Особливості будови клітин прокаріот та еукаріот.

Існує дві ступені організації клітини: прокаріотична клітина (від грец. pro - до, karion - ядро) - не має ядра (у прокаріотів - бактерій і синьо-зелених водоростей) і еукаріотична клітина (від грец. ey - повністю, добре) - має ядро (в усіх інших одно- і багатоклітинних організмів).

Будова прокаріотичної клітини найхарактернішими їх ознаками є відсутність ядра та мембранних органел. Основними компонентами прокаріотичної клітини є:

Клітинна стінка оточує клітинну ззовні, захищає її, надає сталої форми, запобігає осмотичному руйнуванню. У бактерій клітинна стінка складається із пептидоглікану (муреїну), що побудований із довгих полісахаридних ланцюгів, з'єднаних між собою короткими пептидними перемичками. За будовою клітинної стінки розрізняють дві групи бактерій:

Грам-позитивні бактерії (наприклад роди Staphylococcus, Bacillus, Lactobacillus[1]) мають простішу структуру клітинної стінки, що складається майже виключно із муреїну;

У грам-негативних бактерій (наприклад роди Salmonella, Escherichia, Azotobacter[1]) клітинна стінка містить менше пептидоглікану, і має додаткову зовнішню мембрану, що складається із фосфоліпідів.

Капсула — наявна у деяких бактерій слизова оболонка, розташована зовні від клітинної стінки. Складається, здебільшого, з різноманітних білків, вуглеводів та уронових кислот. Капсули захищають клітини від висихання, можуть допомагати бактеріям у колоніях утримуватись разом, а індивідуальним бактеріям — прикріплюватись до різних субстратів. Пілі або ворсинки — тонкі волоскоподібні вирости, присутні на поверхні бактерійних клітин. Існують різні типи пілей, із яких найбільш поширеними є:

Фімбрії — пілі, що слугують для прикріплення. Наприклад збудник гонореї — Neisseria gonorrhoeae використовує фімбрії для утримання на слизовій оболонці живителя.Статеві пілі (F-пілі) — задіяні у процесі кон'югації в бактерій

Джгутики — органели руху деяких бактерії. Бактерійний джгутик побудований значно простіше за еукаріотичий і він у 10 разів тонший, зовні не вкритий плазматичною мембраною і складається із однакових молекул білків, що утворюють циліндр. У мембрані джгутик закріплено за допомогою базального тіла[4].

Плазматична та внутрішні мембрани. Клітини всіх живих організмів, як еукаріот, так і прокаріот, оточені напівпроникними мембранами, що складаються із фосфоліпідів та білків. Проте більшість прокаріотичних клітин (на відміну від еукаріотичних) не мають внутрішніх мембран, що поділяють цитоплазму на окремі компартменти. Тільки в деяких фотосинтетичних та аеробних бактерій плазмалема утворює вгинання всередину клітини, які виконують відповідні метаболічні функції

Нуклеоїд — не відмежована мембранами ділянка цитоплазми, в якій розташовано кільцеву молекулу ДНК — «бактерійну хромосому», де зберігається весь генетичний матеріал клітини[4].

Плазміди — невеликі додаткові кільцеві молекули ДНК, що несуть зазвичай всього декілька генів. Плазміди, на відміну від бактерійної хромосоми, не є обов'язковим компонентом клітини. Зазвичай вони надають бактерії певних корисних для неї властивостей, таких як стійкість до антибіотиків, здатність засвоювати з середовища певні енергетичні субстрати, Рибосоми прокаріот, як і в усіх інших живих організмів, відповідають за здійснення процесу трансляції (одного із етапів біосинтезу білка). Проте бактерійні хромосоми дещо менші за еукаріотичні (коефіцієнти седиментації 70S та 80S відповідно) і мають інший склад білків та РНК. Через це бактерії, на відміну від еукаріот, чутливі до таких антибіотиків як еритроміцин та тетрациклін, що вибірково діють на 70S рибосоми[

Ендоспори — оточені щільною оболонкою структури, що містять ДНК бактерії і забезпечують виживання у несприятливих умовах. До утворення ендоспор здатні лише деякі види прокаріот, наприклад представники родів Clostridium (C. tetani — збудник правцю, C. botulinum — збудник ботулізму, C. perfringens — збудник газової гангрени тощо) та Bacillus (зокрема B. anthracis — збудник сибірської виразки). Для утворення ендоспори клітина реплікує свою ДНК і оточує копію щільною оболонкою, з утвореної структури видаляється надлишок води, і в ній сповільнюється метаболізм.Спори бактерій можуть витримувати досить жорсткі умови середовища, такі як тривале висушування, кип'ятіння.

