Характеристики эукариотических клеток, типы, части, метаболизм

Эукариоты: строение, характеристика и особенности

Примечание 3 Даже из сказанного ранее, можно сделать вывод, что клетки эукариот включают в себя намного более развитые элементы и выполняют более сложные функции. Парадокс заключается в том, что структурные элементы идентичны.

В таких клетках есть очень много мембран, которые выполняют разделительную функцию, позволяющую разделить химические реакции на отсеки. У эукариотах есть ядро и органеллы, а также двумембранная оболочка. Естественно, ядро играет главную роль в таких организмах, ведь в нём содержится весь генетический материал. Деление клеток происходит посредством митоза.

Каждый структурный элемент выполняет свои функции, а всё вместе такие организмы представляют собой сложный и взаимозависимый процесс функционирования.

Что такое прокариоты

Под этим термином понимают одноклеточные организмы, которые имеют мембраносвязанные элементы. Одним из наиболее известных считается ядро. Кольцевая ДНК или хромосома располагается непосредственно в цитоплазме. Эту часть называют нуклеоидом. Прокариоты обычно обладают небольшими размерами и составляют в диаметре не больше 0,1-5 микрометров.

Помимо этого, в клетках прокариот вообще отсутствуют мембранные органоиды, такие как митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы и другие. Их роль играют выросты клеточной мембраны. На них находятся разные пигменты и ферменты, которые обеспечивают жизнедеятельность прокариотических клеток.

Таким образом, для прокариотов характерна более сложная структура оболочек. Клеточная стенка выполняет функцию опоры и предотвращает попадание внутрь вредных элементов. Она включает гликопептиды – белки, которые содержат элементы углеводов.

ссылки

1. Бирге, Э. А. (2013). Бактериальная и бактериофаговая генетика. Springer Science & Business Media.
2. Кэмпбелл, М. К., & Фаррелл, С. О. (2011). биохимия.
3. Купер Дж. М. и Хаусман Р. Э. (2000). Клетка: Молекулярный подход. Sinauer Associates.
4. Curtis, H. & Barnes, N.S. (1994). Приглашение к биологии. Macmillan.
5. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии. McGraw-Hill.
6. Карп Г. (2009). Клеточная и молекулярная биология: концепции и эксперименты. Джон Вили и сыновья.
7. Понтон, J. (2008). Клеточная стенка грибов и механизм действия анидулафунгина. Преподобный Ибероам Микол, 25, 78-82.
8. Vellai T. & Vida G. (1999). Происхождение эукариот: разница между прокариотическими и эукариотическими клетками. Слушания Королевского общества B: биологические науки, 266(1428), 1571-1577.
9. Voet, D. & Voet, J. G. (2006). биохимия. Ed. Panamericana Medical.
10. Недели, Б. (2012). Микробы Алькамо и общество. Jones & Bartlett Publishers.

Интересные факты о простейших

Простейшие – одноклеточные животные, в своем составе могут иметь одно, два или более ядер. Одноклеточные эукариоты живут колониями и считаются самыми многочисленными и старейшими обитателями земли. Появились простейшие организмы, у которых присутствовало ядро, около 1,5 миллиардов лет назад. Живые организмы без ядра появились около 4 миллиардов лет назад.

Занимательная информация

Интересные факты о простейших:

1. Самыми большими из простейших считаются морские корненожки фораминиферы, но сейчас изучить их жизнедеятельность довольно сложно, ведь вымерли они около 70 млн. лет назад. Судя по окаменевшим останкам этих животных, их длина составляла в среднем 15-20 сантиметров.
2. Заполоняют собой океан, а точнее 90% биомассы водной толщи состоит именно из этих существ.
3. Могут существовать в состоянии покоя около 15 лет.
4. Самые древние живые простейшие существуют на дне Марианской впадины на глубине 11 километров, а их возраст равен примерно миллиарду лет.
5. Некоторые микроорганизмы способны выжить даже при температуре 300-400 градусов по Цельсию, они живут вокруг геотермальных источников.
6. Некоторые имеют обоняние, они способны распознавать запахи, растворенные в воздухе или воде.
7. Это самые многочисленные жители земли. Их общая масса — около 550 миллиардов тонн.

