Прокариотическая клетка - это, по сути, просто устроенный организм, который сохраняет в себе черты далеких предков. Они систематически выделены в отдельное царство дробянки, которое включает в себя бактерий и цианобактерий (сине-зеленые водоросли).

Что же такого «простого» в строении доядерных организмов? Прокариотическая клетка не имеет ядра, окруженного собственной оболочкой, митохондрий и пластид. В центре цитоплазмы находится нуклеоид (нуклеотид), который состоит из одной нуклепротеидной структуры, содержащей кольцевую Этот комплекс называют бактериальной хромосомой. Сама и сине-зеленых водорослей от внешней среды отделена плотной или слизистой капсулой и мембраной. Стенка элементарной структурной единицы в основном состоит из вещества муреина (образован белками и углеводами), которое выполняет функцию наружного скелета, придавая форму клетки и защищая от внешних раздражителей. Внутренняя мембрана выполняет следующие функции: защитную, транспортную, восприятие раздражений и разграничительную.

Внутреннее строение прокариотической клетки говорит о том, что цитоплазма и ее состав намного беднее, чем у ядерной (эукариотической). В ней находятся рибосомы, которые необходимы для синтеза белка. Также есть мембранные структуры, которые выполняют функции отсутствующих органелл - митохондрий, эндоплазматической сети, и пластид. Так, например, прокариотическая клетка имеет выпячивание мембраны, которое называется мезосома. Именно здесь происходит процесс дыхания и высвобождения энергии у бактерий.

Также доядерные организмы способны к спорообразованию, однако они не размножаются с их помощью. Споры или цисты представляют собой плотные оболочки, которые помогают бактериям пережить неблагоприятные для них условия. Для поддержания жизни в несвойственных им условиях способны накапливать питательные вещества - жиры, сложные углеводы.

Прокариотическая клетка может размножаться делением, почкованием и конъюгацией. Способ размножения зависит от вида бактерии или цианобактерии. Деление и почкование - способы, которые позволяют довольно быстро увеличить численность популяции. Конъюгация, которая встречается у кишечной палочки, является половым процессом, который способствует повышению наследственной изменчивости у микроорганизмов.

Таким образом, прокариоты - это доядерные клетки, которые не обладают оформленным и лишены многих мембранных органоидов, но способные изменяться. Именно они смогли адаптироваться к жизни в условиях, в которых больше никто не выживает - атомный реактор, нефтяные скважины. Огромное количество представителей царства дробянки являются болезнетворными и способны вызывать различные заболевания у людей, животных и растений (дизентерия, ангина, туберкулез). Также некоторые микроорганизмы живут в симбиозе с эукариотами (симбиогенез), например, азотофиксирующие которые поселяются на корешках бобовых.

Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович

12. Прокариотическая клетка

12. Прокариотическая клетка

Вспомните!

В чём заключаются принципиальные отличия в строении прокариотических и эукариотических клеток?

Какова роль бактерий в природе?

Разнообразие прокариот. Царство прокариот в основном представлено бактериями, наиболее древними организмами нашей планеты. Возникнув более 3,5 млрд лет тому назад, прокариоты фактически создали биосферу Земли, сформировав условия для дальнейшей эволюции организмов.

Впервые бактерии увидел под микроскопом и описал в 1683 г. голландский натуралист А. Левенгук. Размеры бактерий колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. Отдельную бактериальную клетку можно увидеть только с помощью достаточно сложного микроскопа, поэтому их и называют микроорганизмами.

Бактерии обитают повсюду: в почве, в воде, в воздухе, на поверхности и внутри других организмов, в пищевых продуктах. Некоторые бактерии поселяются в горячих источниках, где температура воды достигает 78 °С и выше. Число бактерий на планете огромно, например в 1 г плодородной почвы содержится около 2,5 млрд бактериальных клеток.

Форма клеток бактерий чрезвычайно разнообразна (рис. 39). Выделяют палочковидные – бациллы , сферические – кокки , спиралевидные – спириллы , имеющие форму запятой – вибрионы .

