Organisatsiooni taseme järgi jagunevad rakud prokarüootseteks ja eukarüootseteks.

Prokarüootidele (alates lat. pro- enne, selle asemel ja kreeka keel. karyon- tuum) hõlmavad Drobyanka kuningriigi organisme: baktereid ja sinivetikaid. Prokarüootsed rakud on väikesed ja ei ületa 30 mikronit. Mõne liigi rakkude läbimõõt on umbes 0,2 mikronit.

Prokarüootsetel rakkudel puudub tuum ja rakuorganellid (välja arvatud ribosoomid). Vaid vähestel bakteritel, mis elavad veekogudes või niiskusega täidetud mullakapillaarides, on spetsiifilised gaasivakuoolid. Gaaside mahu muutumise tõttu vakuoolides saavad bakterid veekeskkonnas liikuda minimaalse energiakuluga.

Bakterid valdavalt üherakulised organismid. Kas rakusein, mis sisaldab mureiin ... Mureiin on üks molekul. Bakterite rakuseinte koostis sisaldab ka valke, lipopolüsahhariide, fosfolipiide jne. Mõnikord on rakusein väljastpoolt kaetud polüsahhariididest koosneva limakapsliga. See ei ole rakuga väga tihedalt seotud ja võib teatud ühendite toimel kergesti hävida. Plasmamembraan on tihedalt rakuseina külge kinnitatud. Bakterite rakuseinal on antigeensed omadused, mille järgi leukotsüüdid sünteesivad neile antikehi.

Bakterirakud on võimelised kleepuma erinevatele substraatidele ja kleepuma koos rakuseina lipopolüsahhariidide tõttu.

Prokarüootide tsütoplasma sisaldab ribosoome, erinevaid inklusioone, ühte või kahte tuumapiirkonda - nukleoidid - päriliku materjaliga ringikujulise DNA molekuli kujul. See piirkond on kinnitatud plasmamembraani sisepinnale kindlas kohas. DNA ei moodusta valkudega kompleksi.

Prokarüootide ribosoomid on oma ehituselt sarnased eukarüootsete rakkude ribosoomidega.

Plasmamembraan moodustab raku sees erineva kujuga voldid. Sisemembraanidel toimuvad bakterite peamised elutähtsad protsessid: hingamine, kemosüntees, fotosüntees. Mõnede tsüanobakterite rakkudes on sfäärilised membraanstruktuurid, mis sisaldavad fotosünteetilisi pigmente.

Võib esineda flagellum (üks või mitu). Flagella võib olla palju pikem kui rakk ise. Nende struktuur on lihtsam kui eukarüootsete viburite oma. Kaasake valku flagelliin .

Bakterid on valdavalt liikumatud - nad kinnituvad substraadi pinnale või aitavad kaasa rakkude kinnitumisele (seksuaalprotsessi käigus) spetsiaalsete niitjate või valkude või polüsahhariidide torukujuliste moodustiste abil - Saag või fimbrium .

Bakterite kobaraid võib ümbritseda tavaline limaskesta kapsel. Rakkude klastrid võivad olla kimpude, ahelate jne kujul.

Prokarüootsed rakud olid esimesed elusorganismid, mis Maal ilmusid; neil on kõige lihtsam struktuur. Tänapäeval klassifitseeritakse bakterid ja arheed prokarüootidena (eeltuumalised), nad on kõik üherakulised organismid (moodustavad harva kolooniaid). Tsüanobakterid (need on ka sinivetikad) on liigitatud tüübi järgi bakteriteks.

Prokarüootid on mittetaksonoomiline organismide rühm, mis ühendab baktereid ja arhee tuuma puudumise tõttu. Bakterid ja arhead paistavad silma erinevate kuningriikide (domeenide) ridades, nad erinevad paljudes biokeemilistes protsessides ja arvatakse, et neil on erinevad evolutsiooniteed. Peale nende on eukarüootid kolmas superkuningriik.

Prokarüootset tüüpi rakud on väiksemad kui eukarüootsed rakud.

Neil puudub tuum, tõelised membraani organellid, rakukeskus. Paljudel bakterirühmadel on tsütoplasmaatilise membraani invaginatsioonid, mis täidavad teatud ensüümide lokaliseerimise tõttu erinevaid funktsioone. Tsüanobakteritel on rakumembraanist moodustunud fotosünteesimembraanid (vesiikulid, tülakoidid, kromatofoorid). Nad saavad temaga ühendust pidada ja nad võivad olla isoleeritud.

