Отсутствие клеточной стенки

Клетки бактерий не имеют оформленного ядра, плотной клеточной стенки, чем они отличаются от клеток растений, животных и грибов

Отсутствие клеточной стенки

Все живые организмы на Земле состоят из клеток. Это может быть и как самостоятельная единица жизни, и как составляющая более сложных по своей организации организмов. Многое из того, что имеют клетки высших организмов, клетки бактерий (прокариотов) не имеют.

Основное отличие ─ отсутствие оформленного ядра

Основное отличие клеток бактерий от клеток эукариотов (растения, животные и грибы) состоит в том, что они не имеют четко оформленного ядра. Вся генетическая информация у бактерий находится в особом белковом комплексе, называемом нуклеоидом.

Несмотря на примитивное строение, нуклеоид способен точно и четко передавать генетические данные от одного поколения к другому. ДНК микроорганизмов является высокополимерным соединением, которое состоит из определенного числа нуклеоидов, находящихся между собой в точной последовательности.

При нарушениях этой последовательности происходит мутация вида, что приводит либо к образованию новой формы, либо к приобретению или утрате каких-либо свойств.

Особенности в передаче наследственной информации

У животных и растений для каждого вида есть четко оформленное ядро и определенное количество хромосом, которые отвечают за передачу наследственной информации.

Бактерии же, не имея четко оформленного ядра и имея только одну хромосому, лишены признаков такого явления, как доминантность. Хромосома имеет вид свернутой в кольцо спирали и прикреплена к мембране цитоплазмы в одной точке.

Встречаются виды с наличием 2 или 4 хромосом, но они одинаковы. Помимо хромосом, генотип микроорганизмов включает в себя и такие функциональные единицы:

  • плазмиды (содержат малое количество генов, их состав непостоянен);
  • IS-последовательности не несут в себе генов, ответственных за информацию, способны передвигаться по хромосоме и вклиниваться в любой ее участок;
  • транспозоны (содержат структурный ген, который отвечает за тот или иной наследственный признак).

Высокая скорость размножения (за сутки происходит смена десятков поколений) позволяет изучать и выявлять мутационные процессы и изменения в видах.

Бактерии не имеют производной хромосом ─ ядрышек, которые есть у животных, растений, простейших и грибов. В них образуются рибосомы и РНК. Число ядрышек зависит от баланса генов.

Каких органоидов нет у микроорганизмов

В отличие от клеток животных, растений и грибов клетки бактерий (прокариотов) не имеют следующих органелл:

  • лизосомы;
  • пластиды;
  • митохондрии;
  • комплекс Гольджи;
  • эндоплазматическая сеть.

Лизосомы

Клеточный органоид, который содержит ферменты, способствующие расщеплению белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот. Основная их функция заключается в том, что они участвуют во внутриклеточном расщеплении.

Пластиды

Этих органоидов нет у животных, а их наличие у растений обуславливает их окраску. Основное их предназначение – участие в процессах фотосинтеза.

Митохондрии

Наличие этих органоидов в клетках растений и животных позволяет обеспечивать необходимой энергией за счет окислительно-восстановительных процессов. Также они способны передавать генетическую информацию.

Комплекс Гольджи

Функция этих органоидов заключается в накоплении, изменении и последующем выведении веществ из клеток растений и животных.

Эндоплазматическая сеть

Является клеточным органоидом, состоящим из системы канальцев и пузырьков. Находится в цитоплазме и ограничена мембраной. Она участвует в метаболических процессах, обеспечивая транспортировку веществ извне в цитоплазму.

У микроорганизмов многие функции этих органоидов выполняет мезосома. Эта структура образуется в результате втягивания внутрь клеточной мембраны. Она участвует в репликации ДНК, в создании клеточных перегородок и в ряде других процессов жизнедеятельности.

Отличия в жизнедеятельности клеток прокариотов и эукариотов

Клетки микроорганизмов отличаются от клеток животных, растений и грибов не только по своему строению, они имеют свои особенности в жизнедеятельности.

