Tuumamembraan prokarüootidel ja eukarüootidel. Eukarüootsed ja prokarüootsed rakud: omadused, funktsioonid ja struktuur

Maal on ainult kahte tüüpi organisme: eukarüootid ja prokarüootid. Need erinevad suuresti oma struktuuri, päritolu ja evolutsioonilise arengu poolest, mida käsitletakse üksikasjalikult allpool.

Kokkupuutel

Prokarüootse raku tunnused

Prokarüoote nimetatakse muidu tuumaeelseteks. Prokarüootsel rakul ei ole teisi organelle, millel on membraanikest (endoplasmaatiline retikulum, Golgi kompleks).

Samuti iseloomulikud tunnused nende jaoks on järgmised:

1. ilma kestata ja ei moodusta sidemeid valkudega. Teavet edastatakse ja loetakse pidevalt.
2. Kõik prokarüootid on haploidsed organismid.
3. Ensüümid paiknevad vabas olekus (hajusalt).
4. Neil on võime ebasoodsates tingimustes sporuleerida.
5. Plasmiidide olemasolu - väikesed ekstrakromosomaalsed DNA molekulid. Nende ülesanne on geneetilise teabe edastamine, suurendades vastupanuvõimet paljudele agressiivsetele teguritele.
6. Lipu ja pili olemasolu - liikumiseks vajalikud välised valgumoodustised.
7. Gaasivakuoolid on õõnsused. Tänu neile on keha võimeline veesambas liikuma.
8. Prokarüootide (täpsemalt bakterite) rakusein koosneb mureiinist.
9. Prokarüootides on peamised energia saamise meetodid kemo- ja fotosüntees.

Nende hulka kuuluvad bakterid ja arheed. Prokarüootide näited: spiroheedid, proteobakterid, tsüanobakterid, krenarheoodid.

Tähelepanu! Hoolimata asjaolust, et prokarüootidel puudub tuum, on neil selle ekvivalent - nukleoid (ümmargune DNA-molekul, millel puuduvad kestad) ja vaba DNA plasmiidide kujul.

Prokarüootse raku struktuur

bakterid

Selle kuningriigi esindajad on Maa iidseimate elanike hulgas ja neil on kõrge ellujäämismäär äärmuslikes tingimustes.

On grampositiivseid ja gramnegatiivseid baktereid. Nende peamine erinevus seisneb rakumembraani struktuuris. Grampositiivsetel on paksem kest, kuni 80% koosneb mureiini alusest, aga ka polüsahhariididest ja polüpeptiididest. Grami värvimisel annavad nad lilla värvi. Enamik neist bakteritest on patogeenid. Gramnegatiivsetel on rohkem õhuke sein, mis on membraanist eraldatud periplasmaatilise ruumiga. Kuid selline kest on suurendanud tugevust ja on palju vastupidavam antikehade mõjule.

Bakteritel on looduses väga oluline roll:

1. Tsüanobakterid (sinivetikad) aitavad säilitada õiget hapnikutaset atmosfääris. Need moodustavad üle poole kogu O2-st Maal.
2. Nad aitavad kaasa orgaaniliste jäänuste lagunemisele, osalevad seeläbi kõigi ainete ringluses, osalevad pinnase moodustumises.
3. Lämmastiku fikseerijad kaunviljade juurtel.
4. Nad puhastavad vett jäätmetest, näiteks metallurgiatööstuses.
5. Need on osa elusorganismide mikrofloorast, aidates toitaineid võimalikult palju omastada.
6. Neid kasutatakse toiduainetööstuses kääritamiseks.Nii saadakse juustud, kodujuust, alkohol, tainas.

