Trong bài viết của chúng ta, chúng ta sẽ xem xét cấu trúc của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Các sinh vật này khác nhau đáng kể về mức độ tổ chức. Và lý do cho điều này là đặc thù của cấu trúc thông tin di truyền.
Đặc điểm cấu trúc của tế bào nhân sơ
Sinh vật nhân sơ là tất cả các sinh vật sống mà tế bào không chứa nhân. Trong số các đại diện của năm vương quốc tự nhiên sống hiện đại, chỉ có một thuộc về chúng - Vi khuẩn. Các sinh vật nhân sơ mà chúng tôi đang xem xét cũng bao gồm tảo xanh lam và vi khuẩn cổ.
Mặc dù không có nhân hình thành trong tế bào, nhưng chúng vẫn chứa vật chất di truyền. Điều này cho phép bạn lưu trữ và truyền thông tin di truyền, nhưng hạn chế sự đa dạng của các phương pháp sinh sản. Tất cả các sinh vật nhân sơ đều sinh sản bằng cách phân chia tế bào của chúng làm đôi. Chúng không có khả năng nguyên phân và meiosis.
Cấu trúc của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực
Các đặc điểm cấu tạo của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực để phân biệt chúng là khá đáng kể. Ngoài cấu trúc của vật chất di truyền, điều này cũng áp dụng cho nhiều bào quan. Sinh vật nhân chuẩn, bao gồm thực vật, nấm và động vật, chứa trong tế bào chấtti thể, phức hợp Golgi, lưới nội chất, nhiều plastids. Sinh vật nhân sơ không có chúng. Thành tế bào, mà cả hai đều có, khác nhau về thành phần hóa học. Ở vi khuẩn, nó được cấu tạo từ pectin hoặc murein carbohydrate phức tạp, trong khi ở thực vật, nó dựa trên cellulose, và ở nấm - chitin.
Lịch sử khám phá
Các đặc điểm về cấu trúc và đời sống của sinh vật nhân sơ chỉ được các nhà khoa học biết đến vào thế kỷ 17. Và điều này bất chấp thực tế là những sinh vật này đã tồn tại trên hành tinh kể từ khi ra đời. Năm 1676, chúng lần đầu tiên được kiểm tra qua kính hiển vi quang học bởi người tạo ra nó Anthony van Leeuwenhoek. Giống như tất cả các sinh vật cực nhỏ, nhà khoa học gọi chúng là "động vật". Thuật ngữ "vi khuẩn" chỉ xuất hiện vào đầu thế kỷ 19. Nó được đề xuất bởi nhà tự nhiên học nổi tiếng người Đức Christian Ehrenberg. Khái niệm "sinh vật nhân sơ" xuất hiện sau đó, trong thời đại của sự ra đời của kính hiển vi điện tử. Và lúc đầu, các nhà khoa học đã xác lập sự thật về sự khác biệt trong cấu trúc của bộ máy di truyền tế bào của các sinh vật khác nhau. E. Chatton năm 1937 đã đề xuất kết hợp các sinh vật thành hai nhóm theo đặc điểm này: sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Bộ phận này tồn tại cho đến ngày nay. Vào nửa sau của thế kỷ 20, người ta đã phát hiện ra sự khác biệt giữa bản thân các sinh vật nhân sơ: vi khuẩn cổ và vi khuẩn.
Tính năng của bộ máy bề mặt
Bộ máy bề mặt của sinh vật nhân sơ bao gồm màng và thành tế bào. Mỗi bộ phận này đều có những đặc điểm riêng. Màng của chúng được tạo thành bởi một lớp kép gồm lipid và protein. sinh vật nhân sơ,cấu trúc của nó là khá nguyên thủy, chúng có hai loại cấu trúc của thành tế bào. Vì vậy, ở vi khuẩn gram dương, nó chủ yếu bao gồm peptidoglycan, có độ dày tới 80 nm, và nằm sát với màng. Một tính năng đặc trưng của cấu trúc này là sự hiện diện của nó trong các lỗ chân lông mà qua đó một số phân tử thâm nhập vào. Thành tế bào của vi khuẩn gram âm rất mỏng - tối đa là 3 nm. Nó không bám chặt vào màng. Một số đại diện của sinh vật nhân sơ cũng có một bao nhầy ở bên ngoài. Nó bảo vệ các sinh vật khỏi bị khô, hư hỏng cơ học và tạo ra một hàng rào thẩm thấu bổ sung.
