Особенности строения и жизнедеятельности клеток

Содержание

Прокариоты: строение и особенности жизнедеятельности

Особенности строения и жизнедеятельности клеток

В нашей статье мы рассмотрим строение прокариот и эукариот. Эти организмы существенно отличаются уровнем организации. А причина этого – особенности структуры генетической информации.

Особенности строения клеток прокариот

Прокариотами называют все живые организмы, клетки которых не содержат ядра. Из представителей пяти современных Царств живой природы к ним принадлежат только одно – Бактерии. Прокариоты, строение которых мы рассматриваем, также включают представителей сине-зеленых водорослей и архей.

Несмотря на отсутствие в их клетках оформленного ядра, генетический материал они содержат. Это позволяет хранить и передавать наследственную информацию, но ограничивает разнообразие способов размножение. Воспроизведение всех прокариот происходит путем деления их клетки надвое. К митозу и мейозу они не способны.

Строение прокариот и эукариот

Особенности строения прокариот и эукариот, которые их отличают, достаточно существенны. Кроме структуры генетического материала, это касается и многих органелл.

Эукариоты, к которым относятся растения, грибы и животные, содержат в цитоплазме митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, многие пластиды. У прокариот они отсутствуют. Клеточная стенка, которая есть и у тех, и у других, отличается химическим составом.

У бактерий в ее состав входят сложные углеводы пектин или муреин, в то время как у растений ее основу составляет целлюлоза, а у грибов – хитин.

Особенности строения и жизнедеятельности прокариот стали известны ученым только в 17 веке. И это несмотря на то, что эти существа существовали на планете с момента ее зарождения. В 1676 году их впервые рассмотрел в оптический микроскоп его создатель Антони ван Левенгук.

Как и всех микроскопических организмов, ученый назвал их “анималикулами”. Термин “бактерии” появился только в начале 19 столетия. Его предложил известный немецкий естествоиспытатель Христиан Эренберг. Понятие “прокариоты” возникло позже, в эпоху создания электронного микроскопа.

Причем сначала ученые установили факт различия в строении генетического аппарата клеток разных существ. Э. Чаттон в 1937 году предложил объединить по этому признаку организмы в две группы: про- и эукариоты. Это деление существует и по сегодняшний день.

Во второй половине 20 века было открыто различие среди самих прокариот: архей и бактерий.

Особенности поверхностного аппарата

Поверхностный аппарат прокариот состоит из мембраны и клеточной стенки. Каждая из этих частей имеет свои особенности. Их мембрана образована двойным слоем липидов и белков.

Прокариоты, строение которых достаточно примитивно, имеют два типа строения клеточной стенки. Так, у граммположительных бактерий она состоит в основном из пептидогликана, имеет толщину до 80 нм и плотно прилегает к мембране.

Характерной чертой этой структуры является и наличие в ней пор, через которые проникает ряд молекул. Клеточная стенка граммотрицательных бактерий очень тонкая – максимум до 3 нм. Она прилегает к мембране не плотно.

У некоторых представителей прокариот снаружи находится еще и слизистая капсула. Она защищает организмы от высыхания, механических повреждений, создает дополнительный осмотический барьер.

Органеллы прокариот

Строение клетки прокариот и эукариот имеет свои существенные отличия, которые прежде всего заключаются в наличии определенных органелл. Эти постоянные структуры определяют уровень развития организмов в целом. У прокариот большинство из них отсутствует.

Синтез белка в данных клетках происходит рибосомах. У водных прокариот содержатся аэросомы. Это газовые полости, которые обеспечивают плавучесть и регулируют степень погружения организмов. Только в клетках прокариот содержатся мезосомы.

Эти складки цитоплазматической мембраны возникают только во время использования химических методов фиксации во время подготовки прокариотических клеток к микроскопии. Органеллами движения бактерий и архей являются реснички или жгутики. А прикрепление к субстрату осуществляют пили.

Эти структуры, образованные белковыми цилиндрами, еще называют ворсинками и фимбриями.

Что такое нуклеоид

Но самое существенное отличие имеет строение гена прокариот и эукариот. Наследственной информацией обладают все эти организмы. У эукариот она находится внутри оформленного ядра.

Эта двумембранная органелла имеет собственный матрикс, который называется нуклеоплазма, оболочку и хроматин. Здесь осуществляется не только хранение генетической информации, но и синтез молекул РНК.

В ядрышках из них в последующем формируются субъединицы рибосом – органелл, отвечающих за синтез белка.

Строение генов прокариот проще. Их наследственный материал представлен нуклеоидом или ядерной областью. ДНК у прокариот не упакованы в хромосомы, а имеют кольцевую замкнутую структуру.

В состав нуклеоида также входят молекулы РНК и белка. Последние по функциям напоминают гистоны эукариот.

