivanje ruda različitih metala. Bakterije čine crijevnu mikrofloru ljudi i mnogih životinja. Zajedno s arhejama kruže mnoge tvari: dušik, željezo, sumpor, vodik.
S druge strane, mnoge bakterije su uzročnici opasnih bolesti, regulirajući populaciju mnogih biljnih i životinjskih vrsta. To uključuje kugu, sifilis, koleru, antraks, difteriju.
Dakle, prokarioti se nazivaju organizmi čije su stanice lišene formirane jezgre. Njihov genetski materijal predstavljen je nukleoidom koji se sastoji od kružne molekule DNK. Od modernih organizama, bakterije i arheje pripadaju prokariotima.