Будова еукаріотичної клітини До еукаріот належать три основні царства живих організмів: Тварини, Рослини та Гриби. Попри деякі відмінності у будові, їхні клітини схожі між собою і відрізняються від клітин прокаріот наявністю ядра та компартменталізацією цитоплазми на окремі відсіки за допомогою системи внутрішніх мембран.

Живий вміст клітини називається протоплазмою, протоплазму оточено напівпроникною плазматичною мембраною або плазмалемою, зовні протоплазми можуть розташовуватись надмембранні структури, такі як клітинна стінка (у рослин та грибів) або глікокалікс (у тварин). До складу протоплазми клітини входить ядро та цитоплазма, яка у свою чергу складається із колоїдного розчину — гіалоплазми — та розміщених у ній органел — постійних структурних і функціональних елементів клітини. Окрім цього клітини можуть тимчасово накопичувати певні речовини, що утворюють клітинні включення.

Біологічні мембрани складаються в основному із фосфоліпідів, у молекулах яких виділяють дві основні частини: гідрофільну «голову» (залишок фосфатної кислоти і холіну, серину, етаноламіну або іншої полярної сполуки) та два гідрофобні «хвости» (залишки жирних кислот). У складі клітинної мембрани фосфоліпіди утворюють бішар, в якому гідрофільні голови повернуто назовні — у полярний водний розчин, а гідрофобні хвости — всередину. Крім фосфоліпідів до складу мембран входять також інші типи ліпідів, такі як гліколіпіди, сфінголіпіди та холестерол.

Хроматин — це комплекс ДНК із гістонами та негістонними білками. Утворення хроматину є засобом компактизації ДНК (довжина ДНК кожної клітини людини становить близько 1 м, тому вона має бути впорядкована належним чином). Слово хроматин означає «зафарбований матеріал», таку назву він отримав, за те, що дуже легко зв'язується із барвниками, особливо основними. Залежно від інтенсивності зафарбовування виділяють два типи хроматину.

Клітинна стінка — це надмембранна структура, наявна у клітин рослин, грибів (а також у прокаріот), але відсутня у тварин. Вона потрібна для підтримання форми, захисту клітини та запобігання надмірного надходження до неї води. У грибів клітинна стінка складається в основному з хітину, а в рослин — із фібрил целюлози та геміцелюлоз, занурених у матрикс із пектинів.

Клітинні включення — це гранули, краплі або кристали певних речовин, що накопичуються у цитоплазмі клітини. На відміну від органел вони є непостійними і необов'язковими структурами. Найчастіше у формі включень організми запасають поживні речовини, наприклад краплі жиру в адипоцитах, гранули глікогену в клітинах печінки та крохмалю в багатьох рослинних клітинах. Також включеннями можуть бути пігменти або продукти обміну (наприклад кристали оксалату кальцію у листках буряка, шпинату)

Мікротрубочки — це порожнисті циліндри діаметром 25 нм і довжиною 0, 2—25 мкм, що складаються зі спірально розташованих димерів білка тубуліну. Вони можуть рости або зменшуватися шляхом полімеризації або дисоціації тубуліну на одному з кінців. Мікротрубочки беруть участь у підтриманні форми клітини, зокрема запобігають її стисканню, у внутрішньоклітинному транспорті, а також забезпечують розходження хроматид (або хромосом) під час клітинного поділу.

Пластиди наявні в усіх живих рослинних клітинах. Ці органели між собою поєднує те, що їх вкрито двома мембранами і в одного організму є кілька однакових копій ДНК. Всі пластиди утворюються з пропластид меристемних клітин рослин. Пропластиди диференціюються залежно від потреб клітини.

Рибосоми — дрібні органели (діаметром близько 20 нм) не оточені мембраною. Відповідають за здійснення трансляції — синтезу поліпептидного ланцюга на матриці мРНК. Рибосома побудована із двох субодиниць — великої та малої, до складу кожної входить приблизно однакова за масою кількість білків та рРНК. Існує два основних типи рибосом — менші 70S, наявні у прокаріотичних клітинах, мітохондріях і пластидах, і дещо більші (80S рибосоми) цитоплазми еукаріот.

Цитоплазма клітини складається із водянистої основної речовини — гіалоплазми, в якій розташовано органели, нитки цитоскелету та (інколи) клітинні включення.