Они участвуют в удвоении ДНК, синтезе РНК, восстановлении химической структуры и разрывов нуклеиновых кислот.

Особенности жизнедеятельности

Прокариоты, строение которых не отличается сложностью, осуществляют довольно сложные процессы жизнедеятельности. Это питание, дыхание, воспроизведение себе подобных, движение, обмен веществ… И на все это способна лишь одна микроскопическая клетка, размеры которой колеблются в пределах от до 250 мкм! Так что говорить о примитивности можно только относительно.

Особенности строения прокариот обусловливают и механизмы их физиологии. К примеру, они способны получать энергию тремя способами. Первым является брожение. Его осуществляют некоторые бактерии. В основе этого процесса лежат окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых синтезируются молекулы АТФ.

Это химическое соединение, при расщеплении которого в несколько этапов выделяется энергия. Поэтому его не зря называют “клеточным аккумулятором”. Следующим способом является дыхание. Суть этого процесса заключается в окислении органических веществ. Некоторые прокариоты способны к фотосинтезу.

Их примерами являются сине-зеленые водоросли и пурпурные бактерии, которые содержат в клетках пластиды. А вот археи способны к бесхлорофильному фотосинтезу. В ходе этого процесса не происходит фиксация углекислого газа, а непосредственно образуются молекулы АТФ.

Поэтому, по сути, это настоящее фотофосфорилирование.

Тип питания

Бактерии и археи – это прокариоты, строение которых позволяет им осуществлять и разные способы питания. Часть из них является автотрофами. Эти организмы сами синтезируют органические вещества в ходе фотосинтеза. В клетках таких прокариот находится хлорофилл.

Некоторые бактерии получают энергию за счет расщепления некоторых органических соединений. Их тип питания называется хемотрофным. Представителями этой группы являются железо – и серобактерии. Другие же поглощают только готовые соединения. Их называют гетеротрофами.

Большинство из них ведет паразитический образ жизни и обитают только внутри клеток других существ. Разновидностью этой группы являются и сапротрофы. Они питаются продуктами жизнедеятельности или разлагающейся органикой. Как видите, способы питания прокариот достаточно разнообразны.

Этот факт и способствовал их широкому распространению во всех средах обитания.

Формы размножения

Прокариоты, строение которых представлено одной клеткой, размножаются путем ее деления на две части или почкованием. Эта особенность обусловлена и структурой их генетического аппарата. Процессу бинарного деления предшествует удвоение, или репликация ДНК.

При этом молекула нуклеиновой кислоты сначала раскручивается, после чего каждая нить дублируется по принципу комплементарности. Образовавшиеся в результате этого хромосомы расходятся к полюсам. Клетки увеличиваются в размерах, между ними образуется перетяжка и далее происходит их окончательное обособление.

Некоторые бактерии также способны к образованию клеток бесполого размножения – спор.

Бактерии и археи: отличительные признаки

Долгое время археи вместе с бактериями являлись представителями Царства Дробянки. И действительно, у них много сходных черт строения. Это прежде всего размеры и форма их клеток. Однако биохимические исследования показали, что у них есть ряд сходных черт с эукариотами. Это природа ферментов, под действием которых происходят процессы синтеза РНК и белковых молекул.

По способу питания большинство из них является хемотрофами. Причем вещества, которые расщепляют в процессе получения энергии археи, более разнообразны. Это и сложные углеводы, и аммиак, и металлические соединения. Есть среди архей и автотрофы.

Очень часто они вступают в симбиотические отношения. Паразитов среди архей нет. Чаще всего в природе встречаются комменсалы и мутуалисты. В первом случае археи питаются за счет веществ организма хозяина, но не приносят ему никакого вреда.

В отличие от этого вида симбиоза, при мутуалистических взаимоотношениях выгоду получают оба организма. Некоторые из них являются метагенами. Такие археи обитают в пищеварительной системе человека и жвачных млекопитающих животных, вызывая избыточное образование газов в кишечнике.

Размножаются эти организмы бинарным делением, почкованием или с помощью фрагментации.

Археи освоили практически все среды обитания. Особенно они разнообразны в составе планктона. Первоначально всех архей относили к группе экстремофилов, поскольку они способны обитать и в горячих источниках, и в водоемах с повышенной соленостью, и на глубинах со значительным давлением.

Значение прокариот в природе и жизни человека

Роль прокариот в природе значительна. Прежде всего они являются первыми живыми организмами, которые возникли на планете. Ученые установили,что бактерии и археи возникли около 3,5 млрд лет назад. Теория симбиогенеза предполагает, что от них произошли и некоторые органеллы эукариотических клеток. В частности, речь идет о пластидах и митохондриях.

Многие прокариоты находят свое применение в биотехнологии с целью получения лекарственных средств, антибиотиков, ферментов, гормонов, удобрений, гербицидов.

