Прокариотические клетки. Особенности и представители
Прокариотические клетки были первыми живыми организмами, появившимися на Земле. Они имеют наиболее простое строение. На сегодняшний день к прокариотам (доядерным) относят бактерий и архей, все они одноклеточные организмы (редко образуют колонии). Цианобактерий (они же синезеленые водоросли) относят к бактериям в ранге типа.
Прокариоты — это нетаксономическая группа организмов, объединяющая бактерий и архей по признаку отсутствия у них ядра. Бактерии и археи выделяются в рангах разных надцарств (доменов), они отличаются между собой многими биохимическими процессами и, как считается, имеют разные эволюционные пути. Кроме них, третьим надцарством являются эукариоты.
Клетки прокариотического типа мельче клеток эукариот. Тело бактерий представлено одной клеткой размером от 0,2 до 10 мкм.
У прокариот нет ядра, настоящих мембранных органелл (митохондрий, хлоропластов, ЭПС, комплекса Гольджи), клеточного центра. У ряда групп бактерий есть впячивания (выросты) цитоплазматической (клеточной) мембраны внутрь цитоплазмы — мезосомы, которые выполняют различные функции за счет локализации на них тех или иных ферментов. Они бывают трубчатыми, пластинчатыми, иной формы. У цианобактерий есть фотосинтетические мембраны (везикулы, тилакоиды, хроматофоры), образованные из клеточной мембраны. Они могут сохранять с ней связь, а могут быть и обособленными.
Генетический материал прокариот находится в цитоплазме. Основной его объем сосредоточен в нуклеоиде — кольцевой двухцепочечной молекуле ДНК, в одном месте прикрепленной к цитоплазматической мембране. Хромосома не отделена от цитоплазмы мембранной оболочкой, поэтому говорят, что прокариоты — безъядерные организмы. Она не связана с белками–гистонами как у эукариот, то есть является "голой". В прокариотических клетках по-другому регулируется реализация генетической информации. Кроме нуклеоида есть еще плазмиды (мелкие кольцевые молекулы ДНК). Почти вся ДНК транскрибируется (в то время как у эукариот обычно менее половины).
Прокариоты почти всегда гаплоидны. Новые клетки образуются путем бинарного (прямого) деления, перед этим нуклеоид удваивается. У прокариот нет процессов митоза и мейоза. Иногда наблюдается половой процесс (конъюгация).
Их рибосомы мельче, чем эукариот.
У бактерий включения могут быть представлены жиром, крахмалом, гликогеном.
Цитоплазма прокариот почти неподвижна. Не характерно амебоидное движение.
Поступление в прокариотическую клетку веществ осуществляется за счет осмоса.
Есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофный способ питания осуществляется не только путем фотосинтеза, но и за счет хемосинтеза (энергия поступает не от солнечного света, а от химических реакций окисления различных веществ). Большинство архей хемоавтотрофы.
Согласно симбиотической гипотезе, в процессе эволюции от внедрившихся в другую клетку определенных групп прокариотических клеток произошли митохондрии и пластиды.
Клетки бактерий отличаются разнообразной формой (палочковидные, округлые, извитые и др.). У них есть сложная клеточная оболочка. Кроме цитоплазматической мембраны (плазмалеммы), есть клеточная стенка, могут быть капсулы и другие образования (слизистый чехол, выполняющий защитную функцию), в зависимости от типа прокариотического организма. Клеточная стенка выполняет опорную функцию и препятствует проникновению вредных веществ. В состав клеточной стенки бактерий входит муреин (гликопептид) и полисахариды.
На поверхности прокариот часто имеются жгутики (один или множество) и различные ворсинки. С помощью жгутиков клетки перемещаются в жидкой среде. Ворсинки выполняют разные функции (обеспечивают несмачиваемость, прикрепление, переносят вещества, участвуют в половом процессе, создавая конъюгационный мостик).
Бактерии часто образуют споры, которые являются способом переживания неблагоприятных условий. Споры ряда бактерий сохраняют жизнеспособность при высокой и крайне низкой температурах. При образовании споры прокариотическая клетка покрывается толстой плотной оболочкой. Ее внутреннее строение несколько изменяется.
Археи не образуют спор и среди них нет паразитов.