Al nostre article considerarem l'estructura dels procariotes i eucariotes. Aquests organismes difereixen significativament en el nivell d'organització. I la raó d'això són les peculiaritats de l'estructura de la informació genètica.
Característiques de l'estructura de les cèl·lules procariotes
Els procariotes són tots els organismes vius les cèl·lules dels quals no contenen nucli. Dels representants dels cinc regnes moderns de la naturalesa viva, només un els pertany: els bacteris. Els procariotes que estem considerant també inclouen algues blau-verdoses i arquees.
Malgrat l'absència d'un nucli format a les seves cèl·lules, contenen material genètic. Això permet emmagatzemar i transmetre informació hereditària, però limita la varietat de mètodes de reproducció. Tots els procariotes es reprodueixen dividint les seves cèl·lules en dos. No són capaços de mitosi i meiosi.
Estructura de procariotes i eucariotes
Les característiques estructurals dels procariotes i eucariotes que els distingeixen són força significatives. A més de l'estructura del material genètic, això també s'aplica a molts orgànuls. Els eucariotes, que inclouen plantes, fongs i animals, contenen al citoplasmamitocondris, complex de Golgi, reticle endoplasmàtic, molts plastids. Els procariotes no en tenen. La paret cel·lular, que tenen tots dos, difereix en composició química. En els bacteris, està compost per hidrats de carboni complexos pectina o mureïna, mentre que en plantes es basa en cel·lulosa, i en fongs - quitina.
Historial de descobriments
Les característiques de l'estructura i la vida dels procariotes van ser conegudes pels científics només al segle XVII. I això malgrat que aquestes criatures existeixen al planeta des dels seus inicis. El 1676, van ser examinats per primera vegada a través d'un microscopi òptic pel seu creador Anthony van Leeuwenhoek. Com tots els organismes microscòpics, el científic els va anomenar "animals". El terme "bacteris" va aparèixer només a principis del segle XIX. Va ser proposat pel famós naturalista alemany Christian Ehrenberg. El concepte de "procariotes" va sorgir més tard, en l'era de la creació del microscopi electrònic. I al principi, els científics van establir el fet de les diferències en l'estructura de l'aparell genètic de les cèl·lules de diferents criatures. E. Chatton l'any 1937 va proposar combinar els organismes en dos grups segons aquesta característica: pro i eucariotes. Aquesta divisió existeix fins avui. A la segona meitat del segle XX, es va descobrir una distinció entre els propis procariotes: arquea i bacteris.
Característiques de l'aparell de superfície
L'aparell superficial dels procariotes està format per una membrana i una paret cel·lular. Cadascuna d'aquestes parts té les seves pròpies característiques. La seva membrana està formada per una doble capa de lípids i proteïnes. procariotes,l'estructura del qual és força primitiva, tenen dos tipus d'estructura de la paret cel·lular. Així, en els bacteris gram-positius, està format principalment per peptidoglicà, té un gruix de fins a 80 nm i està estretament adjacent a la membrana. Una característica d'aquesta estructura és la presència en ella de porus a través dels quals penetren diverses molècules. La paret cel·lular dels bacteris gramnegatius és molt prima, fins a un màxim de 3 nm. No s'adhereix fortament a la membrana. Alguns representants dels procariotes també tenen una càpsula mucosa a l'exterior. Protegeix els organismes de l'assecament, els danys mecànics i crea una barrera osmòtica addicional.
Orgànuls procariotes
L'estructura de la cèl·lula de procariotes i eucariotes té les seves pròpies diferències significatives, que consisteixen principalment en la presència de certs orgànuls. Aquestes estructures permanents determinen el nivell de desenvolupament dels organismes en el seu conjunt. La majoria d'ells estan absents en els procariotes. La síntesi de proteïnes en aquestes cèl·lules es produeix mitjançant ribosomes. Els procariotes aquàtics contenen aerosomes. Són cavitats de gas que proporcionen flotabilitat i regulen el grau d'immersió dels organismes. Només els procariotes contenen mesosomes. Aquests plecs de la membrana citoplasmàtica només es produeixen durant l'ús de mètodes de fixació química durant la preparació de cèl·lules procariotes per a la microscòpia. Els orgànuls del moviment dels bacteris i les arquees són els cilis o flagels. I la fixació al substrat es realitza bevent. Aquestes estructures formades per cilindres de proteïnes també s'anomenen vellositats i fímbries.
