V našem článku se budeme zabývat strukturou prokaryot a eukaryot. Tyto organismy se výrazně liší úrovní organizace. A důvodem jsou zvláštnosti struktury genetické informace.
Vlastnosti struktury prokaryotických buněk
Prokaryota jsou všechny živé organismy, jejichž buňky neobsahují jádro. Ze zástupců pěti moderních říší živé přírody k nim patří pouze jedno – Bakterie. Mezi prokaryota, o kterých uvažujeme, patří také modrozelené řasy a archaea.
Navzdory absenci vytvořeného jádra v jejich buňkách obsahují genetický materiál. To vám umožňuje ukládat a přenášet dědičné informace, ale omezuje to různé způsoby reprodukce. Všechna prokaryota se rozmnožují rozdělením svých buněk na dvě. Nejsou schopni mitózy a meiózy.
Struktura prokaryot a eukaryot
Strukturální rysy prokaryot a eukaryot, které je odlišují, jsou poměrně významné. Kromě struktury genetického materiálu to platí i pro mnohé organely. Eukaryota, která zahrnují rostliny, houby a zvířata, obsahují v cytoplazměmitochondrie, Golgiho komplex, endoplazmatické retikulum, mnoho plastidů. Prokaryota je nemají. Buněčná stěna, kterou oba mají, se liší chemickým složením. V bakteriích se skládá z komplexních sacharidů pektinu nebo mureinu, zatímco v rostlinách je založen na celulóze a v houbách - chitin.
Historie objevů
Funkce struktury a života prokaryot se vědcům dozvěděly až v 17. století. A to přesto, že tito tvorové existují na planetě od jejího vzniku. V roce 1676 je poprvé prozkoumal optickým mikroskopem jeho tvůrce Anthony van Leeuwenhoek. Stejně jako všechny mikroskopické organismy je vědec nazval „zvířata“. Pojem „bakterie“se objevil až na počátku 19. století. Navrhl to slavný německý přírodovědec Christian Ehrenberg. Pojem „prokaryota“vznikl později, v době vytvoření elektronového mikroskopu. A nejprve vědci zjistili skutečnost, že existují rozdíly ve struktuře genetického aparátu buněk různých tvorů. E. Chatton v roce 1937 navrhl spojit organismy do dvou skupin podle tohoto znaku: pro- a eukaryota. Toto rozdělení existuje dodnes. Ve druhé polovině 20. století byl mezi samotnými prokaryoty objeven rozdíl: archaea a bakterie.
Vlastnosti povrchového zařízení
Povrchový aparát prokaryot se skládá z membrány a buněčné stěny. Každá z těchto částí má své vlastní vlastnosti. Jejich membrána je tvořena dvojitou vrstvou lipidů a bílkovin. prokaryota,jejichž struktura je dosti primitivní, mají dva typy struktury buněčné stěny. U grampozitivních bakterií se tedy skládá převážně z peptidoglykanu, má tloušťku až 80 nm a těsně přiléhá k membráně. Charakteristickým rysem této struktury je přítomnost pórů, kterými proniká řada molekul. Buněčná stěna gramnegativních bakterií je velmi tenká – maximálně do 3 nm. Nepřilne těsně k membráně. Někteří zástupci prokaryot mají slizniční pouzdro i na vnější straně. Chrání organismy před vysycháním, mechanickým poškozením a vytváří další osmotickou bariéru.
Prokaryotní organely
Struktura buňky prokaryot a eukaryot má své vlastní významné rozdíly, které primárně spočívají v přítomnosti určitých organel. Tyto trvalé struktury určují úroveň vývoje organismů jako celku. Většina z nich chybí u prokaryot. Syntéza bílkovin v těchto buňkách probíhá ribozomy. Vodní prokaryota obsahují aerosomy. Jedná se o plynové dutiny, které zajišťují vztlak a regulují stupeň ponoření organismů. Pouze prokaryota obsahují mesozomy. K těmto záhybům cytoplazmatické membrány dochází pouze při použití metod chemické fixace při přípravě prokaryotických buněk pro mikroskopii. Organely pohybu bakterií a archeí jsou řasinky nebo bičíky. A připevnění k substrátu se provádí pitím. Tyto struktury tvořené proteinovými válci se také nazývají klky a fimbrie.
Co je to nukleoid
Nejvýznamnějším rozdílem je ale struktura genu prokaryot a eukaryot. Všechny tyto organismy mají dědičné informace. U eukaryot se nachází uvnitř vytvořeného jádra. Tato dvoumembránová organela má svou vlastní matrici zvanou nukleoplazma, obal a chromatin. Zde se provádí nejen ukládání genetické informace, ale také syntéza molekul RNA. V jadérkách následně tvoří podjednotky ribozomů - organely odpovědné za syntézu bílkovin.
Struktura prokaryotických genů je jednodušší. Jejich dědičný materiál je reprezentován nukleoidní nebo jadernou oblastí. DNA u prokaryot není zabalena do chromozomů, ale má kruhovou uzavřenou strukturu. Nukleoid také obsahuje molekuly RNA a proteinů. Posledně jmenované mají podobnou funkci jako eukaryotické histony. Podílejí se na duplikaci DNA, syntéze RNA, opravě chemické struktury a zlomech nukleových kyselin.
Funkce životní aktivity
Prokaryota, jejichž struktura není složitá, provádějí poměrně složité životní procesy. To je výživa, dýchání, rozmnožování vlastního druhu, pohyb, metabolismus… A toho všeho je schopna pouze jedna mikroskopická buňka, jejíž velikost se pohybuje až do 250 mikronů! Takže o primitivnosti lze mluvit pouze relativně.
