- Прокариоты
- Классификация прокариот
- Форма прокариот
- Характерные особенности прокариот
- Питание прокариот
- Энергетический обмен прокариот
- Размножение прокариот
- Спорообразование у прокариот
- перечислять особенности строения клеток прокариот и эукариот
- пользоваться цитологической терминологией при описании строения прокариот
- объяснять эволюционную связь между прокариотическими клетками и структурами эукариотической клетки
- демонстрировать роль знаний о прокариотических клетках в жизни человека
- Сравните клетки разных организмов и найдите черты сходства и различия. Попробуйте объяснить причины сходства и различия.
Прокариоты — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (такими как митохондрии или эндоплазматический ретикулум, за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий).
Клетки, не имеющие оформленного ядра, называются доядерными или прокариотическими .
Прокариоты
Самые древние из известных окаменелых прокариот были заложены примерно 3,5 миллиарда лет назад, всего лишь около 1 миллиарда лет после образования земной коры.
Открыты микроскопические организмы в 1683 г. голландским натуралистом А. Левенгуком. Видимы в световой микроскоп с очень большим увеличением ⇒ микроорганизмы .
Микробиология — наука, изучающая микроорганизмы. Бактериология — раздел микробиологии, исследующий бактерии.
Бактерии живут повсюду: в воде, в почве, в пищевых продуктах. Они обитают в самой глубокой котловине в океане и на высочайшей горной вершине Земли — Эвересте, их находят во льдах Арктики и Антарктиды, в подземных источниках горячих вод и верхних слоях атмосферы.
Уже этот перечень мест обитания бактерий показывает, что для жизни бактерий подходят все условия:
Местообитание:
– почва (больше) — наибольшее количество в чернозёме;
– вода (повсеместно),
– воздух (меньше на высоте от 30 км, сельской местности, хвойном лесу; больше в городе),
– на поверхности и внутри организмов,
– в пищевых продуктах,
– в бескислородной среде (глубокие слои почвы, ил, толща воды),
– при t° от −80 °С до +80 °С.
Классификация прокариот
|
Прокариоты
|
||
|
Надцарство Архебактерии
|
Надцарство Настоящие бактерии (эубактерии)
|
Подцарство Оксифотобактерии Отдел Цианобактерии
|
Форма прокариот
Среди бактерий встречаются (рис. 1):
- жгутиковые (подвижные) и безжгутиковые ;
- одиночные и колониальные ;
- по форме тела выделяют:
Рис. 1. Формы бактерий
|
Форма
|
Описание
|
Вызываемые заболевания
|
|
Кокки
|
шарообразная
|
менингококк пневмония ангина угри
|
|
Бациллы
|
палочкообразная
|
дифтерия,
|
|
Спириллы
|
спиральные
|
бледная спирохета
|
|
Вибрион
|
изогнутые
|
холерный вибрион
|
Характерные особенности прокариот
Клетки прокариот значительно меньше, чем эукариотические, и редко бывают более 10 мкм.
|
Структура
|
Особенности
|
Функции
|
|
Клеточная стенка (рис. 2.1)
|
образована муреином и пектином (гликопротеин), жёсткая
|
|
|
Капсула (не у всех) (рис. 2.2)
|
состоит из слизи (полисахарид – токсин)
|
|
|
Плазматическая мембрана
|
жидкостно-мозаичная модель с билипидным слоем
|
|
|
Цитоплазма (рис. 2.4)
|
много включений (гликоген, липиды) нет цитоскелета нет движения цитоплазмы
|
|
|
Нуклеоид (рис. 2.5)
|
зона клетки вокруг кольцевой ДНК, содержит около 2 000 генов, представленных в одной копии
|
|
|
Плазмиды (рис. 2.6)
|
мелкие кольца ДНК
|
|
|
Рибосомы (рис. 2.7)
|
проще и мельче (большое количество из-за большой скорости размножения)
|
|
|
Жгутик (рис. 2.8)
Пили (рис. 2.9)
|
простые, не покрыты мембраной короче жгутиков
|
|
|
Включения (рис. 2.10, 2.11)
|
гранулы гликогена
|
|
|
Мезосомы (научные источники не всегда признают существование структур) (рис. 2.4)
|
впячивания мембран
|
|
|
Фотосинтетический элемент (у фототрофов)
|
На поверхности мезосом:
|
|
Рис. 2. Клетка прокариот
Питание прокариот
|
Гетеротрофы
|
Автотрофы
|
|
сапротрофы пища: мёртвые органические вещества (бактерии гниения, брожения)
|
фототрофы используют энергию солнца (зелёные, пурпурные бактерии)
|
|
паразиты пища: органические вещества живых организмов (патогенные микроорганизмы)
|
хемотрофы используют энергию химических реакций - железобактерии (Fe+2 → Fe+3), - серобактерии (S-2 → S0 → S+4 → S+6), - нитрифицирующие (N2 → N+5), - азотфиксирующие (N-3 → N+5).
