Различия между прокариотическими и эукариотическими клетками

№№ п/п	Основные параметры	Прокариоты	Эукариоты
	Размеры	В среднем 0,5-5,0 мкм.	В среднем 40-60 мкм.
	Форма	Круглые, вытянутые, нитчатые.	Разнообразная, могут иметь отростки.
	Генетический материал	.Нуклеоид. Кольцевая ДНК в цитоплазме. Нет ядра и хромосом.	Линейная ДНК, связанная с белками и РНК. Хроматин и хромосомы в ядре.
	Синтез белка	70S – рибосомы и мельче. ЭП ретикулума нет. Рибосомы - в цитоплазме.	80S – рибосомы и крупнее. Рибосомы в цитоплазме и в ЭП ретикулуме.
	Органеллы	Органелл мало и они не имеют мембран (рибосомы).	Органелл много, есть мембранные (митохондрии, пластиды, лизосомы).
	Клеточные стенки	Жесткие, состоят из полисахаридов. Компонент прочности – муреин.	Жесткие стенки у клеток растений и грибов (компонент прочности – целлюлоза). Клетки животных имеют плазмалемму покрытую гликокаликсом.
	Фотосинтез	Хлоропласты отсутствуют. Происходит в мембранах,не имеющих специфической упаковки.	Хлоропласты есть в растительных клетках. В них идут процессы фотосинтеза.
	Фиксация азота	Некоторые клетки фиксируют.	Клетки не способны к фиксации.
	Деление	Простое (прямое)	Митоз (непрямое).

 

 

Основными структур­ными компонентами эукариотических клеток являются клеточные мембраны, ядро, цитоплаз­ма с цитоскелетом, органеллы и включения (рис. 2).

1. Клеточная мембрана или плазмалемма, представляет тонкую биологическую пленку, которая ограничивает клетку. все известные биологические мембраны образуют замкнутые пространства - компартменты. Таким образом, главная функция клеточной мембраны - обес­печить поступление в клетку веществ и сохранить постоянство ее состава, то есть клеточный гомеостаз.

Основу плазмалеммы составляет двойной слой липидов, располо­женных перпендикулярно поверхности (рис. 3). Липидный бислой плазмалеммы содержит белки, которые подразделяются на два класса. Первый класс - транс­мембранные белки. Определенная часть их молекулы встроена в двой­ной липидный слой и пронизывает его на­сквозь. Второй класс – периферические белки-рецепторы, расположенные снаружи клеточной мембраны. Они покрыты слоем углеводов, образующих тонкое покрытие клетки – гликокаликс.

Мембранный транспорт различных оформленных частиц в клетке происходит путем эндоцитоза и экзоцитоза.

При эндоцитозе клетки поглощают макромолекулы и час­тицы, окружая их не­большим участком клеточной мембраны. Последняя впячивает­ся внутрь клетки, образуя везикулы (пузырьки). Если везикулы мел­кие и содержат внеклеточную жидкость, процесс называется пиноцитоз.

Если же они содержат крупные оформленные частицы, то форми­руются фагосомы, а явление известно, как фагоцитоз.

Экзоцитоз - это выход веществ из клетки в виде гранул секрета или вакуолей с клеточной жидкостью.

2. Ядро - центральный аппарат клетки, с которым связано хранение и передача генетической информации, обмен веществ, движение и размножение.

Форма ядра чаще округлая или вытянутая, реже дольча­тая. От цитоплазмы его отделяет ядерная оболочка. Она состоит из наружной и внутренней ядерных мембран, разделенных бесструктур­ным веществом. Мембраны имеют многочисленные поры, обеспечи­вающие избирательную связь с цитоплазмой. Каждая пора встроена в крупную дисковидную структуру, называемую поровый комплекс ядерной оболочки. Заполнено ядро гомогенной массой - нуклеоплазмой. В ее состав входят нуклеиновые кислоты и белки.

