Σύμφωνα με τη σύγχρονη θεωρία των κυττάρων, η κύριαη δομική και λειτουργική μονάδα των ζωντανών όντων που ζουν στη Γη είναι ένα κύτταρο. Είναι ένα πολύπλοκο ανοιχτό αυτο-οργάνωση και αναπαραγωγή βιοσυστήματος. Η δομή και η λειτουργία των κυττάρων μελετώνται με κυτταρολογία και μικροβιολογία. Το τελευταίο εξετάζει τις ιδιαιτερότητες της ζωτικής δραστηριότητας των βακτηρίων, τα οποία είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί. Αυτό το άρθρο θα μελετήσει τους τύπους κυτταρικής οργάνωσης: μεμονωμένους και πολυκυτταρικούς οργανισμούς, αποικιακές μορφές, καθώς και δομικά χαρακτηριστικά προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων.
Οργανωτικά επίπεδα διαβίωσης
Στη βιολογία, διακρίνονται 6 επίπεδα οργάνωσης της ζωής:μοριακά, κυτταρικά, οργανικά, ειδικά για τον πληθυσμό, βιογεωγενετικά και βιοσφαιρικά. Εξετάστε το κυτταρικό επίπεδο οργάνωσης, στο οποίο πραγματοποιούνται μεταβολικές αντιδράσεις (μεταβολισμός και ενέργεια) στα κύτταρα και διασφαλίζεται επίσης η αναπαραγωγή. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στη μεταφορά κληρονομικών χαρακτηριστικών (γονίδια) από γονικά σε θυγατρικά κύτταρα.
Έτσι, οι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι,στην ουσία, απόλυτα αναπόσπαστα και ανεξάρτητα άτομα, τα οποία λειτουργούν με όμοια όργανα και ιστούς. Πιο σύνθετοι τύποι κυτταρικής οργάνωσης είναι η αποικιοκρατία και η πολυκυτταρικότητα. Χρησιμοποιώντας το Volvox ως παράδειγμα, θα εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά των αποικιακών μορφών. Αποτελείται από κύτταρα διαφόρων τύπων: φυτικά και γενετικά, παρόλο που συνδέονται μεταξύ τους με την ανάπτυξη του κυτταροπλάσματος, αλλά λειτουργούν σε μεγαλύτερο βαθμό αυτόνομα. Οι αποικίες των πράσινων φυκών volvox είναι ένα ζωντανό παράδειγμα της εξελικτικής ανάπτυξης της ζωντανής ύλης από μονοκύτταρους σε πολυκύτταρους οργανισμούς, που έχουν την πιο περίπλοκη δομή. Τα κύτταρα τους συνδυάζονται σε ιστούς και σχηματίζουν όργανα που εκτελούν διάφορες λειτουργίες.
Το κυτταρικό επίπεδο οργάνωσης σε τέτοιους οργανισμούςμετατρέπεται σε εξειδικευμένες δομές - συστήματα (αναπνευστικό, πεπτικό, εκκρίσιμο κ.λπ.) Έτσι, ένας πολυκύτταρος οργανισμός λειτουργεί ως αδιαίρετο σύνολο και τα κύτταρα είναι οι δομικές μονάδες του.
Χαρακτηριστικά προκαρυωτικών οργανισμών
Κύτταρα που δεν έχουν πυρήνα και το κληρονομικό υλικό - μόρια DNA - βρίσκονται απευθείας σε ένα πυκνότερο στρώμα του κυτταροπλάσματος ονομάζονται προκαρυωτικά.
Τύποι κυτταρικής οργάνωσης με βάσηυπάρχει ένα σημάδι της παρουσίας ή της απουσίας ενός πυρήνα - αυτά είναι προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα κύτταρα χωρίς πυρηνικά: βακτήρια και κυανοβακτήρια, έχουν μια συγκεκριμένη δομή που σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά του μεταβολισμού. Ας τα απαριθμήσουμε: αυτή είναι η απουσία στο κύτταρο τέτοιων οργανίων όπως τα μιτοχόνδρια, οι συσκευές Golgi, τα λυσοσώματα, τα κενοτόπια, το κέντρο των κυττάρων, το ενδοπλασματικό δίκτυο. Υπάρχουν ριβοσώματα που συνθέτουν βακτηριακή πρωτεΐνη, τα κενοτόπια αερίου είναι σπάνια (ιδιοκατασκευή στη ζωή σε υδάτινα σώματα ή σε υγρό έδαφος). Ορισμένες μορφές περιέχουν οργανίδια κίνησης - μαστίγια.
