Строение эукареотической клетки
Рис. 1. Эндомембранная система и её компоненты. Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органоиды (или органеллы, что, правда, несколько искажает первоначальное значение этого термина), из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. В прокариотических клетках всегда присутствуют клеточная мембрана, рибосомы (существенно отличные от эукариотических рибосом) и генетический материал — бактериальная хромосома, или генофор, однако внутренние органоиды, окруженные мембраной, встречаются редко. Ядро — это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.
Врачи и биологи подчеркивают, что эукариоты представляют собой отдельную группу организмов, отличающуюся от бактерий. Эукариоты имеют сложную клеточную структуру, включая ядро и органеллы, что делает их более развитыми по сравнению с прокариотами, к которым относятся бактерии. Врачи отмечают, что эукариоты включают в себя как многоклеточные организмы, такие как растения и животные, так и одноклеточные, например, простейшие. В отличие от бактерий, которые имеют простую клеточную организацию и не содержат ядра, эукариоты обладают более сложными механизмами метаболизма и репродукции. Это различие имеет важное значение для понимания биологии и медицины, так как многие заболевания вызываются именно эукариотическими организмами, такими как грибы и протозои. Таким образом, врачи подчеркивают, что эукариоты и бактерии — это две разные категории живых существ, каждая из которых играет свою роль в экосистеме и здоровье человека.
Описание
Животные, растения, грибы, а также группы организмов под общим названием протисты — все являются эукариотическими организмами. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными, но все имеют общий план строения клеток. Считается, что все эти столь несхожие организмы имеют общее происхождение, поэтому группа ядерных рассматривается как монофилетический таксон наивысшего ранга. Согласно наиболее распространённым гипотезам, эукариоты появились 1,6—2,1 млрд лет назад. Важную роль в эволюции эукариот сыграл симбиогенез — симбиоз между эукариотической клеткой, видимо, уже имевшей ядро и способной к фагоцитозу, и поглощёнными этой клеткой бактериями — предшественниками митохондрий и пластид.
Отличия эукариот от прокариот
Важнейшая, основополагающая особенность эукариотических клеток связана с расположением генетического аппарата в клетке. Генетический аппарат всех эукариот находится в ядре и защищен ядерной оболочкой (по-гречески «эукариот» значит имеющий ядро). ДНК эукариот линейная (у прокариот ДНК кольцевая и свободно плавает в цитоплазме). Она связана с белками-гистонами и другими белками хромосом, которых нет у бактерий. В жизненном цикле эукариот обычно присутствуют две ядерные фазы (гаплофаза и диплофаза). Первая фаза характеризуется гаплоидным (одинарным) набором хромосом, далее, сливаясь, две гаплоидные клетки (или два ядра) образуют диплоидную клетку (ядро), содержащую двойной (диплоидный) набор хромосом. Спустя несколько делений клетка вновь становится гаплоидной. Такой жизненный цикл и в целом диплоидность для прокариот не характерны.
Рис. 2. Диаграма типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы): 1. Ядрышко, 2. Ядро, 3. Рибосома, 4. Везикула, 5. Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум, 6. Аппарат Гольджи, 7. Клеточная стенка, 8. Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум, 9. Митохондрия, 10. Вакуоль, 11. Гиалоплазма, 12. Лизосома, 13. Центросома (Центриоль). Третье, пожалуй, самое интересное отличие, — это наличие у эукариотических клеток особых органелл, имеющих свой генетический аппарат, размножающихся делением и окруженных мембраной. Эти органеллы — митохондрии и пластиды. По своему строению и жизнедеятельности они поразительно похожи на бактерий. Это обстоятельство натолкнуло современных ученых на мысль, что подобные организмы являются потомками бактерий, вступившими в симбиотические отношения с эукариотами. Прокариоты характеризуются малым количеством органелл, и ни одна из них не окружена двойной мембраной. В клетках прокариот нет эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, лизосом.
Не менее важно, описывая различия между прокариотами и эукариотами, сказать о таком явлении у эукариотических клеток, как фагоцитоз. Фагоцитозом (дословно «поедание») называют способность эукариотических клеток захватывать и переваривать самые разные твёрдые частицы
Этот процесс обеспечивает в организме важную защитную функцию. Впервые он был открыт И.И. Мечниковым у морских звезд. Появление фагоцитоза у эукариот скорее всего связано со средними размерами (далее о размерных различиях написано подробнее). Размеры прокариотических клеток несоизмеримо меньше и поэтому в процессе эволюционного развития перед эукариотами возникла проблема снабжения организма большим количеством пищи, и как следствие в группе эукариот появляются первые хищники.
Разнообразен и обмен веществ у бактерий. Вообще всего выделяют четыре типа питания, и среди бактерий встречаются все. Это фотоавтотрофные, фотогетеротрофные, хемоавтотрофные, хемогетеротрофные (фототрофные используют энергию солнечного света, хемотрофные используют химическую энергию). Эукариоты же либо сами синтезируют энергию из солнечного света, либо используют готовую энергию такого происхождения. Это может быть связано с появлением среди эукариотов хищников, необходимость синтезировать энергию, для которых отпала.