Tähelepanu! Lisaks positiivsele väärtusele mängivad bakterid ka negatiivset rolli. Paljud neist põhjustavad surmavaid ohtlikud haigused nagu koolera, kõhutüüfus, süüfilis, tuberkuloos.

bakterid

Arhea

Varem ühendati need bakteritega üheks Drobjanoki kuningriigiks. Aja jooksul sai aga selgeks, et arheel on oma individuaalne evolutsioonitee ja nad erinevad teistest mikroorganismidest väga oma biokeemilise koostise ja ainevahetuse poolest. Eristatakse kuni 5 tüüpi, enim uuritud on euryarheots ja krenarheootid. Arheaalsed omadused on järgmised:

• enamik neist on kemoautotroofid – nad sünteesivad orgaaniline aine süsinikdioksiidist, suhkrust, ammoniaagist, metalliioonidest ja vesinikust;
• mängida võtmeroll lämmastiku ja süsiniku ringis;
• osaleda seedimises inimestel ja paljudel mäletsejalistel;
• neil on stabiilsem ja vastupidavam membraani kest glütserool-eeterlipiidide eetersidemete tõttu. See võimaldab arheel elada tugevalt aluselises või happelises keskkonnas, samuti kõrgete temperatuuride tingimustes;
• rakusein, erinevalt bakteritest, ei sisalda peptidoglükaani ja koosneb pseudomureiinist.

Eukarüootide ehitus

Eukarüootid on organismide kuningriik, mille rakud sisaldavad tuuma. Lisaks arheadele ja bakteritele on kõik Maal elavad olendid eukarüootid (näiteks taimed, algloomad, loomad). Rakud võivad oma kuju, struktuuri, suuruse ja funktsiooni poolest vägagi erineda. Vaatamata sellele on nad sarnased elu põhitõdede, ainevahetuse, kasvu, arengu, ärritamisvõime ja muutlikkuse poolest.

Eukarüootsed rakud võivad olla sadu või tuhandeid kordi suuremad kui prokarüootsed rakud. Nende hulka kuuluvad tuum ja tsütoplasma koos arvukate membraansete ja mittemembraansete organellidega. Membraanide hulka kuuluvad: endoplasmaatiline retikulum, lüsosoomid, Golgi kompleks, mitokondrid,. Mittemembraanne: ribosoomid, rakukeskus, mikrotuubulid, mikrofilamendid.

Eukarüootide ehitus

Võrdleme erinevate kuningriikide eukarüootseid rakke.

Eukarüootide kuningriikide hulka kuuluvad:

• algloomad. Heterotroofid, mõned fotosünteesivõimelised (vetikad). Nad paljunevad aseksuaalselt, suguliselt ja lihtsal viisil kaheks osaks. Enamikul neist pole rakuseina;
• taimed. Nad on tootjad, peamine viis energia saamiseks on fotosüntees. Enamik taimi on liikumatud ja paljunevad aseksuaalselt, suguliselt ja vegetatiivselt. Rakusein koosneb tselluloosist;
• seened. Mitmerakuline. Eristada madalamat ja kõrgemat. Nad on heterotroofsed organismid ja ei saa iseseisvalt liikuda. Nad paljunevad aseksuaalselt, suguliselt ja vegetatiivselt. Nad talletavad glükogeeni ja neil on tugev kitiinisein;
• loomad. Neid on 10 tüüpi: käsnad, ussid, lülijalgsed, okasnahksed, akordid ja teised. Need on heterotroofsed organismid. Iseseisvaks liikumiseks võimeline. Peamine säilitusaine on glükogeen. Rakusein koosneb kitiinist, nagu seentelgi. peamine viis paljunemine on seksuaalne.

Tabel: Võrdlevad omadused taime- ja loomarakud

Struktuur	taimerakk	looma puur
raku sein	Tselluloos	Koosneb glükokalüksist – õhukesest kihist valkudest, süsivesikutest ja lipiididest.
Põhiasukoht	Asub seinale lähemal	Asub keskosas
Rakukeskus	Ainult madalamates vetikates	kohal
Vacuoolid	Sisaldab rakumahla	Kokkutõmbuv ja seeditav.
Varuaine	Tärklis	Glükogeen
plastiidid	Kolm tüüpi: kloroplastid, kromoplastid, leukoplastid	Puudub
Toitumine	autotroofne	heterotroofsed

Prokarüootide ja eukarüootide võrdlus

Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude struktuursed iseärasused on olulised, kuid üks peamisi erinevusi puudutab geneetilise materjali säilitamist ja energia saamise viisi.

