Біздің мақалада прокариоттар мен эукариоттардың құрылымын қарастырамыз. Бұл организмдер ұйымдасу деңгейі бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Ал мұның себебі – генетикалық ақпарат құрылымының ерекшеліктері.
Прокариот жасушаларының құрылыс ерекшеліктері
Прокариоттар - жасушаларында ядро жоқ барлық тірі организмдер. Тірі табиғаттың қазіргі бес патшалығының өкілдерінің біреуі ғана - бактериялар. Біз қарастырып отырған прокариоттарға көк-жасыл балдырлар мен архейлер де кіреді.
Жасушаларында түзілген ядроның жоқтығына қарамастан, олардың құрамында генетикалық материал бар. Бұл тұқым қуалайтын ақпаратты сақтауға және беруге мүмкіндік береді, бірақ көбейту әдістерінің әртүрлілігін шектейді. Барлық прокариоттар жасушаларын екіге бөлу арқылы көбейеді. Олар митозға және мейозға қабілетсіз.
Прокариоттар мен эукариоттардың құрылымы
Прокариоттар мен эукариоттарды ерекшелендіретін құрылымдық ерекшеліктері айтарлықтай маңызды. Бұл генетикалық материалдың құрылымынан басқа, көптеген органеллаларға да қатысты. Цитоплазмада өсімдіктер, саңырауқұлақтар және жануарлар кіретін эукариоттар боладымитохондриялар, Гольджи кешені, эндоплазмалық тор, көптеген пластидтер. Прокариоттарда олар жоқ. Олардың екеуінде де бар жасуша қабырғасы химиялық құрамы бойынша ерекшеленеді. Бактерияларда ол күрделі көмірсулардан пектиннен немесе муреиннен, ал өсімдіктерде целлюлозадан, ал саңырауқұлақтарда хитиннен тұрады.
Табу тарихы
Прокариоттардың құрылысы мен тіршілігінің ерекшеліктері ғалымдарға 17 ғасырда ғана белгілі болды. Және бұл бұл тіршілік иелері планетада пайда болғаннан бері болғанына қарамастан. 1676 жылы оларды алғаш рет оны жасаушы Энтони ван Левенгук оптикалық микроскоп арқылы зерттеді. Барлық микроскопиялық организмдер сияқты ғалым оларды «жануарлар» деп атаған. «Бактериялар» термині 19 ғасырдың басында ғана пайда болды. Оны немістің атақты табиғат зерттеушісі Кристиан Эренберг ұсынған. «Прокариоттар» ұғымы кейінірек, электронды микроскоптың жасалу дәуірінде пайда болды. Алғашында ғалымдар әртүрлі тіршілік иелерінің жасушаларының генетикалық аппаратының құрылымындағы айырмашылықтар фактісін анықтады. Э. Чаттон 1937 жылы организмдерді осы белгісіне қарай екі топқа біріктіруді ұсынды: про- және эукариоттар. Бұл бөлініс күні бүгінге дейін бар. 20 ғасырдың екінші жартысында прокариоттардың өздері арасында ерекшелік анықталды: архейлер мен бактериялар.
Беттік аппараттың ерекшеліктері
Прокариоттардың беткі аппараты мембрана мен жасуша қабырғасынан тұрады. Бұл бөліктердің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар. Олардың мембранасы липидтер мен белоктардың қос қабатынан түзілген. прокариоттар,құрылымы айтарлықтай қарабайыр, оларда жасуша қабырғасының құрылымының екі түрі бар. Осылайша, грам-позитивті бактерияларда ол негізінен пептидогликаннан тұрады, қалыңдығы 80 нм-ге дейін жетеді және мембранаға тығыз іргелес болады. Бұл құрылымның тән ерекшелігі - онда бірқатар молекулалар енетін тесіктердің болуы. Грамтеріс бактериялардың жасуша қабырғасы өте жұқа - максимум 3 нм-ге дейін. Ол мембранаға тығыз жабыспайды. Прокариоттардың кейбір өкілдерінің де сыртында шырышты капсуласы болады. Ол ағзаларды кебуден, механикалық зақымданудан қорғайды және қосымша осмостық тосқауыл жасайды.