Разные виды

1. Столовая ложка морского песка это не так уж много, однако, в ней содержится 100-200 тысяч раковин фораминифера — морского простейшего.
2. Эвглена зеленая питается как растение хлорофиллом, но при неблагоприятных условиях для такого типа питания, эвглена может питаться, как животное – другими существами.
3. Спорозоа это простейшее, которое не имеет никаких форм движения.
4. Форма тела амеб постоянно изменяется, а размеры могут быть очень разными. Например, размер мелкой амебы может равняться четверти миллиметра, а крупной 8 миллиметрам.
5. Некоторые микроорганизмы размножаются делением. Парамеция может делиться до трех раз в день.
6. Простейшие Ciliates имеют своеобразный скелет, который состоит из полисахаридов.
7. Самым быстрым считается жгутиковый микроорганизм монас стигматика. Этот организм, который состоит из одной клетки, может за одну секунду пробежать дистанцию, которая в сорок раз больше его длины. Если бы человек был бы таким быстрым, он бы за одну секунду преодолевал более 60 метров.
8. Пустые раковины корненожек, которые в древние времена жили в море, накапливались на протяжении многих миллионов лет. Именно из них образовались известковые (осадочные) породы. Мел, которым мы пишем по доске в школе, состоит из ракушек этих микроорганизмов.

https://youtube.com/watch?v=KyE_a9vA2r8

Инфузория туфелька

Инфузория туфелька – удивительный хищник:

1. Среди простейших имеются и хищники. Самый известный представитель одноклеточных хищников – инфузория туфелька. Инфузория питается микробами через ротовое углубление, которое засасывает воду вместе с микробами.
2. Скорость передвижения инфузории туфельки составляет примерно 10 размеров своего тела в секунду.
3. Не только микробы, но и другие, более мелкие простейшие так же имеют риск стать обедом инфузории.

Части эукариотной клетки

Наименьшая структурная и функциональная единица организма-эукариота — эукариотическая клетка. Строение и организация её у растений, животных и грибов во многом сходны. Отличаться могут лишь материал клеточной стенки (иногда она вовсе отсутствует) и некоторые органеллы — например, пластиды имеют только растения.

Основные части эукариотической клетки:

• цитоплазматическая мембрана,
• цитоплазма,
• органоиды — ядро, митохондрии, рибосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и другие.

Цитоплазматическая мембрана, или плазмалемма — структура, которая отделяет внутреннюю среду клетки от внешней (или от клеточной стенки, если она присутствует). Строение и функции плазматической мембраны сходны с таковыми у прокариот. Образована она преимущественно липидами и белками. Липиды, формирующие двойной слой, состоят из:

• гидрофильной головки, которая у внутреннего слоя обращена внутрь клетки, у наружного — наружу,
• гидрофобного хвоста. Хвосты молекул обоих слоёв обращены друг к другу, внутрь мембраны.

Строение прокариотической клетки

Прокариоты устроены довольно просто. Размеры их очень малы — от 1 до 15 мкм. Следует отметить, что 1 мкм равен 0,001 мм. Отсюда становится понятным, насколько малы прокариоты.

Бактерии имеют разную форму:

• кокки – шаровидные клетки;

• бациллы – вытянутые палочки;

• спириллы – извитые;

• вибрионы – изогнутые.

В зависимости от того, к какой группе относятся бактерии, они могут существовать по отдельности, или образовывать скопления. Например, стрептококки образуют цепь из нескольких кокков. Стафилококки образуют скопление, которое напоминает гроздь винограда.

Характерная особенность прокариот – отсутствие оформленного ядра. Также отсутствуют мембранные органоиды. 

Генетический материал находится в одной хромосоме. В её состав входит одна ДНК, которая не соединяется с белками. Кольцевая ДНК размещена прямо в цитоплазме.

Цитоплазма заполняет внутреннее пространство. Все немногочисленные органоиды находятся в ней.

Ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность, распределены во внутреннем пространстве, или находятся на внутренней стенке мембраны.

