Dalam artikel kami, kami akan mempertimbangkan struktur prokariota dan eukariota. Organisme ini berbeda secara signifikan dalam tingkat organisasi. Dan alasannya adalah kekhasan struktur informasi genetik.
Fitur struktur sel prokariotik
Prokariota adalah semua organisme hidup yang selnya tidak memiliki nukleus. Dari perwakilan lima kerajaan alam hidup modern, hanya satu milik mereka - Bakteri. Prokariota yang kami pertimbangkan juga termasuk ganggang biru-hijau dan archaea.
Meskipun tidak ada nukleus yang terbentuk di sel mereka, mereka mengandung materi genetik. Ini memungkinkan Anda untuk menyimpan dan mengirimkan informasi turun-temurun, tetapi membatasi berbagai metode reproduksi. Semua prokariota berkembang biak dengan membagi sel mereka menjadi dua. Mereka tidak mampu mitosis dan meiosis.
Struktur prokariota dan eukariota
Fitur struktural prokariota dan eukariota yang membedakannya cukup signifikan. Selain struktur materi genetik, ini juga berlaku untuk banyak organel. Eukariota, yang meliputi tumbuhan, jamur dan hewan, terkandung dalam sitoplasmamitokondria, kompleks Golgi, retikulum endoplasma, banyak plastida. Prokariota tidak memilikinya. Dinding sel yang dimiliki keduanya memiliki komposisi kimia yang berbeda. Pada bakteri terdiri dari karbohidrat kompleks pektin atau murein, sedangkan pada tumbuhan didasarkan pada selulosa, dan pada jamur - kitin.
Riwayat penemuan
Fitur struktur dan kehidupan prokariota baru diketahui para ilmuwan pada abad ke-17. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa makhluk-makhluk ini telah ada di planet ini sejak awal. Pada 1676, mereka pertama kali diperiksa melalui mikroskop optik oleh penciptanya Anthony van Leeuwenhoek. Seperti semua organisme mikroskopis, ilmuwan menyebut mereka "binatang". Istilah "bakteri" baru muncul pada awal abad ke-19. Itu diusulkan oleh naturalis Jerman terkenal Christian Ehrenberg. Konsep "prokariota" muncul kemudian, di era penciptaan mikroskop elektron. Dan pada awalnya, para ilmuwan menetapkan fakta perbedaan dalam struktur perangkat genetik sel-sel makhluk yang berbeda. E. Chatton pada tahun 1937 mengusulkan untuk menggabungkan organisme menjadi dua kelompok menurut fitur ini: pro dan eukariota. Divisi ini ada sampai hari ini. Pada paruh kedua abad ke-20, perbedaan ditemukan di antara prokariota itu sendiri: archaea dan bakteri.
Fitur peralatan permukaan
Permukaan prokariota terdiri dari membran dan dinding sel. Masing-masing bagian ini memiliki karakteristiknya sendiri. Membran mereka dibentuk oleh lapisan ganda lipid dan protein. prokariota,struktur yang cukup primitif, mereka memiliki dua jenis struktur dinding sel. Jadi, pada bakteri gram positif, sebagian besar terdiri dari peptidoglikan, memiliki ketebalan hingga 80 nm, dan berdekatan dengan membran. Ciri khas dari struktur ini adalah adanya pori-pori di mana sejumlah molekul menembus. Dinding sel bakteri gram negatif sangat tipis - hingga maksimum 3 nm. Itu tidak melekat erat pada membran. Beberapa perwakilan prokariota juga memiliki kapsul lendir di bagian luar. Ini melindungi organisme dari kekeringan, kerusakan mekanis, dan menciptakan penghalang osmotik tambahan.
organel prokariota
Struktur sel prokariota dan eukariota memiliki perbedaan yang signifikan, yang terutama terdiri dari adanya organel tertentu. Struktur permanen ini menentukan tingkat perkembangan organisme secara keseluruhan. Kebanyakan dari mereka tidak ada dalam prokariota. Sintesis protein dalam sel-sel ini terjadi oleh ribosom. Prokariota air mengandung aerosom. Ini adalah rongga gas yang memberikan daya apung dan mengatur tingkat perendaman organisme. Hanya prokariota yang mengandung mesosom. Lipatan membran sitoplasma ini hanya terjadi selama penggunaan metode fiksasi kimia selama persiapan sel prokariotik untuk mikroskop. Organel gerak bakteri dan archaea adalah silia atau flagela. Dan penempelan pada substrat dilakukan dengan minum. Struktur ini dibentuk oleh silinder protein juga disebut vili dan fimbriae.