Què és un nucleoide
Però la diferència més significativa és l'estructura del gen de procariotes i eucariotes. Tots aquests organismes posseeixen informació hereditària. En eucariotes, es troba dins del nucli format. Aquest orgànul de dues membranes té la seva pròpia matriu anomenada nucleoplasma, embolcall i cromatina. Aquí no només es realitza l'emmagatzematge de la informació genètica, sinó també la síntesi de molècules d'ARN. Als nuclèols, posteriorment formen subunitats de ribosomes, orgànuls responsables de la síntesi de proteïnes.
L'estructura dels gens procariotes és més senzilla. El seu material hereditari està representat pel nucleoide o regió nuclear. L'ADN dels procariotes no està empaquetat en cromosomes, sinó que té una estructura circular tancada. El nucleoide també conté molècules d'ARN i proteïnes. Aquestes últimes tenen una funció similar a les histones eucariotes. Estan implicats en la duplicació de l'ADN, la síntesi d'ARN, la reparació de l'estructura química i la ruptura d'àcids nucleics.
Característiques de l'activitat vital
Els procariotes, l'estructura dels quals no és complexa, duen a terme processos vitals força complexos. Això és nutrició, respiració, reproducció pròpia, moviment, metabolisme… I només una cèl·lula microscòpica és capaç de tot això, la mida de la qual oscil·la entre les 250 micres! Per tant, només es pot parlar de primitivitat de manera relativa.
Les característiques de l'estructura dels procariotes determinen els mecanismes de la seva fisiologia. Per exemple, són capaços de rebre energia de tres maneres. El primer ésfermentació. El duen a terme alguns bacteris. Aquest procés es basa en reaccions redox, durant les quals es sintetitzen molècules d'ATP. Aquest és un compost químic, durant la divisió del qual s'allibera energia en diverses etapes. Per tant, no en va s'anomena "bateria cel·lular". La següent manera és respirar. L'essència d'aquest procés és l'oxidació de substàncies orgàniques. Alguns procariotes són capaços de fer la fotosíntesi. Alguns exemples són les algues blau-verdoses i els bacteris morats, que contenen plastids a les seves cèl·lules. Però els arqueus són capaços de fer la fotosíntesi sense clorofil·la. Durant aquest procés, el diòxid de carboni no es fixa, sinó que es formen directament molècules d'ATP. Per tant, en essència, es tracta d'una autèntica fotofosforilació.
Tipus de menjar
Els bacteris i les arquees són procariotes, l'estructura dels quals els permet dur a terme diferents maneres d'alimentació. Alguns d'ells són autòtrofs. Aquests mateixos organismes sintetitzen substàncies orgàniques durant la fotosíntesi. Les cèl·lules d'aquests procariotes contenen clorofil·la. Alguns bacteris obtenen energia descomposant determinats compostos orgànics. El seu tipus de nutrició s'anomena quimiotròfic. Els representants d'aquest grup són els bacteris de ferro i sofre. Altres absorbeixen només compostos ja preparats. S'anomenen heteròtrofs. La majoria d'ells porten un estil de vida paràsit i només viuen dins de les cèl·lules d' altres criatures. Una varietat d'aquest grup també són saprotrofs. S'alimenten de productes de rebuig omatèria orgànica en descomposició. Com podeu veure, l'alimentació dels procariotes és força diversa. Aquest fet va contribuir a la seva àmplia distribució a tots els hàbitats.