Внутри клетки откладываются запасные вещества: жиры, полисахариды, полифосфаты. Они могут расходоваться клеткой по мере необходимости.

Снаружи бактерия покрыта цитоплазматической мембраной. Сверху расположена клеточная стенка, состоящая из муреина. Это смесь полисахаридов и белковых молекул. Клеточная стенка прикрыта слизистой капсулой.

Цитоплазматическая мембрана образует впячивания – мезосомы. Они выполняют функции недостающих органоидов.

Бактерия может иметь жгутики и пили – органоиды движения в жидкой среде.

Клетки эукариот

Строение этих клеток более сложное, но они обладают теми же структурными компонентами, что и клетки прокариот, и способны выполнять схожие задачи.

В этих клетках есть очень много мембран (в отличии от прокариотических), которые разделяют клетку на особые изолированные области—компартменты. Они нужны для проведения различных химических реакций, независимо друг от друга. У эукариотов есть все те органеллы, которых нет у прокариотов, и они, вместе с ядром, выполняют все функции клетки. Пластиды, митохондрии и ядро отделены от цитоплазмы с помощью двумембранной оболочки. Хранилищем для генетического материала служит ядро. Хлоропласты нужны для фотосинтеза (процесса, в котором солнечная энергии преобразуется в химическую энергию углеводов). Митохондрии нужны для получения необходимой для клетки энергии из белков, жиров и углеводов.

Все органеллы эукариотической клетки имеют мембранное происхождение, за исключением рибосом, хромосом и микротрубочек.

Есть два способа деления эукариотических клеток: мейоз (у гамет—половых клеток), и митоз (у соматических клеток).

Особенности органоидов движения

Жгутики помимо передвижения обеспечивают: 

1. Формирование колоний микроорганизмов.
2. Контакт организмов с внешней средой (выполняет роль крошечной антенны).
3. Проникновение симбиотическим бактерий внутрь клеток.
4. Защиту клетку от проникновения вирусов.

У эукариот жгутики содержат больше белков, чем у прокариот. Поэтому они также участвуют в клеточном питании и размножении. 

Эукариоты имеют от 1 до 8 жгутиков, а среди бактерий встречаются многожгутиковые представители. В зависимости от расположения и количества жгутиков клетки подразделяют на: моно-, амфи-, лофо- и перитрихи — см. Рисунок 6.

Рисунок 6.

Реснички бывают двух видов:

• подвижные;
• неподвижные.

Подвижные реснички покрыты плотной мембраной. Они перемещаются ритмичными движениями, похожими на волны. Их основная функция — очищение органов. Большое количество этих органелл находится на слизистой дыхательных путей и среднего уха. Они выводят из организма пыль, грязь и вредные микроорганизмы. Например, у человека эпителий бронхов покрыт множеством ресничек, которые двигаются волнообразно. Это помогает выталкивать инородные частицы из дыхательных путей. 

На поверхности клетки ресничек обычно много. Например, у одноклеточной инфузории-туфельки их насчитывается до 15 000. Благодаря этому она может развивать скорость до 3 мм/с. 

У многих беспозвоночных ресничками покрыта вся поверхность тела. Некоторым морским обитателям, к примеру, кальмарам, реснички помогают смешивать жидкости окружающей среды.

Неподвижные (первичные) реснички не имеют центральных микротрубочек и не содержат белка динеина. Они не могут двигаться, но способны улавливать сигналы из внешней среды и обеспечивают восприятие света и запахов. Такие реснички есть в клетках сетчатки глаза и рецепторах органов, отвечающих за обоняние. 

Псевдоподии не могут обеспечить одноклеточным организмам быстрое перемещение. Например, амеба передвигается со скоростью около 0,2 мм в минуту. 

Количество миофибрилл в мышцах увеличивается при регулярных занятиях спортом. Начинает нарастать мышечная масса. При этом крупные органоиды разделяются на несколько маленьких. Это позволяет высвободить больше энергии. 

При травмах саркомеры разрушаются, а численность миофибрилл уменьшается. Мышечная ткань получает меньше энергии. Восстановление мышц — длительный процесс. 