Prokarüootide geneetiline materjal asub tsütoplasmas. Selle põhimaht on koondunud nukleoidi - ümmarguse DNA molekuli, mis on ühes kohas kinnitatud tsütoplasmaatilise membraaniga. See ei ole seotud histooni valkudega nagu eukarüootides. Prokarüootsetes rakkudes reguleeritakse geneetilise informatsiooni rakendamist erinevalt. Lisaks nukleoidile on olemas ka plasmiidid (väikesed ringikujulised DNA molekulid). Peaaegu kogu DNA transkribeeritakse (samas kui eukarüootidel on tavaliselt vähem kui pool).

Prokarüootid on peaaegu alati haploidsed. Uued rakud tekivad binaarsel jagunemisel, enne mida nukleoid kahekordistub. Prokarüootidel ei ole mitoosi ja meioosi protsesse.

Nende ribosoomid on väiksemad kui eukarüootidel.

Prokarüootide tsütoplasma on peaaegu liikumatu. Amoeboidne liikumine ei ole iseloomulik.

Ainete sisenemine prokarüootsesse rakku toimub osmoosi teel.

On autotroofe ja heterotroofe. Autotroofne toitumismeetod viiakse läbi mitte ainult fotosünteesi, vaid ka kemosünteesi kaudu (energia ei tule päikesevalgusest, vaid erinevate ainete oksüdatsiooni keemilistest reaktsioonidest).

Sümbiootilise hüpoteesi kohaselt on mitokondrid ja plastiidid arenenud teatud prokarüootsete rakkude rühmadest, mis on tunginud mõnda teise rakku.

Bakterirakud eristuvad mitmesuguse kujuga (pulgakujulised, ümarad, kurrutatud jne). Neil on keeruline rakumembraan (koosneb rakuseinast, kapslist, limaskestast), lipukestest ja villidest.

Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid ja sinivetikad (tsüaane). Prokarüootide pärilikku aparaati esindab üks ringikujuline DNA molekul, mis ei moodusta sidemeid valkudega ja sisaldab iga geeni ühte koopiat - haploidseid organisme. Tsütoplasma sisaldab suurt hulka väikeseid ribosoome; sisemembraanid puuduvad või on halvasti ekspresseeritud. Plastilise ainevahetuse ensüümid paiknevad hajusalt. Golgi aparaati esindavad üksikud mullid. Energia metabolismi ensüümsüsteemid paiknevad korrapäraselt välise tsütoplasmaatilise membraani sisepinnal. Väljaspool on rakku ümbritsetud paksu rakuseinaga. Paljud prokarüootid on ebasoodsates eksistentsitingimustes võimelised sporuleerima; samal ajal vabaneb väike DNA-d sisaldav tsütoplasma piirkond ja seda ümbritseb paks mitmekihiline kapsel. Ainevahetusprotsessid eoses praktiliselt lakkavad. Soodsates tingimustes muudetakse eos aktiivseks rakuliseks vormiks. Prokarüootide paljunemine toimub lihtsa jagamise teel kaheks.

Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud (T. A. Kozlova, V. S. Kutšmenko. Bioloogia tabelites. M., 2000)

Märgid	Prokarüootid	Eukarüootid
1 TUUMMEMBRAAN	Kadunud	Seal on
PLASMAMEMBRAAN	Seal on	Seal on
MITOKONDRIA	Puudub	Seal on
EPS	Kadunud	Seal on
Ribosoomid	Seal on	Seal on
VACUOLI	Puudub	Seal on (eriti taimedele tüüpilised)
LÜSOSOOMID	Puudub	Seal on
RAKU SEIN	Jah, koosneb keerulisest heteropolümeersest ainest	Loomarakkudes puudub, taimerakkudes koosneb tselluloosist
KAPSEL	Kui see on olemas, koosneb see valgu- ja suhkruühenditest	Kadunud
GOLGI KOMPLEKSS	Kadunud	Seal on
JAOTUS	Lihtne	Mitoos, amitoos, meioos

Muud sissekanded

10.06.2016. Raku keemiline korraldus. Anorgaanilised ained

Rakkude keemilise koostise uurimine näitab, et elusorganismidel pole ainult neile iseloomulikke erilisi keemilisi elemente: just selles on elusorganismide keemilise koostise ühtsus ...

10.06.2016. Eukarüootsete rakkude struktuur

Loomade ja taimede kudesid moodustavad rakud erinevad oluliselt nii kuju, suuruse kui ka sisemise struktuuri poolest. Kuid neil kõigil on sarnasusi elutähtsa tegevuse, vahetuse protsesside põhijoontes ...