Движение цитоплазмы

Этот процесс называется циклозом. Он присущ всем эукариотам. Движение цитоплазмы необходимо для таких процессов, как:

  • получение питательных веществ;
  • метаболизм;
  • передача генетических данных;
  • равномерное распределение питательных веществ.

Циклоз может быть постоянным, спонтанным либо спровоцированным внешними факторами (температурой, уровнем освещения, механическим или химическим воздействием). У бактерий такое понятие, как движение цитоплазмы, полностью отсутствует.

Дыхание

Бактерии – уникальные микроорганизмы, способные существовать как при наличии кислорода, так и без него. Многим из них, так же как растениям и животным, для метаболических процессов необходим кислород. Разница в том, что у эукариотов дыхание происходит в митохондриях, а у бактерий задействованы мезосомы. У цианобактерий дыхание происходит в цитоплазматических мембранах.

Процесс фотосинтеза

Сине-зеленые микроорганизмы способны, так же как и растения, аккумулировать солнечную энергию и вырабатывать кислород, необходимый для жизни других организмов. Разница в том, что у бактерий процесс фотосинтеза происходит на мембранах, а у растений в хлоропластах.

Фагоцитоз и пиноцитоз

У бактерий нет плотной клеточной стенки, поэтому такие физиологические процессы, как фагоцитоз и пиноцитоз, у них полностью отсутствуют. Фагоцитоз – это способность захватывать твердые частицы путем втягивания их внутрь. Пиноцитоз является схожим процессом, только внутрь клетки попадают жидкие вещества.

Спорообразование

Растения и грибы способны образовывать споры как один из способов размножения. Бактерии же образуют споры, когда возникают неблагоприятные условия для их жизни и развития. Эта особенность свойственна не всем видам. В состоянии спор микроорганизмы способны находиться долгое время, выдерживая кипячение, заморозку и другие негативные воздействия.

Размножение

Способ размножения бактерий достаточно прост: деление клетки надвое. Взрослая клетка делится на две молодые, которые растут, питаются и, достигая зрелости, в свою очередь также делятся. При благоприятных условиях одна бактериальная клетка способна за сутки произвести 72 поколения.

Клетки эукариотов, имея более сложную организацию, способны размножаться тремя способами:

Простота строения клетки бактерий позволила им быть первооткрывателями на нашей планете. Их способность существовать в любых условиях и в любых средах указывает на то, что они способны выжить там, где для других организмов жизнь будет невозможна.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/organelles/kletki-bakterij-ne-imeyut.html

Что главное в танкеwклетке!?

Отсутствие клеточной стенки

Если вы слышите о чем-то главном в биологии, то в большинстве случаев можете смело говорить собеседнику: “Сударь! Вы – бестолочь!”

Вот и в биологии главное чаще всего где-то так и определяется. Потому что в сложных системах (https://pikabu.ru/story/proiskhozhdenie_zhizni_2_4849670), каковыми являются системы биологические, главных выделить практически невозможно.

Но есть, пожалуй, одно исключение – строение клетки. Среди всех структурных компонентов легко можно выделить условно “главный”, без которого невозможной была бы сама концепция жизни.

Этот компонент – клеточная оболочка, а точнее её часть – цитоплазматическая мембрана.

Все изучают в школах строение клеток, но часто довольно простые вещи остаются за бортом.

Итак, что представляет собой жизнь согласно одному из определений:

“С точки зрения второго начала термодинамики, жизнь — это процесс или система, вектор развития которой противоположен по направлению остальным, «неживым» объектам вселенной, и направлен на уменьшение собственной энтропии.”

То есть живые организмы постоянно поддерживают порядок, упорядоченную структуру внутри себя, уменьшая упорядоченность снаружи в окружающей среде (увеличивая беспорядок), постоянно обмениваясь с внешней средой веществом и энергией. Уменьшая энтропию (https://ru.wikipedia.org/wiki/Энтропия) внутри и увеличивая снаружи. Про энтропию можно почитать тут или https://naked-science.ru/article/video/chto-takoe-entropiya, очень доступно.