Типы эукариотических клеток

Существует большое разнообразие эукариотических клеток. Хотя можно подумать, что самые сложные из них встречаются у животных и растений, это неверно. Наибольшая сложность наблюдается у простейших организмов, которые должны содержать все элементы, необходимые для жизни, заключенные в одну клетку..

Эволюционный путь, который привел к появлению многоклеточных организмов, привел к необходимости распределять задачи внутри человека, который известен как дифференциация клеток. Таким образом, каждая клетка отвечает за ряд ограниченных действий и имеет морфологию, которая позволяет ей выполнять.

В процессе слияния или оплодотворения гамет полученная зигота подвергается серии последующих клеточных делений, что приведет к образованию более 250 типов клеток..

У животных пути дифференцировки, по которым идет эмбрион, определяются сигналами, которые он получает из окружающей среды, и в значительной степени зависят от положения окружающей среды в развивающемся организме. Среди наиболее известных типов клеток у нас есть:

Мышечные клетки

Клетки скелетных мышц, которые имеют сократительные свойства и выстроены в сеть нитей. Они позволяют типичные движения животных, такие как бег или ходьба.

Хрящевые клетки

Хрящевые клетки специализируются на поддержке. По этой причине они окружены матрицей, которая представляет коллаген.

Клетки крови

Клеточные компоненты крови — это эритроциты и лейкоциты и тромбоциты. Первые имеют форму диска, лишены ядра, когда они созревают и имеют функцию транспорта гемоглобина. Белые клетки крови участвуют в иммунном ответе, а тромбоциты — в процессе свертывания крови..

Что такое прокариоты и эукариоты

Прокариоты — это организмы, главной характеристикой клеток которых является отсутствие мембранных органелл и клеточного ядра. К ним относятся бактерии, археи.

Они не собираются в многоклеточную систему: даже существуя в виде клеточных масс, они состоят из отдельных и вполне самостоятельных клеток.

Прокариоты являются самой распространенной формой жизни на земле, отличаются богатым многообразием. Если взять всю морскую биомассу, то 90% ее веса составят прокариоты. А в 1 грамме чернозема можно насчитать около 10 млрд. одноклеточных бактерий.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Эукариоты — это организмы, состоящие из клеток с ядром. К ним относятся растения, животные, грибы.

Эукариоты могут подразделяться на одноклеточные и многоклеточные. Но все они имеют одинаковую структуру строения клетки.

История открытия

Первым, кому удалось рассмотреть клетку, был британский естествоиспытатель Роберт Гук. В 1665 году при помощи одного из первых микроскопов он увидел на срезе ткани ячеистую структуру. Замеченные ячейки Гук назвал клетками — с тех пор этот термин прочно прижился и в биологии, и в цитологии.

О наличии ядра впервые сообщил Роберт Броун, опубликовавший свои исследования в 1831 году. А в 1839 году Теодор Шванн и Маттиас Шлейден уже сформулировали полноценную клеточную теорию, которую Рудольф Вихров позже дополнил важнейшим утверждением о том, что каждая клетка происходит от другой клетки.

Появление понятий эукариотических и прокариотических клеток относится к эпохе современной цитологии: к тому моменту, когда выяснились значимые различия между этими двумя типами.

Основные признаки и отличия прокариотических и эукариотических клеток (таблица):

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
ЯДЕРНАЯ МЕМБРАНА	Отсутствует	Имеется
ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА	Имеется	Имеется
МИТОХОНДРИИ	Отсутствуют	Имеются
ЭПС	Отсутствует	Имеется
РИБОСОМЫ	Имеются	Имеются
ВАКУОЛИ	Отсутствуют	Имеются (особенно характерны для растений)
ЛИЗОСОМЫ	Отсутствуют	Имеются
КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА	Имеется, состоит из сложного гетерополимерного вещества	Отсутствует в животных клетках, в растительных состоит из целлюлозы
КАПСУЛА	Если имеется, то состоит из соединений белка и сахара	Отсутствует
КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ	Отсутствует	Имеется
ДЕЛЕНИЕ	Простое	Митоз, амитоз, мейоз