Prokarüootid ja eukarüootid fotosünteesivad erinevalt. Prokarüootides toimub see protsess membraani väljakasvudel (kromatofooridel), mis on virnastatud eraldi hunnikutesse. Bakteritel puudub fluorifotosüsteem, mistõttu nad ei eralda hapnikku erinevalt sinivetikatest, mis seda fotolüüsi käigus moodustavad. Prokarüootides on vesiniku allikateks vesiniksulfiid, H2, mitmesugused orgaanilised ained ja vesi. Peamised pigmendid on bakterioklorofüll (bakterites), klorofüll ja fükobiliinid (tsüanobakterites).

Kõigist eukarüootidest on fotosünteesiks võimelised ainult taimed. Neil on spetsiaalsed moodustised - kloroplastid, mis sisaldavad granadesse või lamellidesse asetatud membraane. Fotosüsteemi II olemasolu võimaldab vee fotolüüsi käigus hapniku eraldumist atmosfääri. Ainus vesiniku molekulide allikas on vesi. Peamine pigment on klorofüll ja fükobiliine leidub ainult punavetikates.

Peamised erinevused ja omadused prokarüootid ja eukarüootid on esitatud allolevas tabelis.

Tabel: Prokarüootide ja eukarüootide sarnasused ja erinevused

Võrdlus	prokarüootid	eukarüootid
Esinemise aeg	Üle 3,5 miljardi aasta	Umbes 1,2 miljardit aastat
Rakkude suurused	Kuni 10 µm	10 kuni 100 µm
Kapsel	Sööma. Esineb kaitsefunktsioon. Seotud rakuseinaga	Puudub
plasmamembraan	Sööma	Sööma
raku sein	Koosneb pektiinist või mureiinist	Peale loomade on ka teisi
Kromosoomid	Selle asemel ringikujuline DNA. Translatsioon ja transkriptsioon toimuvad tsütoplasmas.	Lineaarsed DNA molekulid. Translatsioon toimub tsütoplasmas, transkriptsioon aga tuumas.
Ribosoomid	Väike 70S-tüüpi. Asub tsütoplasmas.	Suur 80S-tüüpi, saab kinnituda endoplasmaatilise retikulumi külge, paikneb plastiidides ja mitokondrites.
membraanne organell	Mitte ühtegi. Seal on membraani väljakasvud - mesosoomid	Seal on: mitokondrid, Golgi kompleks, rakukeskus, EPS
Tsütoplasma	Sööma	Sööma
	Puudub	Sööma
Vacuoolid	Gaas (aerosoomid)	Sööma
Kloroplastid	Mitte ühtegi. Fotosüntees toimub bakterioklorofüllides	Esineb ainult taimedes
Plasmiidid	Sööma	Puudub
Tuum	Puudub	Sööma
Mikrofilamendid ja mikrotuubulid.	Puudub	Sööma
Jagamise meetodid	Ahenemine, pungumine, konjugatsioon	Mitoos, meioos
Suhtlemine või kontaktid	Puudub	Plasmodesmaat, desmosoomid või vaheseinad
Rakkude toitumise tüübid	Fotoautotroofne, fotoheterotroofne, kemoautotroofne, kemoheterotroofne	Fototroofne (taimedes) endotsütoos ja fagotsütoos (teistel)

Lugege teavet .

Kamber- kompleksne süsteem, mis koosneb kolmest pinnaaparaadi struktuursest ja funktsionaalsest alamsüsteemist, tsütoplasmast koos organellidega ja tuumast.

prokarüootid(eeltuuma) - rakud, millel ei ole erinevalt eukarüootidest formaliseeritud rakutuum ja muud sisemembraani organellid.

eukarüootid(tuuma) - rakud, millel erinevalt prokarüootidest on moodustunud rakutuum, mis on tsütoplasmast piiratud tuumamembraaniga.

Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude ehituse võrdlusomadused

Struktuur	eukarüootsed rakud	prokarüootsed rakud
	On taimi, seeni; puudub loomadel loomadel. Koosneb tselluloosist (taimedes) või kitiinist (seentes)	Sööma. Koosneb polümeersetest valgu-süsivesikute molekulidest
	Kas ja on ümbritsetud membraaniga	Tuumaala; tuumamembraan puudub
		Sõrmus; ei sisalda praktiliselt valku. Transkriptsioon ja translatsioon toimuvad tsütoplasmas
		Jah, aga need on väiksemad
	Enamikul rakkudel on
	Kõik organismid, välja arvatud kõrgemad taimed, on	Mõnel bakteril on
	leidub taimerakkudes	Ei. Rohelise ja lilla fotosüntees toimub bakterioklorofüllides (pigmentides)
Pilt	eukarüootne rakk	prokarüootne rakk

raku sein- raku jäik kest, mis asub väljaspool tsütoplasmamembraani ja täidab struktuurseid, kaitse- ja transpordifunktsioone. Leitud enamikus bakterites, arhees, seentes ja taimedes. Loomarakkudel ja paljudel algloomadel ei ole rakuseina.

