Nel nostro articolo considereremo la struttura dei procarioti e degli eucarioti. Questi organismi differiscono in modo significativo nel livello di organizzazione. E la ragione di ciò sono le peculiarità della struttura dell'informazione genetica.
Caratteristiche della struttura delle cellule procariotiche
I procarioti sono tutti organismi viventi le cui cellule non contengono un nucleo. Dei rappresentanti dei cinque regni moderni della natura vivente, solo uno appartiene a loro: i batteri. I procarioti che stiamo considerando includono anche alghe blu-verdi e archaea.
Nonostante l'assenza di un nucleo formato nelle loro cellule, contengono materiale genetico. Ciò consente di archiviare e trasmettere informazioni ereditarie, ma limita la varietà dei metodi di riproduzione. Tutti i procarioti si riproducono dividendo in due le loro cellule. Non sono capaci di mitosi e meiosi.
Struttura di procarioti ed eucarioti
Le caratteristiche strutturali dei procarioti e degli eucarioti che li distinguono sono piuttosto significative. Oltre alla struttura del materiale genetico, questo vale anche per molti organelli. Gli eucarioti, che includono piante, funghi e animali, contengono nel citoplasmamitocondri, complesso del Golgi, reticolo endoplasmatico, molti plastidi. I procarioti non li hanno. La parete cellulare, che hanno entrambi, differisce nella composizione chimica. Nei batteri è composto da carboidrati complessi pectina o mureina, mentre nelle piante è a base di cellulosa e nei funghi - chitina.
Cronologia delle scoperte
Le caratteristiche della struttura e della vita dei procarioti divennero note agli scienziati solo nel XVII secolo. E questo nonostante il fatto che queste creature siano esistite sul pianeta sin dal suo inizio. Nel 1676 furono esaminati per la prima volta al microscopio ottico dal suo creatore Anthony van Leeuwenhoek. Come tutti gli organismi microscopici, lo scienziato li chiamava "animali". Il termine "batteri" è apparso solo all'inizio del XIX secolo. È stato proposto dal famoso naturalista tedesco Christian Ehrenberg. Il concetto di "procarioti" sorse più tardi, nell'era della creazione del microscopio elettronico. E all'inizio, gli scienziati hanno stabilito il fatto delle differenze nella struttura dell'apparato genetico delle cellule di diverse creature. E. Chatton nel 1937 propose di combinare gli organismi in due gruppi in base a questa caratteristica: pro ed eucarioti. Questa divisione esiste ancora oggi. Nella seconda metà del XX secolo fu scoperta una distinzione tra i procarioti stessi: archaea e batteri.
Caratteristiche dell'apparato di superficie
L'apparato di superficie dei procarioti è costituito da una membrana e da una parete cellulare. Ognuna di queste parti ha le sue caratteristiche. La loro membrana è formata da un doppio strato di lipidi e proteine. procarioti,la cui struttura è abbastanza primitiva, hanno due tipi di struttura della parete cellulare. Pertanto, nei batteri gram-positivi, è costituito principalmente da peptidoglicano, ha uno spessore fino a 80 nm ed è strettamente adiacente alla membrana. Una caratteristica di questa struttura è la presenza in essa di pori attraverso i quali penetrano un certo numero di molecole. La parete cellulare dei batteri gram-negativi è molto sottile, fino a un massimo di 3 nm. Non aderisce saldamente alla membrana. Alcuni rappresentanti dei procarioti hanno anche una capsula mucosa all'esterno. Protegge gli organismi dall'essiccamento, dai danni meccanici e crea un'ulteriore barriera osmotica.