MIKROORGANISMIDE OMADUSED – BIOTEHNOLOOGILISTE TOODANGUTE OBJEKTID

Tööstusliku mikrobioloogia ja biotehnoloogia objektide hulka kuuluvad bakterid, pärmseened, mikroskoopilised (hallitus)seened, taime- ja loomarakukultuurid, aga ka subtsellulaarsed struktuurid (viirused, plasmiidid, mitokondriaalne ja kloroplasti DNA, tuuma DNA).

Rakuvormid, sealhulgas prokarüootsed ja eukarüootsed organismid, erinevad paljude põhiomaduste poolest. Mikroorganismide üldised tehnoloogiliselt olulised omadused on aga järgmised:

· ainevahetusprotsesside kiire kiirus. Selle põhjuseks on vahetuspinna ja raku mahu suur suhe. Mikroorganismide jaoks on kogu rakupind vahetuspind. Kuna bakterirakud on väikseimad, kasvavad ja arenevad nad kiiremini kui kõik mikroorganismid, järgnevad pärm ja seened. Mikroorganismide ainevahetusprotsesside kiirus on omakorda kümneid ja sadu tuhandeid kordi suurem kui loomadel. Näiteks ühe 24 tunni jooksul 500 kg kaaluva pulli kehas moodustub ligikaudu 0,5 kg valku; sama aja jooksul suudab 500 kg pärmi sünteesida rohkem kui 50 000 kg valku;

· vahetada plastilisust - kõrge kohanemisvõime (kohaneda uute eksistentsitingimustega). Mikroorganismide metaboolsete protsesside võrreldamatult suurem paindlikkus võrreldes taimede ja loomadega on seletatav nende võimega sünteesida indutseeritavaid ensüüme, s.o. ensüümid, mis tekivad rakus ainult vastavate ainete olemasolul keskkonnas;

· suur varieeruvus. Mikroorganismide suurem varieeruvus võrreldes makroorganismidega on seotud asjaoluga, et enamik mikroorganisme on üherakulised. Lihtsam on toimida ühele rakule kui paljudest rakkudest koosnevale organismile. Suur varieeruvus, kiire kasv ja areng, metaboolsete protsesside kiire kiirus, arvukate järglaste moodustumine - kõik need mikroorganismide omadused muudavad need geneetilise analüüsi jaoks äärmiselt mugavaks objektiks, kuna katseid saab lühikese aja jooksul läbi viia suur hulk inimesi.

Prokarüootse (bakteriaalse) raku struktuur

Prokarüootidele iseloomulik tunnus on intratsellulaarsete membraanide süsteemi puudumine.

Raku sein annab rakule kuju, kaitseb rakku välismõjude eest (see on raku mehaaniline barjäär), kaitseb rakku liigse niiskuse sissetungimise eest.

Vastavalt rakuseina keemilisele koostisele ja struktuurile jagunevad bakterid grampositiivseteks (Gram +) ja gramnegatiivseteks (Gram-).

Gram + rakusein koosneb peptidoglükaanist - mureina(kuni 90–95%), teihohapped, polüsahhariidid. Sellel on ühekihiline struktuur, mis külgneb tihedalt tsütoplasmaatilise membraaniga.

Grambakterid mureiini rakuseina koostises on väikesed (5–10%), teikhoiinhapped puuduvad, lipoproteiine ja lipopolüsahhariide on suurtes kogustes.

Gram-bakterite rakusein on palju õhem kui Gram+, kuid sellel on kahekihiline struktuur. Väliskiht koosneb lipoproteiinidest ja lipopolüsahhariididest, mis takistavad mürgiste ainete tungimist. Seetõttu on Gram-bakterid antibiootikumide, toksiliste kemikaalide suhtes vastupidavamad ning võitlus nende mikroorganismide vastu toidutootmises on vähem tõhus kui Gram+ bakterite vastu.

Tsütoplasmaatiline membraan(CPM) mängib olulist rolli rakkude toitumises, omab selektiivset läbilaskvust. Koosneb valgu-lipiidide kompleksist, on kolmekihilise struktuuriga. Membraani välisküljel on kandevalgud, mis transpordivad toitaineid rakku, sees aga redoks- ja hüdrolüütilised ensüümid. Kahe valgukihi vahel paikneb fosfolipiidikiht.

Mesosoomid - membraani moodustised, CPM-i eendid. Tänu neile suureneb raku vahetuspind. Nad osalevad energiaprotsessides ja osalevad ka rakkude jagunemise (paljunemise) protsessides.