Plasma(mobiilside) membraan- pindmine, perifeerne struktuur, mis ümbritseb taime- ja loomarakkude protoplasma.

Tuum- raku kohustuslik osa paljudes ainuraksetes ja kõigis hulkraksetes organismides.

Mõistet "tuum" (lat. Nucleus) kasutas esmakordselt R. Brown 1833. aastal, kui ta kirjeldas sfäärilisi struktuure, mida ta taimerakkudes täheldas.

Tsütoplasma- raku tuumaväline osa, mis sisaldab organelle. Piiratud alates keskkond plasmamembraan.

Kromosoomid - konstruktsioonielemendid DNA-d sisaldav raku tuum, mis sisaldab organismi pärilikku informatsiooni.

Endoplasmaatiline retikulum(EPS) - rakuline organoid; membraanidega piiritletud torukeste, vesiikulite ja "tsisternide" süsteem.

Asub raku tsütoplasmas. Osaleb metaboolsed protsessid, tagades ainete transpordi keskkonnast tsütoplasmasse ja üksikute rakusiseste struktuuride vahel.

Ribosoomid- intratsellulaarsed osakesed, mis koosnevad ribosomaalsest RNA-st ja valkudest. Esineb kõigi elusorganismide rakkudes.

Golgi kompleks(Golgi aparaat) - raku organoid, mis osaleb selle ainevahetusproduktide (erinevad saladused, kollageen, glükogeen, lipiidid jne) moodustamises, glükoproteiinide sünteesis.

Golgi Camillo(1844 - 1926) - Itaalia histoloog.

Töötas välja (1873) meetodi preparaatide valmistamiseks närvikude. Paigaldatud kahte tüüpi närvirakud. Kirjeldatud nn. Golgi aparaat jne. Nobeli preemia(1906, koos S. Ramon y Cajaliga).

Lüsosoomid- struktuurid loomarakkudes ja taimeorganismid mis sisaldavad ensüüme, mis võivad lagundada (st lüüsida – sellest ka nimi) valke, polüsahhariide, peptiide, nukleiinhappeid.

Mitokondrid- looma- ja taimerakkude organellid. Redoksreaktsioonid toimuvad mitokondrites, varustades rakke energiaga. Mitokondrite arv ühes rakus varieerub mõnest mitme tuhandeni. Prokarüootid puuduvad (nende funktsiooni täidavad rakumembraan).

Vacuoolid- vedelikuga (rakumahlaga) täidetud õõnsused taime- ja loomarakkude tsütoplasmas.

Cilia- õhukesed niitjad ja harjastetaolised liikumisvõimelised rakkude väljakasvud. Iseloomulik ripsloomadele, tsiliaarsetele ussidele, selgroogsetele ja inimestele – epiteelirakud hingamisteed, munajuhad, emakas.

Flagella- raku filamentsed liikuvad tsütoplasmaatilised väljakasvud, mis on iseloomulikud paljudele bakteritele, kõikidele loomade ja taimede flagellaatidele, zoospooridele ja spermatosoididele. Neid kasutatakse vedelas keskkonnas liikumiseks.

Kloroplastid- taimeraku rakusisesed organellid, milles toimub fotosüntees; sisse maalitud roheline värv(need sisaldavad klorofülli).

mikrotuubulid- valgu rakusisesed struktuurid, mis moodustavad tsütoskeleti.

Need on õõnsad silindrid läbimõõduga 25 nm.

Rakkudes mängivad mikrotuubulid struktuurikomponentide rolli ja osalevad paljudes rakuprotsessides, sealhulgas mitoosis, tsütokineesis ja vesikulaarses transpordis.

Mikrokiud(MF) - niidid, mis koosnevad valgu molekulidest ja esinevad kõigi eukarüootsete rakkude tsütoplasmas.