Клеточная оболочка это тот самый барьер, отделяющий внешнее от внутреннего, без которого был бы принципиально невозможен вышеописанный процесс изменения энтропии.

Различия в строении клеточных оболочек у разных групп живых организмов огромны, а влияние этих различий на жизнь, которую мы знаем, невозможно переоценить.

Типичная клеточная оболочка состоит из цитоплазматической мембраны (обязательно), клеточной стенки (не обязательно) и капсулы (не обязательно).

Цитоплазматическая мембрана единственная обязательная часть оболочки, она же самая функциональная и сложная.

Самые простые из существующих сейчас живых организмов (прокариоты) имеют приблизительно такое строение клетки:

Оболочка клетки состоит из 3х компонентов – цитоплазматической мембраны, клеточной стенки и капсулы. В клетке есть одна крупная кольцевая молекула ДНК, связанная со структурными белками, – нуклеоид, возможно наличие небольших ДНК – плазмид.

Клетки ядерных организмов (эукариот) устроены на порядки сложнее.

Наследственный аппарат имеет намного более сложную организацию, молекул ДНК обычно больше одной, они не кольцевые, при этом они связаны со структурными белками в специфические структуры – хромосомы.

Хромосомы устроены значительно сложнее нуклеоида и большую часть времени жизни клетки отделены от цитоплазмы двойной мембраной, образующей ядро клетки. В клетках эукариот может содержаться множество закрытых мембранных органоидов – митохондрий, пластид, вакуолей, лизосом.

А также мембранных структур сложного строения, например эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи – настоящие внутриклеточные туннели и лабиринты.

Некоторые органоиды состоят из двух мембран и содержат собственную ДНК, похожую на нуклеоид прокариот (митохондрии и пластиды).

С учетом того, что я писал выше про важность клеточной оболочки, эукариотическая клетка представляет собой своего рода прокариотическую в квадрате.

Таким образом у ядерных организмов в клетках есть множество отделенных от цитоплазмы внутренних структур, имеющих собственную оболочку.

Теперь в отрыве от биологической систематики, просьба не плеваться, разберем несколько интересных, так сказать, фактов.

Факт первый – у клеток почти всех живых организмов есть клеточная стенка за исключением животных и некоторых одноклеточных эукариот.

Вот выше изображена (чукча не художник) типичная клетка эукариот, но не совсем. Скорее это похоже на одноклеточное животное (привет классификации с царством протистов), хотя могут быть варианты.

Хорошо ли или плохо животным не иметь клеточной стенки? Этот вопрос из тех, которые прекрасно иллюстрируют диалектику, одновременно очень некорректный и вместе с тем очень правильный.

Так как:

Не иметь клеточной стенки для клетки безусловно плохо, содержимое клетки (внутреннее) отделяется от внешней среды (внешнее) гораздо хуже. Клетка становится более уязвимой к действию повреждающих факторов – физических, химических, биологических. Её намного проще повредить или совсем убить.

Клетка становится эластичной и потенциально может приобрести возможность произвольно изменять форму, поскольку цитоплазматическая мембрана значительно пластичнее элементов клеточной стенки.

Вот небольшая иллюстрация – плазмолиз и деплазмолиз в клетках листа элодеи:

На 0:00-0:05 хорошо видны живые растительные клетки, содержащие движущиеся хлоропласты, распределенные по всей цитоплазме, с четко видимыми клеточными оболочками (в данном случае это клеточные стенки).

С 0:05 по 0:20 видно, что хлоропласты начинают двигаться от границы клетки к ее середине и собираться в хорошо очерченные конгломераты в центре клетки, при этом форма клетки не изменяется.

Это результат превращения жидкости во внешней среде в гипертонический раствор после добавления сахарозы, что привело к уменьшению концентрации воды в растворе снаружи по сравнению с цитоплазмой и выходу воды из клетки во внешнюю среду. С, соответственно, уменьшению объема цитоплазмы.