Vlastnosti struktury prokaryot určují mechanismy jejich fyziologie. Jsou například schopny přijímat energii třemi způsoby. První jekvašení. Provádějí to některé bakterie. Tento proces je založen na redoxních reakcích, během kterých jsou syntetizovány molekuly ATP. Jedná se o chemickou sloučeninu, při jejímž štěpení se v několika stupních uvolňuje energie. Ne nadarmo se jí proto říká „článková baterie“. Dalším způsobem je dýchání. Podstatou tohoto procesu je oxidace organických látek. Některá prokaryota jsou schopna fotosyntézy. Příkladem jsou modrozelené řasy a fialové bakterie, které ve svých buňkách obsahují plastidy. Ale archaea jsou schopné fotosyntézy bez chlorofylu. Během tohoto procesu se oxid uhličitý nefixuje, ale přímo se tvoří molekuly ATP. Takže v podstatě jde o skutečnou fotofosforylaci.
Typ jídla
Bakterie a archaea jsou prokaryota, jejichž struktura jim umožňuje provádět různé způsoby výživy. Některé z nich jsou autotrofní. Tyto organismy samy při fotosyntéze syntetizují organické látky. Buňky takových prokaryot obsahují chlorofyl. Některé bakterie získávají energii rozkladem určitých organických sloučenin. Jejich typ výživy se nazývá chemotrofní. Zástupci této skupiny jsou železité a sirné bakterie. Jiné absorbují pouze hotové sloučeniny. Říká se jim heterotrofní. Většina z nich vede parazitický způsob života a žije pouze uvnitř buněk jiných tvorů. Různé z této skupiny jsou také saprotrofové. Živí se odpadními látkami popřrozkládající se organická hmota. Jak můžete vidět, způsob, jakým se prokaryota živí, je poměrně rozmanitý. Tato skutečnost přispěla k jejich širokému rozšíření ve všech biotopech.
Reprodukční formy
Prokaryota, jejichž struktura je reprezentována jednou buňkou, se rozmnožují jejím rozdělením na dvě části nebo pučením. Tato vlastnost je dána i stavbou jejich genetického aparátu. Procesu binárního štěpení předchází duplikace neboli replikace DNA. V tomto případě je molekula nukleové kyseliny nejprve odvinuta a poté je každý řetězec duplikován podle principu komplementarity. Chromozomy vzniklé v důsledku toho se rozbíhají směrem k pólům. Buňky se zvětší, vytvoří se mezi nimi zúžení a pak dojde k jejich konečné izolaci. Některé bakterie jsou také schopny tvořit nepohlavně se rozmnožující buňky – spory.
Bakterie a archaea: charakteristické znaky
Po dlouhou dobu byly archaea spolu s bakteriemi zástupci království Drobyanka. Ve skutečnosti mají mnoho podobných strukturních rysů. Jde především o velikost a tvar jejich buněk. Biochemické studie však ukázaly, že mají řadu podobností s eukaryoty. To je povaha enzymů, pod jejichž vlivem dochází k procesům syntézy molekul RNA a proteinů.
Podle způsobu krmení jde většinou o chemotrofy. Látky, které se v procesu získávání energie archaeami rozkládají, jsou navíc rozmanitější. Oba jsou to komplexní sacharidy aamoniak a sloučeniny kovů. Mezi archaea jsou také autotrofy. Velmi často vstupují do symbiotického vztahu. Mezi archaeami nejsou žádní parazité. Nejčastěji se v přírodě vyskytují komenzálové a mutualisté. V prvním případě se archaea živí látkami z těla hostitele, ale neškodí mu. Na rozdíl od tohoto typu symbiózy ve vzájemném vztahu profitují oba organismy. Některé z nich jsou metageny. Takové archaea obývají trávicí systém lidí a přežvýkavců a způsobují nadměrnou tvorbu plynu ve střevech. Tyto organismy se rozmnožují binárním štěpením, pučením nebo fragmentací.
Archaea ovládly téměř všechna stanoviště. Jsou zvláště rozmanité ve složení planktonu. Zpočátku byly všechny archaea klasifikovány jako extrémofilní, protože jsou schopni žít v horkých pramenech, vodních útvarech s vysokou slaností a v hloubkách se značným tlakem.
Význam prokaryot v přírodě a lidském životě
Role prokaryot v přírodě je významná. Především jsou to první živé organismy, které na planetě vznikly. Vědci zjistili, že bakterie a archaea vznikly asi před 3,5 miliardami let. Teorie symbiogeneze naznačuje, že z nich vznikly i některé organely eukaryotických buněk. Konkrétně mluvíme o plastidech a mitochondriích.
Mnoho prokaryot se používá v biotechnologii k výrobě léků, antibiotik, enzymů, hormonů, hnojiv, herbicidů. Člověk již dlouho využívá prospěšné vlastnostibakterie mléčného kvašení pro výrobu sýrů, kefíru, jogurtů, fermentovaných produktů. Pomocí těchto organismů se provádí čištění vodních ploch a půd, obohacování rud různými kovy. Bakterie tvoří střevní mikroflóru lidí a mnoha zvířat. Spolu s archaeami cyklují mnoho látek: dusík, železo, síra, vodík.
Na druhou stranu, mnoho bakterií je původcem nebezpečných chorob, reguluje populaci mnoha rostlinných a živočišných druhů. Patří mezi ně mor, syfilis, cholera, antrax, záškrt.
Prokaryota se tedy nazývají organismy, jejichž buňky postrádají vytvořené jádro. Jejich genetický materiál je reprezentován nukleoidem, který se skládá z kruhové molekuly DNA. Z moderních organismů patří bakterie a archaea k prokaryotům.
