Главная | Обратная связь

Классификация организмов на основании строения клеток

Все клеточные формы жизни на Земле по строению клеток условно разделяются на два надцарства (домена):

прокариоты (доядерные) — более простой тип клеток, эволюционно первичны;

эукариоты (ядерные) — более прогрессивный тип клеток, происходящий от прокариот. Характеризуются в первую очередь наличием клеточного ядра. Подавляющее большинство известных многоклеточных организмов, в том числе человек, являются эукариотическими.

Эукариоты

Эукарио́ты, или я́дерные (лат. Eucaryota от греч. εύ- — хорошо и κάρυον — ядро) — домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат я́дра. Все клеточные формы жизни, кроме бактерий и архей, являются ядерными.

Ядерное надцарство делится на четыре царства: животные, растения, грибы, а также протисты — причём последние являются парафилетической группой, предковой для трёх остальных. Независимо от количества клеток в организме и их специализации, все эукариотические организмы обладают значительным сходством принципиального строения клетки. Все эукариоты имеют общее происхождение, поэтому группа ядерных рассматривается как монофилетический таксон наивысшего ранга. Согласно наиболее распространённой оценке, эукариоты появились 1,5—2 млрд лет назад. Важную роль в эволюции эукариот сыграл симбиогенез: симбиоз между эукариотической клеткой (видимо, уже имевшей ядро и способной к фагоцитозу) и проглоченными этой клеткой бактериями — предшественниками митохондрий и хлоропластов.

Мезокариоты

Мезокариоты (лат. mesocaryota) — организмы с промежуточным между прокариотами и эукариотами типом организации генетического аппарата. К мезокариотам относятся динофитовые водоросли — динофлагеллаты.

Мезокариоты уже обладают четко дифференцированным ядром, однако в его строении сохранились некоторые черты примитивности, присущие нуклеоиду. Подобная двойственность проявляется и в других чертах организации клетки. Ядро мезокариот, называемое динокарион, содержит от 5 до 284 «хромосом» и характеризуется значительным содержанием ДНК (3—200 пг), по кинетическим параметрам напоминающее эукариотическое, но обогащённое 5-гидроксиметилурацилом (3—19 мол. %).

«Хромосомы» постоянно конденсированы, то есть молекулярно-генетические процессы осуществляются в этих морфологически стабильных структурах. Гистоны инуклеосомная организация в них не обнаружены, хотя выявлено небольшое кол-во гистоноподобных белков, не гомологичных ни гистонам, ни гистоноподобным белкам прокариот (отношение белок/ДНК — 0,1, в то время как у остальных эукариот оно близко к 1). Распределения «хромосом» при делении клеток, по-видимому, опосредуются их контактом с сохраняющей интактность ядерной мембраной.

Отсутствуют данные о наличии какого-либо периода синтеза ДНК, подобного S-фазе интерфазы эукариот. Не исключено, что транскрипционная активность ограничена периферической диффузной областью «хромосом» мезокариот. Тип организации генетического аппарата мезокариот может рассматриваться эволюционно не только как переходный от прокариот к эукариотам, но и как независимая ветвь развития от общих с эукариотами предков, например, древних архебактерий.

Прокариоты

Прокарио́ты (лат. Procaryota, от др.-греч. προ «перед» и κάρυον «ядро»), или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, уцианобактерий). Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. Тип питания осмотрофный.

Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числецианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.

Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): Бактерии (Bacteria) и Археи (Archaea).

Изучение бактерий привело к открытию горизонтального переноса генов, который был описан в Японии в 1959 г. Этот процесс широко распространен среди прокариот, а также у некоторых эукариот. Открытие горизонтального переноса генов у прокариот заставило по-другому взглянуть на эволюцию жизни. Ранее эволюционная теория базировалась на том, что виды не могут обмениваться наследственной информацией. Прокариоты могут обмениваться генами между собой непосредственно (конъюгация, трансформация) а также с помощью вирусов — бактериофагов (трансдукция).

Характерными особенностями прокариотов является: отсутствие четко оформленного ядра; наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей; структуры, в которых происходит фотосинтез; формы размножения; размер рибосомы (70s)

Археи

Архе́и (лат. Archaea от др.-греч. ἀρχαῖος «извечный, древний, первозданный, старый») — домен живых организмов (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду сбактериями и эукариотами). Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл.

Ранее археи объединяли с бактериями в общую группу, называемую прокариоты (или царство Дробянки (лат. Monera)), и они назывались архебактерии, однако сейчас такая классификация считается устаревшей: установлено, что археи имеют свою независимую эволюционную историю и характеризуются многими биохимическими особенностями, отличающими их от других форм жизни.

В настоящее время археи подразделяют на 5 типов. Из этих групп наиболее изученными являются кренархеоты (лат. Crenarchaeota) и эвриархеоты(лат. Euryarchaeota). Классифицировать археи по-прежнему сложно, так как подавляющее большинство из них никогда не выращивались в лабораторных условиях и были идентифицированы только по анализу нуклеиновых кислот из проб, полученных из мест их обитания.

Археи и бактерии очень похожи по размеру и форме клеток, хотя некоторые археи имеют довольно необычную форму, например, клетки Haloquadratum walsbyiплоские и квадратные. Несмотря на внешнее сходство с бактериями, некоторые гены и метаболические пути архей сближают их с эукариотами (в частности ферменты, катализирующие процессы транскрипции и трансляции). Другие аспекты биохимии архей являются уникальными, к примеру, присутствие в клеточных мембранах липидов, содержащих простую эфирную связь. Большая часть архей — хемоавтотрофы. Они используют значительно больше источников энергии, чем эукариоты: начиная от обыкновенных органических соединений, таких как сахара, и заканчивая аммиаком, ионами металлов и даже водородом. Солеустойчивые археи — галоархеи (лат. Haloarchaea) — используют в качестве источника энергии солнечный свет, другие виды архей фиксируют углерод, однако, в отличие от растений ицианобактерий (синезелёных водорослей), ни один вид архей не делает и то, и другое одновременно. Размножение у архей бесполое: бинарное деление,фрагментация и почкование. В отличие от бактерий и эукариот, ни один известный вид архей не формирует спор.

Изначально археи считали экстремофилами, живущими в суровых условиях, таких как горячие источники и солёные озёра, однако потом они были обнаружены в самых различных местах, включая почву, океаны, болота и толстую кишку человека. Архей особенно много в океанах, и, возможно, планктонные археи являются самой многочисленной группой ныне живущих организмов. В наше время археи признаны важной составляющей жизни на Земле и играют роль в круговоротах углерода иазота. Ни один из известных представителей архей не является паразитом или патогенным организмом, однако часто они бывают мутуалистами и комменсалами. Некоторые представители являются метаногенами и обитают в пищеварительном тракте человека и жвачных, где очень многочисленны и помогают осуществлять пищеварение. Метаногены используются в производстве биогаза и очистке канализационных сточных вод, а ферменты экстремофильных микроорганизмов, сохраняющие активность при высоких температурах и в контакте с органическими растворителями, находят своё применение в биотехнологии.