Formes de reproducció
Els procariotes, l'estructura dels quals està representada per una cèl·lula, es reprodueixen dividint-la en dues parts o per brot. Aquesta característica també es deu a l'estructura del seu aparell genètic. El procés de fissió binària va precedit per la duplicació o replicació de l'ADN. En aquest cas, primer es desenrotlla la molècula d'àcid nucleic, després del qual es duplica cada cadena segons el principi de complementarietat. Els cromosomes formats com a conseqüència d'això divergeixen cap als pols. Les cèl·lules augmenten de mida, es forma una constricció entre elles i després es produeix el seu aïllament final. Alguns bacteris també són capaços de formar cèl·lules de reproducció asexual: espores.
Bacteris i arquees: trets distintius
Durant molt de temps, els arqueus, juntament amb els bacteris, van ser representants del Regne de Drobyanka. De fet, tenen moltes característiques estructurals semblants. Aquesta és principalment la mida i la forma de les seves cèl·lules. Tanmateix, estudis bioquímics han demostrat que tenen una sèrie de similituds amb els eucariotes. Aquesta és la naturalesa dels enzims, sota la influència dels quals es produeixen els processos de síntesi de molècules d'ARN i proteïnes.
Segons la forma d'alimentació, la majoria són quimiòtrofs. A més, les substàncies que es descomponen en el procés d'obtenció d'energia per les arquees són més diverses. Tots dos són hidrats de carboni complexos iamoníac i compostos metàl·lics. Entre els arqueus també hi ha autòtrofs. Molt sovint entren en una relació simbiòtica. No hi ha paràsits entre les arquees. Molt sovint a la natura es troben comensals i mutualistes. En el primer cas, les arquees s'alimenten de les substàncies del cos de l'hoste, però no el perjudiquen. En contrast amb aquest tipus de simbiosi, en una relació mutualista, tots dos organismes es beneficien. Alguns d'ells són metagens. Aquestes arquees habiten el sistema digestiu dels humans i dels mamífers remugants, provocant una formació excessiva de gasos als intestins. Aquests organismes es reprodueixen per fissió binària, brotació o fragmentació.
Archaea ha dominat gairebé tots els hàbitats. Són especialment diversos en la composició del plàncton. Inicialment, tots els arqueus es van classificar com a extremòfils, ja que són capaços de viure en aigües termals, masses d'aigua amb alta salinitat i a profunditats amb pressió important.
La importància dels procariotes a la natura i la vida humana
El paper dels procariotes a la natura és important. En primer lloc, són els primers organismes vius que van sorgir al planeta. Els científics han descobert que els bacteris i les arquees es van originar fa uns 3.500 milions d'anys. La teoria de la simbiogènesi suggereix que alguns orgànuls de cèl·lules eucariotes també es van originar a partir d'ells. En concret, estem parlant de plastids i mitocondris.
Molts procariotes s'utilitzen en biotecnologia per produir fàrmacs, antibiòtics, enzims, hormones, fertilitzants i herbicides. L'home fa servir propietats beneficiosesbacteris làctics per a la fabricació de formatge, kefir, iogurt, productes fermentats. Amb l'ajuda d'aquests organismes, la purificació de masses d'aigua i sòls, es realitza l'enriquiment de minerals de diversos metalls. Els bacteris formen la microflora intestinal dels humans i de molts animals. Juntament amb les arquees, ciclen moltes substàncies: nitrogen, ferro, sofre, hidrogen.
D' altra banda, molts bacteris són l'agent causant de mal alties perilloses, que regulen la població de moltes espècies vegetals i animals. Aquests inclouen la pesta, la sífilis, el còlera, l'àntrax i la diftèria.
Per tant, els procariotes s'anomenen organismes les cèl·lules dels quals no tenen nucli format. El seu material genètic està representat per un nucleoide, format per una molècula d'ADN circular. Dels organismes moderns, els bacteris i les arquees pertanyen als procariotes.