Основное отличие прокариотических клеток от эукариотических заключается в том, что их ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой. Эукариотические клетки устроены значительно сложнее. Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки — ядре. Кроме того, внеядерное активное содержимое такой клетки разделено на отдельные отсеки с помощью эндоплазматической сети, образованной элементарной мембраной. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических. Их размеры варьируют от 10 до 100 мкм, тогда как размеры клеток прокариот (различных бактерий, цианобактерий — сине- зеленых водорослей и некоторых других организмов), как правило, не превышают 10 мкм, часто составляя 2-3 мкм. В эукариотической клетке носители генов — хромосомы — находятся в морфологически оформленном ядре, отграниченном от остальной клетки мембраной. В исключительно тонких, прозрачных препаратах живые хромосомы можно видеть с помощью светового микроскопа. Чаще же их изучают на фиксированных и окрашенных препаратах.
Хромосомы состоят из ДНК, которая находится в комплексе с белками- гистонами, богатыми аминокислотами аргинином и лизином. Гистоны составляют значительную часть массы хромосом.
Эукариотическая клетка имеет разнообразные постоянные внутриклеточные структуры — органоиды (органеллы), отсутствующие в прокариотической клетке.
Прокариотические клетки могут делиться на равные части перетяжкой или почковаться, т.е. образовывать дочернюю клетку меньшего размера, чем материнская, но никогда не делятся путем митоза. Клетки эукариотических организмов, напротив, делятся путем митоза (исключая некоторые очень архаичные группы). Хромосомы при этом «расщепляются» продольно (точнее, каждая нить ДНК воспроизводит около себя свое подобие), и их «половинки» — хроматиды (полноценные копии нити ДНК) расходятся группами к противоположным полюсам клетки. Каждая из образующихся затем клеток получает одинаковый набор хромосом.
Рибосомы прокариотической клетки резко отличаются от рибосом эукариот по величине. Ряд процессов, свойственных цитоплазме многих эукариотических клеток, — фагоцитоз, пиноцитоз и циклоз (вращательное движение цитоплазмы) — у прокариот не обнаружен. Прокариотической клетке в процессе обмена веществ не требуется аскорбиновая кислота, но эукариотические не могут без нее обходиться.
Существенно различаются подвижные формы прокариотических и эукариотических клеток. Прокариоты имеют двигательные приспособления в виде жгутиков или ресничек, состоящих из белка флагеллина. Двигательные приспособления подвижных эукариотических клеток получили название ундулиподиев, закрепляющихся в клетке с помощью особых телец кинетосом. Электронная микроскопия выявила структурное сходство всех ундулиподиев эукариотических организмов и резкие их отличия от жгутиков прокариот

Общее о строении клеток прокариот и эукариот

Прокариоты и эукариоты — что это?

Замечание 1

Организмы одноклеточных и многоклеточных делятся на две категории — эукариоты и прокариоты.

Клетки животных, а также почти все растения и грибы обладают интерфазным ядром. Кроме того, прокариотические и эукариотические клетки (прокариоты и эукариоты) имеют стандартные для всех клеток органоиды. Такие организмы называются ядерными или эукариотами.

Прокариоты или доядерные — это не такая большая категория организмов, как эукариоты, но более древняя по своему происхождению. К ним относятся бактерии сине-зеленые водоросли (цианобактерии). У них нет настоящего ядра и большинства органоидов, присущих цитоплазме.

Но у эукариот и прокариот есть свои особенности. Обратимся к сравнению клеток прокариот и эукариот, в частности, рассмотрим строение прокариотической и эукариотической клеток, а также обозначим различия прокариот и эукариот.

1.Особенности строения клеток прокариот и эукариот

Прокариоты – древнейшие организмы,образующие самостоятельное царство. Кпрокариотам относятся бактерии,сине-зеленые «водоросли» и ряд другихмелких групп.

Клетки прокариот не обладают, в отличиеот эукариот, оформленным клеточнымядром и другими внутренними мембраннымиорганоидами (за исключением плоскихцистерн у фотосинтезирующих видов,например, у цианобактерий).

