Еукаріоти – Що таке еукаріоти?

Еукаріоти (лат. Eukaryota від др.-грец. εὖ – “добре” і κάρυον – “ядро”) – надцарство живих організмів, в клітинах яких містяться оформлені, обмежені оболонкою ядра, в яких знаходиться генетична інформація – ДНК. До еукаріотів зараховують найпростіших, тварин, рослини та гриби.

Еукаріоти відрізняються від прокаріотів тим, що їх генетичний апарат розташований в ядрі і захищений ядерною оболонкою. На відміну від циклічної ДНК прокаріотів, у еукаріотів вона лінійна. Еукаріотична клітина ділиться шляхом мітозу – способу, при якому генетичний матеріал, тобто хромосоми, розподіляються порівну між дочірніми клітинами. Клітини еукаріотів набагато більше прокаріотичних: у десять разів за розміром і близько 1000 разів за обсягом. Також еукаріоти відрізняються тим, що у них є безліч органоїдів: мітохондрії, ендоплазматична мережа, клітинний центр та інші.

Вчені припускають, що час виникнення прокаріотів та еукаріотів також відрізняється. Прокаріоти виникли близько 3,5 млрд років тому, і вже від них відбулися перші еукаріоти, що виникли лише 1,2 млрд років тому.

Прокаріоти та еукаріоти: що це таке і в чому між ними різниця

Кожен живий організм, залежно від будови клітин, потрапляє в одну з двох груп: еукаріоти або прокаріоти. У статті ми докладно пояснимо, які різницю між ними.

Усі живі істоти Землі складаються або з еукаріотичних, або з прокариотических клітин. Прокаріоти були першою формою життя. Вчені вважають, що еукаріоти походять від прокаріотів близько 2,7 мільярда років тому.

Прокаріоти – це одноклітинні організми

Прокаріоти – одноклітинні організми, у яких відсутні мембранозв’язані структури , найбільш відомою з яких є ядро . Кільцева ДНК (кільцева хромосома) розташована у цитоплазмі. Ця ділянка цитоплазми називається нуклеоїд. Прокаріотичні клітини, як правило, невеликі, розміром близько 0,1-5 мкм у діаметрі.

Крім того, у клітинах прокаріотів взагалі немає мембранних органоїдів: мітохондрій, хлоропластів, комплексу Гольджі, ендоплазматичної мережі, лізосом. Їхні функції виконують вирости (вп’ячування) клітинної мембрани, на яких розташовуються різні пігменти та ферменти, що забезпечують процеси життєдіяльності прокаріотичної клітини.

Як наслідок, прокаріоти зазвичай відрізняються складнішою будовою своїх оболонок. Клітинна стінка виконує опорну функцію та перешкоджає проникненню шкідливих речовин. Вона складається з глікопептидів (білків, які містять фрагменти вуглеводів). До речі, дія деяких сучасних антибіотиків, у тому числі ванкоміцину, що вбиває навіть суперрезистентні бактерії, полягає в тому, що ці антибіотики пригнічують синтез глікопептидів. Без клітинних стінок бактерії, звичайно, існувати не можуть.

Прокаріотичні клітини включають бактерії та археї. Раніше археї поєднували з бактеріями в загальну групу прокаріотів, проте зараз така класифікація вважається застарілою: еволюція археїв та їхня біохімія відрізняється від бактерій. Отже, за сучасною класифікацією існує три групи організмів: бактерії, археї та еукаріоти.

Еукаріоти складніші та різноманітніші

З еукаріотичних клітин складаються рослини, тварини, гриби та найпростіші. Їх діаметр становить від 10 до 100 мкм, які ДНК міститься в ядрі. Еукаріоти – це організми, що містять еукаріот клітини.

Основна відмінність між цими двома типами організмів полягає в тому, що у еукаріотичних клітин є мембранозв’язане ядро, а у прокаріотичних клітин його немає. Ще одна важлива відмінність – структура ДНК. ДНК еукаріотів – лінійна, ДНК прокаріотів – кільцева.

Відмінність відбито у назві груп: «каріо» з давньогрецької перекладається як ядро, «про» — до, «еу» — добре. Звідси прокаріоти – доядерні організми, і еукаріоти – добрі, ядерні.

Найважливіші відмінності прокаріотів та еукаріотів

Особливості еукаріотичних клітин

Усередині еукаріотичної клітини кожна мембранозв’язана структура виконує певні клітинні функції. Ось огляд основних компонентів еукаріотів.

• Ядро: зберігає генетичну інформацію.
• Плазматична мембрана: складається з фосфоліпідів, що оточує всю клітину.
• Цитоскелет або клітинна стінка: забезпечує внутрішню структуру клітин, дозволяє клітинам рухатися та відіграє роль у розподілі клітин.
• Рибосоми:  відповідають за синтез білка.
• Мітохондрії: відповідають за виробництво енергії.
• Цитоплазма: це все, що міститься в клітині, крім ядра та мембрани.
• Цитозоль: гелеподібна речовина, в якій плавають органели.
• Ендоплазматичний ретикулум: у ньому відбувається синтез, накопичення та транспортування білків та ліпідів.
• Везикули та вакуолі: мембранні мішечки, що беруть участь у транспортуванні та зберіганні води та водорозчинних речовин, включаючи пігменти.

