Тот факт, что бактерии вместе с археями были отнесены биологами к прокариотам, позволяет сделать некоторые выводы об особенностях строения этих микроорганизмов. В частности, имеется возможность ответить на вопрос о том, имеют ли бактерии такое же ядро, как и многие другие живые организмы.
Основное их отличие от эукариот – это то, что бактерии не имеют ядра. Бактериальным клеткам вообще не свойственны развитые внутриклеточные мембранные структуры. В клетке цианобактерии можно обнаружить небольшие мембранные образования, напоминающие пузырьки и названные тилакоидами. В них собраны системы, осуществляющие фотосинтез, – пигменты и ферментный комплекс. Эти микроорганизмы, признанные наиболее эволюционно продвинутыми, осуществляют процесс фотосинтеза аналогично эукариотам – организмам, клетки которых имеют настоящее, оформленное ядро.
Небольшие мембранные образования помогают бактериальным клеткам организовывать основные процессы, обеспечивающие их существование.
Если сравнивать их по функциям с органеллами эукариотических клеток, то можно найти примитивный аппарат Гольджи, митохондрии, ЭПС (эндоплазматическую сеть). Однако бактерии не имеют настоящего ядра, окруженного мембраной. Все бактерии имеют нуклеоид, а не ядро – кольцевую молекулу ДНК, свободно расположенную в цитоплазме.
Бактериальная клетка: особенности
Форму бактерии определяет клеточная стенка. Ее размер вместе с капсулой в некоторых случаях может быть больше, чем расположившаяся внутри клетка. Стенка имеет избирательную проницаемость и способна пропускать внутрь необходимые вещества и выводить из нее продукты метаболизма. Снаружи нее часто можно обнаружить жгутики или ворсинки – выпячивания мембраны, позволяющие организму самопроизвольно передвигаться.
Наличие клеточной стенки характерно для группы бактерий, которые называют грамположительными. Под клеточной стенкой расположена мембрана. А вокруг молекулы ДНК она отсутствует, и это позволяет утверждать, что бактерии не имеют оформленного мембраной ядра.
Врачи и биологи единодушны в том, что прокариотические клетки, к которым относятся бактерии, не имеют ядра. Вместо этого их генетический материал представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, которая свободно находится в цитоплазме. Это отличие от эукариот, у которых ДНК заключена в ядре, делает прокариоты более простыми в строении. Специалисты отмечают, что отсутствие ядра позволяет бактериям быстро делиться и адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Кроме того, прокариоты обладают уникальными структурами, такими как рибосомы меньшего размера и клеточная стенка, что также влияет на их жизнедеятельность и устойчивость к антибиотикам. Эти особенности делают бактерии важными объектами для изучения в медицине и биотехнологии.
Цитоплазма
Под этой сложной оболочкой бактерии находится цитоплазма – гелевая масса различной плотности, в толще которой находятся включения:
- рибосомы, продуцирующие белок;
- небольшие мембранные структуры;
- жировые включения (гликоген);
- полифосфатные соединения (волютин);
- полисахариды;
- бета-оксимасляная кислота.
Состав включения зависит от потребности бактерии в источниках энергии и питательных веществах. Некоторые бактерии имеют цитоскелет – систему трубочек, способную ориентировать внутри клетки ее основные компоненты. В частности, они позволяют правильно располагаться молекуле ДНК во время репликации, несмотря на то, что бактерии не имеют в клетке настоящего ядра и гистонов.
Нуклеоид
Примерно по центру клетки обнаруживается нуклеоид – место расположения наследственной информации. Оформленного ядра, которое бы имело собственную мембрану, основные белки (гистоны) и ферментный комплекс, принимающий участие в воспроизведении наследственной информации и ее реализации, у бактерии нет.
Отсутствие оформленного ядра определяет простой процесс воспроизведения генетической информации – кольцевая молекула ДНК просто удваивается перед делением клетки, и по одной копии оказывается в дочерних организмах.
Однако существует особенность передачи генетической информации, которая делает бактерии уникальными для генетиков и молекулярных биологов. Возможность их функционирования как раз связана с тем, что бактерии не имеют в клетке ядра. Внутри клеток обнаружены нехромосомные элементы, способные к передаче информации в обход ядра. Наиболее изучены среди них такие:
Читайте также:
- Плазмиды.
- Транспозоны и IS-элементы (вставные последовательности).
- Умеренные фаги.
Любопытно, что размер генетической информации, обнаруженный в мобильных элементах, существенно превышает ее число в главной молекуле ДНК. Именно они имеют прямое отношение к:
- защитным реакциям бактерий,
- их быстрому привыканию к лекарственных препаратам,
- способности синтезировать антибиотики и необычные для бактерий сахара и использовать для питания некоторые не свойственные для своего вида источники.
Ничего подобного плазмидам бактерий у эукариотических организмов нет, поскольку они имеют оформленное ядро, препятствующее контакту основного генома с неядерными элементами. Они способны к самостоятельному воспроизведению и имеют для этого собственный набор необходимых генов.