Единственнаякрупная кольцевая (у некоторых видов –линейная) двухцепочечная молекула ДНК,в которой содержится основная частьгенетического материала клетки (такназываемый нуклеоид) не образуеткомплекса с белками-гистонами (такназываемого хроматина). К прокариотамотносятся бактерии, в том числецианобактерии (сине-зелёные водоросли).

Также к ним можно условно отнестипостоянные внутриклеточные симбионтыэукариотических клеток – митохондриии пластиды.

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. eu– хорошо, полностью иkaryon– ядро) – организмы, обладающие, вотличие от прокариот, оформленнымклеточным ядром, отграниченным отцитоплазмы ядерной оболочкой.

Генетическийматериал заключён в нескольких линейныхдвухцепочечных молекулах ДНК (взависимости от вида организмов их числона ядро может колебаться от двух донескольких сотен), прикрепленных изнутрик мембране клеточного ядра и образующиху подавляющего большинства (кромединофлагеллят) комплекс с белками-гистонами,называемый хроматином. В клетках эукариотимеется система внутренних мембран,образующих, помимо ядра, ряд другихорганоидов (эндоплазматическая сеть,аппарат Гольджи и др.). Кроме того, уподавляющего большинства имеютсяпостоянные внутриклеточныесимбионты-прокариоты – митохондрии, ау водорослей и растений – также ипластиды.

2. Клетки эукариот. Строение и функции

К эукариотам относятся растения,животные, грибы.

Клеточной стенки у клеток животных нет.Она представлена голым протопластом.Пограничный слой клетки животных –гликокаликс – это верхний слойцитоплазматической мембраны, «усиленный»молекулами полисахаридов, которыевходят в состав межклеточного вещества.

Митохондрии имеют складчатые кристы.

В клетках животных есть клеточный центр,состоящий из двух центриолей. Это говорито том, что любая клетка животныхпотенциально способна к делению.

Включение в животной клетке представленов виде зерен и капель (белки, жиры, углеводгликоген), конечных продуктов обмена,кристаллов солей, пигментов.

В клетках животных могут бытьсократительные, пищеварительные,выделительные вакуоли небольшихразмеров.

В клетках нет пластид, включений в видекрахмальных зерен, крупных вакуолей,заполненных соком.

3. Сопоставление прокариотической и эукариотической клеток

Наиболее важным отличием эукариот отпрокариот долгое время считалось наличиеоформленного ядра и мембранных органоидов.Однако к 1970 – 1980-м гг.

стало ясно, чтоэто лишь следствие более глубинныхразличий в организации цитоскелета.Некоторое время считалось, что цитоскелетсвойственен только эукариотам, но всередине 1990-х гг.

белки, гомологичныеосновным белкам цитоскелета эукариот,были обнаружены и у бактерий. (Таблица16).

Другая важнейшая функцияцитоскелета эукариот – обеспечениеделения ядра (митоз и мейоз) и тела(цитотомия) эукариотной клетки (делениепрокариотических клеткок организованопроще). Различия в строении цитоскелетаобъясняют и другие отличия про- иэукариот.

Например, постоянство ипростоту форм прокариотических клетоки значительное разнообразие формы испособность к её изменению у эукариотических,а также относительно большие размерыпоследних.

Так, размеры прокариотических клетоксоставляют в среднем 0,5 – 5 мкм, размерыэукариотических – в среднем от 10 до 50мкм.

Кроме того, только среди эукариотпопадаются поистине гигантские клетки,такие как массивные яйцеклетки акулили страусов (в птичьем яйце весь желток– это одна огромная яйцеклетка), нейроныкрупных млекопитающих, отростки которых,укрепленные цитоскелетом, могут достигатьдесятков сантиметров в длину.

По своей структуре организмы могутодноклеточными и многоклеточными.Прокариоты преимущественно одноклеточны,за исключением некоторых цианобактерийи актиномицетов. Среди эукариотодноклеточное строение имеют простейшие,ряд грибов, некоторые водоросли. Всеостальные формы многоклеточны. Считается,что одноклеточными были первые живыеорганизмы Земли.

Таблица16