Бактериальная клетка меньше чем растительная в 100 раз
Биология. 5 класс
Открытие клетки
Заполните пропуск, выбрав правильный вариант из выпадающего меню.
Естествоиспытатель Роберт Гук, первооткрыватель клеток, рассматривал срез пробки в самодельный микроскоп. Он смог увидеть клетки.
Наблюдения Роберта Гука
Выделите цветом те структуры клетки, которые увидел в свой микроскоп Роберт Гук.
Размеры разных клеток
Вычеркните неправильные утверждения.
Бактериальная клетка обычно:
меньше, чем растительная в 100 раз
больше, чем растительная клетка в 10 раз
такого же размера, как растительная клетка
Избирательная проницаемость мембраны
Выделите цветом правильные свойства.
Избирательная проницаемость – это свойство клеточной мембраны:
пропускать полезные вещества внутрь
не пропускать вредные вещества внутрь
не пропускать кислород внутрь клетки
Органоиды клетки
Установите соответствие между изображением органоида и его названием.
Рибосомы – фабрики сборки нужных клетке белков
Клеточная мембрана – пограничное подразделение клетки
Митохондрии – энергетические станции клетки
Строение клетки
Выберите правильный ответ:
Мембрана …., чем клеточная стенка.
Заполнение вакуоли
Подчеркните правильный ответ.
Внутри вакуолей содержится:
Строение клетки
Выберите правильный ответ:
Клеточная стенка окружена клеточной мембраной.
Клеточная мембрана окружена клеточной стенкой.
Срок жизни клетки
Вставьте в текст пропущенные слова.
Сколько лет может жить клетка растений? Очень по-разному. Некоторые клетки живут очень недолго, например, клетки на поверхности корня, которые помогают всасывать воду – они живут всего пару дней. А клетки внутри ствола, которые запасают вещества, могут жить десятилетиями и даже столетиями. А есть «спящие» клетки – они активируются при ранениях ствола, и из них начинают расти новые побеги в случае необходимости.
Биология. 5 класс
Открытие клетки
Заполните пропуск, выбрав правильный вариант из выпадающего меню.
Естествоиспытатель Роберт Гук, первооткрыватель клеток, рассматривал срез пробки в самодельный микроскоп. Он смог увидеть клетки.
Наблюдения Роберта Гука
Выделите цветом те структуры клетки, которые увидел в свой микроскоп Роберт Гук.
Размеры разных клеток
Вычеркните неправильные утверждения.
Бактериальная клетка обычно:
меньше, чем растительная в 100 раз
больше, чем растительная клетка в 10 раз
такого же размера, как растительная клетка
Избирательная проницаемость мембраны
Выделите цветом правильные свойства.
Избирательная проницаемость – это свойство клеточной мембраны:
пропускать полезные вещества внутрь
не пропускать вредные вещества внутрь
не пропускать кислород внутрь клетки
Органоиды клетки
Установите соответствие между изображением органоида и его названием.
Митохондрии – энергетические станции клетки
Рибосомы – фабрики сборки нужных клетке белков
Клеточная мембрана – пограничное подразделение клетки
Строение клетки
Выберите правильный ответ:
Мембрана …., чем клеточная стенка.
Заполнение вакуоли
Подчеркните правильный ответ.
Внутри вакуолей содержится:
Строение клетки
Выберите правильный ответ:
Клеточная стенка окружена клеточной мембраной.
Клеточная мембрана окружена клеточной стенкой.
Срок жизни клетки
Вставьте в текст пропущенные слова.
Сколько лет может жить клетка растений? Очень по-разному. Некоторые клетки живут очень недолго, например, клетки на поверхности корня, которые помогают всасывать воду – они живут всего пару дней. А клетки внутри ствола, которые запасают вещества, могут жить десятилетиями и даже столетиями. А есть «спящие» клетки – они активируются при ранениях ствола, и из них начинают расти новые побеги в случае необходимости.
Сравнение строения животных, растительных, грибных и бактериальных клеток
Клетка – основная функциональная и структурная единица жизни. Она играет жизненно важную роль во всех биологических процессах и включает мембраносвязанные органеллы, которые участвуют в различных специализированных индивидуальных функциях, чтобы поддерживать жизнь и активность клетки.