Nende läbimõõt on umbes 6-8 nm.

Organellid(organellid) - püsivad rakukomponendid, mis täidavad raku elus teatud funktsioone.

Kasutatud raamatud:

1. Bioloogia: täielik juhend eksamiks valmistumiseks. / G.I. Lerner. - M.: AST: Astrel; Vladimir; VKT, 2009

2. Bioloogia: õpik. üldhariduse 11. klassi õpilastele. Asutused: algtase / Toim. prof. I. N. Ponomareva. - 2. väljaanne, muudetud. - M.: Ventana-Graf, 2008.

3. Bioloogia ülikoolidesse sisseastujatele. Intensiivkursus / G.L. Bilich, V.A. Kryzhanovski. - M.: Kirjastus Onyx, 2006.

4. Üldbioloogia: õpik. 11 raku jaoks. Üldharidus institutsioonid / V.B. Zahharov, S.G. Sonin. - 2. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2006.

5. Bioloogia. Üldine bioloogia. 10-11 klass: õpik. üldhariduse jaoks asutused: algtase / D.K. Beljajev, P.M. Borodin, N.N. Vorontsov jt, toim. D.K.Beljajeva, G.M.Dymshits; Ros. akad. Sciences, Ros. akad. haridus, kirjastus "Valgustus". - 9. väljaanne. - M.: Haridus, 2010.

6. Bioloogia: õppejuhend / A.G.Lebedev. M.: AST: Astrel. 2009.

7. Bioloogia. Põhikooli täiskursus: õpetus koolilastele ja sisseastujatele / M.A.Valovaja, N.A.Sokolova, A.A. Kamensky. - M.: Eksam, 2002.

Kasutatud Interneti-ressursse.

Kõik elusorganismid maa peal koosnevad rakkudest. Sõltuvalt nende struktuurist on kahte tüüpi rakke: eukarüootid ja prokarüootid.

eukarüootid moodustavad elusorganismide valdkonna. Tõlgitud keelest kreeka keel"eukarüoot" tähendab "tuuma omamist". Sellest tulenevalt on nende organismide koostises tuum, milles on kodeeritud kogu geneetiline teave. Nende hulka kuuluvad seened, taimed ja loomad.

prokarüootid on elusorganismid, mille rakkudes ei ole tuuma. Prokarüootide iseloomulikud esindajad on bakterid ja tsüanobakterid.

Toimumise aeg

Umbes 3,5 miljardit aastat tagasi tekkisid esmakordselt prokarüootid, mis 2,4 miljardit aastat hiljem panid aluse eukarüootsete rakkude arengule.

Suurus

Eukarüootid ja prokarüootid on üksteisest väga erineva suurusega. Seega on eukarüootse raku läbimõõt 0,01–0,1 mm ja prokarüootse raku diameeter 0,0005–0,01 mm. Eukarüoodi maht on umbes 10 000 korda suurem kui prokarüoodil.

DNA

Prokarüootidel on ringikujuline DNA, mis asub nukleoidis. See rakupiirkond on ülejäänud tsütoplasmast eraldatud membraaniga. DNA-l pole RNA ja valkudega midagi pistmist, kromosoome pole.

Eukarüootsete rakkude DNA on lineaarne, paikneb tuumas, milles on kromosoomid.

Eukarüootide ja prokarüootide rakkude jagunemine

Prokarüootid paljunevad peamiselt lihtsa poolitamise teel, samas kui eukarüootid jagunevad mitoosi, meioosi või nende kahe kombinatsiooni teel.

Organellid

Eukarüootsetel rakkudel on organellid, mida iseloomustab nende endi geneetilise aparatuuri olemasolu: mitokondrid ja plastiidid. Neid ümbritseb membraan ja neil on võime paljuneda jagunemise teel.

Prokarüootsetes rakkudes leidub ka organelle, kuid väiksemal arvul ja neid ei piira membraan.

Fagotsütoos

Erinevalt prokarüootidest on eukarüootidel võime seedida tahkeid osakesi, sulgedes need membraani vesiikulisse. Arvatakse, et see funktsioon tekkis vastusena vajadusele tagada prokarüootsest mitu korda suurema raku täielik toitumine. Fagotsütoosi esinemise tagajärg eukarüootides oli esimeste kiskjate ilmumine.