Человек издавна использует полезные свойства молочнокислых бактерий для изготовления сыра, кефира, йогурта, квашеных продуктов. С помощью этих организмов осуществляется очистка водоемов и почв, обогащение руд различных металлов.

Бактерии формируют микрофлору кишечника человека и многих животных. Наряду с археями они осуществляют круговорот многих веществ: азота, железа, серы, водорода.

С другой стороны, многие бактерии являются возбудителем опасных заболеваний, регулируя численность многих видов растений и животных. К ним относятся чума, сифилис, холера, сибирская язва, дифтерия.

Итак, прокариотами называют организмы, клетки которых лишены оформленного ядра. Их генетический материал представлен нуклеоидом, состоящим из кольцевой молекулы ДНК. Из современных организмов к прокариотам относятся бактерии и археи.

Источник: http://fb.ru/article/284735/prokariotyi-stroenie-i-osobennosti-jiznedeyatelnosti

Чем отличается бактериальная клетка от растительной: особенности строения и жизнедеятельности

Особенности строения и жизнедеятельности клеток
Образование 1 ноября 2016

Практически все живые организмы состоят из клеток. От особенностей строения этих наименьших структур зависят особенности жизнедеятельности и уровень организации всех представителей природы. В нашей статье мы рассмотрим, чем отличается бактериальная клетка от растительной и каковы принципы их работы.

Состав растительной клетки

Поверхностный аппарат данных растительных структур представлен клеточной стенкой, которая отличается прочностью и жесткостью за счет содержания в ней углевода целлюлозы. Во внутренней среде (цитоплазме) располагаются постоянные клеточные структуры. Они называются органоиды.

Самым крупным из них является вакуоль. Это полость, которую заполняет вода с растворенными питательными веществами.

Состав растительной клетки представлен также такими структурами, как ядро, пластиды хлоропласты, митохондрии, эндоплазматическая сеть с рибосомами, комплекс Гольджи, лизосомы.

Сходство бактериальной и растительной клетки

В общем плане строения растительной и бактериальной клетки существует ряд схожих черт. Какие же структуры являются общими для таких разных организмов? Прежде всего это наличие клеточной стенки и мембраны, генетического материала, цитоплазмы.

Строение растительной и бактериальной клетки характеризуется также рядом общих структур: рибосом, центриолей, лизосом. И те, и другие имеют органеллы движения. У одноклеточной зеленой водоросли хламидомонады и у извитой спирохеты ими являются жгутики.

Ткани растений

Бактерии – сугубо одноклеточные организмы. А вот растительные организмы в этом плане более разнообразны. Они могут состоять из одной клетки, как зеленая водоросль хлорелла, или образовывать колонии, подобно вольвоксу.

Но преобладающее большинство растений образовано тканями. Эти структуры представляют собой совокупность клеток, одинаковых по строению и выполняемым функциям. Их несколько видов объединяются в органы.

Так, лист растения образован клетками покровной, проводящей, механической и основной тканей.

Жизнедеятельность прокариот

Такое строение бактериальной клетки определяет и особенности ее жизнедеятельности. Основным способом размножения этих организмов является деление надвое. Несмотря на то что данный способ является одним из самых простых, он отличается высокой продуктивностью.

Так, одна клетка образует до миллиона подобных особей в течение всего лишь десяти часов. Бактерии также способны к образованию спор. Чаще всего это происходит при наступлении неблагоприятных условий. При этом материнская клетка разрушается.

А вот спора может продолжительное время испытывать воздействие как низких температур, так и кипячения. Это приспособление имеет защитное значение.

Итак, в статье мы разобрали, чем отличается бактериальная клетка от растительной. Прежде всего это строение генетического аппарата. У бактерий нет оформленного ядра, а генетический материал представлен кольцевой молекулой ДНК. Основные отличия касаются также химического состава клеточной стенки, способа питания и наличия многих органелл.
Источник: .ru

Источник: https://monateka.com/article/180181/

Строение и жизнедеятельность клетки

Особенности строения и жизнедеятельности клеток

Основной структурно-функциональной единицей организма человека является клетка. Различные типы клеток отличаются друг от друга по форме, размерам, химическому составу, функциям. Однако они имеют и определенные общие признаки.

Клетка отделена от среды, что его окружает, плазматической мембраной. Через мембрану вещества транспортируются в клетки и из нее. В мембране имеются множество белков-рецепторов (лат. рецепере — получать), помогающие клетке реагировать на изменения за ее пределами, распознавать другие клетки и тому подобное.

Внутренний полужидкий содержимое клетки — цитоплазма — на 70-90% состоит из воды. В ней растворены органические и неорганические вещества. Вследствие постоянного движения цитоплазмы вещества перемещаются по клетке. В цитоплазме расположены органеллы. По эндоплазматической сетке транспортируются вещества внутри клетки.