Впервые клетку заметил и открыл английский натурфилософ Роберт Гук в 1665 году. Слово «клетка» происходит от латинского языка, что означает «маленькая комната».
На основании наличия ядра и других мембраносвязанных клеточных органелл клетки живых организмов классифицируются на прокариотические и эукариотические.
Бактериальная клетка
Бактерии – это одноклеточные живые организмы, имеющие прокариотические клетки, так как у них отсутствует несколько мембраносвязанных органелл и ядро.
Согласно теории эволюции, бактерии были самыми первыми организмами, которые появились на Земле, и поэтому они считается одной из древнейших форм жизни на планете.
Клетка грибов
Клетки грибов – это эукариотические клетки, похожие на растительные и животные клетки тем, что у них есть ядро, клеточная мембрана, цитоплазма и митохондрии. Как и клетки растений, клетки грибов имеют жесткую клеточную стенку, но не из целлюлозы, а из хитина.
Растительная клетка
Растительные клетки – это эукариотические клетки, которые отличаются от клеток животных по нескольким фундаментальным факторам. Подобно животной клетке, растительная клетка включает ядро и другие мембраносвязанные клеточные органеллы.
Клетки животных
Клетки животных – это эукариотические клетки, которые содержат мембраносвязанное ядро. В отличии от растительных клеток, у животных отсутствуют клеточная стенка, пластиды и некоторые другие органеллы.
Таблица. Сходства и различия в строении клеток животных, растений, грибов и бактерий
Некоторые ключевые отличия между клетками животных, растений, грибов и бактерий перечислены таблице ниже.
Маленький, да удаленький: самые маленькие клетки
Маленький, да удаленький: самые маленькие клетки
Наноархея Nanoarchaeum equitans достигает 350–500 нм в диаметре и паразитирует на другой архее — Ignicoccus hospitalis, имеющей «нормальные» размеры. Слева — электронные микрофотографии клетки I. hospitalis в окружении клеток N. equitans (сканирующая и просвечивающая электронные микроскопии). Справа — снимок с конфокального микроскопа, клетки N. equitans окрашены красным, I. hospitalis — зеленым.
Автор
Редактор
Стоило микробиологам смириться с тем, что некоторые вирусы, например, мимивирусы, по размерам превосходят многих бактерий, как выяснилось, что существует огромное количество бактерий и архей, которые столь малы, что могут проходить через фильтры с порами диаметром менее 0,45 мкм (450 нм), считавшиеся ранее непроницаемыми для клеток. Где же обитают эти загадочные пигмеи микробного мира, и каковы особенности их физиологии?
Хотя существование очень маленьких микробов было установлено еще в 1952 году, фильтрация через мембрану с порами диаметром 450 нм долгое время оставалась стандартным методом очистки водных образцов от клеток. Пропущенная через такой фильтр вода считалась пригодной для длительного хранения, а пропущенная через фильтр с порами диаметром 220 нм — стерильной. Однако впоследствии исследователи, следившие за концентрацией радиоактивно-меченной глюкозы, аминокислот и фосфатов в такой воде, показали, что эти вещества метаболизируются какими-то очень маленькими клетками, которые проникли сквозь фильтры. Такие маленькие микроорганизмы назвали ультрамикробактериями, или нанобактериями, (если они относятся к домену бактерий) и наноархеями (если они относятся к археям). Как показали многочисленные исследования, эти мельчайшие живые организмы во многом отличаются от клеток «обычных» микробов [1].
Кто же они, эти мельчайшие микроорганизмы?
Действительно ли эти крохотные клетки представляют собой самостоятельные виды? Может, это особые стадии жизненных циклов микробов «нормальных» размеров?
Пока что известно, что клетки некоторых бактерий при определенных условиях действительно сильно мельчают. Речь идет об условиях недостатка питательных веществ. Дело в том, что при уменьшении размера клетки отношение площади ее поверхности к объему увеличивается, поэтому она эффективнее удовлетворяет свои потребности в питательных веществах, впитываемых из окружающей среды. По этой причине многие микроорганизмы мельчают, когда жизнь становится тяжелой. Например, клетки Staphylococcus aureus при недостатке питательных веществ уменьшаются почти на 40%, а бактерии Pseudomonas syringae могут становиться вполовину меньше при неблагоприятных условиях.