Tsütoplasma - rakusisene sisu, poolvedel kolloidlahus. See sisaldab kuni 70–80% vett raku massist, ensüüme, toidusubstraate ja raku ainevahetusprodukte. Kõik prokarüootse raku komponendid asuvad tsütoplasmas.

Nukleoid - paljunemises osaleb päriliku informatsiooni kandja, prokarüootse raku ainus kromosoom. See on kompaktne moodustis, mis hõivab tsütoplasmas keskse piirkonna ja koosneb kaheahelalisest spiraalselt keerdunud DNA ahelast, mis on suletud rõngasse.

Paljud bakterid sisaldavad koos kromosomaalse DNA-ga ka kromosomaalset DNA-d, mida esindavad ka rõngasse suletud topeltheeliksid. Neid autonoomselt paljunevaid DNA elemente nimetatakse plasmiidid.

Ribosoomid - väikesed graanulid, mis sisaldavad RNA-d (60%) ja valku (40%). Rakuvalkude süntees toimub ribosoomidel.

Varuained. Need koosnevad polüsahhariidi graanulitest (granulosa glükogeen), väävli lisamistest, rasvatilkadest (sisaldavad polü-b-võihapet), volutiinist (polüfosfaadi graanulid).

Bakterite mobiilsetel vormidel on flagella (8), pikad filamendid, mis koosnevad struktuursest valgust, mida nimetatakse flageliiniks. Flagella on kinnitatud CPM-i külge kahe paari aluskettaga - põhikeha (9).

Nende rakkudes on fotosünteetilisi baktereid tülakoidid (10), mille abil toimub fotosüntees.

Limaskesta bakteritel on kapsel (11) või limaskest, mis koosneb sageli polüsahhariididest, harvemini polüpeptiididest. See on raku täiendav kaitsebarjäär, varutoitainete allikas.

Rakk on kõigi struktuuri ja elu elementaarne üksus elus organismid(Pealegi viirused, millest sageli räägitakse kui mitterakulistest eluvormidest), millel on oma ainevahetus, on võimeline iseseisvalt eksisteerima, ise taastootma ja arenema. Kõik elusorganismid ka mitmerakulistena loomad, taimed ja seened, koosneb paljudest rakkudest või sama paljudest algloomad ja bakterid on üherakulised organismid... Nimetati bioloogia sektsioon, mis tegeleb rakkude ehituse ja elutegevuse uurimisega tsütoloogia... Viimasel ajal on kombeks rääkida ka rakubioloogiast ehk rakubioloogiast.

Taime- ja loomarakkude iseloomulikud tunnused

Märgid	Taimerakk	Loomade puur
Plastiidid	Kloroplastid, kromoplastid, leukoplastid	Puudub
Söömise viis	Autotroofne (fototroofne, kemotroofne)
ATP süntees	Kloroplastides, mitokondrites	Mitokondrites
ATP lagunemine	Kloroplastides ja kõigis raku osades, kus on vaja energiat	Kõigis raku osades, kus on vaja energiat
Raku keskus	Madalamatel taimedel	Kõigis rakkudes
Tselluloosi rakusein	Asub väljaspool rakumembraani	Kadunud
Kaasamised	Toitainete reservid tärklise terade, valgu, õlitilkade kujul; rakumahlaga vakuoolid; soola kristallid	Varu toitaineid terade ja tilkade kujul (valgud, rasvad, süsivesikud, glükogeen); ainevahetuse lõppproduktid, soolakristallid, pigmendid
	Suured rakumahlaga täidetud õõnsused – erinevate ainete vesilahus (varu- või lõpptooted). Raku osmootsed reservuaarid.	Kokkutõmbuvad, seedimise, eritumise vakuoolid. Tavaliselt väike.

Üldtunnused 1. Struktuurisüsteemide ühtsus - tsütoplasma ja tuum. 2. Ainevahetus- ja energiaprotsesside sarnasus. 3. Päriliku koodi põhimõtte ühtsus. 4. Universaalne membraani struktuur. 5. Keemilise koostise ühtsus. 6. Rakkude pooldumise protsessi sarnasus.

Raku struktuur

Kõik Maa rakulised eluvormid võib jagada kahte kuningriiki, lähtudes nende koostises olevate rakkude struktuurist:

prokarüootid (eeltuumad) on ehituselt lihtsamad ja tekkisid evolutsiooni käigus varem;

eukarüootid (tuuma) - keerukamad, tekkisid hiljem. Inimkeha moodustavad rakud on eukarüootsed.

Vaatamata vormide mitmekesisusele on kõigi elusorganismide rakkude korraldus allutatud ühtsetele struktuuripõhimõtetele.

