Выпишите основные характеристики прокариот

Прокариоты и эукариоты – две основные категории клеток, которые обитают на Земле. Они отличаются множеством признаков, начиная с размера и заканчивая организацией генома. Прокариоты представляют собой простейшие организмы, не имеющие внутренних мембранно-ограниченных органелл, таких как ядро. Их организация генома и общая структура очень просты, еще проще, чем у эукариотических клеток.

Главный признак прокариот – отсутствие ядра. В них генетическая информация находится в циркулярной двунитевой ДНК в цитоплазме, а не в ядре, как у эукариот. Одной из последствий отсутствия ядра является отсутствие мембранного аппарата, характерного для эукариотических клеток, таких как эндоплазматическое ретикулум и аппарат Гольджи. Прокариоты также не имеют ядерной оболочки и сепаративную клеточную стенку, как у растений и грибов. Они обладают простым строением и очень компактными геномами.

Однако прокариоты имеют ряд других структурных особенностей, которые сделали их жизненную форму успехом. Например, наличие клеточной стенки, заполняющей пространство между бактериальной мембраной и внешней средой, обеспечивает им механическую защиту и дополнительную поддержку. Также прокариоты обладают пили и флагеллами, что позволяет им передвигаться и фиксироваться на различных поверхностях.

Размер и организация клетки

Прокариотические клетки намного меньше по размеру по сравнению с эукариотическими клетками. В среднем диаметр прокариотической клетки составляет около 1-10 микрометров, в то время как эукариотическая клетка может достигать размеров от 10 до 100 микрометров.

Организация прокариотической клетки также существенно отличается от организации эукариотической клетки. Прокариотические клетки не имеют ядра, и их генетический материал находится в виде кольцевой ДНК, которая расположена внутри цитоплазмы в области, называемой неуклеоидом.

Кроме того, в прокариотической клетке отсутствуют мембранно-ограниченные компартменты, такие как митохондрии, хлоропласты и эндоплазматическая сеть, которые присутствуют в эукариотических клетках. Вместо этого, все внутриклеточные структуры в прокариотической клетке находятся в цитоплазме и могут быть организованы в виде простейших образований, таких как рибосомы и пластиды.

Таким образом, размер и организация клетки являются ключевыми отличительными особенностями прокариотических клеток, которые делают их уникальными по сравнению с эукариотическими клетками.

Механизмы репликации ДНК

В прокариотах, репликация начинается с расплетения двух комплементарных нитей ДНК при помощи ферментов геликазы и топоизомеразы. ДНК-геликаза открывает ДНК, образуя репликационную вилку, а топоизомераза разрезает одну из цепей, чтобы предотвратить перекручивание ДНК. Затем примыкающие РНК-олигонуклеотиды, называемые стартерными праймерами, связываются с ДНК с помощью ферментов примазы и ДНК-полимеразы III.

Одна из цепей ДНК непрерывно синтезируется в сторону движения репликационной вилки, называемой ведущей цепью. Другая цепь, называемая отстающей цепью, синтезируется фрагментарно в направлении, обратном движению вилки, и потом собирается из этих фрагментов ДНК-литазой.

В эукариотах, репликация ДНК начинается в специальной области, называемой репликационным стартовым пунктом. До начала репликации, ДНК развивается и образует запасные копии для сохранения генетической информации в клетке. Затем геликазы и топоизомеразы расплетают две нити ДНК, что позволяет примазе и ДНК-полимеразе начать синтезировать новую нить оригинальной ДНК. Репликация в эукариотах происходит в несколько этапов, включая инициацию, эластичность и завершение.

Таким образом, прокариоты и эукариоты имеют различные механизмы репликации ДНК, но в целом, их цель остается одинаковой — осуществлять точное копирование генетической информации для передачи наследственности следующем поколению.

Наличие ядра

В прокариотах ДНК представляет собой кольцевую молекулу, расположенную непосредственно в цитоплазме, без защиты мембраной. Другим важным отличием является отсутствие ядерной оболочки и ядерных пор, что делает прокариоты более простыми организмами.

Такое устройство клеток прокариот позволяет им быть более приспособленными к экстремальным условиям, так как мембраны и защищающие молекулы, характерные для эукариот, ограничивают их жизнедеятельность.