В то же время некоторые микробы, имеющие весьма скромные размеры в природе, разрастаются на благодатных лабораторных средах. Например, пелагическая (то есть обитающая в толще океана) бактерия Sphignomonas alaskensis в естественной среде обитания достигает 0,2–0,5 мкм в диаметре и 0,5–3 мкм в длину, а в лаборатории ее клетки увеличиваются до 0,8 мкм в диаметре и 2–3 мкм в длину.
Интересно, что некоторые микроорганизмы, хотя и превышают 220 или 450 нм в диаметре, каким-то образом ухитряются протискиваться через поры фильтра. Как правило, это микробы, лишенные плотной клеточной стенки.
Наконец следует признать, что действительно существуют виды бактерий и архей, размеры клеток которых в любых условиях не превышают 50–400 нм в диаметре (около 0,1 мкм 3 в объеме), и именно этих микробов мы рассмотрим подробно.
Особенности физиологии и образа жизни клеток-пигмеев
Многие наномикробы ведут симбиотический образ жизни, а иногда даже паразитируют на других микроорганизмах. Так как часть необходимых для жизни соединений они получают от симбионта или хозяина, многие гены нанобактерий, отвечающие за различные метаболические процессы, становятся ненужными и утрачиваются. Так, в 2002 году был описан случай паразитирования одного вида архей, Nanoarchaeum equitans, на археях другого вида — Ignicoccus hospitalis [2]. Геном N. equitans содержит всего лишь полмиллиона пар оснований, и эта архея не может существовать без своего хозяина, а вот клеткам I. hospitalis, похоже, нахлебник и не причиняет вреда, и не приносит пользы (рис. 1).
Рисунок 1. Наноархея Nanoarchaeum equitans (маленькие шарики) паразитирует на архее Ignicoccus hospitalis (большие шары). Фотографии получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. На некоторых изображениях видны мембранные контакты клеток.
Более сложные паразитические отношения сложились у бактерии Actinomyces odontolyticus subsp. actinosynbacter XN00, обитающей в полости рта человека, с маленькой бактерией, обозначаемой TM7x (ее относят к предполагаемому отделу Saccharibacteria). Клетки TM7x имеют сферическую форму 200–300 нм в диаметре, а геном этой бактерии включает всего лишь 0,705 миллиона пар оснований. В нормальных условиях TM7x просто прикрепляется к клеткам A. odontolyticus subsp. actinosynbacter XN00 и получает от них некую долю аминокислот, которые сама не может синтезировать. Однако в условиях голодания TM7x становится паразитом, буквально высасывает все соки из своего хозяина и убивает его. Но оказалось, что TM7x в нормальных условиях приносит своему хозяину и пользу, подавляя активность атакующих его макрофагов ротовой полости [3].
Свободноживущие наномикроорганизмы удалось найти в самых разных местообитаниях. Многие из них были обнаружены с помощью метагеномики, то есть секвенирования всех молекул ДНК, содержащихся в образце из окружающей среды. Многие из собранных таким образом геномов имеют крайне малые размеры, что свидетельствует об их вероятной принадлежности очень маленьким микроорганизмам. Изучение микробов в их естественной среде обитания, без культивирования, также возможно с помощью проточной цитометрии [4] и флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). С помощью FISH можно флуоресцентно метить организмы с определенными последовательностями рРНК и, следовательно, относящиеся к одной таксономической группе, а затем отделять флуоресцирующие клетки с помощью цитометра. Такой подход позволил, например, описать кладу ультрамикробактерий, обозначаемую как LD12, которая обитает в пресной воде.
Рисунок 2. Клетка археи группы ARMAN
Некоторых наномикробов даже удалось вырастить в культуре. Бактерию Ca. Pelagibacter ubique удалось вырастить на нестандартной среде, состоящей из метионина, глицина, пирувата и искусственной морской воды (рис. 3) [1]. Выяснилось, что в условиях недостатка глицина эта бактерия может потреблять гликолат, который превращает в глицин, а глицин, в свою очередь, использует для биосинтеза серина. Вероятно, способность превращать гликолат в глицин возникла в ходе эволюции в ответ на избыток гликолата, который появляется в фикопланктоне в условиях углеродного голодания.