Organelli procarioti
La struttura della cellula dei procarioti e degli eucarioti ha le sue differenze significative, che consistono principalmente nella presenza di alcuni organelli. Queste strutture permanenti determinano il livello di sviluppo degli organismi nel loro insieme. La maggior parte di loro è assente nei procarioti. La sintesi proteica in queste cellule avviene tramite i ribosomi. I procarioti acquatici contengono aerosomi. Si tratta di cavità gassose che forniscono galleggiabilità e regolano il grado di immersione degli organismi. Solo i procarioti contengono mesosomi. Queste pieghe della membrana citoplasmatica si verificano solo durante l'uso di metodi di fissazione chimica durante la preparazione delle cellule procariotiche per la microscopia. Gli organelli del movimento di batteri e archei sono ciglia o flagelli. E l'attaccamento al substrato viene effettuato bevendo. Queste strutture formate da cilindri proteici sono anche chiamate villi e fimbrie.
Cos'è un nucleoide
Ma la differenza più significativa è la struttura del gene dei procarioti e degli eucarioti. Tutti questi organismi possiedono informazioni ereditarie. Negli eucarioti si trova all'interno del nucleo formato. Questo organello a due membrane ha una propria matrice chiamata nucleoplasma, involucro e cromatina. Qui non viene effettuata solo la memorizzazione delle informazioni genetiche, ma anche la sintesi delle molecole di RNA. Nei nucleoli, formano successivamente subunità di ribosomi - organelli responsabili della sintesi proteica.
La struttura dei geni procariotici è più semplice. Il loro materiale ereditario è rappresentato dal nucleoide o regione nucleare. Il DNA nei procarioti non è racchiuso nei cromosomi, ma ha una struttura chiusa circolare. Il nucleoide contiene anche RNA e molecole proteiche. Questi ultimi sono simili in funzione agli istoni eucariotici. Sono coinvolti nella duplicazione del DNA, nella sintesi dell'RNA, nella riparazione della struttura chimica e nella rottura dell'acido nucleico.
Caratteristiche dell'attività della vita
I procarioti, la cui struttura non è complessa, svolgono processi vitali piuttosto complessi. Questa è nutrizione, respirazione, riproduzione del proprio genere, movimento, metabolismo … E solo una cellula microscopica è capace di tutto questo, la cui dimensione varia fino a 250 micron! Quindi si può parlare di primitività solo relativamente.
Le caratteristiche della struttura dei procarioti determinano i meccanismi della loro fisiologia. Ad esempio, sono in grado di ricevere energia in tre modi. Il primo èfermentazione. È effettuato da alcuni batteri. Questo processo si basa su reazioni redox, durante le quali vengono sintetizzate le molecole di ATP. Questo è un composto chimico, durante la cui scissione l'energia viene rilasciata in più fasi. Pertanto, non è invano chiamato "batteria cellulare". Il prossimo modo è respirare. L'essenza di questo processo è l'ossidazione delle sostanze organiche. Alcuni procarioti sono capaci di fotosintesi. Esempi sono le alghe blu-verdi e i batteri viola, che contengono plastidi nelle loro cellule. Ma gli archaea sono capaci di fotosintesi senza clorofilla. Durante questo processo, l'anidride carbonica non viene fissata, ma si formano direttamente le molecole di ATP. Quindi, in sostanza, questa è la vera fotofosforilazione.
Tipo di pasto
Batteri e archaea sono procarioti, la cui struttura consente loro di svolgere diverse modalità di alimentazione. Alcuni di loro sono autotrofi. Questi stessi organismi sintetizzano sostanze organiche durante la fotosintesi. Le cellule di tali procarioti contengono clorofilla. Alcuni batteri ottengono energia scomponendo alcuni composti organici. Il loro tipo di alimentazione è chiamato chemiotrofico. I rappresentanti di questo gruppo sono i batteri del ferro e dello zolfo. Altri assorbono solo composti già pronti. Si chiamano eterotrofi. La maggior parte di loro conduce uno stile di vita parassitario e vive solo all'interno delle cellule di altre creature. Una varietà di questo gruppo sono anche saprotrofi. Si nutrono di prodotti di scarto omateria organica in decomposizione. Come puoi vedere, il modo in cui si nutrono i procarioti è piuttosto vario. Questo fatto ha contribuito alla loro ampia distribuzione in tutti gli habitat.