Рис. 39. Некоторые представители современных бактерий: А – стрептококк (в процессе деления); Б – холерный вибрион; В – палочковидная бактерия клостридиум; Г – палочковидная микобактерия, вызывающая туберкулёз

Рис. 40. Образование спор у бактерий

Многие прокариоты способны к спорообразованию (рис. 40). Споры возникают, как правило, в неблагоприятных условиях и представляют собой клетки с резко сниженным уровнем метаболизма. Споры покрыты защитной оболочкой, сохраняют жизнеспособность в течение сотен и даже тысяч лет и выдерживают колебания температуры от?243 до 140 °С. При наступлении благоприятных условий споры «прорастают» и дают начало новой бактериальной клетке.

Таким образом, спорообразование у прокариот является этапом жизненного цикла, обеспечивающим переживание неблагоприятных условий окружающей среды. Кроме этого в состоянии спор микроорганизмы могут легко распространяться при помощи ветра и другими способами.

Споры болезнетворных бактерий, в покоящемся состоянии пролежавшие многие годы в земле, попадая при различных земляных работах в водоёмы, могут служить причиной возникновения вспышек инфекционных заболеваний. Так, например, споры палочки сибирской язвы сохраняют жизнеспособность в течение более 30 лет.

Учёные-микробиологи вырастили колонии микроорганизмов из спор, оказавшихся в образце льда, возраст которого превышал 10 тыс. лет.

Строение прокариотической клетки. Рассмотрим принципиальное строение бактериальной клетки (рис. 41).

Клетка окружена мембраной обычного строения, кнаружи от которой находится клеточная стенка . В центральной части цитоплазмы располагается одна кольцевая молекула ДНК , не отграниченная мембраной от остальной части цитоплазмы. Зона клетки, содержащая генетический материал, носит название нуклеоид (от лат. nucleus – ядро и греч. eidos – вид). Кроме основной кольцевой «хромосомы» бактерии обычно содержат несколько мелких молекул ДНК в форме небольших, свободно расположенных колец, так называемых плазмид , участвующих в обмене генетическим материалом между бактериями.

В бактериальных клетках нет мембранных органоидов, характерных для эукариот (эндоплазматической сети, аппарата Гольджи, митохондрий, пластид, лизосом). Функции этих органоидов выполняют впячивания клеточной мембраны.

Рис. 41. Строение прокариотической клетки

Обязательными органоидами, которые обеспечивают синтез белка в бактериальных клетках, являются рибосомы .

Поверх клеточной стенки многие бактерии выделяют слизь, образуя своеобразную капсулу , дополнительно защищающую бактерию от внешних воздействий.

Бактерии размножаются простым делением надвое. После редупликации кольцевой ДНК клетка удлиняется и в ней образуется поперечная перегородка. В дальнейшем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в группы.

Сравнивая прокариотическую и эукариотическую клетки, можно отметить, что строение двухмембранных органоидов – митохондрий и пластид, имеющих собственную кольцевую ДНК и рибосомы, синтезирующие РНК и белки, – напоминает строение бактериальной клетки. Это сходство послужило основой гипотезы о симбиотическом происхождении эукариот. Несколько миллиардов лет назад древние прокариотические организмы внедрялись друг в друга, в результате чего возникал взаимовыгодный союз (§ 15, учебник 11 класса).

К прокариотическим организмам относят также цианобактерии, часто называемые синезелёными водорослями. Эти древние организмы, возникшие около 3 млрд лет назад, широко распространены по всему миру. Известно около 2 тыс. видов цианобактерий. Большинство из них способны синтезировать все необходимые вещества, используя энергию света.

Таблица 3. Сравнительная характеристика клеток прокариот и эукариот

Вопросы для повторения и задания

1. В чём заключаются значение и экологическая роль прокариот в биоценозах?

2. Каким образом болезнетворные микроорганизмы влияют на состояние макроорганизма (хозяина)?

3. Опишите строение бактериальной клетки. Как вы думаете, почему у бактерий ДНК не образует комплекс с белками?

