Одноклеточные и многоклеточные живые организмы. Общие и отличительные признаки в строении и функционировании клеток.

Одноклеточные организмы — внесистематическая категория живых организмов, тело которых состоит из одной (в отличие от многоклеточных) клетки (одноклеточность).К ней могут относиться как прокариоты, так и эукариоты. Прокариоты преимущественно одноклеточны, за исключением некоторых цианобактерий и актиномицетов. Среди эукариот одноклеточное строение имеют простейшие, ряд грибов, некоторые водоросли. Одноклеточные могут формировать колонии. Считается, что одноклеточными были первые живые организмы Земли. Наиболее древними из них считаются бактерии и археи. Подавляющее большинство простецших имеют микроскопические размеры, однако естькрупные многоядерные и колониальные формы. План строения тела простейших соответствует общим чертам организации эукариотических клеток. Основные клетки одноклеточных – ядро и цитоплазма. Генетический аппарат представлен одним или несколькими ядрами. При наличие одного ядра оно может быть диплоидным или полиплоидным. Полиплоидия и многоядерность у простейших возникли в процессе эволюции как приспособления, более эффективно обеспечивающие все функции и поддержание постоянства состава внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды. Цитоплазма состоит из светлой наружной части, лишенной органоидов, - эктоплазмы, и более темной внутренней части – экзоплазмы. В эндоплазме имеются органоиды общего назначения: митохондрии, эндоплазматическая мембранная сеть, рибосомы, аппарат Гольджи и др.

В отличие от клеток многоклеточного организма у одноклеточных есть органоиды специального назначения, обеспечивающие их полифункциональную организменную целостность. Это органоиды движения, которые могут быть временными или постоянными. К ним относятся ложноножки – псевдоподии, жгутики, реснички. Имеются органы осморегуляции. Свободноживущие пресноводные простейшие обитают в гипотонической среде (среда с пониженным осмотическим давлением), поэтому в их организм постоянно осмотически поступает вода. Для ее удаления или выделения продуктов обмена у них имеются сократительные вакуоли. Есть органоиды, обеспечивающие раздражимость (светочувствительные глазки). Имеется способность к образованию цист. В неблагоприятных условиях клетка может перейти от активного состояния в состояние покоя. Основная форма размножения – бесполая путем митотического деления клетки. Прогрессивная эволюция эукариот привела к возникновению многоклеточности и специализации клеток для выполнения различных функций: защитной, пищеварительной, двигательной и др. У этих функций взаимная зависимость. Возникли целостные многоклеточные организмы, отличные от колоний клеток. В процессе эволюции появились специализированные ткани и органы, а также два вида симметрии: лучевая и радиальная.

Классификация прокариот. Прокариотические организмы. Строение: нуклеоид, молекула ДНК и ее особенности, плазмиды, лизосомы, цитоплазматическая мембрана, клеточная стенка, рибосомы, включения, мезосома.

Прокариоты, или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). Генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо, имеется только один репликон. В клетках отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение. К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды. Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.

Характерные особенности прокариотических организмов.

- Отсутствие четко оформленного ядра

- Наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей

- Структуры, в которых происходит фотосинтез

- Формы размножения — бесполый способ, имеется псевдосексуальный процесс, в результате которого происходит лишь обмен генетической информацией, без увеличения числа клеток.

Эксперименты показывают, что нуклеоид состоит в основном из ДНК (примерно 60 %), а также содержит РНК и белки. Последние два компонента представляют собой в основном матричную РНК и белки, регулирующие экспрессию генов бактериального генома. В состав нуклеоида входят также структурные белки, которые способствуют компактизации ДНК, то есть несут функцию, схожую с функцией гистонов в эукариотических клетках.

Плазмиды — дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК. Присутствие плазмид в клетках может быть объяснено преимуществами, которые дают плазмидные гены клетке-хозяину (возможность расти в присутствии антибиотика, использование более широкого круга субстратов, защита от бактериофагов, устранение конкурентов путем синтеза бактериоцинов) или же теорией эгоистичной ДНК, как в случае криптических плазмид (т. е. плазмида поддерживается благодаря своей приспособленности к условиям внутри клетки).

Лизосома — клеточный органоид размером 0,2 — 0,4 мкм, один из видов везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома (эндомембранной системы клетки). У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения.

