Прокариоты и эукариоты

Размер прокариотических клеток от 0.1 до 5.0 мкм, а большинства эукариотических клеток от 10 до 100 мкм.

Две большие группы клеток

Помыв руки после того, как ты взялся за дверную ручку, ты смываешь одних из самых распространённых живых существ на Земле: бактерии. Бактерии вместе со второй группой, археями, относятся к прокариотам. Название происходит от греческих слов со значением «до ядра». Животные, растения, грибы и протисты являются эукариотами, то есть «имеющими настоящее ядро». Это самое глубокое различие в устройстве клеток.

У всех клеток обоих типов есть четыре общие части. Есть плазматическая мембрана, отделяющая внутреннее от внешнего. Есть цитоплазма, студенистый цитозоль, в котором находится всё остальное. Есть ДНК, генетический материал. И есть рибосомы, которые производят белки. Во всём остальном эти две группы сильно различаются.

Внутри бактерии

У прокариот нет ядра и других органоидов, окружённых мембраной. Их ДНК находится в центральной области, которая называется нуклеоидом, обычно в виде одной кольцевой хромосомы, и не отделена от остальной клетки. У большинства бактерий есть клеточная стенка из пептидогликана, вещества, отличного от целлюлозы растительных стенок. Стенка защищает клетку, сохраняет её форму и помогает ей не высыхать. У многих бактерий снаружи от стенки есть ещё липкая капсула, которая позволяет им прикрепляться к поверхностям.

У некоторых прокариот есть дополнительные части. Жгутик представляет собой длинный хлыст, который вращается и толкает клетку вперёд. Пили служат для передачи генетического материала от одной бактерии к другой при прямом контакте; этот процесс называется конъюгацией. Фимбрии представляют собой короткие волоски, которые помогают бактерии прикрепиться к клетке хозяина. Не у каждой бактерии есть все эти части.

Почему прокариоту помогает малый размер

Прокариоты крошечные, от 0.1 до 5.0 мкм. При таком размере молекулы, попавшие внутрь через мембрану, расходятся по всей клетке одной лишь диффузией, а отходы так же быстро выходят наружу. Эукариотическая клетка в десять или сто раз шире и не может на это полагаться. Она распределяет работу между органоидами и перемещает вещества в везикулах по внутренним путям. В эукариотической клетке ядро окружено мембраной, а ДНК разделена на несколько линейных хромосом. У каждого вида своё число хромосом: 46 у человека и 8 у плодовой мушки.

Большинство микробов не являются возбудителями болезней. Микробом называют любое живое существо настолько маленькое, что увидеть его можно только в микроскоп, и большинство бактерий совсем безвредны. Некоторые даже полезны: бактерии в кишечнике производят витамин K, который организм сам вырабатывать не может, а взамен получают убежище и постоянный запас пищи. В световой микроскоп бактерии, например сальмонеллы (Salmonella), выглядят как крошечные окрашенные точки. Видно, что они есть, и примерно понятна их форма, но внутреннее устройство остаётся скрытым, пока не возьмёшь электронный микроскоп.

Органоиды, которые когда-то были бактериями

Митохондрии и хлоропласты необычные органоиды. У каждого две мембраны, собственная ДНК и собственные рибосомы, и по размеру они примерно как бактерия. Убедительные данные говорят в пользу объяснения, которое называется эндосимбиозом, «жизнью внутри». Давным-давно клетки-хозяева поглотили бактерии, использовавшие кислород, и бактерии, способные к фотосинтезу, но не переварили их. За многие миллионы лет гости стали частью хозяина. Бактерии, использовавшие кислород, превратились в митохондрии, а фотосинтезирующие, родственные современным цианобактериям, превратились в хлоропласты.