На рибосомах синтезируются белки, в лизосомах сложные органические вещества расщепляются на молекулы-блоки. В митохондриях с участием кислорода происходит синтез АТФ, как следствие — клетка обеспечивает себя энергией. Аппарат Гольджи сортирует образованные в клетке молекулы, упаковывает их в пузырьки, окруженные мембранами.

В таком виде вещества могут транспортироваться внутри клетки и за ее пределы.

Багаж знаний советует почитать похожие конспекты и рефераты:

Строение клетки

Основным содержанием ядра являются хромосомы: в них закодированы программы жизнедеятельности организма. Все клетки организма, кроме половых, имеют тот же набор из 46 хромосом, что составляет 23 их пары.

Такой набор хромосом называют двойным (диплоидным), а клетки, его имеют, — соматическими (греч. сома — тело). В ядрах половых клеток содержится 23 хромосомы — по одной из каждой пары, т.е.

одинарный (гаплоидный) набор хромосом.

Обмен веществ

Как происходит этот процесс в клетке? К ней постоянно поступают вода, кислород, аминокислоты, углеводы и т.д.. Доля питательных веществ в клетке может сложиться по-разному. Так, глюкоза участвует в реакциях, обеспечивающих клетку энергией. Однако из глюкозы может образоваться и запасная вещество — гликоген.

Жизнедеятельность клетки

Реакции, в результате которых высвобождается энергия и образуется АТФ, называют реакциями энергетического обмена. Реагентами в них обычно являются жиры, углеводы и кислород, а конечными продуктами — вода и углекислый газ.

В реакциях пластического обмена (биосинтеза) из аминокислот образуются белки, из глицерина и жирных кислот — жиры, из глюкозы — молекулы гликогена т.д.. В каждой клетке происходит синтез веществ, необходимых для жизнедеятельности организма.

Так, в клетках мышц синтезируются белки актин и миозин, обеспечивающие мышечные сокращения. Пластический обмен связан с энергетическим. В реакциях биосинтеза используется АТФ, образовавшейся вследствие реакций энергетического обмена. Продукты биосинтеза могут вступать в реакции энергетического обмена.

Так, за малоподвижного образа жизни могут накапливаться жиры, во время физических упражнений расходуются в реакциях энергетического обмена.

Пластический и энергетический обмен является составляющими метаболизма — процесса обмена веществ в клетке, который сопровождается преобразованием энергии. Все реакции метаболизма осуществляются с помощью ферментов.

Одновременно в клетке могут проходить сотни различных реакций, в которых работают тысячи различных ферментов.

Без них реакции метаболизма продолжались бы очень долго и происходили лишь при особых условиях (например, под действием высокой температуры или давления).

Багаж знаний советует почитать похожие конспекты и рефераты:

Размножение клеток

Каждую секунду в вашем организме погибает и появляется множество клеток. Клетки размножаются путем деления. Перед его началом количество хромосом в ней удваивается: для каждой хромосомы формируется ее копия.

При разделе хромосомы-оригиналы и их копии расходятся к разным полюсам клетки, и она делится на две части. Образуются две новые клетки, каждая из которых имеет двойной (диплоидный) набор хромосом — такой, как в материнской клетке.

Так происходит размножение соматических клеток, то есть всех клеток организма, кроме половых.

При образовании половых клеток перед делением число хромосом в материнской клетке также удваивается. Однако дальше происходят два последовательных деления, и в результате формируются четыре клетки, каждая из которых содержит одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Итак, от материнской клетки половая клетка (гамета) получает половину хромосомного набора.

Аппарат Гольджи, жизнедеятельность клетки, набор хромосом, Обмен веществ, Размножение клеток, содержимое клетки, Строение клетки

Источник: http://bagazhznaniy.ru/obrazovanie/stroenie-i-zhiznedeyatelnost-kletki

Особенности строения и жизнедеятельности бактерий, внешнее и внутреннее строение клеток, функции и роль в природе, особенности размножения

Особенности строения и жизнедеятельности клеток

Что такое бактерии, знают многие. Это группа доядерных одноклеточных организмов, которая является, пожалуй, самой древней из всех живых организмов на нашей планете. Это царство бактерий, особенности строения и жизнедеятельности которых будут рассмотрены ниже, огромно – порядка 10 000 их видов разбросано по всему свету.

А вот вирусы не могут «похвастаться» таким разнообразием. Бактерии являются самыми примитивными организмами, однако их роль в природе и в жизни людей велика.

И хотя в окружающем мире много и других мельчайших организмов, например, вирусов, но бактериальные микроорганизмы более распространены как во внешнем мире, так и внутри живых существ.

Эти доядерные организмы, как правило, бесцветны, и лишь немногие из них могут «похвастаться» яркой пурпурной или зеленой окраской.

Встретить их в природе можно в воде, в воздухе, в почве, внутри животных и, конечно, в организмах людей.