Функции цитоплазматической мембраны прокариот:

- содержит ферменты, катализирующие конечные этапы синтеза мембранных липидов, компонентов клеточной стенки и некоторых других веществ, участвует в синтезе компонентов клеточной стенки;

- играет важную роль в превращениях клеточной энергии. У бакте рий, источником энергии для которых служат процессы дыхания или фотосинтеза, в цитоплазматической мембране расположены переносчики це пи электронного транспорта, функционирование которых приводит к гене рированию энергии, используемой затем в клетке по разным каналам, в том числе и для образования энергии в форме АТФ. Содержит значит цельное количество ферментов, системы переноса электронов и является местом генерации энергии у бактерий;

- обеспечивает избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов. Осуществляется это с использованием разных механизмов мембранного транспорта. Выделяют 4 типа транспорт ных систем, с участием которых происходит проникновение молекул в бактериальную клетку: пассивную диффузию, облегченную диффузию, ак тивный транспорт и перенос химически модифицированных молекул (транслокация групп);

- участвует в регуляции роста и клеточного деления;

- участвует в регуляции процессов репликации и сегрегации хромо сом и плазмид (они связаны с ее рецепторами);

- с ней связаны жгутики и аппарат регуляции их движения;

- участвует в компартментализации и стабилизации рибосом;

- участвует в образовании мезосом (участки инвагинации в цито плазму, они открыты в периплазматическое пространство).

Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Животные и многие простейшие не имеют клеточной стенки. Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана (муреина) и бывают двух типов: грамположительного и грамотрицательного. Клеточная стенка грамположительного типа состоит исключительно из толстого слоя пептидогликана, плотно прилегающего к клеточной мембране и пронизанного тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами. При грамотрицательном типе слой пептидогликана существенно тоньше, между ним и плазматической мембраной находится периплазматическое пространство, а снаружи клетка окружена еще одной мембраной, представленной т. н. липополисахаридом и являющаяся пирогенным эндотоксином грамотрицательных бактерий.

Рибосомами называют сферические электронно-плотные гранулы, состоящие из белка и рибонуклеиновой кислоты. Рибосомы состоят почти целиком из рибосомальной РНК (63%) и структурного рибосомального белка (37%) По составу рибосомный белок близок к гистону, он содержит больше основных аминокислот, чем кислых. Рибосомы прокариот – наиболее мелкие рибосомы,обнаруженные у бактерий и синезеленых водорослей. Они имеют размеры 16*18 нм и при ультрацентрифугировании оседают со скоростью около70 ед. Сведберга (S). 70 S-рибосомы. В клетках прокариот обычно содердитсядо 10000 рибосом. Рибосомы содержат 80-90% всей РНК клетки.

Мезосомы - внутриклеточные структуры бактерий, образованные впячиванием цитоплазматической мембраны внутрь клетки. Функции мезосом окончательно не выяснены. Предполагается, что они ответственны за специализированные процессы обмена веществ и репликацию ДНК. Мезосомы - мембранные структуры прокариот, выполняющие функцию генерации энергии, аналоги митохондрий эукариот. Принимают также участие в кариокинезе и цитокинезе бактерий. Способны ассоциироваться с рибосомами. Представляют собой инвагинации цитоплазматической мембраны, на к-рой локализованы ферменты дыхания. Хорошо выражены у грам+, хуже -у грам- бактерий, плохо-у риккетсий и микоплазм.

Включения цитоплазмы — это необязательные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма. Включения имеют вид зерен, глыбок, капель, вакуолей, гранул различной величины и формы. Их химическая природа очень разнообразна. В зависимости от функционального назначения включения объединяют в группы:

трофические; секреты; инкреты; пигменты; экскреты и др.

специальные включения (гемоглобин)

Среди трофических включений (запасных питательных веществ) важную роль играют жиры и углеводы. Белки как трофические включения используются лишь в редких случаях (в яйцеклетках в виде желточных зерен).

Пигментные включения придают клеткам и тканям определенную окраску.

Секреты и инкреты накапливаются в железистых клетках, так как являются специфическими продуктами их функциональной активности. Экскреты - конечные продукты жизнедеятельности клетки, подлежащие удалению из нее.