Moduli di riproduzione
I procarioti, la cui struttura è rappresentata da una cellula, si riproducono dividendola in due parti o per gemmazione. Questa caratteristica è dovuta anche alla struttura del loro apparato genetico. Il processo di fissione binaria è preceduto dalla duplicazione o replicazione del DNA. In questo caso, la molecola di acido nucleico viene prima svolta, dopodiché ogni filamento viene duplicato secondo il principio di complementarità. I cromosomi formati come risultato di questo divergono verso i poli. Le cellule aumentano di dimensioni, si forma una costrizione tra di loro e quindi si verifica il loro isolamento finale. Alcuni batteri sono anche in grado di formare cellule a riproduzione asessuata - spore.
Batteri e archei: caratteristiche distintive
Per molto tempo, gli archaea, insieme ai batteri, sono stati rappresentanti del Regno di Drobyanka. In effetti, hanno molte caratteristiche strutturali simili. Questa è principalmente la dimensione e la forma delle loro cellule. Tuttavia, studi biochimici hanno dimostrato che hanno una serie di somiglianze con gli eucarioti. Questa è la natura degli enzimi, sotto l'influenza dei quali avvengono i processi di sintesi dell'RNA e delle molecole proteiche.
Secondo il modo di nutrirsi, la maggior parte di loro sono chemiotrofi. Inoltre, le sostanze che vengono scomposte nel processo di ottenimento di energia da parte degli archaea sono più diverse. Questi sono entrambi carboidrati complessi eammoniaca e composti metallici. Tra gli archaea ci sono anche gli autotrofi. Molto spesso entrano in una relazione simbiotica. Non ci sono parassiti tra gli archaea. Molto spesso in natura si trovano commensali e mutualisti. Nel primo caso, gli archaea si nutrono delle sostanze del corpo dell'ospite, ma non lo danneggiano. In contrasto con questo tipo di simbiosi, in una relazione mutualistica, entrambi gli organismi ne traggono vantaggio. Alcuni di loro sono metageni. Tali archaea abitano l'apparato digerente degli esseri umani e dei mammiferi ruminanti, causando un'eccessiva formazione di gas nell'intestino. Questi organismi si riproducono per fissione binaria, gemmazione o frammentazione.
Gli Archaea hanno dominato quasi tutti gli habitat. Sono particolarmente diversi nella composizione del plancton. Inizialmente, tutti gli archaea sono stati classificati come estremofili, poiché sono in grado di vivere in sorgenti termali, corpi idrici ad alta salinità ea profondità con pressione significativa.
L'importanza dei procarioti nella natura e nella vita umana
Il ruolo dei procarioti in natura è significativo. Innanzitutto, sono i primi organismi viventi sorti sul pianeta. Gli scienziati hanno scoperto che batteri e archei hanno avuto origine circa 3,5 miliardi di anni fa. La teoria della simbiogenesi suggerisce che anche alcuni organelli cellulari eucariotici abbiano avuto origine da loro. In particolare si tratta di plastidi e mitocondri.
Molti procarioti sono usati nella biotecnologia per produrre farmaci, antibiotici, enzimi, ormoni, fertilizzanti, erbicidi. L'uomo ha usato a lungo proprietà benefichebatteri lattici per la produzione di formaggio, kefir, yogurt, prodotti fermentati. Con l'aiuto di questi organismi, viene effettuata la purificazione dei corpi idrici e dei suoli, l'arricchimento di minerali di vari metalli. I batteri formano la microflora intestinale dell'uomo e di molti animali. Insieme agli archaea, ciclano molte sostanze: azoto, ferro, zolfo, idrogeno.
D' altra parte, molti batteri sono l'agente eziologico di malattie pericolose, regolando la popolazione di molte specie vegetali e animali. Questi includono peste, sifilide, colera, antrace, difterite.
Quindi, i procarioti sono chiamati organismi le cui cellule sono prive di un nucleo formato. Il loro materiale genetico è rappresentato da un nucleoide, costituito da una molecola di DNA circolare. Degli organismi moderni, batteri e archaea appartengono ai procarioti.
