Сравнительный анализ про- и эукариотной клетки
Биологическая масса микроорг-мов больше массы всех других орг-мов. Они присутствуют как в надцарстве прокариот, так и в надцарстве эукариотов. Про- и эукариоты отличаются рядом признаков. Прокариотам свойственны следующие отличительные признаки: 1. генетический аппарат типа нуклеотида, хромосома одна непарная, нуклеоплазма не отделена мембраной от цитоплазмы, гистоны и митотический аппарат отсутствуют. 2). Мембранная система представлена только цитоплазматической мембраной с инвагинациями. 3). У рибосом м.м.70S, они распределены по цитоплазме и не имеют связи с мембраной. 4). В клеточной мембране нет, за исключением микоплазм, стеринов. 5). В состав клеточной стенки входят пептидогликаны, но в них не целлюлозы, хитина и хитинозана. 6).отсутствуют митохондрии, ЭПР, лизосомы. 7).Толщина тела, как правило, не превышает 2 мкм. 8). Жгутики отличаются простым строением.
Эукариотыхарактеризуются: 1).Истинным ядром с парными линейными хромосомами, содержащими белки-гистоны. Нуклеоплазма отделена от цитоплазмы ядерной мембраной. Типичен митоз. 2). Мембранная система сложна и многообразна. Имеются самостоятельные мембранные структуры (митохондрии, хлоропласты), специализированные функции. 3). Рибосомы 2 типов: цитоплазматические (80S) и митохондриальные (хлоропластные) с м.м.70S. 4).В составе мембран, как правило, содержаться стеролы, а в составе клеточной стенки (оболочки) – целлюлоза, хитин, хитинозан. Пептидогликаны отсутствуют. 5).Толщина тела, как правило, больше 2 мкм. 6). Жгутики имеют сложное строение.
Строение прокариотической клетки. Обязательные структуры: клеточная стенка, периплазма, мембрана цитоплазматическая, цитоплазма нуклеоид. Дополнительные структуры: капсула, фимбрии, жгутики, включения.
Капсула – структура бактериальной клетки, расположенная поверх клеточной стенки. Если толщина образования меньше 0,2 мкм- микрокапсуле (стрептококки) – состоит из гетерополисахаридров. Если больше 0,2 мкм -макрокапсуле (энтеробактерии) – толстая, хорошо соединенная с телом бактерии, осн. вещ-во - полипептиды. Еще и псевдокапсула (бациллы) – слизь, не связанная с клеточной стенкой, но образует рыхлый чехол, внеклеточно располагающаяся, в состав входят муциновые вещества. Бактерии, образующие капсулу, м. легко в результате мутации превращаться в бескапсульные формы, что не приводит нарушению клет. актив-ти =>капсулы нельзя рассматривать как обязательный структурный компонент прокариотной клетки. Она защищает клетку от мех. повреждений, высыхания, создаёт дополнительный осмот. барьер, препятствием для проникновения фагов, ингибирование факторов иммун. защиты (так как сама является слабым иммуногеном), экранирует Agы клеточной стенки от распознавания.
Клеточная стенка (оболочка) – стр-ра бактерий и грибов, между цитоплазм-кой мембраной и капсулой. На долю стенки приходится от 5 до 50% сухих веществ клетки. Она служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и придает клеткам определенную им форму. Клеточная стенка чисто механически защищает клетку от проникновения в нее избытка воды, в силу разности концнт-ии солей. Основное вещество кл.стенки – пептидогликан (ПГ). Кроме него в состав стенки входят липопротеиды, липополисахариды, протеины, тейхоевые кислоты. Клеточные стенки Грам+ и Грам- бактерий различаются как по хим. составу, так и по ультраструктуре. Грам+: 1). При окраске по методу Грамма бактерии окрашиваются в син. цвет.2). Особенности, выявляемые при электронной микроскопии – относительная однородность. 3). Вещ-ва, составляющие клеточную стенку – 80% - пептидогликан, дополнительно – белки и гетерополисахариды. 4). Особенности пептидогликана – пептидогликан многослойный, прошитый в перпендикулярном направлении молекулами тейхоевых кислот. 5). Чувствительность к действию лизоцима – высокая. 6). Стенки пор образованы тейхоевыми кислотами. 7). Толщина клеточной стенки около 35нм. 8). Дефектные формы, образующиеся при утрате ПГ – протопласты. Грам-: 1). При окраске по методу Грамма бактерии окрашиваются в красный цвет. 2). Особенности, выявляемые при электронной микроскопии – выраженная слоистость клеточной стенки. 3). Вещества, составляющие клеточную стенку – 1-10%-пептидогликан, образующий внутренний слой, над пептидогликаном липопротеидный слой, самый наружный слой – липополисахаридный. 4).Особенности ПГ – отсутствуют тейхоевые кислоты. Слой ПГ тонкий. 5). Чувствительность к действию лизоцима и β-лактамных антибиотиков – низкая, за счет малой доступности ПГ, который закрыт липидными компонентами. 6). Стенки пор образованы белками-поринами. 7). Толщина клеточной стенки около 10нм. 8). Дефектные формы, образующиеся при утрате пептидогликана – сферопласты.