Цитоплазматические мембраны эластичны и отделяются от клеточных стенок, окружая цитоплазму. Клеточные стенки форму практически не изменяют.

Где-то с 0:30 и до конца видно, что объем цитоплазмы опять увеличивается, так как раствор во внешней среде разбавили водой и она опять стала поступать снаружи в клетку.

Большинство клеток животных такой эксперимент перенести не смогут и погибнут.

Однако отсутствие клеточной стенки имеет и очевидные преимущества.

Вот примечательная встреча 2х простейших – какой-то амебы и инфузории-трубача (стентора). Отсутствие клеточной стенке позволило амебе с толком и расстановкой, неспешно, но неотвратимо сожрать большую часть инфузории, охватив её со всех сторон псевдоподиями и закрыв цитоплазматическую мембрану.

После этого часть трубача оказалась запертой во вновьобразованной пищеварительной вакуоли, которая таким же нехитрым способом скорее всего будет слита далее с несколькими лизосомами… Часть трубача, опять же благодаря эластичности, смылась.

Насколько благополучно история умалчивает, потому что непонятно где остались ядро/ядра трубача ну и вообще…

Если обдумать увиденное в этих двух видео, станет понятно, что растения и бактерии с археями и клеточной стенкой так не смогут.

А если еще подумать, также станет понятно почему амебы и инфузории до недавнего времени входили в царство животных.

Клетки человека похожи на клетки амеб значительно больше, чем на клетки элодеи. Более того в наших телах есть множество клеток, которые нужны специально для того, чтобы делать то же, что и амеба – охватывать и пожирать. Этот процесс называется – эндоцитоз (https://ru.wikipedia.org/wiki/Эндоцитоз), а клетки, например лейкоциты и макрофаги.

Если подумать еще больше, можно связать эластичность клеточной оболочки с движением в пространстве. Потом с мускулатурой, а потом возможно даже и с нервной системой. Ну и так далее, и так далее.

Если не дискутировать о принципах классификации в биологии и рассматривать новую трехдоменную систематику Вёзе (https://ru.wikipedia.

org/wiki/Трёхдоменная_система), принимаемую большинством, верхний ранг классификации состоит из трех групп (таксонов), которые называются доменами (https://ru.wikipedia.

org/wiki/Домен_(биология)), которые разделены на несколько царств (https://ru.wikipedia.org/wiki/Царство_(биология)).

Как видно доменов – три: Археи, Бактерии и Эукариоты.

А царств сильно по разному, дискуссии не стихают.

Но если рассматривать простой вариант – Архебактерии, Эубактерии, Растения, Грибы и Животные, то видно насколько важно разделение внутреннего и внешнего и, следовательно, насколько развитые системы клеточных мембран определяют отличия между группами.

Также видно насколько строение клеточной оболочки животных стало отличать их от всех остальных.

Разница между клеточными оболочками бактерий и архей, а также растений и грибов тоже огромна и не менее значима. Но уже и так очень много букв.

Могу только пообещать попробовать написать небольшое продолжение про грамположительных и грамотрицательных бактерий, если все это будет кому-нибудь интересно.

Источник: https://pikabu.ru/story/chto_glavnoe_v_tankewkletke_5348676

Клеточная стенка

Отсутствие клеточной стенки

В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.

Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.

Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.

Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране.

У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране. Между мембраной и оболочкой образуется периплазматическое пространство.

Снаружи клеточная оболочка грамотрицательных прокариот окружена внешней мембраной, составленной из липополисахарида.

У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.

Состав клеточной стенки растений

У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.

Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность.

Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой.

Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.

Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.

Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.

В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.

Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.

Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы. Обычно в это время клетка уже дифференцирована и не растет (исключение составляют, например, клетки колленхимы).

В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.

Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках).

Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться.

Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.

Функции клеточной стенки

Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.

Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.

Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).

Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.

Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.

Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.

У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Источник: https://biology.su/cytology/cell-wall

ЭффектЛечения
Добавить комментарий