Інші загальні органели, виявлені у багатьох, але не у всіх еукаріотів, включають апарат Гольджі, хлоропласти та лізосоми. Тварини, рослини, гриби, водорості та найпростіші – все це еукаріоти.

Рослинні та тваринні еукаріотичні клітини

Хоча і рослинні, і тваринні клітини — еукаріотичні, є серйозні відмінності. Наприклад, клітини тварин використовують глюкозу з їжі для клітинного дихання, клітини рослин виробляють глюкозу із СO2 (тобто з повітря) та води під впливом світла. Цей процес називається фотосинтез. Він відбувається у хлоропластах.

Рослинна (ліворуч) та тваринна еукаріотичні клітини.

Клітини тварин та рослин підтримуються цитоскелетом та плазматичною мембраною. На додаток до цих структур рослинні клітини мають зовнішню клітинну стінку, що складається в основному з целюлози (а у грибів — переважно з хітину).

У рослинних клітин також є велика центральна вакуоля, яка підтримує їхню форму. Вона наповнена рослинним соком (водою з розчиненими у ній речовинами). І рослини, і тваринні клітини використовують безліч дрібних бульбашок для зберігання відходів, транспортування матеріалів та виконання багатьох інших функцій.

Еукаріоти це

Перед вами на ілюстраціях тварина, гриб та рослина: псатирелла водяна, губка-ліра, стапелія жовто-пурпурна. За якими ознаками можна визначити їхню приналежність до трьох основних груп еукаріотів?

Які особливості будови, життєдіяльності та еволюції рослин?

ЕУКАРІОТИ (Eukaryota) – одно- та багатоклітинні організми, що мають у своїх клітинах ядро ​​та мембранні органели. До одноклітинних еукаріотів відносяться одноклітинні тваринні, одноклітинні водорості, одноклітинні грибоподібні організми, яких можна об’єднати в групу Протисти (від грецьк. протистос – найперший). Багатоклітинними еукаріотами є рослини, гриби та тварини. У процесі еволюції предки еукаріотів виникли завдяки симбіогенезу бактеріальних клітин та формуванню двомембранних органел. Тому геном еукаріотичних клітин може бути ядерним, пластидним та мітохондріальним.

РОСЛИНИ (Plantae) – багатоклітинні еукаріотичні організми, загальними особливостями яких є пластиди, фотоавтотрофне харчування та прикріплений спосіб життя. Майже у всіх рослинах клітини тригеномні – з ядерним, мітохондріальним та пластидним геномами. Крім того, рослинні клітини мають клітинну стінку з целюлози і запасають включення у вигляді крохмальних зерен. Вищі рослини мають освітні, провідні, механічні, основні та покривні тканини, що утворюють вегетативні та генеративні органи. Реагують рослинні організми на впливу середовища за допомогою тропізмів та настій, а регуляція процесів життєдіяльності відбувається за участю фітогормонів.

Іл. 145. Глаукофітова водорість Ціанофора (Cyanophora paradoxa) – модельний організм у генетиці

Предками рослин були джгутикові прокаріоти, які набули симбіозу з ціанобактеріями. Від них близько 1,5 млрд років тому утворилися одноклітинні глаукофітові водорості (іл. 145). Вчені вважають, що глаукофіти (від грец. глаукос – синьо-зелений та фітос – рослина) є підтвердженням походження рослин від бактерій. Ці водорості мають унікальні хлоропласти (ціанел) з простими ознаками: шар муреїн між мембранами, яскраве синьо-зелене забарвлення, здатність до азотофіксації та ін. Від глаукофітових водоростей утворилися одноклітинні зелені і золотисті водорості. Вони вже мали ядро, пластиди та статеве розмноження. Згодом виникли багатоклітинні водорості, від яких відокремилися мохи. Першими наземними рослинами вважаються рініофіти, що походять від зелених або бурих водоростей. Від рініофітів окремими еволюційними гілками відійшли плауни, хвощі, папороті та голонасінні. Згодом від насіннєвих папоротей утворилися голонасінні, від голонасінних еволюціонували покритонасінні.

Основними напрямками еволюції рослин були: багатоклітинність, формування безстатевого та статевого поколінь та утворення двох еволюційних напрямків розвитку наземних рослин (гаметофітного та спорофітного), запліднення без води, поява насіння, формування квітки, плода та подвійного запліднення.