Επιπλοκή της δομής και των λειτουργιών των ευκαρυωτικών
Κυτταρολόγοι, συνεχίζοντας να μελετούν τους τύπους των κυττάρωνοργανώσεις, διαπίστωσαν ότι τα πυρηνικά κύτταρα έχουν ένα πολύ περίπλοκο σύστημα οργελίων που παρέχουν το μεταβολισμό και την ενέργειά τους. Λόγω της συντονισμένης εργασίας των οργανιδίων, το εσωτερικό τους περιβάλλον χαρακτηρίζεται από τη σταθερότητα της σύνθεσης και των ιδιοτήτων - τη λεγόμενη κυτταρική ομοιόσταση.
Ευκαρυώτες, που περιλαμβάνουν μυκητιακά κύτταρα,φυτά, ζώα και ανθρώπους, περιέχουν τον πυρήνα, το ενδοπλασματικό δίκτυο, το σύμπλεγμα Golgi, τα μιτοχόνδρια, τα ριβοσώματα, το κέντρο των κυττάρων, τα λυσοσώματα, τα πλαστικά και τα κενοτόπια. Στα ευκαρυωτικά, η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Συνοδεύεται από το σχηματισμό ενός ολόκληρου συστήματος που ονομάζεται άξονας σχάσης.
Διαφορές στον μεταβολισμό μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών
Σύγκριση προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών τύπωνκυτταρική οργάνωση, θα διαπιστώσουμε ότι έχουν ομοιότητες και μάλλον σοβαρές διαφορές. Για παράδειγμα, η διαδικασία οξείδωσης οργανικών ενώσεων με οξυγόνο που απορροφάται από τα κύτταρα των βακτηρίων και των πυρηνικών οργανισμών οδηγεί σε παρόμοια αποτελέσματα: η διάσπαση της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και το νερό με την απελευθέρωση τμημάτων ενέργειας με τη μορφή συνθεμένων μορίων ΑΤΡ.
Αυτή η ουσία είναι μια παγκόσμια πηγήενέργεια τόσο για μη πυρηνικούς οργανισμούς όσο και για ευκαρυώτες. Διαφορές στην κυτταρική αναπνοή μπορούν να βρεθούν λαμβάνοντας υπόψη τις δομές που πραγματοποιούν αυτήν τη διαδικασία. Στους πυρηνικούς οργανισμούς, εμφανίζεται στα μιτοχονδριακά cristae με τη βοήθεια ενός ενζυματικού συστήματος - του κύκλου Krebs, και στα βακτήρια εμφανίζεται στις πτυχές της κυτταροπλασματικής μεμβράνης, στην οποία βρίσκονται τα ένζυμα.
Τύποι κυτταρικής οργάνωσης μικροοργανισμών
Η μικροβιολογία μελετά βακτήρια και κυανοβακτήρια,που είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί. Τα βακτήρια διαφέρουν ως προς το σχήμα τους και έχουν αντίστοιχα ονόματα: κόκκοι (με τη μορφή μικρών μονών μπαλών), δονήματα (με τη μορφή κόμμα), σταφυλόκοκκους (που μοιάζουν με τσαμπί σταφύλι). Τα κυανοβακτήρια όπως το nostok και το anabena είναι μη πυρηνικά κύτταρα με τοίχωμα βλεννογόνου κυττάρου · διαφέρουν από τα βακτήρια στο ότι περιέχουν φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες που βρίσκονται στα χρωματοφόρα.
Όλα τα παραπάνω παραδείγματα δείχνουν ότι η κυτταρική οργάνωση διαφόρων μικροοργανισμών είναι διαφορετική και οφείλεται στις ιδιαιτερότητες της δομής τους και της ζωτικής τους δραστηριότητας.