Käiturseadmed

Eukarüootsetel lipudel on piisavalt keeruline struktuur. Need on õhukesed rakkude väljakasvud, mida ümbritseb kolm membraanikihti ja mis sisaldavad 9 paari mikrotuubuleid piki perifeeriat ja kahte keskel. Nende paksus on kuni 0,1 mm ja need võivad kogu pikkuses painduda. Eukarüoote iseloomustab lisaks flagelladele ka ripsmete olemasolu. Need on oma struktuurilt identsed flagelladega, erinevad ainult suuruse poolest. Ripsmete pikkus ei ületa 0,01 mm.

Mõnel prokarüootil on ka lipud, kuid need on väga õhukesed, umbes 20 nanomeetrise läbimõõduga. Need on passiivselt pöörlevad õõnsad valgufilamendid.

Leidude sait

1. Eukarüootid on põhimõtteliselt mitmerakulised organismid, mis paljunevad nende kaudu. Prokarüootid on üherakulised ja paljunevad kaheks jagunemise teel.
2. Prokarüootne DNA on tsütoplasmas vaba ja sellel on rõnga kuju. Eukarüootidel on tuum, kus asub lineaarne DNA.
3. Eukarüootse raku mõõtmed ületavad oluliselt prokarüootse raku suurust, samas kui eukarüoote iseloomustab fagotsütoosi esinemine, mis aitab kaasa raku piisavale toitumisele.

Eukarüootsete rakkude kõige olulisem põhiomadus on seotud geneetilise aparaadi asukohaga rakus. Kõigi eukarüootide geneetiline aparaat asub tuumas ja on kaitstud tuumamembraaniga (kreeka keeles tähendab "eukarüoot" tuuma omamist). Eukarüootne DNA on lineaarne (prokarüootides on DNA ümmargune ja asub raku spetsiaalses piirkonnas - nukleoidis, mis ei ole ülejäänud tsütoplasmast eraldatud membraaniga). Seda seostatakse histooni valkude ja teiste kromosomaalsete valkudega, mida bakteritel ei ole.

Eukarüootide elutsüklis on tavaliselt kaks tuumafaasi (haplofaas ja diplofaas). Esimest faasi iseloomustab haploidne (üksik) kromosoomide komplekt, seejärel moodustub ühinemisel kaks haploidset rakku (või kaks tuuma) diploidne rakk(tuum), mis sisaldab topelt (diploidset) kromosoomide komplekti. Mõnikord järgmisel jagunemisel ja sagedamini pärast mitut jagunemist muutub rakk uuesti haploidseks. Sellised eluring ja üldiselt ei ole diploidsus prokarüootidele iseloomulik.

Kolmandaks ehk kõige rohkem huvitav erinevus, on spetsiaalsete organellide olemasolu eukarüootsetes rakkudes, millel on oma geneetiline aparaat, mis paljunevad jagunemise teel ja on ümbritsetud membraaniga. Need organellid on mitokondrid ja plastiidid. Oma struktuurilt ja tegevuselt on nad silmatorkavalt sarnased bakteritega. See asjaolu ajendas tänapäeva teadlasi arvama, et sellised organismid on eukarüootidega sümbiootilistesse suhetesse astunud bakterite järeltulijad. Prokarüoote iseloomustab väike arv organelle ja ükski neist ei ole ümbritsetud topeltmembraaniga. Prokarüootsetes rakkudes ei ole endoplasmaatilist retikulumit, Golgi aparaati ega lüsosoome.

Teine oluline erinevus prokarüootide ja eukarüootide vahel on endotsütoosi olemasolu eukarüootides, sealhulgas paljudes rühmades fagotsütoos. Fagotsütoos (sõna otseses mõttes "raku söömine") on eukarüootsete rakkude võime püüda kinni, sulgeda membraani vesiikulisse ja seedida mitmesuguseid tahkeid osakesi. See protsess täidab kehas olulise kaitsefunktsiooni. Selle avastas esmakordselt I. I. Mechnikov meritähe lähedalt. Fagotsütoosi ilmnemine eukarüootides on kõige tõenäolisemalt seotud keskmiste suurustega (suuruste erinevuste kohta allpool). Prokarüootsete rakkude suurus on võrreldamatult väiksem ja seetõttu seisid nad eukarüootide evolutsioonilise arengu käigus silmitsi keha varustamise probleemiga. suur summa toit. Selle tulemusena ilmuvad eukarüootide hulka esimesed tõelised liikuvad röövloomad.