|
|
симбионты пища: органические вещества в результате симбиоза (клубеньковые бактерии)
|
Энергетический обмен прокариот
|
Аэробы
|
Анаэробы
|
|
Используют кислород (О2)
|
НЕ используют кислород
|
Размножение прокариот
|
Бесполое
|
Половой процесс (у некоторых бактерий)
|
|
простое деление надвое (равновеликое бинарное поперечное деление); в идеальных условиях до 3 раз в час
|
генетическая рекомбинация
|
|
Часть молекул ДНК (плазмидой или с помощью вируса-бактериофага) переносятся из клетки донора в клетку реципиента. Кол-во организмов остаётся прежним!
|
Спорообразование у прокариот
Спора — это:
- Этап жизненного цикла для переживания неблагоприятных условий;
- Распространение ветром и др. способами. Происходит в неблагоприятных условиях. Это — резкое снижение уровня метаболизма и покрытие защитной оболочкой вокруг молекулы ДНК с участком протоплазмы (т. е. образование внутри клеток).
Сохранение жизнеспособности:
≈ от 100 до 1 000 лет и более,
колебания t ≈ [ −243 °С ; +140 °С].
Контрольные вопросы
- На чём основано деление всех организмов на две группы: прокариоты и эукариоты?
- Какие формы классификации бактерий вам известны?
- Проанализируйте строение прокариот и установите связь между особенностями строения структур клетки и выполняемыми ими функциями.
- Как размножаются бактерии?
- В чём сущность спорообразования у бактерий?
Подумайте
1. Сравните строение прокариотической и эукариотической клеток. Оформите результаты в виде таблицы.
|
Признак
|
Прокариоты
|
Эукариоты
|
|
Организмы
|
|
|
|
Клеточный состав
|
|
|
|
Клеточная стенка
|
|
|
|
Капсула
|
|
|
|
Наличие ядра
|
|
|
|
Генетический материал
|
|
|
|
Организация генома
|
|
|
|
Наличие плазмид
|
|
|
|
Наличие ядрышек
|
|
|
|
Цитоскелет
|
|
|
|
Мембранные органоиды
|
|
|
|
Рибосомы
|
|
|
|
Цитоплазма
|
|
|
|
Способ попадания веществ в клетку
|
|
|
|
Пищеварительные вакуоли
|
|
|
|
Деление
|
|
|
|
Гаметы
|
|
|
|
Жгутики
|
|
|
2. Какое значение для человека имеет способность бактерий к спорообразованию?
3. Почему, обладая примитивной организацией, бактерии сохранились в ходе эволюции?
4. Рассмотрите комбинированную схему строения прокариотической клетки. Какая из клеток, обозначенных цифрой I или II, принадлежит гетеротрофной бактерии, а какая — фотосинтезирующей? Ответ поясните, используя обозначения на рисунке.
5. Существует гипотеза симбиогенеза, согласно которой митохондрии и пластиды произошли от прокариотических клеток. Приведите не менее 5 доказательств, свидетельствующих в её пользу.