Прокариоттық органоидтар
Прокариоттар мен эукариоттардың жасушасының құрылымында ең алдымен белгілі бір органеллалардың қатысуынан тұратын өзіндік маңызды айырмашылықтар бар. Бұл тұрақты құрылымдар жалпы организмдердің даму деңгейін анықтайды. Олардың көпшілігі прокариоттарда жоқ. Бұл жасушаларда белок синтезі рибосомалар арқылы жүреді. Су прокариоттарында аэросомалар болады. Бұл қалтқылықты қамтамасыз ететін және организмдердің суға түсу дәрежесін реттейтін газ қуыстары. Тек прокариоттарда мезосомалар болады. Цитоплазмалық мембрананың бұл қатпарлары прокариот жасушаларын микроскопияға дайындау кезінде химиялық бекіту әдістерін қолданғанда ғана пайда болады. Бактериялар мен архейлердің қозғалу органеллалары кірпікшелер немесе жгутиктер болып табылады. Ал субстратқа бекіту ішу арқылы жүзеге асырылады. Ақуыз цилиндрлері арқылы түзілген бұл құрылымдарды бүршіктер мен фимбриялар деп те атайды.
Нуклеоид дегеніміз не
Бірақ ең маңызды айырмашылық - прокариоттар мен эукариоттар генінің құрылымы. Бұл организмдердің барлығы тұқым қуалайтын ақпаратқа ие. Эукариоттарда ол түзілген ядроның ішінде орналасады. Бұл екі мембраналық органоид нуклеоплазма, конверт және хроматин деп аталатын өз матрицасына ие. Мұнда тек генетикалық ақпаратты сақтау ғана емес, сонымен қатар РНҚ молекулаларының синтезі де жүзеге асырылады. Ядрошықтарда олар кейіннен рибосомалардың суббірліктерін – ақуыз синтезіне жауапты органеллаларды құрайды.
Прокариоттық гендердің құрылымы қарапайымырақ. Олардың тұқым қуалайтын материалы нуклеоид немесе ядролық аймақпен ұсынылған. Прокариоттардағы ДНҚ хромосомаларға оралмайды, бірақ дөңгелек тұйық құрылымға ие. Нуклеоид құрамында РНҚ және ақуыз молекулалары да болады. Соңғылары қызметі жағынан эукариоттық гистондарға ұқсас. Олар ДНҚ дупликациясына, РНҚ синтезіне, химиялық құрылымды жөндеуге және нуклеин қышқылының бұзылуына қатысады.
Өмірлік белсенділіктің ерекшеліктері
Құрылысы күрделі емес прокариоттар біршама күрделі тіршілік процестерін жүзеге асырады. Бұл тамақтану, тыныс алу, өз түрінің көбеюі, қозғалысы, зат алмасуы … Мұның бәріне бір ғана микроскопиялық жасуша қабілетті, оның мөлшері 250 микронға дейін жетеді! Сондықтан салыстырмалы түрде қарабайырлық туралы айтуға болады.
Прокариоттардың құрылыс ерекшеліктері олардың физиологиясының механизмдерін анықтайды. Мысалы, олар энергияны үш жолмен қабылдай алады. Біріншісіашыту. Оны кейбір бактериялар жүзеге асырады. Бұл процесс тотығу-тотықсыздану реакцияларына негізделген, оның барысында АТФ молекулалары синтезделеді. Бұл химиялық қосылыс, оның бөлінуі кезінде энергия бірнеше кезеңде бөлінеді. Сондықтан оны «ұялы батарея» деп бекер айтпаған. Келесі жол - тыныс алу. Бұл процестің мәні органикалық заттардың тотығуы болып табылады. Кейбір прокариоттар фотосинтезге қабілетті. Мысал ретінде жасушаларында пластидтер бар көк-жасыл балдырлар мен күлгін бактерияларды келтіруге болады. Бірақ архейлер хлорофиллсіз фотосинтезге қабілетті. Бұл процесс кезінде көмірқышқыл газы бекітілмейді, бірақ АТФ молекулалары тікелей түзіледі. Демек, бұл шын мәнінде фотофосфорлану.
Тамақ түрі
Бактериялар мен архейлер прокариоттар болып табылады, олардың құрылымы олардың қоректенуінің әртүрлі жолдарын жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Олардың кейбіреулері автотрофтар. Бұл организмдер фотосинтез кезінде органикалық заттарды өздері синтездейді. Мұндай прокариоттардың жасушаларында хлорофилл болады. Кейбір бактериялар белгілі бір органикалық қосылыстарды ыдырату арқылы энергия алады. Олардың қоректену түрі химотрофиялық деп аталады. Бұл топтың өкілдері - темір және күкірт бактериялары. Басқалары тек дайын қосылыстарды сіңіреді. Оларды гетеротрофтар деп атайды. Олардың көпшілігі паразиттік өмір салтын жүргізеді және басқа тіршілік иелерінің жасушаларының ішінде ғана өмір сүреді. Бұл топтың әртүрлілігі де сапротрофтылар. Олар қалдық өнімдермен қоректенеді немесеыдырайтын органикалық заттар. Көріп отырғаныңыздай, прокариоттардың қоректену тәсілі өте әртүрлі. Бұл факт олардың барлық мекендеу орындарында кең таралуына ықпал етті.