bào quan prokaryote
Cấu trúc của tế bào sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực có những điểm khác biệt đáng kể, chủ yếu bao gồm sự hiện diện của một số bào quan. Những cấu trúc cố định này quyết định mức độ phát triển của toàn bộ sinh vật. Hầu hết chúng không có ở sinh vật nhân sơ. Sự tổng hợp protein trong các tế bào này xảy ra bởi các ribosome. Sinh vật nhân sơ dưới nước chứa các sol khí. Đây là những khoang khí cung cấp sức nổi và điều chỉnh mức độ ngâm của các sinh vật. Chỉ sinh vật nhân sơ mới chứa mesosomes. Những nếp gấp này của màng tế bào chất chỉ xảy ra trong quá trình sử dụng các phương pháp cố định hóa học trong quá trình chuẩn bị tế bào nhân sơ để soi bằng kính hiển vi. Các bào quan di chuyển của vi khuẩn và vi khuẩn cổ là tiêm mao hoặc trùng roi. Và sự gắn kết với chất nền được thực hiện bằng cách uống. Những cấu trúc này được hình thành bởi các trụ protein còn được gọi là nhung mao và fimbriae.
nucleoid là gì
Nhưng điểm khác biệt đáng kể nhất là cấu trúc gen của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Tất cả những sinh vật này đều sở hữu thông tin di truyền. Ở sinh vật nhân thực, nó nằm bên trong nhân đã hình thành. Bào quan hai màng này có chất nền riêng của nó được gọi là chất nhân, vỏ và chất nhiễm sắc. Ở đây không chỉ thực hiện quá trình lưu trữ thông tin di truyền mà còn tổng hợp các phân tử ARN. Trong nucleoli, sau đó chúng tạo thành các tiểu đơn vị của ribosome - bào quan chịu trách nhiệm tổng hợp protein.
Cấu trúc của gen nhân sơ đơn giản hơn. Vật chất di truyền của chúng được biểu thị bằng vùng nucleoid hoặc hạt nhân. ADN ở sinh vật nhân sơ không được đóng gói thành nhiễm sắc thể mà có cấu trúc dạng vòng kín. Nucleoid cũng chứa các phân tử RNA và protein. Loại thứ hai có chức năng tương tự như histone của sinh vật nhân chuẩn. Chúng tham gia vào quá trình nhân đôi DNA, tổng hợp RNA, sửa chữa cấu trúc hóa học và phá vỡ axit nucleic.
Đặc điểm của hoạt động sống
Sinh vật nhân sơ, có cấu trúc không phức tạp, thực hiện các quá trình sống khá phức tạp. Đây là dinh dưỡng, hô hấp, sinh sản của đồng loại, di chuyển, trao đổi chất … Và chỉ có một tế bào cực nhỏ có khả năng thực hiện tất cả những điều này, kích thước của chúng lên đến 250 micron! Vì vậy, người ta chỉ có thể nói về tính nguyên thủy một cách tương đối.
Đặc điểm cấu tạo của tế bào nhân sơ quyết định cơ chế sinh lý của chúng. Ví dụ, họ có thể nhận năng lượng theo ba cách. Đầu tiên làlên men. Nó được thực hiện bởi một số vi khuẩn. Quá trình này dựa trên phản ứng oxy hóa khử, trong đó các phân tử ATP được tổng hợp. Đây là một hợp chất hóa học, trong quá trình phân tách, năng lượng sẽ được giải phóng theo nhiều giai đoạn. Vì vậy, nó không phải là vô ích được gọi là "pin di động". Cách tiếp theo là thở. Thực chất của quá trình này là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Một số sinh vật nhân sơ có khả năng quang hợp. Ví dụ như tảo xanh lam và vi khuẩn màu tím, có chứa plastids trong tế bào của chúng. Nhưng archaea có khả năng quang hợp không cần diệp lục. Trong quá trình này, carbon dioxide không cố định mà các phân tử ATP được hình thành trực tiếp. Vì vậy, về bản chất, đây là photophosphoryl hóa thực sự.
Kiểu ăn
Vi khuẩn và vi khuẩn cổ là sinh vật nhân sơ, cấu trúc cho phép chúng thực hiện các cách kiếm ăn khác nhau. Một số trong số chúng là sinh vật tự dưỡng. Các sinh vật này tự tổng hợp các chất hữu cơ trong quá trình quang hợp. Tế bào của sinh vật nhân sơ như vậy có chứa chất diệp lục. Một số vi khuẩn thu được năng lượng bằng cách phá vỡ các hợp chất hữu cơ nhất định. Kiểu dinh dưỡng của chúng được gọi là dinh dưỡng hóa học. Đại diện của nhóm này là vi khuẩn sắt và lưu huỳnh. Những người khác chỉ hấp thụ các hợp chất làm sẵn. Chúng được gọi là sinh vật dị dưỡng. Hầu hết chúng sống ký sinh và chỉ sống bên trong tế bào của các sinh vật khác. Một loạt các nhóm này cũng là sinh vật nhân giống. Chúng ăn các chất thải hoặcchất hữu cơ đang thối rữa. Như bạn có thể thấy, cách thức ăn của sinh vật nhân sơ khá đa dạng. Thực tế này đã góp phần khiến chúng phân bố rộng rãi ở tất cả các môi trường sống.