Одни виды этих микробов могут существовать в природе только при наличии кислорода в атмосфере, другие прекрасно обходятся без него в процессе своей жизнедеятельности.

В тело человека или животных эти микробы попадают из внешнего мира с дыханием или с пищей.

Одни бактерии прекрасно существуют во внутренних органах живых существ, другие обитают только на коже и других частях тела человека и животных.

А вот вирусы не могут жить и размножаться в природе, а только в клетках живых существ. Это одно из основных различий между бактериями и вирусами.

Изучает виды бактерий, особенности их строения и жизнедеятельности такая наука, как бактериология.

Форма тела бактерий, способы передвижения и размножения

В природе существует множество разновидностей этих доядерных микроорганизмов. Их роль в жизни всей планеты велика. Различаются они, например, по форме:

  • кокки имеют шарообразную форму;
  • стрептококки – это цепочка из отдельных кокков;
  • стафилококки встречаются в виде гроздей кокков;
  • диплококки – это сдвоенные бактерии, помещенные в одну капсулу со слизью;
  • бациллы похожи на палочки;
  • вибрионы изогнуты, как запятые;
  • спириллы имеют спиралевидную форму.

Все эти виды микробов передвигаются с помощью специальных жгутиков, состоящих из флагеллина. Этот орган передвижения может находиться с одной стороны клетки, с двух сторон или по всех поверхности. функция жгутиков – осуществлять передвижение этих микроорганизмов как в природе, так и внутри живых существ. А вот у вирусов подобных «помощников» для передвижения нет.

Практически все эти микробы размножаются путем клеточного деления, однако есть некоторые виды (небольшое количество), размножение которых происходит исключительно почкованием. Спорообразование, присущее бациллам и клостридиуму, играет защитную роль при неблагоприятных условиях окружающего мира и является одним из способов сохранения вида.

Как выглядит клетка бактерии в разрезе

Очень любопытно посмотреть, каковы особенности строения одной клетки в разрезе. Снаружи она окружена специальной защитной оболочкой, носящей название стенки.

Именно эта оболочка, достаточно плотная, является защитным барьером, преградой для негативных внешних воздействий. Другой главной функцией клеточной стенки является опорная.

Именно оболочка придает всем разновидностям бактерий их своеобразную форму.

Защитная стенка клеток бактерий по своему строению похожа на оболочки клеток растений. Именно через эти стенки питательные вещества проникают в цитоплазму, а продукты их распада выводятся наружу. Если есть необходимость, то вокруг защитной стенки возникает капсула из слизи. Роль такой капсулы – уберечь бактерию от высыхания.

Жгутики или ворсинки встречаются на поверхности многих разновидностей этих мельчайших микробов. Их роль в жизнедеятельности бактерий огромна – именно с помощью таких приспособлений такие доядерные микроорганизмы передвигаются. Таковы наиболее важные особенности строения бактерий.

Особенности внутреннего строения

Теперь необходимо рассказать об основных особенностях строения бактериальной клетки. Внутри она заполнена цитоплазмой.

Эта полужидкая субстанция содержит в себе различные ферменты, а также дополнительные вещества, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов. Клетки любых бактерий лишены ядра.

Основная генетическая информация находится в центре клетки. Это главные особенности строения клетки такого микроба.

К особенностям строения клетки бактерии можно отнести и то, что между клеточной стенкой и самой цитоплазмой располагается специальная мембрана. В состав вещества, заполняющего клетку, входят белки, различные другие включения, а также рибосомы – маленькие гранулы, с помощью которых в ней происходит синтезирование белков.

Также в состав цитоплазмы входят другие запасные питательные вещества – полисахариды, гликоген, полифосфаты. Эти «запасы» данные микробы расходуют в процессе питания или при передвижениях.

Таковы основные особенности строения и жизнедеятельности бактерий. Но необходимо напомнить и некоторые другие основные интересные детали, связанные с этой большой группой микроорганизмов.

Грамположительные и грамотрицательные разновидности

В конце ΧΙΧ века врач из Дании Г.К. Грам предложил специальный метод исследования бактерий по их свойствам с помощью окраски клеток специальными веществами.

Согласно этому методу, производится окраска клеток метиловым фиолетовым красителем (или другими аналогичными анилиновыми красителями), а для фиксации цвета в краситель добавляется йодовый раствор.

Затем препараты бактерий промываются спиртовым раствором. Те бактерии, у которых краска не смывается, считаются грамположительными. Если же после промывания препараты опять становятся бесцветными, то их называют грамотрицательными.

Данный метод позволяет разделить все существующие разновидности этих микроорганизмов на два типа, в зависимости от внутреннего строения клеточных стенок. Очень важно уметь клиническим способом разделять грамположительные и грамотрицательные бактерии, чтобы правильно поставить диагноз при инфекционном заболевании.