Apa itu nukleoid
Tetapi perbedaan yang paling signifikan adalah struktur gen prokariota dan eukariota. Semua organisme ini memiliki informasi keturunan. Pada eukariota, ia terletak di dalam nukleus yang terbentuk. Organel dua membran ini memiliki matriks sendiri yang disebut nukleoplasma, amplop dan kromatin. Di sini, tidak hanya penyimpanan informasi genetik yang dilakukan, tetapi juga sintesis molekul RNA. Dalam nukleolus, mereka kemudian membentuk subunit ribosom - organel yang bertanggung jawab untuk sintesis protein.
Struktur gen prokariotik lebih sederhana. Materi herediter mereka diwakili oleh wilayah nukleoid atau nuklir. DNA pada prokariota tidak dikemas dalam kromosom, tetapi memiliki struktur tertutup melingkar. Nukleoid juga mengandung molekul RNA dan protein. Yang terakhir ini mirip fungsinya dengan histon eukariotik. Mereka terlibat dalam duplikasi DNA, sintesis RNA, perbaikan struktur kimia dan pemecahan asam nukleat.
Fitur aktivitas kehidupan
Prokariota, yang strukturnya tidak kompleks, melakukan proses kehidupan yang agak rumit. Ini adalah nutrisi, respirasi, reproduksi dari jenisnya sendiri, gerakan, metabolisme … Dan hanya satu sel mikroskopis yang mampu melakukan semua ini, yang ukurannya berkisar hingga 250 mikron! Jadi orang hanya bisa berbicara tentang primitif secara relatif.
Fitur struktur prokariota menentukan mekanisme fisiologi mereka. Misalnya, mereka dapat menerima energi dalam tiga cara. Yang pertama adalahfermentasi. Ini dilakukan oleh beberapa bakteri. Proses ini didasarkan pada reaksi redoks, di mana molekul ATP disintesis. Ini adalah senyawa kimia, selama pemisahan energi yang dilepaskan dalam beberapa tahap. Oleh karena itu, tidak sia-sia disebut "baterai sel". Cara selanjutnya adalah bernapas. Inti dari proses ini adalah oksidasi zat organik. Beberapa prokariota mampu melakukan fotosintesis. Contohnya adalah ganggang biru-hijau dan bakteri ungu, yang mengandung plastida di dalam selnya. Tapi archaea mampu fotosintesis bebas klorofil. Selama proses ini, karbon dioksida tidak tetap, tetapi molekul ATP langsung terbentuk. Jadi, pada dasarnya, ini adalah fotofosforilasi sejati.
Jenis makanan
Bakteri dan archaea adalah prokariota, strukturnya memungkinkan mereka melakukan cara makan yang berbeda. Beberapa dari mereka adalah autotrof. Organisme ini sendiri mensintesis zat organik selama fotosintesis. Sel-sel prokariota tersebut mengandung klorofil. Beberapa bakteri memperoleh energi dengan memecah senyawa organik tertentu. Jenis nutrisi mereka disebut kemotrofik. Perwakilan dari kelompok ini adalah bakteri besi dan belerang. Yang lain hanya menyerap senyawa yang sudah jadi. Mereka disebut heterotrof. Kebanyakan dari mereka menjalani cara hidup parasit dan hanya hidup di dalam sel makhluk lain. Berbagai kelompok ini juga saprotrof. Mereka memakan produk limbah ataubahan organik yang membusuk. Seperti yang Anda lihat, cara makan prokariota cukup beragam. Fakta ini berkontribusi pada penyebarannya yang luas di semua habitat.