Комплекс ядерной ДНК со структурными белками гистонами и негистоновыми белками, содержащимися в больших количествах, называют хромати­ном. На цитологических препаратах хроматин имеет вид глыбок различной величины и формы. В период деления клетки в ядре выявля­ются митотические хромосомы. Они выглядят как короткие палочковидные тельца, обладающие особой индивидуальностью и функци­ей.

Важным компонентом ядра является одно или несколько ядры­шек. Это мелкие круглые тельца с высоким содержанием РНК и бел­ка. Ядрышковая РНК участвует в регуляции синтетических процессов в цитоплазме клетки.

3. Цитоплазма объединяет все живое вещество клетки, за исключе­нием ядра и ограничивающих клетку мембран. Гомогенная бесструктурная масса цитоплазмы получила название гиалоплазмы. В ней во взвешенном состоянии находятся органеллы и включения. Агрегатное состояние цитоплазмы бывает жидкое - золь и вязкое - гель. Основу цитоплазмы формирует цитоскелет клетки.

Цитоскелет - слож­ная сеть микротрубочек и белковых филаментов (нитей). Микротру­бочки играют роль направляющих. Это своеобразные рельсы, по ко­торым передвигаются органеллы. Филаменты выполняют сократи­тельную функцию.

Цитоплазма и некоторые структуры, расположен­ные в ней, могут перемещаться. Данное явление известно как ток цитоплазмы. Он особенно интенсивен в растительных клетках по причине их крупных размеров и жесткости стенок.

4. Органеллы и включения находятся в цитоплазме. Органеллы - это постоянные высокодифференцированные внутриклеточные обра­зования, выполняющие определенные функции. Внутреннее простран­ство любой внутриклеточной органеллы, ее компартмент, ограничено специализированными мембранами. Выделяют две большие группы органелл.

1. Органеллы общего значения - обязательны для жизнедеятельности всех клеток.

2. Специальные орга­неллы - выполняют направленные функции в клетках с узкой спе­циализацией (реснички и жгутики, миофибриллы и нейрофибриллы).

По принципу организации внутриклеточные компоненты подразделяются на одномембранные и двумембранные.

Одномембранные компоненты имеют вид каналов, цистерн, пузырьков ограниченных одной мембраной и тесно взаимосвязанных. Сюда можно отнести: а) эндоплазматический ретикулум; б) комплекс Гольджи; в) лизосомы; г) вакуоли у растительных клеток и некоторых простейших.

Двумем­бранные компоненты - это митохондрии и пластиды. Наружная мем­брана их всегда гладкая, внутренняя образует выросты, имеющие важ­ное функциональное значение. Систему двойных мембран имеет так­же ядро - центральный аппарат клетки. Ядерные мембраны содержат поры.

Немембранные структуры клетки немногочисленны и в той или иной мере связаны с системой мембран. В число их входят: а) рибосомы, состоящие из двух субъединиц; б) центросома, локализованная вблизи ядра; в) органеллы движения клеток – жгутики, реснички и миофибриллы; г) разнообразные клеточные включения.

Органеллы общего значения

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - разветвленная внутрикле­точная структура, представленная системой субмикроскопических канальцев с расширениями - цистернами.. Существует два типа ЭР.

Гранулярный ЭР, мембраны которого содержат рибосомы (рис. 4).

Рибосомы - это ультрамикроскопические сферические гранулы, состоящие из двух половинок - большой и малой субъединиц, а также рибосомальной РНК. Главное назначение их - участие в синтезе белка.

Гладкий ЭР несет мембраны, лишенные рибосом. Здесь происходит синтез липидов и углеводов. ЭР объединен с ядром клетки, поскольку наруж­ная мембрана ядра непосредственно переходит в мембраны ЭР. Глад­кий и гранулярный ЭР связаны друг с другом, но отличаются по со­ставу содержащихся в них белков.

Митохондрии. Как по­казала электронная микроскопия, митохондрии имеют наружную и внутреннюю мембрану (рис. 5).