Ведь именно к грамположительным бактериям относятся стафилококки и стрептококки – возбудители очень серьезных болезней у людей. Бактериальные клетки могут проникать в организм человека с дыханием, с пищей или через предметы общего пользования с больным человеком.

А вот вирусы попадают на слизистые оболочки людей в основном воздушно-капельным путем.

Значение микробов в нашей жизни

Основное отличие бактерий от вирусов в том, что первые могут не только причинять вред живым существам, но и активно помогать им.

Роль этих одноклеточных организмов и их жизнедеятельности в жизни человека нельзя недооценивать.

«Плохие» бактериальные микроорганизмы вызывают различные по степени тяжести заболевания у животных и растений. А «хорошие» бактерии благодаря своей жизнедеятельности:

  • улучшают работу желудочно-кишечного тракта,
  • сдерживают размножение патогенных форм бактерий и грибков.

В природе различные виды этих микроорганизмов благодаря особенностям своей жизнедеятельности помогают в разложении органики, отмерших тканей растений, трупов животных.

Результатом таких процессов является образование различных соединений (аммиака, двуокиси углерода и т. д.), которые затем принимают участие в круговороте в природе неорганических веществ.

Таким образом, бактерии играют большую роль и в круговороте неорганических веществ в окружающей нас природе.

Молочнокислые живые бактерии используются для приготовления различных видов продуктов питания на основе молока домашних животных.

В состав дрожжей, активно использующихся при выпечке большинства сдобной хлебобулочной продукции, также входят эти полезные бактерии.

Благодаря активной жизнедеятельности этих одноклеточных хорошо подходит дрожжевое тесто, сквашивается молоко и т. д. А вот у вирусов никаких полезных для человека свойств не обнаружено.

Перечислять полезные и вредные особенности этих микробов можно очень долго. Но однозначно можно сказать, что роль этих одноклеточных в нормальном существовании всего живого и неживого на нашей планете огромна.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/osobennosti-stroeniya-i-zhiznedeyatelnosti-bakterij.html

Особенности строения и жизнедеятельности прокариотической клетки

Особенности строения и жизнедеятельности клеток

  • Тимирханова Альфия Гафуровна, учитель химии и биологии

Разделы: Биология

Цели урока:

  • Добиться усвоения знаний о делении живой природы на царства, показать общность происхождения и отличия прокариот и эукариот.
  • Создать представления о двух уровнях клеточной организации: прокариотическом и эукариотическом.
  • Обеспечить усвоение знаний об особенностях строения и жизнедеятельности прокариотической клетки.
  • Раскрыть роль бактерий и синезелёных водорослей ( цианобактерий ) в жизни людей и в природе.

Оборудование: таблицы и видеоматериалы, иллюстрирующие строение и разнообразие бактерий и синезелёных водорослей; научно – популярная литература по микробиологии.

II. Изучение нового материала. Усвоение новых знаний

  1. Признаки, по которым организмы делят на две группы – прокариоты и эукариоты. Их различия. (Рассказ учителя)

Впервые серьёзное внимание на существенные отличия микроорганизмов от растений и животных обратил немецкий учёный Э. Геккель.

Он предложил выделить все микроорганизмы в самостоятельное царство Протиста (Protista) наряду с царством растений (Plantae) и царством животных (Animalia).

Подразделение протист на низшие и высшие произошло в соответствии с двумя выявленными типами клеточной организации – эукариотической и прокариотической.

Высшие протисты – микроскопические животные (простейшие), микроскопические водоросли и микроскопические грибы (плесени и дрожжи), подобно растениям и животным, имеют эукариотическое строение клеток. Низшие протисты – бактерии, в том числе актиномицеты и синезелёные водоросли (цианобактерии), имеют прокариотическое строение.

Основные различия прокариот и эукариот:

  • У эукариот генетический материал локализован в структурно оформленном ядре. У прокариот наследственный материал представлен клубком двойной спиральной нити ДНК и не отделён от цитоплазмы какой – либо мембраной.
  • У прокариот, в отличие от эукариот, отсутствуют внутриклеточные органеллы, имеющие хотя бы элементарную мембрану.
  • У прокариот рибосомы имеют меньший размер.
  • Клеточная стенка прокариот содержит специальный полимер пептидогликан, которого нет у эукариот.
  • Жгутики прокариот состоят из одной или нескольких фибрилл, а у эукариот каждый жгутик состоит из микротрубочек – 9 по периметру и 2 в центре.
  • Многие прокариоты способны фиксировать молекулярный азот, эукариоты этим свойством не обладают.
  1. Типичные прокариотические клетки – бактерии, строение бактерий; особенности содержания наследственного вещества и органоидов. (Рассказ учителя о прокариотической организации клеток на примере строения бактерии с элементами самостоятельной работы учащихся с учебником, а так же с использованием видеоматериала).