4. Как размножаются бактерии?

5. В чём сущность процесса спорообразования у бактерий? Сравните споры растений и грибов. В чём их сходство и принципиальные отличия?

Подумайте! Выполните!

1. Предположите, что произойдёт, если исчезнут все бактерии на Земле.

2. Как давно люди используют микроорганизмы?

3. В чём состоит сущность процессов пастеризации и стерилизации как меры борьбы с бактериями?

4. Что такое антибиотики? С какой целью их применяют?

5. Используя знания, полученные при изучении курса «Человек и его здоровье», расскажите об особенностях бактериальных инфекций, путях заражения, мерах профилактики и способах их лечения.

6. Организуйте и проведите исследование микроорганизмов в естественных продуктах (квашеная капуста, кисломолочные продукты, чайный гриб, дрожжевое тесто).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

Для доказательства того, что данный микроорганизм вызывает конкретное заболевание, Роберт Кох сформулировал три правила. Эти правила в дальнейшем получили название «триада Коха».

Микроб должен всегда встречаться при данной болезни, но его не должно быть у здоровых людей и при других болезнях.

Микроб нужно выделить в «чистую» культуру – посеять на питательную среду так, чтобы в неё не попали микробы другого вида.

Если взять микробов из чистой культуры и заразить ими лабораторных животных (мышей, кроликов и др.), то они должны заболеть той же самой болезнью.

Если все три правила выполняются, значит, исследуемый микроорганизм действительно является причиной данного заболевания.

Повторите и вспомните!

Человек

Бактериальные болезни человека. Среди бактерий существует много болезнетворных (патогенных) видов, вызывающих заболевания у человека. Впервые доказать болезнетворную роль бактерий удалось немецкому врачу и исследователю Роберту Коху. Он открыл бактерий-возбудителей многих заболеваний. В 1882 г. Кох выделил и описал возбудителя туберкулёза , которого позже стали называть палочкой Коха.

Одним из самых быстротекущих бактериальных заболеваний является чума . От первых признаков болезни до смерти может пройти всего несколько часов. Очень опасны газовая гангрена и столбняк . Их возбудители – бактерии, живущие в почве. Заражение происходит при попадании земли в глубокие раны. Поверхностные раны и ожоги часто инфицируются стафилококками и стрептококками, вызывающими гнойные воспаления .

Через воздух можно заразиться ангиной, коклюшем, дифтерией, туберкулёзом . Другие болезнетворные микробы могут попасть в организм через сырую воду, немытые овощи и фрукты, грязную посуду и руки. Такие заболевания, как холера, брюшной тиф, дизентерия , сопровождаются расстройством работы кишечника, болями в животе, повышением температуры.

Животные

Бактериальные болезни животных. У животных бактерии вызывают такие болезни, как сап, бруцеллёз, сибирская язва и многие другие. Этими болезнями может заразиться и человек, поэтому, например, в районах, где скот болеет бруцеллёзом, нельзя пить сырое молоко. Споры сибирской язвы легко переносят высыхание и холод, поэтому даже спустя 100 лет захоронения животных, погибших от этого заболевания, представляют опасность.

Растения

Бактериальные болезни растений. Около 10–15 % урожая всех культурных растений в настоящее время теряется из-за бактериальных болезней (бактериозов). Существуют бактерии, поражающие многие виды растений. Например, корневой рак развивается у винограда и разных плодовых деревьев, от мокрой гнили страдают капуста, картофель, лук, томаты. Специализированные бактерии поражают растения только одного вида или рода, вызывая такие заболевания, как бактериоз огурцов, пятнистость фасоли, кольцевую гниль и чёрную ножку картофеля и другие.

Для борьбы с бактериозами семена, саженцы, черенки, почву в парниках и теплицах дезинфицируют; растения обрабатывают специальными препаратами или антибиотиками; заболевшие растения уничтожают, а больные побеги обрезают. Для борьбы с бактериозами важное значение имеет выведение сортов, устойчивых к заражению.