Высокая изменчивость была причиной того, что биологи длительное время считали, что у них нет такого понятия, как вид. Только появление чистых культур позволило сделать вывод о том, что это понятие вполне применимо к этим организмам, и местом локализации основного генома у них является их примитивное ядро или нуклеоид.
Таким образом, бактерии не имеют ядра, и это позволяет им обмениваться генетической информации «по горизонтали», быстро перенося полезные гены внутри существующей популяции клеток и существенно повышая их адаптивность к изменениям окружающей среды.
Бактерии, как представители прокариотических клеток, отличаются от эукариот тем, что у них отсутствует ядро. Вместо этого их генетический материал представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, которая свободно находится в цитоплазме. Это упрощенное строение позволяет бактериям быстро размножаться и адаптироваться к изменениям окружающей среды. Прокариоты также имеют рибосомы, которые меньше по размеру, чем у эукариотов, и способны синтезировать белки. Клеточная стенка, состоящая из пептидогликана, защищает бактерии и придаёт им форму. Эти особенности делают прокариоты уникальными и жизнеспособными в самых разнообразных условиях, от горячих источников до человеческого организма.
Клетки архей – варианты безъядерного существования
Ближайшие родственники бактерий – археи, еще недавно назывались архебактериями и только недавно были выделены в отдельный таксон. Внешне они имеют сходное строение. Основные различия были обнаружены относительно недавно, когда оказалось, что не только угловатая форма клетки и склонность к экстремальным условиям существованиям отличает эти микроорганизмы, но и особенности биохимических реакций, обеспечивающих их питание.
Как и бактерии, археи не имеют оформленного ядра. Их транскрипция (синтез на основании ДНК однонитевой РНК, с которой в дальнейшем считываются белки) и трансляция (собственно процесс считывания) сопряжены. Их РНК-полимераза (фермент, считывающий РНК с ДНК) по своему строению напоминает эукариотическую и состоит из 9-12 субъединиц (эубактерии имеют ферменты с четырьмя субъединицами).
Отсутствие ядра – не единственная особенность архей. Их репликация не имеет точки начала, характеризующейся определенной последовательностью нуклеотидов, которые распознаются ферментом. Обычно вне зависимости от того, имеют ли бактерии или другие организмы ядро или нет, удаление точек прикрепления фермента снижает скорость размножения. В случае с археями все происходит наоборот – при отсутствии этих точек они начинают размножаться еще быстрее.
Такой нетрадиционный способ возможен благодаря наличию у архебактерий ферментов, позволяющих участкам генома обмениваться фрагментами между собой. У многих бактерий, которые не имеют ядра, есть несколько точек начала рекомбинации, и их активность определяет, используются они в данный момент или нет. Удаление этих точек приводит в действие механизм, эффективность которого тем выше, чем ниже активность точек начала рекомбинации.
Вопрос-ответ
В чем особенности строения прокариотических клеток?
Клетки прокариот не имеют ядра и мембранных органоидов. Каждая прокариотическая клетка ограничена цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой, основу которой составляет каркас из муреина. В отличие от грамположительных бактерий, у грамотрицательных поверх клеточной стенки имеется наружная мембрана.
Какие бактерии имеют ядро?
Клетки бактерий называют безъядерными. По этому признаку (и ряду других) бактерии относят к прокариотам (доядерным организмам) и отличают от организмов, имеющих оформленное ядро с ядерной оболочкой — эукариотов.
Бактерия это прокариоты?
― Бактерии и археи относятся к прокариотам ― одноклеточным организмам, не имеющим клеточного ядра и других внутриклеточных органелл. Они действительно самые древние организмы на Земле. При этом бактерии и археи, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному существованию в природной среде.
Какое ядро у прокариот?
Кле́точное ядро́ (лат. Nucleus) — окружённая двумя мембранами важная структура (органелла, компартмент) эукариотической клетки. В клетках прокариот ядра нет. В клетках эукариот обычно одно ядро, однако некоторые типы клеток, например, эритроциты млекопитающих, не имеют ядра, а другие содержат несколько ядер.
Советы
СОВЕТ №1
Изучайте различия между прокариотами и эукариотами. Понимание того, что прокариоты, такие как бактерии, не имеют ядра, поможет вам лучше осознать основные принципы клеточной биологии и эволюции.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на роль бактерий в экосистемах. Они играют ключевую роль в разложении органических веществ и поддержании баланса в природе, что делает их изучение важным для понимания экологии.
СОВЕТ №3
Используйте визуальные материалы, такие как схемы и микрофотографии, чтобы лучше понять строение прокариотических клеток. Визуализация поможет закрепить знания о клеточных органеллах и их функциях.
СОВЕТ №4
Не забывайте о современных методах исследования бактерий, таких как геномное секвенирование. Это позволит вам узнать о новых открытиях в области микробиологии и их применении в медицине и биотехнологии.