Цитоплазматическая мембрана образует впячивания – инвагинации (мезосомы), выполняющие функции генерации энергии, фотосинтеза, фиксации азота и др.
Жгутики- способность клетки к движению в жидкой среде. Если жгутики находятся у полюсов или в полярной области клетки- полярное или субполярное расположение, если — вдоль боковой поверхности- латеральное. В зависимости от числа жгутиков и их локализации различают монополярные монотрихи (один жгутик на конце; монополярные политрихи (пучок жгутиков на одном полюсе клетки), биполярные политрихи (на каждом полюсе — по пучку жгутиков; перитрихи (многочисленные жгутики расположены по всей поверхности клетк. Обычная толщина жгутика — 10—20 нм, длина — от 3 до 15 мкм. У некоторых бактерий длина жгутика может на порядок превышать диаметр клетки. Полярные жгутики толше, чем перитрихиальные. Жгутик - жесткая спираль, закрученная против часовой стрелки. Основная масса жгутика -длинная спиральная нить (фибрилла), у поверхности клеточной стенки изогнутая структура—крюк. У некоторых видов жгутик снаружи дополнительно покрыт чехлом особого хим. строения или же является продолжением клеточной стенки. К поверхностным структурам относятся также ворсинки (фимбрии, пили), нескольких единиц до нескольких тысяч на клетку, не имеют отношения к движению бактерий тоньше жгутиков. Обеспечивают их прикрепление к клеткам растений, грибов и неорганическим частицам, принимают участие в транспорте метаболитов. Через ворсинки в клетку могут проникать вирусы.
Нуклеоид (ядерная зона, хроматиновое тельце) – ядро прокариотов. Ядерный материал - одна замкнутая двухспиральная нить ДНК. Длина нити – около 1мм, м.м – около 3×109. В нуклеоиде также находятся РНК-полимераза, основные белки. У него нет митотического аппарата и ядерной мембраны.
Плазмиды – внехромосомные генетичнские структуры бактерий. Представляют собой замкнутую молекулу двунитчатой ДНК, м.м. – 106-108, связанную с белком. Локализуются в цитоплазме клетки (в свободном состоянии) или в состоянии интеграции с хромосомой (эписомами). Свободные плазмиды способны к репликации. Процесс репликации тормозится акридиновыми красителями и УФЛ. Трансмиссивные плазмиды самостоятельно передаются др.особям с помощью конъюгации (грам- бактерии). Нетрансмиссивные плазмиды не имеют аппарата передачи, но могут переноситься с трансмиссивными плазмидаим или посредством трансдукции (стафилококки). В некоторых клетках бактерий может содержаться несколько типов плазмид. Наиболее известны – F-плазмида, R-фактор, Col-плазмида, плазмиды,.
Микроорганизмы являются одной из важнейших групп организмов, поддерживающих экологический баланс в биосфере своим участием в синтезе и биодеградации органических молекул (цикл азота, углеродный цикл, образование почвенного гумуса) и в обмене энергии, а также как возбудители патологических процессов у животных и растений, продуценты множества полезных для медицины и промышленности веществ, удобные объекты для изучения генетики, молекулярной биологии.