Читать книгу Биология. Общая биология. 10–11 классы - В. В. Пасечник - Страница 21

1. Вспомните примеры многоядерных клеток.

2. Какую форму могут иметь бактерии?

Прокариоты. Древнейшие на Земле организмы не имеют клеточного ядра и называются прокариотами, т. е. доядерными. Они объединяются в отдельное царство – Дробянки, к которому относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Каковы же отличительные признаки прокариотических клеток по сравнению с эукариотическими?

Рис. 36. Схема строения прокариотической клетки: 1 – слой клейкой слизи; 2 – клеточная стенка; 3 – плазматическая мембрана; 4 – мезосомы; 5 – хромосома (кольцевая молекула ДНК); 6 – капли питательных веществ; 7 – складчатая фотосинтезирующая мембрана; 8 – рибосомы; 9 – жгутики

Клетки прокариот, как правило, значительно меньше, чем у эукариот – их размеры редко превышают 10 мкм, а бывают клетки размером даже 0,3×0,2 мкм. Правда, есть и исключения – описана огромная бактериальная клетка размером 100×10 мкм.

Строение и обмен веществ прокариот. Прокариоты, как следует из их названия, не имеют оформленного ядра. Единственная кольцевая молекула ДНК, находящаяся в клетках прокариот и условно называемая бактериальной хромосомой, находится в центре клетки, однако эта молекула ДНК не окружена мембраной и располагается непосредственно в цитоплазме (рис. 36).

Снаружи клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной. Строение мембран у двух этих групп организмов одинаковое. Клеточная мембрана прокариот образует многочисленные впячивания внутрь клетки – мезосомы. На них располагаются ферменты, обеспечивающие реакции обмена веществ в прокариотической клетке. Поверх плазматической мембраны клетки прокариот покрыты оболочкой, состоящей из углеводов, напоминающей клеточную стенку растительных клеток. Однако эта стенка образована не клетчаткой, как у растений, а другими полисахаридами – пектином и муреином.

Рис. 37. Схема образования спор у бактерий

В цитоплазме прокариотических клеток нет мембранных органоидов: митохондрий, пластидов, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом. Их функции выполняют складки и впячивания наружной мембраны – мезосомы. В цитоплазме прокариот беспорядочно располагаются мелкие рибосомы. Цитоскелета в прокариотических клетках тоже нет, но иногда встречаются жгутики.

Большинство эукариот являются аэробами, т. е. используют в энергетическом обмене кислород воздуха. Напротив, многие прокариоты являются анаэробами, и кислород для них вреден. Некоторые бактерии, называемые азотфиксирующими, способны усваивать азот воздуха, чего эукариоты делать не могут.

Те виды прокариот, которые получают энергию благодаря фотосинтезу, содержат особую разновидность хлорофилла, который может располагаться на мезосомах.

Образование спор. В неблагоприятных условиях (холод, жара, засуха и т. д.) многие бактерии способны образовывать споры. При спорообразовании вокруг бактериальной хромосомы образуется особая плотная оболочка, а остальное содержимое клетки отмирает (рис. 37). Спора может десятилетиями находиться в неактивном состоянии, а в благоприятных условиях из нее снова прорастает активная бактерия. Недавно немецкие исследователи сообщили, что им удалось «оживить» споры бактерий, которые образовались 180 млн лет назад при высыхании древних морей!

Размножение прокариот. Чаще всего прокариоты размножаются бесполым путем: ДНК удваивается, и далее клетка делится в поперечной плоскости пополам. В благоприятных условиях бактерии способны делиться каждые 20 минут; при этом потомство от одной клетки через трое суток теоретически имело бы массу 7500 тонн! К счастью, таких условий в принципе быть не может.

Половое размножение у прокариот наблюдается гораздо реже, чем бесполое, однако оно очень важно, так как при обмене генетической информацией бактерии передают друг другу устойчивость к неблагоприятным воздействиям (например, к лекарствам). При половом процессе бактерии могут обмениваться как участками бактериальной хромосомы, так и особыми маленькими кольцевыми двуцепочечными молекулами ДНК – плазмидами. Обмен может происходить через цитоплазматический мостик между двумя бактериями или с помощью вирусов, усваивающих участки ДНК одной бактерии и переносящих их в другие бактериальные клетки, которые они заражают.

Основные различия между прокариотической и эукариотической клетками приведены в таблице 3.

Таблица 3. Сравнение клеток прокариот и эукариот

Мезосома. Аэробы. Анаэробы. Споры. Плазмиды.

1. Какую форму имеет ДНК у бактерий?

2. Могут ли бактерии размножаться половым путем?

3. Когда у бактерий образуются споры и какова их функция?

4. Что такое мезосомы и какие функции они выполняют?

Рассмотрите таблицу 3. Выделите основные отличия прокариотических и эукариотических клеток.

По-видимому, прокариоты были первыми живыми существами на Земле, и возникли они миллиарды лет тому назад. Однако, несмотря на свои кажущиеся простоту и примитивность, прокариоты прекрасно приспосабливаются к изменениям в окружающей среде, заселив все оболочки Земли. Жизнеспособные споры бактерий были обнаружены во льдах Антарктиды на глубине 30 м, в атмосфере на высоте 41 км. Бактерии обитают в воде, охлаждающей ядерные реакторы, а один из «рекордсменов» выдерживает дозу облучения 6,5 млн рентген, что в 10 000 раз больше дозы, смертельной для человека.

Некоторые бактерии могут активно двигаться, вращаясь вокруг своей оси с огромной скоростью. При этом они преодолевают за секунду расстояние в 100 мкм, тогда как длина их не превышает 2 мкм. Если бы человек мог так двигаться, он развивал бы скорость до 350 км/ч!