Formulir reproduksi
Prokariota, yang strukturnya diwakili oleh satu sel, berkembang biak dengan membaginya menjadi dua bagian atau dengan bertunas. Fitur ini juga karena struktur peralatan genetik mereka. Proses pembelahan biner didahului oleh duplikasi, atau replikasi DNA. Dalam hal ini, molekul asam nukleat pertama-tama dilepaskan, setelah itu setiap untai diduplikasi sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Kromosom terbentuk sebagai akibat dari penyimpangan ini menuju kutub. Sel-sel bertambah besar, penyempitan terbentuk di antara mereka, dan kemudian isolasi terakhir mereka terjadi. Beberapa bakteri juga mampu membentuk sel yang bereproduksi secara aseksual - spora.
Bakteri dan archaea: fitur yang membedakan
Untuk waktu yang lama, archaea, bersama dengan bakteri, adalah perwakilan dari Kerajaan Drobyanka. Memang, mereka memiliki banyak fitur struktural yang serupa. Ini terutama ukuran dan bentuk sel mereka. Namun, studi biokimia telah menunjukkan bahwa mereka memiliki sejumlah kesamaan dengan eukariota. Ini adalah sifat enzim, di bawah pengaruhnya proses sintesis RNA dan molekul protein terjadi.
Menurut cara makan, kebanyakan dari mereka adalah kemotrof. Selain itu, zat yang dipecah dalam proses memperoleh energi oleh archaea lebih beragam. Ini adalah karbohidrat kompleks danamonia, dan senyawa logam. Di antara archaea ada juga autotrof. Sangat sering mereka masuk ke dalam hubungan simbiosis. Tidak ada parasit di antara archaea. Paling sering di alam, komensal dan mutualis ditemukan. Dalam kasus pertama, archaea memakan zat-zat tubuh inang, tetapi tidak membahayakannya. Berbeda dengan simbiosis jenis ini, dalam hubungan mutualistik, kedua organisme diuntungkan. Beberapa di antaranya adalah metagen. Archaea tersebut menghuni sistem pencernaan manusia dan mamalia ruminansia, menyebabkan pembentukan gas yang berlebihan di usus. Organisme ini berkembang biak dengan pembelahan biner, tunas atau fragmentasi.
Archaea telah menguasai hampir semua habitat. Mereka sangat beragam dalam komposisi plankton. Awalnya, semua archaea diklasifikasikan sebagai extremophiles, karena mereka dapat hidup di sumber air panas, badan air dengan salinitas tinggi, dan pada kedalaman dengan tekanan yang signifikan.
Pentingnya prokariota di alam dan kehidupan manusia
Peran prokariota di alam sangat penting. Pertama-tama, mereka adalah organisme hidup pertama yang muncul di planet ini. Para ilmuwan telah menemukan bahwa bakteri dan archaea berasal sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Teori simbiogenesis menunjukkan bahwa beberapa organel sel eukariotik juga berasal dari mereka. Secara khusus, kita berbicara tentang plastida dan mitokondria.
Banyak prokariota digunakan dalam bioteknologi untuk memproduksi obat-obatan, antibiotik, enzim, hormon, pupuk, herbisida. Manusia telah lama menggunakan sifat-sifat yang bermanfaatbakteri asam laktat untuk pembuatan keju, kefir, yogurt, produk fermentasi. Dengan bantuan organisme ini, pemurnian badan air dan tanah, pengayaan bijih berbagai logam dilakukan. Bakteri membentuk mikroflora usus manusia dan banyak hewan. Bersama dengan archaea, mereka mendaur ulang banyak zat: nitrogen, besi, belerang, hidrogen.
Di sisi lain, banyak bakteri adalah penyebab penyakit berbahaya, mengatur populasi banyak spesies tumbuhan dan hewan. Ini termasuk wabah, sifilis, kolera, antraks, difteri.
Jadi, prokariota disebut organisme yang selnya tidak memiliki nukleus yang terbentuk. Materi genetik mereka diwakili oleh nukleoid, yang terdiri dari molekul DNA melingkar. Dari organisme modern, bakteri dan archaea termasuk prokariota.