Строение клеточной оболочки

Прокариоты

У прокариот клеточная оболочка состоит из единственного слоя, называемого пептидогликаном. Пептидогликан образует жесткую структуру, отвечающую за форму и механическую прочность клетки.

У некоторых прокариот, например, у бактерий грам-положительных, пептидогликан представлен толстым слоем и окружен дополнительной покровной оболочкой.

У других прокариот, например, у бактерий грам-отрицательных, пептидогликан находится между двумя мембранами – внешней и внутренней.

Клеточная оболочка прокариот также может содержать дополнительные структуры, такие как капсула или хвостик. Они выполняют различные функции, включая защиту от фагоцитоза и прикрепление к поверхности.

Эукариоты

У эукариот клеточная оболочка более сложная. Она состоит из двух главных компонентов: внешней мембраны и полимерной сети – цитоскелета.

Внешняя мембрана эукариот образована двумя липидными слоями, что обеспечивает ее структурную целостность и специфические функции, такие как транспорт веществ и связь с другими клетками.

Цитоскелет состоит из различных белковых структур, таких как микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Они поддерживают форму клетки, участвуют в движении и транспорте веществ внутри клетки.

Клеточная оболочка эукариот также может содержать другие структуры, такие как ядро, митохондрии и хлоропласты, которые выполняют различные функции, связанные с обменом веществ и энергетическим обеспечением клетки.

В целом, строение клеточной оболочки является одной из основных характеристик, отличающих прокариоты от эукариот.

Отсутствие митохондрий

Вместо митохондрий, прокариоты имеют специальные области в клетке, называемые мезосомами. Мезосомы выполняют функцию цикла Кребса, который происходит в митохондриях эукариот. Однако, за счет отсутствия митохондрий, прокариоты обладают более низкой эффективностью процесса дыхания и синтеза АТФ.

Митохондрии также являются органеллами, содержащими свое собственное ДНК и способными к делению. Благодаря своей специализации в энергетических процессах, митохондрии встречаются не только в клетках животных и растений, но и в одноклеточных организмах, таких как протисты.

Присутствие плазмид

Плазмиды могут также содержать гены, отвечающие за синтез различных ферментов, регуляторные гены, кодирующие репрессоры и индукторы, гены, связанные с репликацией и репарацией ДНК, факторы устойчивости и др.

Присутствие плазмид в прокариотических клетках является одной из причин их высокой адаптивности и способности к изменениям в окружающей среде.

Способ питания

Прокариоты обладают значительной разнообразностью в питательных стратегиях, что позволяет им выживать в самых различных экологических условиях. Основные способы питания прокариотов включают:

• Гетеротрофное питание: многие прокариоты получают органические вещества, необходимые для своего роста и размножения, из окружающей среды. Они могут быть паразитами или сапрофагами, питающимися органическими отходами.
• Автотрофное питание: некоторые прокариоты способны использовать неорганические источники энергии, такие как свет или химические соединения, для синтеза органических молекул. Например, некоторые бактерии могут фотосинтезировать, подобно растениям, или использовать химические реакции для производства подобно растениям, или использовать химические реакции для производства органических соединений.
• Миксотрофное питание: некоторые прокариоты могут применять и гетеротрофное, и автотрофное питание в зависимости от доступности ресурсов в окружающей среде.

Все эти способы питания позволяют прокариотам адаптироваться к различным условиям и выживать в самых различных средах, отчего они играют важную роль в биологических циклах и экосистемах Земли.

Уровень организации организма

Эукариоты, в отличие от прокариот, имеют более сложную организацию. Они состоят из множества клеток, каждая из которых имеет свое ядро, окруженное ядерной оболочкой. У эукариот есть различные мембранные органеллы, выполняющие специализированные функции. Митохондрии, хлоропласты, эндоплазматическое ретикулум, аппарат Гольджи и другие органеллы предоставляют эукариотам большие возможности для выполнения разных функций внутри клетки. Клетки эукариот также содержат множество линейных хромосом в ядерной оболочке.

Таким образом, уровень организации организма, а именно наличие клеточного ядра и мембранных органелл, является одним из основных признаков различия между прокариотами и эукариотами.