Enamikul bakteritel on rakusein, mis erineb eukarüootsest (kõikidel eukarüootidel pole seda). Prokarüootidel on see tugev struktuur, mis koosneb peamiselt mureiinist (arheas pseudomureiin). Mureiini struktuur on selline, et iga rakk on ümbritsetud spetsiaalse võrkkotiga, mis on üks tohutu molekul. Eukarüootide hulgas on paljudel protistidel, seentel ja taimedel rakuseinad. Seentes koosneb see kitiinist ja glükaanidest, madalamates taimedes tselluloosist ja glükoproteiinidest, diatoomid sünteesivad rakuseina ränihapped, kõrgemates taimedes koosneb see tselluloosist, hemitselluloosist ja pektiinist. Ilmselt on suuremate eukarüootsete rakkude jaoks muutunud võimatuks rakuseina loomine ühest suure tugevusega molekulist. See asjaolu võib sundida eukarüoote kasutama rakuseina jaoks teistsugust materjali. Teine seletus on see, et eukarüootide ühine esivanem kaotas seoses üleminekuga röövloomale oma rakuseina ja siis läksid kaduma ka mureiini sünteesi eest vastutavad geenid. Kui mõned eukarüootid pöördusid tagasi osmotroofse toitumise juurde, ilmus rakusein uuesti, kuid erineval biokeemilisel alusel.

Ka bakterite ainevahetus on mitmekesine. Üldiselt on toitumist nelja tüüpi ja neid kõiki leidub bakterite hulgas. Need on fotoautotroofsed, fotoheterotroofsed, kemoautotroofsed, kemoheterotroofsed (fototroofsed kasutavad päikesevalguse energiat, kemotroofsed kasutavad keemilist energiat). Eukarüootid seevastu kas sünteesivad päikesevalgusest energiat ise või kasutavad seda päritolu valmisenergiat. Selle põhjuseks võib olla röövloomade ilmumine eukarüootide hulka, kelle jaoks on kadunud vajadus energia sünteesimiseks.

Teine erinevus on lipu struktuur. Bakterites on need õhukesed – ainult 15-20 nm läbimõõduga. Need on flagelliinivalgust valmistatud õõnsad filamendid. Eukarüootsete lipukate struktuur on palju keerulisem. Need on raku väljakasv, mida ümbritseb membraan ja mis sisaldavad tsütoskeleti (aksoneem), mis koosneb üheksast paarist perifeersest mikrotuubulist ja kahest mikrotuubulist keskel. Erinevalt pöörlevatest prokarüootsetest vippudest painduvad või vingerdavad eukarüootsed lipud. Need kaks organismide rühma, mida me käsitleme, nagu juba mainitud, erinevad suuresti oma keskmise suuruse poolest. Prokarüootse raku läbimõõt on tavaliselt 0,5-10 mikronit, samas kui eukarüootidel on sama näitaja 10-100 mikronit. Sellise raku maht on 1000-10000 korda suurem kui prokarüootse raku oma. Prokarüootides on ribosoomid väikesed (70S-tüüpi). Eukarüootidel on suuremad ribosoomid (80S-tüüpi).

Ilmselt erineb ka nende rühmade esinemisaeg. Esimesed prokarüootid tekkisid evolutsiooni käigus umbes 3,5 miljardit aastat tagasi ja eukarüootsed organismid tekkisid neist umbes 1,2 miljardit aastat tagasi.

Eukarüootsete rakkude kõige olulisem põhiomadus on seotud geneetilise aparaadi asukohaga rakus. Kõigi eukarüootide geneetiline aparaat asub tuumas ja on kaitstud tuumamembraaniga (kreeka keeles tähendab "eukarüoot" tuuma omamist). Eukarüootne DNA on lineaarne (prokarüootides on DNA ümmargune ja asub raku spetsiaalses piirkonnas - nukleoidis, mis ei ole ülejäänud tsütoplasmast eraldatud membraaniga). Seda seostatakse histooni valkude ja teiste kromosomaalsete valkudega, mida bakteritel ei ole.