Читайте также:
Ещё одно отличие — строение жгутиков. У бактерий они тонкие — всего 15—20 нм в диаметре. Это полые нити из белка флагеллина. Строение жгутиков эукариот гораздо сложнее. Они представляют собой вырост клетки, окруженный мембраной, и содержат цитоскелет (аксонему) из девяти пар периферических микротрубочек и двух микротрубочек в центре. В отличие от вращающихся прокариотическох жгутиков жгутики эукариот изгибаются или извиваются. Две группы рассматриваемых нами организмов, как уже было сказано, сильно отличаются и по своим средним размерам. Диаметр прокариотической клетки составляет обычно 0,5—10 мкм, когда тот же показатель у эукариот составляет 10—100 мкм. Объём такой клетки в 1000—10000 раз больше, чем прокариотической. У прокариот рибосомы мелкие (70S-типа). У эукариот рибосомы более крупные (80S-типа).
Эукариоты — это организмы, клетки которых имеют ядро и другие мембранные органеллы. В отличие от прокариотов, таких как бактерии, эукариоты обладают более сложной структурой. Многие люди путают эти два типа организмов, считая, что эукариоты — это просто более крупные или сложные бактерии. Однако это не так. Эукариоты включают растения, животные, грибы и одноклеточные организмы, такие как амебы и простейшие.
Некоторые считают, что эукариоты произошли от прокариотов, что делает их родственными, но не идентичными. Важно понимать, что бактерии — это отдельная группа прокариот, которые не имеют ядра и имеют свои уникальные характеристики. В научных кругах активно обсуждается эволюционное происхождение этих организмов, и исследования продолжаются, чтобы лучше понять их разнообразие и роль в экосистемах.
Литература
- Галицкий В. А. Возникновение эукариотических клеток и происхождение апоптоза // Цитология. 2005. Т. 47. Вып. 2. С. 103—120.
- Малахов В. В. Основные этапы эволюции эукариотных организмов. — 2003[уточнить]
- Марков А. В. Проблема происхождения эукариот // Палеонтологический журнал. 2005. № 2. С. 3—12.
- Мирабдуллаев И. М. Проблема происхождения эукариот // Успехи совр. биол. 1989. Т. 107. С. 341—356.
- Розанов А. Ю., Федонкин М. А. Проблема первичного биотопа эвкариот. — 1994[уточнить]
- Сергеев В. Н., Нолл Э.X., Заварзин Г. А. Первые три миллиарда лет жизни: от прокариот к эвкариотам // Природа. 1996. № 6. С. 54-67.
- Сергеев В. Н., Сень-Джо Ли. Первые находки остатков несомненных эукариот и преципитатов в стратотипе среднего рифея, Южный Урал // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2006. Т. 14. № 1. С. 3-21.
- Федонкин М. А. Сужение геохимического базиса жизни и эвкариотизация биосферы: причинная связь. — 2003[уточнить]
- Шестаков С. В. О ранних этапах биологической эволюции с позиции геномики. — 2003[уточнить]
Литературу на иностранных языках см. в языковых разделах этой статьи в википедии.
Эволюция эукариот
Первые эукариоты появились более 2 млрд лет назад. Последующие 1,5 млрд лет шло усложнение эукариотической клетки и примерно 630 млн. лет назад в эдикарском периоде появились первые многоклеточные существа.
Предположительно первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты, которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий (прокариот). Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов -эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. Первые многоклеточные существа были мягкотелыми организмами, состоящими из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести.
-
Читайте также:
Около 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появились первые растения (по другим данным это произошло в верхнем кембрии 499-488 млн. лет назад), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 3) или даже вендском периодах). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками, которых являемся и мы.
Вопрос-ответ
Кем являются эукариоты?
Eukaryota от др. -греч. εὖ- «хорошо, полностью» + κάρυον «орех, ядро»), или я́дерные, — домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро. Эукариотами, в частности, являются животные, грибы и растения.
Почему бактерии не эукариоты?
В отличие от клеток эукариот, у бактерий, как правило, отсутствуют крупные мембранные органеллы, такие как ядро, митохондрии, хлоропласты. Однако у некоторых бактерий имеются органеллы с белковой оболочкой, в которых протекают определённые метаболические процессы, например, карбоксисомы.
Кого относят к эукариотам?
Существующие в настоящее время организмы подразделяются на две большие 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.
В чем разница между бактериями и эукариотами?
Жизнь на Земле подразделяется на три домена: Бактерии, Археи и Эукариоты. Первые два состоят полностью из одноклеточных микробов. Ни у кого из них нет ядра. Третий домен, Эукариоты, состоит из организмов, клетки которых имеют ядро .
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные отличия между эукариотами и прокариотами. Понимание структуры клеток, таких как наличие ядра и органелл, поможет вам лучше осознать, почему эукариоты не являются бактериями.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на разнообразие эукариотов. Они включают в себя не только растения и животных, но и грибы и простейшие. Это поможет вам увидеть, насколько широк спектр жизни, относящейся к этой группе.
СОВЕТ №3
Изучите роль эукариотов в экосистемах. Понимание их функций, таких как фотосинтез у растений или разложение органических веществ у грибов, даст вам представление о важности этих организмов для жизни на Земле.