Размеры бактерий колеблются в широких пределах: от 1 до 10-15 мкм. В основе морфологии клеток прокариот лежат две основные формы: шар и цилиндр. Различают кокки – шарообразные клетки и их группировки (диплококки, тетракокки, стрептококки – цепочки кокков, стафилококки – скопления кокков в виде виноградной грозди и т.д.

), прямые палочки – бациллы, короткие, изогнутые – вибрионы, извитые бактерии – спириллы и спирохеты. Известны клетки, изогнутые полумесяцем, и длинные гибкие клетки с заострёнными концами. Наконец, имеются бактерии, обладающие выростами, – это так называемые простекобактерии.

Обнаружены бактерии, имеющие форму шестилучевой звезды, куба, плоского диска, треугольника. (Рисунок учебника).

Основная особенность строения бактерий – отсутствие ядра. Наследственная информация у них заключена в одной молекуле ДНК, имеющей форму кольца и погружённой в цитоплазму. Поверхность клетки может быть покрыта полисахаридной или белковой капсулой. Для передвижения в жидкой среде некоторые клетки прокариот, как и у эукариот, обладают одним – двумя или многочисленными жгутиками.

Иногда клетка может быть покрыта многочисленными ворсинками. Бактериальная клетка окружена цитоплазматической мембраной, отделяющей цитоплазму от клеточной стенки. У некоторых бактерий она может образовывать впячивания внутрь клетки – инвагинации.

На мембране локализованы ферменты, осуществляющие синтез молекул, обладающих высокоэнергетическими связями (АТФ), энергия которых нужна для катализа биохимических реакций клетки. В цитоплазме мембранных структур содержится мало. В ней находятся рибосомы, осуществляющие синтез белков.

Довольно часто в клетках разных бактерий содержатся запасные вещества: полисахариды, гликоген, сера, полифосфаты и др. Эти соединения могут продлевать жизнь клетки при отсутствии внешних источников энергии. (Рисунок учебника или таблица).

При наличии соответствующих источников углерода и энергии, минеральных компонентов, физико–химических условий (кислород, вода, температура, окислительно-восстановительный потенциал и рН среды) подавляющая часть бактерий довольно быстро растёт и размножается.

Обычно бактерии размножаются делением надвое. Время удвоение каждой клетки, а следовательно, и всей популяции может составлять лишь 20–30 минут, что характерно, например, для кишечной палочки. Однако не все бактерии растут так быстро.

Так, в почве средней полосы России за тёплый сезон они имеют всего лишь 10–20 генераций.

Бактериям свойственно спорообразование. Споры возникают, когда ощущается недостаток питательных веществ или когда в среде накапливаются продукты обмена. При спорообразовании отшнуровывается часть цитоплазмы с хромосомой и окружена мембраной. Споры бактерий очень устойчивы. В сухом состоянии они сохраняют жизнеспособность многие сотни и даже тысячи лет.

  1. Физиолого-биохимические свойства прокариот. Их распространение и роль в природе. (Рассказ учителя. Учащиеся в тетради записывают уравнения химических реакций, лежащих в основе жизнедеятельности отдельной группы бактерий. А также фиксируют таблицу, где даётся классификация микроорганизмов по способам питания).

Для существования микроорганизмам необходимы источники углерода и энергии. Прокариоты могут существовать только в аэробных или только в анаэробных условиях, или и в тех и в других. Необходимую энергию они получают в процессе дыхания, брожения или фотосинтеза. Эти процессы с точки зрения химии являются окислительно-восстановительными реакциями. По типу метаболизма микроорганизмы бывают:

Группы микроорганизмовИсточник энергииИсточник электроновИсточник углерода
ФотолитоавтотрофыСолнечный светНеорганическое веществоНеорганическое вещество
ФотолитогетеротрофыСолнечный светНеорганическое веществоОрганическое вещество
ФотоорганоавтотрофыСолнечный светОрганическое веществоНеорганическое вещество
ФотоорганогетеротрофыСолнечный светОрганическое веществоОрганическое вещество
ХемолитоавтотрофыХимические связиНеорганическое веществоНеорганическое вещество
ХемолитогетеротрофыХимические связиНеорганическое веществоОрганическое вещество
ХемоорганоавтотрофыХимические связиОрганическое веществоНеорганическое вещество
ХемоорганогетеротрофыХимические связиОрганическое веществоОрганическое вещество

Рассмотрим протекание окислительно-восстановительных реакций в группе хемолитотрофов. Эти прокариоты немногочисленны по видовому составу, но широко распространены в природе (в основном в морях и почве) и играют исключительно важную роль в экосистемах и биосфере.

Напомним, что окислительно-восстановительные реакции представляют собой процессы переноса электронов от донора (восстановителя) к акцептору (окислителю).