За даними 2016, на Землі відомо 390 900 видів рослин, їх об’єднують в окреме царство в межах домену Еукаріоти. У царстві Рослини для вивчення в школі найчастіше виділяють такі групи: нижчі рослини (Діатомові водорості, Бурі водорості, Червоні водорості, Зелені водорості) і Вищі рослини (Мохоподібні, Хвощеподібні, Плауноподібні, Папоротькоподібні, Голосінні, Покритонасінні). Для класифікації рослин застосовують такі основні систематичні категорії, як царство, відділ, клас, порядок, сімейство, рід та вид.

Отже, рослини є давньою та різноманітною групою еукаріотів.

Які особливості еволюції та систематики грибів?

ГРИБИ (Fungi) – багатоклітинні гетеротрофні еукаріотичні організми, загальними ознаками яких є осмотичне харчування та прикріплений спосіб життя. Клітини грибів мають клітинну стінку із хітину, запасають глікоген. У грибів дуже добре розвинене везикулярне транспортування, що забезпечує виділення ферментів позаклітинного розщеплення органіки. Прості поживні речовини надходять у клітину у процесі осмотичного харчування без утворення травних вакуолей. У грибів двогеномні клітини, в яких представлені ядерний та мітохондріальний геноми, а розміри самого генома значно менші, ніж у рослин та тварин.

Іл. 146. Різноманітність грибів: 1 – капелюшковий білий гриб; 2 – паразитичні ріжки жита; 3 – трутовик сірчано-жовтий; 4 – дріжджові гриби цукроміцети; 5 – пліснявий гриб пеніцилл; 6 – лишайник золотанка стінна

Вегетативне тіло переважної більшості грибів є системою покритих клітинними оболонками ниток (гіфів), яка називається грибницею (міцелієм). Диференційовані тканини та вегетативні органи чітко не виражені. Органи безстатевого розмноження грибів називають спорангіями. Вони розміщені поодинці або зібрані у складні структури.

Гриби мають поліфілітичне походження від різних джгутикових. Перші достовірні залишки грибів відомі з часів девону, але виникли ще в архейській ері. Гриби діляться на справжні гриби та грибоподібні організми.

Нині описано близько 70 тис. видів грибів, проте їх очікуване різноманіття становить від 300 тис. до 1,5 млн. видів. Основними екологічними групами, що мають для людини найбільше значення, є капелюшкові гриби, гриби-паразити, плісняві гриби, дріжджові гриби та ін. (Іл. 146). Лишайникам не надають у системі грибів статусу певного таксону, оскільки є погляди про незалежність походження різних груп лишайників. За прийнятою в Україні системі справжні гриби діляться на 10 груп, серед яких виділимо відділи Міксомікота, Оомікота, Хітрідіомікота, Зигомікота, Аскомікота, Базідіомікота.

Отже, гриби – це древні еукаріотів, об’єднані в окреме царство.

ТВАРИНИ (Animalia) – багатоклітинні еукаріотичні організми, загальними рисами яких є хемогетеротрофне харчування та активний рух (локомоція). Для них характерні двогеномні клітини (ядерний і мітохондріальний геноми), мінлива форма тіла, обмежений ріст, рефлекси, відсутність клітинної стінки та наявність глікоколіксу, запасання глікогену, наявність двох або трьох зародкових листків, стадій бластули та гаструли у зародковому развиті.

Вважається, що тварини походять від одноклітинних джгутикових, а їхні найближчі відомі живі родичі – це комірцеві джгутиконосці, морфологічно подібні до хоаноцитів деяких губок. Молекулярні дослідження визначили місце тварин у надгрупі Задніжгутикові. Ця назва означає розташування джгутика в рухомій клітині, тоді як інші еукаріоти в основному мають передній джгутик.

Основними напрямками еволюції тварин є поява багатоклітинності, різних органів та систем органів, розвиток рухливості та систем регуляції. У еволюції тварин ароморфозів з’являлося набагато більше, ніж представники інших царств.

Найбільш відомі типи тварин з’являються в кембрійський період, близько 542 млн. років тому («кембрійський вибух»).

Отже, тварини є різноманітною і численною групою еукаріотів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на зіставлення

На конкретних прикладах порівняйте три групи еукаріотів.

Зробіть висновок про подібність і відмінності та їх причини.

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОСЛИН, ТВАРИН І ГРИБІВ

Біологія + Екологія

Ятришникові (орхідні, орхідеї) – це дводольні рослини, для яких характерна мімікрія – властивість імітувати зовнішній вигляд організмів або неживих об’єктів. Яке значення для рослин має мімікрія квітів? Яке значення орхідей у ​​житті людини?

ВІДНОСИНИ

Біологія + Здоров’я

Протозойні хвороби (від грец. протос – перший і зоон – тварина) – захворювання, викликані одноклітинними тваринними (амебіаз, малярія, лямбліоз, токсоплазмоз, лейшманіоз, сонна хвороба). Які відомі засоби боротьби із протозойними хворобами?

РЕЗУЛЬТАТ