Рис 6. Схема комплекса Гольджи: 1 – формирующий полюс диктиосомы, 2 – секретирующий полюс диктиосомы, 3 – мешочки-цистерны, 4 – микропузырьки, 5 – лизосома.

Наружная мембрана напоминает сито, прони­цаемое для небольших белков. Внутренняя мембрана образует мно­гочисленные складки -кристы, в виде гребней, вдающихся во внут­реннюю полость, называемую матрикс. Промежуток между наружной и внутренней мембраной называют межмембранным пространством. На кристах содержатся дыхательные ферменты, необходимые для окис­лительного фосфорилирования. Результатом его является образование АТФ и выделение боль­шого количества энер­гии, необходимой для жизнедеятельности кле­ток. Митохондрии со­держат цитоплазматическую ДНК, отличную от ДНК ядра.

Комплекс Гольджи. По данным электронной микроскопии он состоит из диктиосом. Каждая диктиосома представляет стопку плоских мешочков-цистерн (рис. 6). Число цистерн в одной диктиосоме 5 - 7. От краев цистерн отделяются микропузырьки.

Основная функция комплекса Гольджи заключается в накоплении и конденсации продуктов синтезируемых эндоплазматическим ретикулумом и в образовании лизосом.

Лизосомы. Лизосомы представляют сферические частицы размерами 0,5 - 2,0 мкм. Они имеют плотную липопротеиновую мем­брану. содержат большой набор гидролитических ферментов. Они необ­ходимы для процессов внутриклеточного пищеварения.

Другой важной функцией лизосом является автолиз - посмертное растворение структурных компонентов клетки под действием ферментов лизосом.

Центросома.. Ти­пичная центросома представлена двумя центриолями Они соединенны перемычкой центродесмозой и окружены «лучистой» сферой - астросферой. При электронной микроскопии центриоли имеют вид ци­линдра, стенки каждого образованы микротрубочками, собранными попарно. Центросома обеспечивает процесс митоза, формируя митотический аппарат клетки.

Пластиды – органеллы свойственные автотрофным клеткам, способных к синтезу органических соединений. Пластиды отличаются по окраске:

1) бесцветные – лейкопласты,

2) окрашенные в зеленый цвет – хлоропласты,

3) различные желто-красные оттенки – хромопласты.

Все пластиды имеют мембранный принцип строения. Наиболее слож­но организованы хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлоро­филл, необходимый для фотосинтеза. Тело хлоропласта состоит из белков и липидов. Внутренняя мембрана хлоропласта ограничивает большую центральную область называемую строма. Она пронизана системой параллельных дисковидных мешочков, возникших в резуль­тате впячивания внутренней мембраны.. Это тилакоиды, содержащие фотосинтезирующую систему поглощения света и цепь транспорта электронов. В строме также находятся рибосомы, крахмальные зерна и цитоплазматическая ДНК.

Органеллы специального значения

Реснички и жгутики встреча­ются у одноклеточных организмов (бактерии, простейшие) и у клеток в составе тканей (клетки эпителия трахеи). Они связаны с элементами движения, которые характерны определенным видам клеток.

Миофибриллы имеются в мышечных клетках и обеспечивают сокращение мыщц.

Нейрофибриллы - являются обязательным компонентом многих нервных клеток и их отростков. Участвуют в передаче возбуждения.

Включения - непостоянные компоненты клетки, возникающие в результате внутриклеточного метаболизма или других процессов жизнедеятельности клетки.

В функциональном отношении все включения подразделяются на три группы: трофические, секреторные и специальные,

Трофические включения отражают повседневный метаболизм клетки. Они представлены гранулами гликогена, белковыми зернами, каплями жира.

Секреторные включения характерны, в основном, для желези­стых клеток.

Специальные включения присутствуют в высокоспециализированных клетках. К этой группе относят гранулы пигмента меланина, плотно заполняющего цитоплазму меланоцитов - особых клеток с защитной функцией.