Рисунок 3. Клетка Ca. Pelagibacter ubique под электронным микроскопом
Некоторые ультрамикробактерии освоили бедные кислородом пелагические воды. Так, с помощью проточной цитометрии выделили группу бактерий SUP05, способных метаболизировать серу и, по-видимому, играющих важную роль в круговороте углерода, серы и азота.
Наномикробы приспособились даже к условиям торфяных болот, где, хотя и нет недостатка в органическом углероде, очень мало минеральных веществ. Например, в сфагновом болоте на севере России удалось выделить множество видов нанобактерий и наноархей из самых разных систематических групп.
Мельчайшие микроорганизмы сумели освоить даже льды Гренландии, размножаясь при отрицательных температурах и крайне низких концентрациях питательных веществ. Живые клетки были обнаружены даже в образце гренландского льда возрастом 120 тысяч лет! Примечательно, что, помимо бактерий и архей, в образцах льда найдены даже споры грибов.
В 2015 году представители трех предполагаемых отделов бактерий (WWE3, OD11 и OP1) были найдены в окрестностях реки Колорадо — в подземных водах, расположенных на глубине нескольких метров от поверхности [6]. С помощью криоэлектронной микроскопии у них удалось идентифицировать пили, клеточные стенки и даже пронаблюдать клеточное деление и заражение вирусами. Последующий метагеномный анализ показал, что у этих бактерий имеется фермент Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза), с помощью которого растения фиксируют углекислый газ и в цикле Кальвина включают его в углеводы. Однако у формы Рубиско, найденной у ультрамикробактерий, фиксация углекислого газа сопряжена с непосредственным образованием АТФ из АМФ [7].
Заключение
Несмотря на очень малые размеры, нанобактерии и наноархеи освоили самые разнообразные, зачастую даже экстремальные местообитания. У них обнаруживаются уникальные метаболические пути, они способны к сложным взаимодействиям с другими организмами — чего стоит одна крошечная бактерия TM7x, которая научилась даже усмирять макрофагов в ротовой полости человека! Бурное описание сотен и тысяч новых видов микроорганизмов, ставшее возможным благодаря распространению метагеномики, несомненно, приведет к открытию еще более удивительных свойств самых маленьких живых клеток на Земле.
Сравнение растительной животной грибной и бактериальной клетки?
В бактериальной клетке:
Есть цитоплазматическая мембрана;
Есть капсула (слизистая структура, плотно связанная с мембраной);
Есть клеточная стенка, образована пектином или муреином;
Нет контаков между клетками;
Есть плазмиды, цитоплазма, рибосомы, мезосомы, пили, органеллы для перемещения;
Нет пероксисом, лизосом, пластидов, центриолей, митохондрий, эндоплазматического ретикулума или сети, аппарата Гольджи.
В растительной клетке:
Есть ядро, которое придает клетке форму, запасает питательные вещества, определяет рамки роста;
Есть клеточная мембрана;
Есть клеточная стенка;
Есть контакты между клеткам, представлены плазмодесмами (цитоплазматические «мостики», соединяющие клетки);
Есть цитоплазма, митохондрии, эндоплазматический ретикулум или сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, пластиды, цитоскелет, пероксисомы, органеллы для перемещения;
Лизосомы обычно не видны;
Центриоли есть у низших растений;
Нет пилей, мезосом, плазмидов.
В животной клетке:
Ядро есть, отвечает за передачу генетической информации;
Есть клеточная мембрана;
Нет клеточной стенки;
Есть контакты между клетками, представлены демосомами (обеспечивают структурную целостность слоёв клеток);
Есть цитоплазма, митохондрии, эндоплазматический ретикулум или сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, цитоскелет, центриоли, лизосомы, пероксисомы, органеллы для перемещения;
Нет пилей, мезосом, плазмидов, пластидов.
В клетке гриба:
Есть клеточная мембрана;
Есть клеточная стенка, образована хитином;
Есть контакты между клетками;
Есть цитоплазма, митохондрии, эндоплазматический ретикулум или сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, цитоскелет, лизосомы, пероксисомы;
Нет пилей, мезосом, плазмидов, пластидов, центриолей, органелл для перемещения.