Особенности строения клеток различных организмов

Все известные организмы подразделяются на на две группы: прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии (эубактерии и архебактерии) а к эукариотам – грибы, растения и животные, большинство из которых являются многоклеточными организмами и только некоторые – одноклеточными. Различия между прокариотами и эукариотами так существенны, что в системе организмов их выделяют в надцарства.

Эукариоты (от греч. эу – хорошо, полностью и греч. karyon – ядро) – организмы, клетки которых содержат оформленные ядра. К эукариотам относятся все высшие животные, растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы, простейшие.

Прокариоты (от лат. pro – раньше, перед и греч. karyon - ядро) – организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра. Аналогом ядра является нуклеоид, состоящий из кольцевой молекулы ДНК, связанной с небольшим количеством белка. Клетки прокариот имеют жесткую защитную оболочку (клеточная стенка), под которой находится плазматическая мембрана. Плазматическая мембрана обычно образует выпячивания внутрь цитоплазмы – мезосомы. На мембранах мезосом располагаются окислительно-восстановительные ферменты, а у фотосинтезирующих прокариот соответствующие пигменты (бактериохлорофилл, хлорофилл, фикоцианин). Благодаря этому такие мембраны, способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов и других органоидов. В тоже время хлоропласты, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, присущие клеткам эукариот, у прокариот отсутствуют. Бактерии очень малы и способны быстро размножаться путем простого бинарного деления (митоз у прокариот отсутствует). В оптимальных условиях прокариотическая клетка способна делиться каждые 20 минут. Благодаря быстрому темпу размножения, бактериальные популяции стремительно адаптируются к изменениям окружающей среды и занимают в природе все возможные экологические ниши (почву, воду, воздух, болота, океанические глубины, горячие источники и др.).

Таким образом, основными отличиями эукариот от прокариот являются:

1) Наличие ядра. Это наиболее важный отличительный признак эукариотических клеток.

2) Размер. Клетки прокариот имеют очень небольшие размеры (около 1 мкм). Объем эукариотических клеток, содержащих полноценное ядро, в 800-1000 раз больше объема клеток прокариот.

3) Особенности строения ДНК. ДНК эукариот представляют собой очень длинные линейные молекулы (от 10⁷ до более чем 10¹⁰ пар оснований). Они локализованы в ядре, связаны с гистонами и включают некодирующие области (интроны). Напротив, ДНК прокариот представляют собой более короткие (до 5ּ10⁶ пар оснований) кольцевые молекулы, расположенные в цитоплазме и не имеющие интронов.

4) Специализация. Структуры и функции эукариотических клеток сложнее и более специализированы, чем структуры и функции клеток прокариот. Эукариотические клетки состоят из специализированных отделов – органоидов.

Органоиды выполняют специфические функции в жизни клетки. Прокариотические клетки обладают единой мембранной системой, включающей как плазмалемму, так и различные выросты из нее, зачастую выполняющие специфические функции.

5) Пространственная разобщенность процессов синтеза РНК и белков. У эукариот протекают в различных отделах клеток и механизмы их регулирования не зависят один от другого. У прокариот, напротив, эти процессы значительно проще и взаимосвязаны.

Согласно современным представлениям, прокариоты вместе с предками эукариот относятся к наиболее древним организмам и имеют общее происхождение. Довод в пользу единого происхождения клеток прокариот и эукариот заключается в принципиальном сходстве их генетического аппарата.

Отличия растительных и животных клеток. У растительной клетки поверх мембраны имеется наружная стенка из целлюлозы и других материалов. Клеточная оболочка представляет собой внешний защитный каркас, обеспечивает тургор растительных клеток, пропускает воду, соли, молекулы многих органических веществ. Клеточная стенка растений, бактерий и цианобактерий препятствует фагоцитозу и поэтому фагоцитоз у них практически отсутствует. Клетки растений соединяются с помощью особых каналов, заполненных цитоплазмой и ограниченных плазматической мембраной. По этим каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают питательные вещества, ионы и другие соединения.

Клетки животных, образующие различные ткани (эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической мембраной. В местах соединений образуются складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность. У большинства клеток (особенно животных) наружная сторона мембраны покрыта слоем полисахаридов и гликопротеидов (гликокаликс). Гликокаликс - очень тонкий, эластичный слой (в световой микроскоп не виден). Гликокаликс, как и целлюлозная стенка растений, прежде всего, осуществляет функцию непосредственной связи клеток с внешней средой. Однако, в отличие от растительной стенки он не обладает опорной функцией. Отдельные участки мембраны и гликокаликса могут дифференцироваться и превращаться в микроворсинки (обычно на поверхности клетки, которая контактирует с окружающей средой); межклеточные соединения и связи, находящиеся между клетками ткани, имеющими различную структуру. Одни из них играют механическую роль (межклеточные соединения), а другие участвуют в межклеточных обменных процессах, изменяя электрический потенциал мембраны.