5.1. Прокариотическая клетка

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Вопрос 1. Что такое органоиды клетки?

Органоиды - это постоянно присутствующие в цитоплазме, специализированные для выполнения определенных функций структуры.

По принципу строения органоиды разделяют на мембранные - наружная мембрана, эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластиды, лизосомы, аппарат Гольджи и немембранные - реснички, жгутики, центриоли.

Вопрос 2. На чём основано деление всех живых организмов на две группы — прокариоты и эукариоты?

Основным признаком, позволяющим разделить организмы на эти две группы, является наличие или отсутствие оформленного ядра.

У прокариот ядро отсутствует, и генетический материал, представленный кольцевидной молекулой ДНК, свободно лежит в цитоплазме.

У эукариот ядро имеется, и генетический материал окружен двойной ядерной мембраной.

Вопрос 3. Какие организмы относят к прокариотам?

К прокариотам относятся бактерии и цианеи (сине-зеленые водоросли).

Вопрос 4. Каким образом осуществляется регуляция активности генов прокариотических организмов?

Изучение регуляции генной активности у прокариот привело французских микробиологов Ф. Жакоба и Ж. Моно к созданию (1961) оперонной модели регуляции транскрипции. Оперон — это тесно связанная последовательность структурных генов, определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи биохимических преобразований. Например, это могут быть гены, которые детерминируют синтез ферментов, участвующих в метаболизме какого-либо вещества или в синтезе какого-то компонента клетки. Оперонная модель регуляции экспрессии генов предполагает наличие единой системы регуляции у таких объединенных в один оперон структурных генов, имеющих общий промотор и оператор.

Особенностью прокариот является транскрибирование мРНК со всех структурных генов оперона в виде одного полицистронного транскрипта, с которого в дальнейшем синтезируются отдельные пептиды.

Вопрос 5. Опишите строение бактериальной клетки.

Строение бактериальной клетки значительно проще организации клетки эукариотической. Большинство бактерий имеют клеточную стенку из муреина (кроме микоплазм), под которой лежит плазматическая мембрана. Особые выросты плазмолеммы бактерий - мезосомы - представляют собой примитивные органеллы, участвующие в процессах клеточного дыхания. У фотосинтезирующих бактерий в складках и впячиваниях плазматической мембраны находятся фотосинтетические пигменты, на которых идут процессы фотосинтеза. Бактериальная клетка лишена эндоплазматической сети, рибосомы свободно лежит в цитоплазме. Генетический материал не организован в виде ядра, а представлен свободно расположенной в цитоплазме кольцевой молекулой ДНК.

По своей форме бактериальные клетки могут быть шаровидными - кокки, вытянутыми - палочки, или бациллы, и извитыми – спириллы.

Вопрос 6. Как размножаются бактерии?

Бактериальные клетки размножаются делением надвое. После удвоения кольцевой хромосомы и удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка. Затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в характерные группы - цепочки, пакеты. Иногда размножению у бактерий предшествует половой процесс - конъюгация, цель которого заключается в образовании новых комбинаций генов в бактериальной хромосоме. В ходе конъюгации бактерия-донор отдает часть своего генетического материала бактерии-реципиенту. После этого клетка-донор погибает, а клетка-реципиент делится надвое.

Вопрос 7. В чём заключается сущность процесса спорообразования у бактерий?

В неблагоприятных условиях среды многие прокариоты образуют споры. Спорообразование выражается в выделении нее большого участка цитоплазмы, содержащего кольцевидную хромосому, и окружений его толстой многослойной капсулой. Метаболизм внутри споры практически прекращается, спора обызвествляется. В сухом состоянии споры могут сохранять свою жизнеспособность сотни и тысячи лет. Попадая в благоприятные условия, спора «прорастает» и дает начало полноценной активной прокариотической клетке.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос 1. В чём состоит значение прокариот в биоценозах? Расскажите об их экологической роли.

Бактерии активно участвуют в движении веществ и энергии по пищевым цепям биоценозов. Многие из них являются редуцентами: разлагают растительные и животные остатки и отходы жизнедеятельности организмов, играют важнейшую роль в почвообразовании. В результате их деятельности образуются углекислый газ, вода, минеральные соли, которые вновь вступают в круговорот веществ. Ряд бактерий (в частности, клубеньковые) способны усваивать атмосферный азот и переводить его в доступные для растений формы. В сельском хозяйстве истощенные поля засевают бобовыми для того, чтобы клубеньковые бактерии, живущие на корнях этих растений, повысили уровень азота в почве и сделали ее более плодородной. В кишечнике животных обитают бактерии, способствующие перевариванию клетчатки (целлюлозы). Чрезвычайно важна также роль болезнетворных бактерий-паразитов, вызывающих заболевания растений и животных. Наконец, существует особая группа прокариот, с древнейших времен способных к фотосинтезу, — цианобактерии. В водных биоценозах они, наряду с водорослями, являются важнейшими автотрофами (продуцентами кислорода и органических веществ).

Вопрос 2. Каким образом болезнетворные микроорганизмы влияют на состояние макроорганизма (хозяина)?

В самом простом случае болезнетворные микроорганизмы лишь «крадут» питательные вещества хозяина. При этом происходит постепенное истощение макроорганизма; заболе­вание развивается медленно, почти незаметно. Однако часто бактерия-паразит выделяет токсины, отравляющие организм хозяина и повреждающие его органы и клетки. В некоторых случаях повреждения настолько серьезны, что в течение нескольких дней могут привести к гибели (чума, холера и др.). Воз­действуя на иммунную систему хозяина, мик­роорганизм снижает ее способность сопротивляться возбудителям других инфекций (тогда к основному заболеванию присоединяются дополнительные) либо может провоцировать аутоиммунные реакции. В некоторых случаях токсины бактерий способны вызывать мутагенные эффекты.