Эукариоты, прокариоты, вирусы

Среди всего многообразия ныне существующих на Земле организмов выделяют группу, не имеющую клеточного строения – вирусы. Все остальные организмы по типу клеточной организации делят на прокариотов и эукариотов.

1. Эукариоты – сложноустроенные клетки, имеющие оформленное ядро, из которых состоит большинство организмов от одноклеточных водорослей до человека.

2. Прокариоты – доядерные клетки, т.е не имеющие оформленного ядра. Единственная молекула ДНК, замкнутая в кольцо, свободно располагается в области цитоплазмы, называется нуклеоидом. У прокариотов нет хлоропластов, митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи; их функции выполняют впячивания цитоплазматической мембраны – мезосомы. В связи с отсутствием центриолей, митоза и мейоза также нет, деление осуществляется перетяжкой, снаружи формируется клеточная стенка из муреина.

Прокариоты делятся на две группы: бактерии и сине-зеленые водоросли (цианеи).

В цитоплазме бактерий находятся рибосомы и включения (крахмал, гликоген, жиры), а у бактерий, способных к фотосинтезу, есть мембранные структуры с пигментами, подобные хлоропластам. Многие виды бактерий образуют слизистую капсулу, которая предохраняет их от высыхания.

Бактерии встречаются повсеместно, населяя все среды обитания. Наибольшее их число находится в почве, обнаружены в воздухе, воде, продуктах питания, внутри организма.

Среди бактерий встречаются неподвижные и подвижные формы. Передвигаются в основном с помощью одного или нескольких жгутиков. Различаются по форме:

- шарообразные (кокки, диплококки, стрептококки);

-палочковидные (бациллы);

-в виде запятой (вибрионы);

-извитые (спирохеты, спириллы).

По способу питания бактерии подразделяются на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные организмы (в данном случае бактерии) – способны к самостоятельному синтезу органических веществ. Фотосинтезирующие бактерии используют для этого энергию солнца. Их зеленый пигмент называется бактериохлорофиллом. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях без выделения О₂. Хемосинтезирующие бактерии используют энергию химических реакции: нитрифицирующие бактерии переводят аммиак в нитриты, а затем в нитраты; железобактерии – Fe²⁺ в Fe³⁺ и др. Хемосинтез был открыт в 1889-1890 гг. русским микробиологом С.Н. Виноградским.

Гетеротрофные организмы (в данном случае бактерии) используют для питания готовые органические вещества. Сапрофиты – бактерии гниения, используют органические вещества отмерших организмов или выделения других организмов (почвенные – разлагают перегной; клубеньковые – связывают свободный азот; молочнокислые – превращают сахар в молочную кислоту; маслянокислые – сбраживают углеводы, спирты до масляной кислоты). Паразитические бактерии – поселяются в живых организмах и питаются за их счет.

По типу энергетического обмена бактерии могут быть аэробными и анаэробными.

Аэробные бактерии – живут в кислородсодержащей среде и получают энергию в процессе окисления органических соединений до углекислого газа и воды.

Анаэробные бактерии – обитают в бескислородных условиях и существуют за счет энергии, выделяемой при брожении.

Обычно бактерии делятся бесполым путем, но характерен и половой процесс – конъюгация, при котором между двумя клетками происходит обмен участками ДНК.

При наступлении неблагоприятных условий бактерии образую споры. В таком виде они устойчивы к различным воздействиям и сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени.

Положительное значение бактерий заключается в следующем:

- гнилостные бактерии разрушают трупы животных и растительные остатки;

- нитрифицирующие и клубеньковые бактерии повышают плодородие почвы;

- бактерии используются в пищевой промышленности для получения кисломолочных продуктов, сыра, сливочного масла, квашения овощей, виноделии;

- используются для получения различных спиртов, антибиотиков, витаминов, гормонов;

- бактерии, находящиеся в рубце жвачных животных, перерабатывают целлюлозу; лактобактерии, бифидобактерии, находящиеся в кишечнике человека являются нормальной микрофлорой, способствуют синтезу витаминов.

Отрицательное значение бактерий заключается в следующем:

- некоторые виды бактерий повреждают рыболовные сети, книги, сено, портят продукты питания;

- болезнетворные бактерии поселяются на покровах тела или в организме человека и вызывают следующие болезни: тиф, холера, дифтерия, столбняк, туберкулез, ангина, сибирская язва, бруцеллез, чума.

Борьба с бактериями включает следующий рад мероприятий: проветривание жилых помещений, дезинфекция, очистка воды и контроль продуктов питания, пастеризация (20-30 мин при температуре 60-70⁰ С), термическая обработка пищи, инструментов, прививки.

Цианеи (цианобактерии)илисинезеленые водоросли – наиболее древние водные или почвенные автотрофные организмы. Имеют многослойные стенки из полисахаридов, пектиновых веществ и целлюлозы, сверху покрыты слизью.

Живут в виде отдельных клеток или образуют колонии. По строению схожи с бактериями. Способны к фотосинтезу, который идет на отдельных мембранах, лежащих в цитоплазме. Некоторые цианеи имеют вакуоли, заполненные азотом, что повышает их плавучесть. Размножаются обычно делением надвое или распадом колоний. Способны к спорообразованию, некоторые цианеи очищают воду, минерализуя продукты гниения, встречаются цианеи в качестве симбионтов в лишайниках. Цианеи – «пионеры» - первыми заселяют безжизненные места обитания.

3. Вирусы – неклеточная форма жизни. Способны жить и размножаться только в клетках других организмов, т.е. внутриклеточными паразитами. Вирусы открыл русский ученый Д.И. Ивановский в 1892 году.

Каждая вирусная частица состоит из небольшого количества ДНК или РНК (у остальных организмов всегда имеются обе эти нуклеиновые кислоты), т.е. генетического материала, заключенного в белковую оболочку (капсид), играющую защитную роль. В связи с тем, что в состав вирусов входит только одна разновидность нуклеиновых кислот, они не могут самостоятельно синтезировать белки. Различают РНК-содержащие вирусы и ДНК-содержащие вирусы. Вирусы не растут, у них отсутствует обмен веществ. Все активные процессы вирусов протекают в клетках-хозяевах.

Особую группу представляют вирусы бактерий – бактериофаги (фаги). Эти организмы, поселяясь внутри бактерий, заставляют их синтезировать белок с собственной ДНК, что приводит к гибели бактериальной клетки. В связи с этим фаги используют для лечения таких заболеваний, как дизентерия, брюшной тиф, холера и пр.

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Клетка любого организма представляет собой целостную жи­вую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и органоидов. Оболочка клетки осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).

Оболочка клеток

Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки.

Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток; через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликс выполняет, прежде всего, функцию непосредст­венной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окру­жающими ее веществами. Имея незначительную толщину (мень­ше 1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняет опор­ной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений. Обра­зование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.

Плазматическая мембрана.Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой. Изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа.

В состав плазматической мембраны входят белки и липиды в разных соотношениях. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом хи­мическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. Молекулы белка и липидов подвижны, что обеспечивает дина­мичность плазматической мембраны.