Конспект урока: Сравнение прокариот и эукариот

Сравнение прокариот и эукариот

План урока

Прокариоты
Классификация прокариот
Форма прокариот
Характерные особенности прокариот
Питание прокариот
Энергетический обмен прокариот
Размножение прокариот
Спорообразование у прокариот

Цели урока

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

Разминка

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 одиночные диплококк (парные) стрептококк (цепочки) стафилококк (гроздья)	менингококк пневмония ангина угри
Бациллы	палочкообразная	дифтерия, сибирская язва, туберкулёз (палочка Коха), ботулинические
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	защита форма клетки
Капсула (не у всех) (рис. 2.2)	состоит из слизи (полисахарид – токсин)	дополнительная защита образование колоний
Плазматическая мембрана (рис. 2.3)	жидкостно-мозаичная модель с билипидным слоем	отграничение клетки защита прикрепление ДНК
Цитоплазма (рис. 2.4)	много включений (гликоген, липиды) нет цитоскелета нет движения цитоплазмы	связь всех компонентов клетки определение формы клетки
Нуклеоид (рис. 2.5)	зона клетки вокруг кольцевой ДНК, содержит около 2 000 генов, представленных в одной копии	хранение и передача наследственной информации
Плазмиды (рис. 2.6)	мелкие кольца ДНК	обмен информацией
Рибосомы (рис. 2.7)	проще и мельче (большое количество из-за большой скорости размножения)	синтез белка
Жгутик (рис. 2.8) Пили (рис. 2.9)	простые, не покрыты мембраной короче жгутиков	движение прикрепление к клеткам млекопитающих
Включения (рис. 2.10, 2.11)	гранулы гликогена липидные капли	запас веществ
Мезосомы (научные источники не всегда признают существование структур) (рис. 2.4)	впячивания мембран	выполняют функции мембранных органоидов (синтез, дыхание, транспорт, отграничение) место прикрепления ДНК
Фотосинтетический элемент (у фототрофов)	На поверхности мезосом: бактериохлорофилл бактериопурпурин	фотосинтез

Рис. 2. Клетка прокариот

Питание прокариот

Гетеротрофы - питаются готовой органикой	Автотрофы - создают питательные органические вещества, используя различные источники энергии
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
Редупликация кольцевой ДНК. Удлинение клетки. Синтез мембраны с растаскиванием дочерних ДНК. Образование поперечной перегородки. Расхождение дочерних клеток (или остаются связанными в группы).	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.