Будова прокаріотичної клітини — ознаки, функції, структура

У біології прокаріоти – це найпростіші одноклітинні живі мікроорганізми. Вони не мають здатності розвиватися і перетворюватися в багатоклітинну форму.

Знаючи особливості будови прокаріотичної клітини, можна з легкістю відрізнити її від еукаріотів. Форма ряду бактерій являє собою волокна або клітинні маси. У них кожна клітина може жити самостійно.

Історія еволюції

У XIX столітті натураліст з Німеччини Е. Геккель, вивчаючи доядерні найпростіші організми, назвав їх монерами. У той час через слабкі Мікроскопи дослідження були недосконалі, тому вчені вважали прокаріотами багато форм життя.

Монери представляли особливий інтерес, оскільки вважалося, що перші земні організми з’явилися у вигляді тіл, не перетворених на ядро і протоплазму.

Якщо коротко, то перша існуюча модель розвитку організмів грунтується на видах прокаріотів, які з’явилися в процесі еволюції з прокаріотичних клітин.

Еукаріоти, на відміну від них, почали розвиватися набагато пізніше. Інші фахівці припускають, що прокаріотична форма з’явилася в процесі спрощення після еволюції складної еукаріотичної клітини.

Одна з останніх версій, яка була узагальнена в 2005 році, свідчить, що всі форми життя утворилися одночасно з різних клітин, що входять в єдиний генофонд.

До сих пір у вчених немає спільної думки про становище еукаріотів в схемі еволюції.

Доказом, що вони з’явилися пізніше прокаріотів, вважаються їх скам’янілі копалини, які на 1,7 млрд років молодше. Версія вірусного походження передбачає, що еукаріотична клітина складається з трьох елементів, що належать предкам:

• Вірусний компонент, з якого з’явилося еукаріотичне ядро.
• Цитоплазма і клітинна мембрана, успадкована від прокаріотичної клітини.
• Клітини прокаріотів, з яких утворилися мітохондрії та хлоропласти шляхом ендоцитозу.

Існує припущення, що ядро могло утворитися в результаті декількох заражень архейної клітини, яка вже мала бактерію — предка мітохондрій.

Особливості поверхневої будови

Прокаріотичну клітину зовні покриває слизовий шар, який називається капсулою. Вона на 98% складається з води та має полісахаридну, мукополісахаридну або пептидну природу. Цей шар не вважається обов’язковим в клітинній структурі, але водночас виконує ряд біологічних функцій: захищає її від фагоцитів і вірусів, при нестачі вологи зберігає її, за допомогою капсули здійснюється прикріплення до щільної поверхні.

У поверхневу структуру також входять:

• Ворсинки – циліндричні білкові утворення, які рівномірно розташовані на поверхні та нагадують ворсинки або вії. Вони бувають загального вигляду, сприяють прикріпленню до субстрату і клітинам людини. Крім того, існують статеві ворсинки, які беруть участь в передачі генетичного матеріалу між клітинами.
• Джгутики – спіральні утворення циліндричної форми, які є органами руху бактерій. Їх кількість і розташування може бути різним і вважається типовою ознакою. За цими характеристиками розрізняють бактерії: монотрихи, амфітрихи, лофотрихи, перитрихи.
• Клітинна стінка – виконує роль механічного захисту, тому вважається одним з важливих елементів клітинної структури. Товщина захисної стінки знаходиться в діапазоні від 0,01 до 14 мкм. Це досить щільний і еластичний елемент, який надає клітці форму і жорсткість. У стінці є пори, через які всередину проходять дрібні молекули та вода.

У хімічний склад клітинної стінки входить специфічний гетерополімер-пептидоглікан, який складається ланцюжків N-ацетилглюкозаміну і M-ацетилмурамової кислоти, що чергуються.

Така структурна особливість відрізняє бактерії від еукаріотів і робить прокаріоти більш вразливими.

Внутрішня структура бактерій

Безпосередньо під клітинною стінкою розташована цитоплазматична мембрана, яка вважається обов’язковим елементом будови клітини. За своєю структурою вона схожа у бактеріальних, тварин і рослинних мікроорганізмів.

Зараз вчені підтвердили рідинно-мозаїчну модель мембрани. Вона володіє двома шарами, що складаються з молекул фосфоліпідів і тригліцеридів.

У них мозаїчним чином входять білкові сполуки, які займають до 70% всього обсягу цитоплазми.

Невелика кількість в мембрані складають вуглеводи та РНК. За фізичними характеристиками цитоплазма – це пластичне утворення, що грає головну роль в обміні речовин. Крім мембрани у внутрішню структуру прокаріотної клітини входять:

• Мезосоми – специфічні складки цитоплазматичної мембрани, утворені трубочками, бульбашками і ламелами. Вони здійснюють дихальну активність бактерій і беруть участь в клітинному розподілі.
• Нуклеоїд-макромолекула ДНК у білковій сполуці. Відрізняється від еукаріотів відсутністю характерних для ядра гістонів і гістоподібних білків. Крім того, у нього немає ядерної мембрани, а під час поділу являє собою хромосому, що передає генетичну інформацію.
• Плазміди – ланки ДНК, розташовані поза кілець хромосом і здатні до самореплікації. Вони передають у спадок стійкість до лікарських препаратів, токсигенності, бактеріоциногенності і т. д.
• Рибосоми – органели, що не мають мембрани, в якій синтезується білок. У нормальних умовах являють собою дві субодиниці, кожна з яких володіє РНК і білком. При синтезуванні білка з РНК утворюються полісоми, пов’язані з цитоплазмою.
• Спори – являють собою круглі або овальні тільця, які утворюються на певному етапі розвитку бактерії або при погіршенні умов її існування. Процес утворення спор відбувається в кілька етапів, при цьому клітина перестає рости.

Крім перерахованих складових у внутрішню структуру клітини входять різні внутрішньоплазматичні включення. До них зазвичай відносяться структурні елементи, які не є необхідними в життєдіяльності бактерій.

Одні з них являють собою продукти обміну, а інші — запас поживних речовин. До включень відносяться запасні полісахариди, резервні ліпіди та поліфосфати.