Eukarüootide elutsüklis on tavaliselt kaks tuumafaasi (haplofaas ja diplofaas). Esimest faasi iseloomustab haploidne (üksik) kromosoomide komplekt, seejärel moodustavad kaks haploidset rakku (või kaks tuuma) ühinedes diploidse raku (tuuma), mis sisaldab topelt (diploidset) kromosoomide komplekti. Mõnikord järgmisel jagunemisel ja sagedamini pärast mitut jagunemist muutub rakk uuesti haploidseks. Selline elutsükkel ja üldiselt diploidsus ei ole prokarüootidele iseloomulik.

Kolmas, võib-olla kõige huvitavam erinevus on spetsiaalsete organellide olemasolu eukarüootsetes rakkudes, millel on oma geneetiline aparaat, mis paljunevad jagunemise teel ja on ümbritsetud membraaniga. Need organellid on mitokondrid ja plastiidid. Oma struktuurilt ja tegevuselt on nad silmatorkavalt sarnased bakteritega. See asjaolu ajendas tänapäeva teadlasi arvama, et sellised organismid on eukarüootidega sümbiootilistesse suhetesse astunud bakterite järeltulijad. Prokarüoote iseloomustab väike arv organelle ja ükski neist ei ole ümbritsetud topeltmembraaniga. Prokarüootsetes rakkudes ei ole endoplasmaatilist retikulumit, Golgi aparaati ega lüsosoome.

Teine oluline erinevus prokarüootide ja eukarüootide vahel on endotsütoosi olemasolu eukarüootides, sealhulgas paljudes rühmades fagotsütoos. Fagotsütoos (sõna otseses mõttes "raku söömine") on eukarüootsete rakkude võime püüda kinni, sulgeda membraani vesiikulisse ja seedida mitmesuguseid tahkeid osakesi. See protsess täidab kehas olulise kaitsefunktsiooni. Selle avastas esmakordselt I. I. Mechnikov meritähe lähedalt. Fagotsütoosi ilmnemine eukarüootides on kõige tõenäolisemalt seotud keskmiste suurustega (suuruste erinevuste kohta allpool). Prokarüootsete rakkude suurus on võrreldamatult väiksem ja seetõttu seisid nad eukarüootide evolutsioonilise arengu käigus silmitsi probleemiga varustada keha suure koguse toiduga. Selle tulemusena ilmuvad eukarüootide hulka esimesed tõelised liikuvad röövloomad.

Enamikul bakteritel on rakusein, mis erineb eukarüootsest (kõikidel eukarüootidel pole seda). Prokarüootidel on see tugev struktuur, mis koosneb peamiselt mureiinist (arheas pseudomureiin). Mureiini struktuur on selline, et iga rakk on ümbritsetud spetsiaalse võrkkotiga, mis on üks tohutu molekul. Eukarüootide hulgas on paljudel protistidel, seentel ja taimedel rakuseinad. Seentel koosneb kitiinist ja glükaanidest, madalamatel taimedes tselluloosist ja glükoproteiinidest, ränihapetest sünteesivad ränihapetest rakuseina, kõrgematel taimedes tselluloosist, hemitselluloosist ja pektiinist. Ilmselt on suuremate eukarüootsete rakkude jaoks muutunud võimatuks rakuseina loomine ühest suure tugevusega molekulist. See asjaolu võib sundida eukarüoote kasutama rakuseina jaoks teistsugust materjali. Teine seletus on see, et eukarüootide ühine esivanem kaotas seoses üleminekuga röövloomale oma rakuseina ja siis läksid kaduma ka mureiini sünteesi eest vastutavad geenid. Kui mõned eukarüootid pöördusid tagasi osmotroofse toitumise juurde, ilmus rakusein uuesti, kuid erineval biokeemilisel alusel.

Ka bakterite ainevahetus on mitmekesine. Üldiselt on toitumist nelja tüüpi ja neid kõiki leidub bakterite hulgas. Need on fotoautotroofsed, fotoheterotroofsed, kemoautotroofsed, kemoheterotroofsed (fototroofsed kasutavad päikesevalguse energiat, kemotroofsed kasutavad keemilist energiat).