Hình thức sao chép
Sinh vật nhân sơ, cấu trúc được biểu thị bằng một tế bào, sinh sản bằng cách chia nó thành hai phần hoặc bằng cách nảy chồi. Đặc điểm này cũng do cấu trúc bộ máy di truyền của chúng. Quá trình phân hạch nhị phân được bắt đầu bằng sự nhân đôi, hay còn gọi là sao chép DNA. Trong trường hợp này, phân tử axit nucleic đầu tiên không được liên kết, sau đó mỗi sợi được nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung. Các nhiễm sắc thể được hình thành do kết quả của quá trình này phân kỳ về các cực. Các tế bào tăng kích thước, một sự thắt chặt hình thành giữa chúng, và sau đó sự cô lập cuối cùng của chúng xảy ra. Một số vi khuẩn cũng có khả năng hình thành các tế bào sinh sản vô tính - bào tử.
Vi khuẩn và vi khuẩn cổ: phân biệt các đặc điểm
Trong một thời gian dài, vi khuẩn cổ, cùng với vi khuẩn, là những đại diện của Vương quốc Drobyanka. Thật vậy, chúng có nhiều đặc điểm cấu tạo giống nhau. Đây chủ yếu là kích thước và hình dạng của các tế bào của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu sinh hóa đã chỉ ra rằng chúng có một số điểm tương đồng với sinh vật nhân chuẩn. Đây là bản chất của các enzym, dưới ảnh hưởng của quá trình tổng hợp ARN và các phân tử protein.
Theo cách kiếm ăn, phần lớn chúng là sinh vật tự dưỡng. Hơn nữa, các chất bị phân hủy trong quá trình thu năng lượng của vi khuẩn cổ còn đa dạng hơn. Đây là cả hai loại cacbohydrat phức tạp vàamoniac và các hợp chất kim loại. Trong số các vi khuẩn cổ còn có cả sinh vật tự dưỡng. Họ rất thường xuyên tham gia vào một mối quan hệ cộng sinh. Không có ký sinh trùng trong số các cổ truyền. Thông thường trong tự nhiên, người ta tìm thấy những sự đồng điệu và tương hỗ. Trong trường hợp đầu tiên, vi khuẩn cổ ăn các chất trong cơ thể vật chủ, nhưng không gây hại cho nó. Ngược lại với kiểu cộng sinh này, trong mối quan hệ tương hỗ, cả hai sinh vật đều có lợi. Một số trong số đó là số đo. Những vi khuẩn cổ như vậy sống trong hệ thống tiêu hóa của người và động vật nhai lại có vú, gây ra sự hình thành quá nhiều khí trong ruột. Những sinh vật này sinh sản bằng cách phân hạch nhị phân, nảy chồi hoặc phân mảnh.
Archaea đã làm chủ gần như tất cả các môi trường sống. Chúng đặc biệt đa dạng về thành phần sinh vật phù du. Ban đầu, tất cả vi khuẩn cổ được phân loại là sống cực đoan, vì chúng có thể sống trong các suối nước nóng, các vùng nước có độ mặn cao và ở độ sâu có áp suất đáng kể.
Tầm quan trọng của sinh vật nhân sơ trong tự nhiên và đời sống con người
Vai trò của sinh vật nhân sơ trong tự nhiên rất đáng kể. Trước hết, chúng là những sinh vật sống đầu tiên xuất hiện trên hành tinh. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vi khuẩn và vi khuẩn cổ có nguồn gốc cách đây khoảng 3,5 tỷ năm. Lý thuyết về sự phát sinh cộng sinh cho rằng một số bào quan của tế bào nhân thực cũng có nguồn gốc từ chúng. Đặc biệt, chúng ta đang nói về plastids và ty thể.
Nhiều sinh vật nhân sơ được sử dụng trong công nghệ sinh học để sản xuất thuốc, kháng sinh, enzym, hormone, phân bón, thuốc diệt cỏ. Con người từ lâu đã sử dụng các đặc tính có lợivi khuẩn axit lactic để sản xuất pho mát, kefir, sữa chua, các sản phẩm lên men. Với sự giúp đỡ của các sinh vật này, việc làm sạch các vùng nước và đất, làm giàu quặng của các kim loại khác nhau được thực hiện. Vi khuẩn tạo thành hệ vi sinh đường ruột của người và nhiều loài động vật. Cùng với vi khuẩn cổ, chúng chu kỳ nhiều chất: nitơ, sắt, lưu huỳnh, hydro.
Mặt khác, nhiều vi khuẩn là tác nhân gây ra các bệnh nguy hiểm, điều hòa quần thể của nhiều loài động thực vật. Chúng bao gồm bệnh dịch hạch, bệnh giang mai, bệnh tả, bệnh than, bệnh bạch hầu.
Vì vậy, sinh vật nhân sơ được gọi là sinh vật mà tế bào của chúng không có nhân được hình thành. Vật chất di truyền của chúng được thể hiện bằng một nucleoid, bao gồm một phân tử DNA hình tròn. Đối với các sinh vật hiện đại, vi khuẩn và vi khuẩn cổ thuộc về sinh vật nhân sơ.