Көшіру пішіндері
Құрылысы бір жасушадан тұратын прокариоттар оны екі бөлікке бөлу немесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұл ерекшелік олардың генетикалық аппаратының құрылымына да байланысты. Екілік бөліну процесінің алдында дупликация немесе ДНҚ репликациясы жүреді. Бұл жағдайда нуклеин қышқылының молекуласы алдымен ағытылады, одан кейін әрбір тізбек комплементарлылық принципі бойынша қайталанады. Осының нәтижесінде пайда болған хромосомалар полюстерге қарай ауытқиды. Жасушалар мөлшері артады, олардың арасында тарылту пайда болады, содан кейін олардың соңғы оқшаулануы орын алады. Кейбір бактериялар жыныссыз көбейетін жасушалар – споралар түзуге де қабілетті.
Бактериялар мен археялар: ерекшеленетін белгілер
Ұзақ уақыт бойы архейлер бактериялармен бірге Дробянка патшалығының өкілдері болды. Шынында да, олардың көптеген ұқсас құрылымдық ерекшеліктері бар. Бұл, ең алдымен, олардың жасушаларының мөлшері мен пішіні. Алайда биохимиялық зерттеулер олардың эукариоттармен бірқатар ұқсастықтары бар екенін көрсетті. Бұл ферменттердің табиғаты, оның әсерінен РНҚ және ақуыз молекулаларының синтез процестері жүреді.
Тамақтандыру тәсілі бойынша олардың көпшілігі химотрофтылар. Оның үстіне архейлер арқылы энергия алу процесінде ыдырайтын заттар әртүрлі. Бұл күрделі көмірсулар жәнеаммиак, металл қосылыстары. Архейлер арасында автотрофтар да кездеседі. Көбінесе олар симбиотикалық қарым-қатынасқа түседі. Архейлер арасында паразиттер жоқ. Көбінесе табиғатта комменсалдар мен мутуалисттер кездеседі. Бірінші жағдайда архейлер иесінің денесінің заттарымен қоректенеді, бірақ оған зиян келтірмейді. Симбиоздың бұл түрінен айырмашылығы, өзара қарым-қатынаста екі организм де пайда көреді. Олардың кейбіреулері метагендер болып табылады. Мұндай архейлер адам мен күйіс қайыратын сүтқоректілердің асқорыту жүйесін мекендеп, ішекте газдың шамадан тыс түзілуін тудырады. Бұл организмдер екілік бөліну, бүршіктену немесе бөлшектену арқылы көбейеді.
Архей барлық дерлік мекендейтін жерлерді игерді. Олар әсіресе планктонның құрамы жағынан алуан түрлі. Бастапқыда барлық архейлер экстремофильдерге жатқызылды, өйткені олар ыстық бұлақтарда, тұздылығы жоғары су қоймаларында және айтарлықтай қысымы бар тереңдікте өмір сүре алады.
Прокариоттардың табиғаттағы және адам өміріндегі маңызы
Прокариоттардың табиғаттағы рөлі зор. Ең алдымен, олар планетада пайда болған алғашқы тірі организмдер. Ғалымдар бактериялар мен археялардың шамамен 3,5 миллиард жыл бұрын пайда болғанын анықтады. Симбиогенез теориясы кейбір эукариоттық жасуша органеллалары да олардан пайда болған деп болжайды. Атап айтқанда, біз пластидтер мен митохондриялар туралы айтып отырмыз.
Көптеген прокариоттар биотехнологияда препараттар, антибиотиктер, ферменттер, гормондар, тыңайтқыштар, гербицидтер алу үшін қолданылады. Адам ұзақ уақыт бойы пайдалы қасиеттерді қолдандыірімшік, айран, йогурт, ашытылған өнімдерді өндіруге арналған сүт қышқылы бактериялары. Осы организмдердің көмегімен су қоймалары мен топырақтарды тазарту, әртүрлі металдардың кендерін байыту жүзеге асырылады. Бактериялар адамның және көптеген жануарлардың ішек микрофлорасын құрайды. Архейлермен бірге олар көптеген заттарды айналымға шығарады: азот, темір, күкірт, сутегі.
Екінші жағынан, көптеген бактериялар қауіпті аурулардың қоздырғышы болып табылады, көптеген өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің популяциясын реттейді. Оларға оба, сифилис, тырысқақ, сібір жарасы, дифтерия жатады.
Сонымен, прокариоттар жасушаларында түзілген ядросы жоқ организмдер деп аталады. Олардың генетикалық материалы дөңгелек ДНҚ молекуласынан тұратын нуклеоидпен ұсынылған. Қазіргі ағзалардың ішінде бактериялар мен археялар прокариоттарға жатады.
