Сравнительный анализ прокариотических и эукариотических клеток

Все известные микроорганизмы делятся на два большие группы – прокариотические и эукариотические микроорганизмы. К прокариотическим микроорганизмам относятся бактерии, к эукариотическим микроорганизмам – простейшие, микроскопические водоросли, слизевики, микроскопические грибы.

Прокариотические микроорганизмы отличаются от эукариотических по целому ряду признаков и, в первую очередь, по строению клетки (таблица 1).

Кроме строения клеток прокариотические микроорганизмы отличаются от эукариотических по следующим свойствам:

1 Форма и размеры клеток. Прокариотические микроорганизмы – одиночные клетки или простые ассоциации сходных клеток, имеющих, за редким исключением, сферическую, цилиндрическую или изогнутую форму и средние размеры 0,2-10,0 мкм. Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм, а клетки Achromatium oxaliferum достигают в длину 15-100 мкм при поперечном размере 5-33 мкм. С другой стороны, самые мелкие прокариоты – микоплазмы (например, Mycoplasma mycoides) могут иметь размеры всего 0,1×0,25 мкм. На этом фоне значительно более сложно организованные эукариотические клетки характеризуются линейными размерами как минимум на порядок выше: например, дрожжевые клетки Saccharomyces имеют в диаметре 6-10 мкм, а зеленая водоросль Chlorella 2-10 мкм. Эукариотические микроорганизмы имеют диаметр клетки до 40 мкм и являются одноклеточными, нитчатыми или истинно многоклеточными организмами. Обычные же размеры эукаритоических клеток обычно 100 мкм и выше.

2 Размножение. Прокариотические микроорганизмы, как правило, размножаются бинарным делением, в то время, как для эукариотических микроорганизмов характерны различные формы бесполого и полового размножения.

3 Дыхание и фотосинтез. Процессы дыхания и фотосинтеза и связанные с ними пигменты и ферменты у тех представителей прокариот, которые обладают этими физиологическими функциями, связаны с цитоплазматической мембраной или ее производными. У эукариотических микроорганизмов аэробное дыхание происходит в митохондриях, а фотосинтез в хлоропластах, содержащих специальные мембраны, организованные в ламеллы или граны. Кроме того, большая группа прокариотических микроорганизмов способна жить без доступа молекулярного кислорода (в анаэробных условиях) и получать энергию в процессе анаэробного дыхания или брожения.

4 Источник энергии. Некоторые прокариотические микроорганизмы (хемолитотрофы) могут получать энергию путем окисления различных неорганических соединений в процессе аэробного дыхания, что не характерно для эукариотических микроорганизмов.

5 Фиксация молекулярного азота. Некоторые прокариоты обладают этой способностью, в то время, как ни один эукариотический организм не способен фиксировать молекулярный азот.

Таблица 1 - Различия в строении клеток прокариотических и эукариотических микроорганизмов

Признак	Прокариотическая клетка	Эукариотическая клетка
Организация генетического материала	Нуклеоид, состоящий ча-ще всего из одной зам-кнутой в кольцо или ли-нейной хромосомы, рас-положен непосредствен-но в цитоплазме. Имею-тся гистоноподобные белки. Гены не несут ин-тронов (за исключением архебактерий). Гены ор-ганизованы в опероны.	Ядро, содержащее обычно более одной хромосомы, окружено двухслойной ядерной мембраной. Есть белки гистоны. Гены имеют экзонно-ин-тронную организацию. Опероны отсутствуют.
Локализация ДНК	В нуклеоиде и плазмидах	В ядре и некоторых органеллах (митохон-дриях, хлоропластах)
Цитоплазматические органеллы	Отсутствуют (кроме ри-босом)	Имеются
Рибосомы в цитоплазме	70 S-типа	80 S-типа

Продолжение таблицы 1

Движение цитоплазмы	Отсутствует	Часто обнаруживается
Жгутики	Состоят из одной фибриллы	Состоят из микротрубочек, собранных в группы
Компартментали-зация клеток	Слабо выражена	Клетка разделена мембранами на отдельные отсеки
Клеточная стенка	Содержит пептидогликан муреин (за исключением архебактерий)	Пептидогликан муреин отсутствует

Методика выполнения работы

1) стеклянной лопаточкой возьмите соскоб с внутренней поверхности щеки и внесите его круговыми движениями в каплю воды, предварительно нанесенную в центр предметного стекла;

2) после высыхания мазка зафиксируйте его над пламенем горелки;

3) на поверхность мазка нанесите краситель – щелочной раствор метиленового синего Леффлера на 3-5 мин;

4) мазок промойте водой, высушите на воздухе и микроскопируйте;

5) результаты микроскопии зарисуйте, обозначив прокариотические клетки (бактерии) и их примерные размеры, а также эукариотические клетки (клетки буккального эпителия), обозначив их ядра и примерные линейные размеры.

Вопросы к защите лабораторной работы

1 Назовите основные признаки прокариотических микроорганизмов.

2 Назовите основные признаки эукариотических микроорганизмов.

3 Перечислите основные свойства, отличающие прокариот от эукариот.

4 Перечислите основные различия в строении клеток прокариотических и эукариотических микроорганизмов.