Порівняльна характеристика клітин про- і еукаріот

Порівняння загального плану будови клітинних форм життя підцарств про- і еукаріот. Загальний принцип будови про- і еукаріот дозволяє виявити схожість усіх клітинних форм життя, дати їм оцінку в еволюції органічного світу.

Прокаріоти або доядерні не мають оформлених ядер. ДНК у вигляді однієї єдиної хромосоми у формі кільця знаходиться в цитоплазмі, не обмежена мембраною. Такий тип генетичного апарату називають нуклеоїдом. ДНК не пов’язана з білками – гістонами. Тому її гени здебільшого вільні для транскрипції та активні. Молекула ДНК утворює петлі, у вигляді розетки, які утримуються в середині кислими білками (виконують функції гістонів, гістони — білки з основними властивостями). Нуклеоїд не має ядерця. До еукаріот належить переважна більшість клітинних організмів. Вони мають морфологічно оформлене ядро, відокремлене від цитоплазми подвійною ядерною мембраною. У ядрі окремі молекули ДНК організовані в хромосоми, до складу яких входять кислі і основні білки (гістони). Але не тільки наявністю або відсутністю ядра відрізняються ці типи клітин. Вони також мають різну загальну організацію. Так, прокаріотичні клітини влаштовані значно простіше, ніж еукаріоти, у яких наявні різноманітні мембранні комплекси, органели, специфічні структури.

Конкретні основні відмінності:

1. Розмір клітин: у прокаріот діаметр в середньому становить 0, 5-5 мкм; у багатоклітинних еукаріот зазвичай 10-12 мкм — у тварин і 40-60 мкм — у рослин.

2. Число клітин: (1) перші — одноклітинні або колоніальні (нитчасті), (2) другі — одноклітинні і багатоклітинні.

3. Рибосоми: 1 — 70 S і менше, вільні від цитоплазматичних мембран; 2 — 80 S рибосоми (більші), більша частина приєднана до ендоплазматичного ретикулуму.

4. Органели — у 1 — окрім рибосом, відсутні; у 2 є набір спеціалізованих органел.

5. Поверхневі, тобто цитоплазматичні мембрани, мають подібний принцип будови, але внутрішні мембрани у 1 розвинені значно слабкіше, ніж у 2; немає двомембранних органел.

6. Клітинні стінки (оболонки): 1 — жорсткі, не здатні до фагоцитозу та піноцитозу. Основний компонент містить муреїн, що складається з паралельно розташованих полісахаридних ланцюгів, зшитих між собою короткими ланцюгами пептидів. Цей мережевий комплекс являє собою одну молекулу. 2 — у рослин і грибів полісахаридні комплекси (целюлоза або хітин). У тварин — більшість клітин не має оболонок.

7. Джгутики: 1 — прості, мікротрубочки відсутні. Знаходяться поза клітиною і не покриті плазматичною мембраною, діаметр 20 нм. 2 — складні, з упорядковано розташованими, в структурі типу 9+2, оточені мембраною, діаметр 200 нм.

8. Дихання: 1 — у бактерій у мезосомах — багатоскладчастих втисненнях цитоплазматичної мембрани всередину цитоплазми. У ціаней — в цитоплазматичних мембранах. 2 — аеробне дихання відбувається в мітохондріях.

9. Фотосинтез: 1 — хлоропластів немає. Відбувається у фотосинтезуючих прокаріот в мембранах, що не мають специфічної упаковки. 2 — у хлоропластах, мембрани яких укладені в грани або ламели.

10. Фіксація азоту: 1— деякі володіють цією здатністю. 2 — жоден організм не здатен до фіксації азоту.

Про- і еукаріотичні організми відрізняються за типом організації геному, будовою гену та регуляцією гена. У прокаріот відсутні інтрони, є оперонна організація гена, ДНК не пов’язана з білком та ін.

Однак, не дивлячись на значні структурні та функціональні відмінності, вони мають спільні риси будови, що дозволяють віднести їх до єдиної філогенетично пов’язаної клітинної форми життя: по-перше, мембранний принцип будови; вони мають зовнішні і внутрішні плазматичні мембрани, що забезпечують компартменталізацію протоплазми; по-друге, в загальних рисах подібний потік енергії через цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса), а у фотосинтетиків — процес фотосинтезу; по-третє, єдиний принцип потоку інформації від нуклеїнових кислот до білка: ДНК — РНК — білок.

3. Загальний план будови усередненої еукаріотичної клітини

Предметом курсу цитології є в основному еукарiотичнi клітини. Аналіз їх загального принципу будови дозволить простежити етапи еволюції еукаріотичної клітини.

Будь-яка клітина відокремлена від зовнішнього середовища плазматичною мембраною або плазмолемою (від грец. lemma — оболонка). Назовні від плазмолеми екстрацелюлярно розташовується клітинна оболонка (зовнішній скелет клітини), добре виражена у рослин, грибів, найпростіших. У тварин вона слабко виражена у вигляді тонкого шару 10-12 нм глікокаліксу — комплекс гліколіпідів і глікопротеїдів. Весь внутрішній вміст клітини об’єднується загальною назвою — протопласт або протоплазма. Протоплазма ділиться на цитоплазму і каріоплазму, тобто ядро. Цитоплазма також неоднорідна. Вона ділиться на гіалоплазму (цитозоль) (від лат. gialin — прозорий), або ж матрикс і структурні компоненти. Структурні компоненти цитоплазми або як їх ще називають, органоїди і включення діляться на дві групи: мембранні — обмежені від гіалоплазми біомембранами, і немембранні — розташовані безпосередньо в гіалоплазмі. Мембранні структури цитоплазми являють собою замкнуті, закриті, об’ємні зони, відсіки, які мають свій власний вміст. Ці відсіки називаються компартментами або купе.