Raku sisu eraldab keskkonnast plasmamembraan ehk plasmamembraan. Raku sees on täidetud tsütoplasma, milles paiknevad mitmesugused organoidid ja rakulised inklusioonid, samuti geneetiline materjal DNA molekuli kujul. Kõik raku organoidid täidavad oma erifunktsiooni ja koos määravad nad kõik raku kui terviku elutegevuse.

Prokarüootne rakk

Tüüpilise prokarüootse raku struktuur: kapsel, raku sein, plasmolemma, tsütoplasma,ribosoomid, plasmiid, jõid, flagellum,nukleoid.

Prokarüootid (alates lat. pro- enne, enne ja kreeka keel κάρῠον - tuum, pähkel) - organismid, millel erinevalt eukarüootidest ei ole moodustunud rakutuum ja muud sisemembraani organellid (välja arvatud fotosünteetiliste liikide lamedad tsisternid, nt. tsüanobakterid). Ainus suur ringikujuline (mõnedel liikidel lineaarne) kaheahelaline molekul DNA, mis sisaldab suuremat osa raku geneetilisest materjalist (nn nukleoid) ei moodusta valkudega kompleksi histoonid(nn kromatiin). Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid, kaasa arvatud tsüanobakterid(sinivetikad) ja arhaea... Prokarüootsete rakkude järeltulijad on organellid eukarüootsed rakud - mitokondrid ja plastiidid... Raku põhisisu, mis täidab kogu selle mahu, on viskoosne granuleeritud tsütoplasma.

Eukarüootne rakk

Eukarüootid on organismid, millel on erinevalt prokarüootidest formaliseeritud rakk tuum tsütoplasmast eraldatud tuumaümbrisega. Geneetiline materjal on ümbritsetud mitme lineaarse kaheahelalise DNA-molekuliga (olenevalt organismide tüübist võib nende arv tuuma kohta varieeruda kahest kuni mitmesajani), mis on seestpoolt kinnitunud raku tuuma membraanile ja moodustuvad laialdaselt. enamus (v.a dinoflagellaadid) kompleks valkudega histoonid helistas kromatiin... Eukarüootsetes rakkudes on olemas sisemembraanide süsteem, mis lisaks tuumale moodustavad veel mitmeid teisi organellid (endoplasmaatiline retikulum, Golgi aparaat ja jne). Lisaks on valdaval enamusel püsivad intratsellulaarsed sümbionte- prokarüootid - mitokondrid, samuti vetikates ja taimedes plastiidid.

Eukarüootsete rakkude struktuur

Loomaraku skemaatiline kujutis. (Kui klõpsate mõnel lahtri koostisosade nimel, liigute vastava artikli juurde.)

Loomaraku pinnakompleks

Koosneb glükokalüksist, plasmalemmast ja selle all paiknevast kortikaalsest kihist tsütoplasma... Plasmamembraani nimetatakse ka plasmalemmaks, raku välismembraaniks. See on umbes 10 nanomeetri paksune bioloogiline membraan. Esiteks pakub see rakuvälise keskkonna suhtes piiritlevat funktsiooni. Lisaks esineb ta transpordifunktsioon... Rakk ei kuluta energiat oma membraani terviklikkuse säilitamiseks: molekulid säilitatakse sama põhimõtte kohaselt, mille järgi rasvamolekule koos hoitakse - hüdrofoobne on termodünaamiliselt soodsam, kui molekulide osad paiknevad üksteise vahetus läheduses. Glükokalüks on oligosahhariidide, polüsahhariidide, glükoproteiinide ja glükolipiidide molekul, mis on "ankurdatud" plasmamembraani. Glükokalüks täidab retseptori ja markeri funktsioone. Plasma membraan loomad rakud koosnevad peamiselt fosfolipiididest ja lipoproteiinidest, millesse on põimitud valkude molekulid, eelkõige pinnaantigeenid ja retseptorid. Tsütoplasma kortikaalses (plasmamembraaniga külgnevas) kihis on tsütoskeleti spetsiifilised elemendid - teatud viisil järjestatud aktiini mikrofilamendid. Kortikaalse kihi (koore) peamine ja kõige olulisem funktsioon on pseudopodiaalsed reaktsioonid: pseudopoodide väljutamine, kinnitumine ja kokkutõmbumine. Sellisel juhul paigutatakse mikrokiud ümber, pikendatakse või lühendatakse. Raku kuju sõltub ka kortikaalse kihi tsütoskeleti struktuurist (näiteks mikrovilli olemasolust).