Из книги Энергия и жизнь автора Печуркин Николай Савельевич

5.1. Главная ячейка жизни - клетка Определение жизни с позиций функционального подхода (метаболизм, размножение, расселение в пространстве) можно дать в следующей форме [Печуркин, 1982]: это открытая система, развивающаяся на основе матричного автокатализа под влиянием

автора Скулачев Владимир Петрович

Как клетка получает и использует энергию Чтобы жить, надо работать. Эта житейская истина вполне приложима к любым живым существам. Все организмы: от одноклеточных микробов до высших животных и человека - непрерывно совершают различные типы работы. Таковы движение, то

Из книги Рассказы о биоэнергетике автора Скулачев Владимир Петрович

Зачем клетка обменивает натрий на калий? Мысль о двух формах конвертируемой энергии я высказал в 1975 году. Спустя два года эта точка зрения была поддержана Митчелом. А в группе А. Глаголева тем временем начались опыты по проверке одного из предсказаний этой новой

Из книги Путешествие в страну микробов автора Бетина Владимир

Бактериальная клетка в цифрах Благодаря биофизике - одной из отраслей науки, с которой мы уже познакомились в начале этой главы, - были получены весьма интересные данные. Возьмем, например, шаровидную бактериальную клетку диаметром 0,5 мкм. Поверхность такой клетки

Из книги Бегство от одиночества автора Панов Евгений Николаевич

Клетка - элементарная частица жизни Эти беглые замечания о способах выработки энергии в клетках многоклеточного организма и в бактериальных клетках акцентируют весьма существенные различия в важнейших аспектах их жизнедеятельности. Несходны эти два класса клеток и

Из книги Поведение: эволюционный подход автора Курчанов Николай Анатольевич

7.1. Клетка – структурно-функциональная единица жизни Клеточная форма организации свойственна всем живым организмам. Если не касаться вопроса о приложимости понятия «живое» к вирусам (тем более что ответ, пожалуй, следует дать отрицательный), то клетку нужно признать

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

Из книги Племенное дело в служебном собаководстве автора Мазовер Александр Павлович

ГРУДНАЯ КЛЕТКА Форма грудной клетки изменяется в зависимости от конституционального типа собаки, степени ее развития и возраста. Грудная клетка, вмещающая дыхательные органы, сердце и главнейшие кровеносные сосуды, должна быть объемистой. Объем груди обусловлен длиной,

Из книги Лестница жизни [Десять величайших изобретений эволюции] автора Лейн Ник

Глава 4. Сложная клетка Ботаник - это тот, кто умеет давать одинаковые названия одинаковым растениям и разные названия разным, причем так, чтобы в этом мог разобраться каждый”, - писал великий шведский систематик Карл Линней (сам ботаник). Это определение может поразить

Из книги Тайны биологии автора Фреск Клас

Клетка-ловушка Тебе понадобятся: клетка-ловушка, приманка (зерна, сыр, хлеб, колбаса), доска или черепицаДлительность опыта: 1–2 дня.Время проведения: поздняя осень - ранняя весна. Твои действия: Купи клетку-ловушку любого типа или сделай ее сам. Для этого возьми

Из книги Естественные технологии биологических систем автора Уголев Александр Михайлович

5.2. Кишечная клетка Схема кишечной клетки представлена на рис. 26. Известно, что численность кишечных клеток составляет 1010, а соматических клеток взрослого человека- 10 15. Следовательно, одна кишечная клетка обеспечивает питание около 100 000 других клеток. Такая

автора

Глава 2. Клетка ТЕМЫ История изучения клетки. Клеточная теория Химический состав клетки Строение эукариотической и прокариотической клеток Реализация наследственной информации в клетке ВирусыУдивительный и загадочный мир окружает нас, жителей планеты,

Из книги Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень автора Сивоглазов Владислав Иванович

10. Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Органоиды Вспомните!Каковы основные положения клеточной теории?Какие выделяют типы клеток в зависимости от расположения генетического материала?Назовите известные вам органоиды клетки. Какие функции они выполняют?В § 4 мы уже