Донорами электронов в окислительно-восстановительных процессах, осуществляемых хемолитотрофами, могут служить некоторые неорганические соединения (например, H2S, NO2, NH3, Fe2+), а также молекулярный водород Н2 и сера S.

Хемолитотрофы способны создавать необходимые им в качестве пищи органические вещества, используя энергию, выделяющуюся при окислении указанных неорганических соединений. Поэтому их называют также хемосинтезирующими бактериями.

Сам процесс «бессолнечного» синтеза органических веществ, осуществляемый этими микроорганизмами, получил название хемосинтеза. Его открыл в 1887 году русский микробиолог С.Н. Виноградский (1856–1953).

Среди хемосинтетиков следует назвать железобактерии, бактерии, окисляющие водород и монооксид углерода, серобактерии, азотфиксирующие бактерии, нитрификаторы и денитрификаторы, метанобразующие бактерии и некоторые другие.

В основе жизнедеятельности железобактерий лежит окисление двухвалентного железа в трёхвалентное. Например, бактерии рода лептотрикс (Leptothrix) черпают энергию из следующего процесса:

4FeCO3 + O2+ 6H2O = 4Fe(OH)3+ 4CO2 + E

Молекулярный водород, образующийся в результате ряда процессов (вулканическая деятельность, электрохимическая коррозия металлов, восстановление протонов и т.д.), способны окислять кислородом бактерии из родов гидрогемонас (Hydrogemonas), псевдомонас (Pseudomonas) и др.

2H2 + O2 = 2H2O + 474 кДж

Некоторые бактерии окисляют монооксид углерода до диоксида.

2CO + O2 = 2CO2 + 514 кДж

Элементарную серу, а также сульфиды, тиосульфаты и сульфиты окисляют до сульфатов бактерии рода тиобациллюс (Thiobacillus):

2S + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4 + Е

Деятельность серобактерий – одна из основных движущих сил круговорота (биогеохимического цикла) серы в биосфере. Очень важную функцию фиксации атмосферного азота выполняют азотфиксирующие бактерии рода азотобактер (Azotobacter):

N2 + 3H2 + E = 2NH3

Нитрифицирующие бактерии окисляют в две стадии аммиак до азотной кислоты. Первую стадию осуществляют бактерии рода нитрозомонас (Nitrozomonas):

2NH3 + 3O2 = 2HNO3 + 2H2O + 660кДж

Азотистую кислоту окисляет до азотной кислоты нитробактер (Nitrobacter)

2HNO3 + O2 = 2HNO3 + 158 кДж

Процессы нитрификации занимают центральное место в круговороте азота в биосфере. Их интенсивность свидетельствует о степени завершённости процессов минерализации в экосистемах.

Все перечисленные выше группы хемолитотрофов в качестве конечного акцептора электронов (и водорода) используют молекулярный кислород. Это так называемые аэробы.

Существуют хемолитотрофы, которые в качестве окислителей могут использовать не только кислород, но и некоторые неорганические соединения, например нитраты или сульфаты. Это – анаэробы. Рассмотрим несколько примеров окислительно-восстановительных процессов, осуществляемых анаэробами.

Нитраты в качестве окислителя использует, например, кишечная палочка (Echerichia coli), вследствие чего она может существовать в анаэробных условиях:

HNO3 + H2 = HNO2 + H2O

Серобактерии в анаэробных условиях используют в качестве окислителя серы нитрат-ион:

5S + 6HNO3 + 2H2O = 5H2SO4 + 3N2 + 109,2 кДж

Бактерии Micrococcus denitrificans для восстановления нитратов используют молекулярный водород:

2HNO3 + 5H2 = N2 + 6H2O + 1120 кДж

Реакции денитрификации, замыкающие цикл азота в биосфере, показывают, как молекулярный азот возвращается в атмосферу. Бактерии рода десульфовибрио (Desulfovibrio) получают энергию, используя в качестве окислителя сульфат-ионы:

H2SO4 + 4H2 = H2S + 4H2O + 154 кДж

Этот процесс в природе имеет немаловажное значение. Благодаря ему в толщах морей и океанов формируются слои, содержащие в больших количествах сероводород (например в Чёрном море).Метанобразующие бактерии способны превращать углекислый газ в метан.

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + 131 кДж

Ежегодно около 8 млрд. тонн метана образуется именно этим путём. Эти бактерии используют для получения биогаза из различных органических отходов, а также в очистных сооружениях. Интересно отметить, что одним из главных источников биогенного метана считается разведение крупного рогатого скота, в желудке которого (рубце) обитают метанобразующие бактерии.

Жизнедеятельность некоторых хемотрофов может создавать и серьёзные экологические проблемы. Так в результате деятельности Thiobacillus ferrooxidans, окисляющих ферросульфид (минерал пирит), в значительных количествах образуется серная кислота. Вода, вытекающая из заброшенных железорудных шахт, может иметь рН

Источник: https://xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/521051/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть