ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ

Особенности клеточного строения позволяют разделить живые организмы на прокариот и эукариот. Более древние прокариотические организмы (от греч. «про-» до, «крио»-ядро) не имеют офор­мленного ядра. Генетический материал (ДНК) находится в ци­топлазме и не окружен ядерной мембраной. Такое строение харак­терно для бактерий и синезеленых водорослей. Клетки-прокарио­ты, несмотря на сравнительную простоту строения, весьма раз­нообразны и обнаруживают все известные метаболические про­цессы (энергетический и белковый метаболизм, способность к са­мовоспроизведению и т. д.).

В клетках эукариот (от греч. «ей»- настоящий, «krio»- ядро) генетический материал заключен в ядро, окруженное двойной мем­браной (ядерной оболочкой). К эукариотам, которые появились на Земле в конце докембрия и, видимо, произошли от прокари­от, относятся большинство одноклеточных и все многоклеточные организмы (зеленые растения, грибы и животные).

Особенности организации про- и эукариот представлены в табл.Х.2.

Цитологические исследования проводят с помощью световой и электронной микроскопии. Диаметр типичной животной клет­ки составляет 10-20 мкм, что в пять раз меньше размеров мель­чайшей видимой частицы. Именно поэтому в цитологии исполь­зуются специальные единицы измерения. С помощью светового микроскопа можно различить детали, отстоящие друг от друга на расстоянии 0,2 мкм, что является пределом его разрешения. Пре­дел разрешения электронного микроскопа для биологических тка­ней составляет 2 нм, т.е. в сто раз выше, чем у светового микро­скопа. На рис.Х.1 приведены размеры некоторых клеток и клеточ­ных компонентов. В микроскопии принято пользоваться следую­щими единицами длины:

 

1 мкм (микрометр) — 10~⁶ м;

1 нм (нанометр) — 10"⁹ м;

1 А (ангстрем) — 10"¹⁰м.

 

Разрешающая способность человеческого глаза составляет 0,1 мм — 100 мкм. Световой микроскоп увеличивает объект в 1000 раз. Разрешение электронного микроскопа составляет 0,1 нм, т.е. объект может быть увеличен в 500 000 раз (при этом 1 мм "увели­чивается" в 10⁶, т.е. "превращается" в 1 км). Световой микроскоп дает возможность увидеть клетку (размером от 7 до 100 мкм), ядро (7—10 мкм), ядрышки (1—3 мкм), митохондрии (2—5 мкм), ком­плекс Гольджи (1—2 мкм) и т.д. Технические возможности элек­тронного микроскопа значительно выше светового и позволяют выявить множество дополнительных деталей в строении клеток:

 

Таблица Х.2 Особенности организации про- и эукариот
Характеристика	Прокариоты	Эукариоты
Размер клеток	0,5—5 мкм	7—50 мкм
Форма су­щест­вования	одноклеточные и колониальные организмы	одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы
Генетический материал	кольцевая ДНК находится в цитоплазме и не отграничена специальной оболочкой, т.е. нет оформленного клеточного ядра	генетический материал отграничен от цитоплазмы специальной двухмембранной оболочкой, т.е. сформировано клеточное ядро; линейная молекула ДНК, связанная с белками, образует хромосомы, есть ядрышко
Синтез белка	рибосомы всегда свободны, не ассоциированы с мембранами, т.е. нет эндоплазматического ретикулума	рибосомы либо свободные, либо связаны с мембранами, т.е. присутствует доплазматический ретикулум
Органоиды	формируются впячивания внешней мембраны, на которой располагаются ферменты, осуществляющие процессы дыхания и фотосинтеза; органоиды практически отсутствуют	разнообразны, часто окружены двойной мембраной (митохондрии, пластиды), развита вакуолярная система (комплекс Гольджи, лизосомы, эндоплазматическая сеть и др.)
Клеточная стенка	присутствует, содержит белки, полисахариды, муреин	имеется только у клеток зеленых растений и грибов (у растений — целлю­лоза, у грибов — хитин), у животных клеток отсутствует, существует элемен­тарная мембрана, несущая слой гликокаликса
Жгутики	диаметр 20 нм, микротрубочки отсутствуют	диаметр 200 нм; сформированы микротрубочками (9+2)
Дыхание	дыхательные ферменты в цитоплазматических мембранах	осуществляется в митохондрии
Фотосинтез	в цитоплазматических мембранах	в специальных органоидах растительных клеток — хлоропластах

 

Рис.Х.1. Размеры клеток и клеточных компонентов, а также рабочие диапазоны светового и электронного микроскопов (логарифмическая шкала)

 

Хорошо видны плазмалемма (7—10 нм), рибосомы (15—30 нм), микротрубочки (25 нм) и т.д.