خصائص خلايا PROCARIOTA: الهيكلية والوظيفية
ال بدائيات النوى هي مجموعة الكائنات الحية التي تشمل بكتيريا أو eubacteria و أقواس أوراشياس. معا هم كائنات في كل مكان (هم في كل مكان). يمكن العثور عليها في جميع أنواع البيئات التي تتراوح من البيئة الحمضية للمعدة إلى الينابيع الساخنة تحت الماء. هيكلها بسيط للغاية وحجمها صغير. على الرغم من وجود اختلافات مهمة بين الأرخيات والبكتيريا ، إلا أن لديهم سلسلة من الخصائص المشتركة النموذجية لجميع الكائنات بدائية النواة.
في هذا الدرس من المعلم نشرح ماهية ملف خصائص الخلايا بدائية النواة على المستوى الهيكلي والمستوى الوظيفي.
الكائنات بدائية النواة هي كائنات وحيدة الخلية ذات بنية بسيطة ، أدناه سنرى ما هي الخصائص الهيكلية الرئيسية لـ خلايا بدائية النواة.
- خلايا صغيرة، بين 1 و 15 ميكرومتر في حالة العتائق و 1 و 30 ميكرومتر في حالة البكتيريا.
- خلايا غير مجزأةبمعنى أنه لا يوجد تقسيم داخلي إلى مقصورات مقيدة بالأغشية. الغشاء الوحيد في الخلايا بدائية النواة هو غشاء البلازما.
هذا يعني أن بعض خصائص الخلايا بدائية النواة هي:
- ليس لديهم نواة: كما يوحي الاسم ، تفتقر الخلايا بدائية النواة إلى نواة. مادته الوراثية مغمورة في سيتوبلازم الخلية.
- ليس لديهم عضيات غشائية، مما يعني أن جميع الوظائف البيولوجية للخلية تحدث في مساحة واحدة من السيتوبلازم. ومع ذلك ، فإن غشاء البلازما لهذه الكائنات الحية يقدم طيات تخترق السيتوبلازم وذلك تحتوي على إنزيمات تنظم بعض عمليات التمثيل الغذائي مثل تخليق ATP أو التمثيل الضوئي في البكتيريا البناء الضوئي. تسمى هذه الانغماسات لغشاء الخلية الميزوزومات.
على مستوى غشاء البلازما ، هناك اختلافات بين العتائق والبكتيريا ، ولها تركيبة دهنية مختلفة. تمتلك العتائق روابط شبيهة بالإيثر في الدهون التي تشكل غشاء البلازما ، بدلاً من الروابط الشبيهة بالإستر مثل تلك الموجودة في البكتيريا والخلايا حقيقية النواة. في حالة بعض الأرواح ، يتكون غشاء البلازما من طبقة دهنية واحدة.
هيكل كروموسوم بسيط
في الخلايا بدائية النواة ، يتم احتواء جميع المعلومات الضرورية للحياة في جزيء واحد من الحمض النووي العاري والمزدوج الذي تقطعت به السبل والدائرية، مغلق برابطة تساهمية ، وهو ما يسمى كروموسوم بكتيري. بالإضافة إلى المعلومات الوراثية الموجودة في الكروموسومات المذكورة ، تحتوي العديد من بدائيات النوى على مادة وراثية خارج الصبغيات ، وكذلك في الجزيئات من الحمض النووي المزدوج الشريطة والدائرية التي تحتوي على معلومات وراثية ليست ضرورية لنمو الكائن الحي في ظل الظروف عادي.
تسمى هياكل الحمض النووي خارج الصبغيات البلازميدات. البلازميدات هي جزيئات صغيرة تحتوي فقط على عدد قليل من الجينات ، ولديها القدرة على ذلك تتكاثر بشكل مستقل عن الكروموسوم البكتيري ويمكن أن تنتقل بين الكائنات الحية المختلفة بدائيات النوى. تلعب البلازميدات دورًا مهمًا في اكتساب مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية. عادة ما تنتج كل خلية بدائية النواة العديد من النسخ من البلازميد أثناء إنتاج نسخة واحدة من كروموسومها.
- الكائنات الحية وحيدة الخلية: بدائيات النوى هي دائمًا كائنات أحادية الخلية ، ويرجع ذلك إلى البساطة الهيكلية للخلية بدائية النواة التي تمنع ظهور الكائنات متعددة الخلايا. لا يسمح مستوى هيكلها لآليات التنسيق بالظهور وظهور الخلايا المتخصصة في وظائف معينة ؛ كما هو الحال في حالة الخلية حقيقية النواة.
- وجود جدار الخلية: جميع الكائنات بدائية النواة لها غطاء خارجي يحمي غشاء البلازما: جدار الخلية. إنها بنية صلبة تشكل الكائنات الحية الدقيقة. هناك اختلافات في تكوين وهيكل جدار الخلية للبكتيريا والقشور. في حالة أرخياس ، لا يحتوي جدار الخلية على ببتيدوغليكان كما هو الحال في البكتيريا ، بل يحتوي على جزيئات ذات تركيبة مماثلة تسمى الببتيدوجليكان الكاذب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يحتوي جدار الخلية في الأرواح أيضًا على بروتينات سكرية أو بروتينات. يوجد جنس من أرخيا ليس له جدار خلوي: ثيرموبلازما
- وجود الكبسولة في كثير من الحالات: على الرغم من أنها ليست بنية موجودة في جميع الكائنات بدائية النواة ، إلا أن الكبسولة موجودة في معظمها. يتكون من طبقة خارجية لجدار الخلية من الاتساق الجيلاتيني ، تتكون من البروتينات والبروتينات السكرية والماء ؛ وهذا يسمح بدائيات النوى بالالتصاق بالركيزة وتشكيل مستعمرات من خلال تجميع العديد من الأفراد.
- غياب الهيكل الخلوي: لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على هيكل خلوي (هيكل سيتوبلازمي مكون من الأنابيب الدقيقة) والهيكل المسؤول عن تشكيل هذه الكائنات الحية هو جدارها الخلوي.
- وجود الريبوسومات: العضيات الوحيدة الموجودة في بدائيات النوى هي الريبوسومات. الريبوسومات هي عضيات غير غشائية تتكون من وحدتين فرعيتين مكونتين من الحمض النووي الريبي والبروتينات. إنها عضيات مسؤولة عن تخليق البروتينات من المعلومات الموجودة في جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال. يحتوي الحمض النووي الريبي الريبوزومي للعتائق والبكتيريا على تركيبة مختلفة تمامًا وهي واحدة من معايير النشوء والتطور التي تسمح بتمييز هذين الكائنين في مجالات منفصلة بدائيات النوى.
نستمر في معرفة خصائص الخلايا بدائية النواة للتركيز على وظيفتها. ال الكائنات بدائية النواة لديها عدد من الخصائص الوظيفية التي يشرح سهولة الاستعمار جميع أنواع البيئات والتكيف بسرعة مع التغييرات. الخصائص الوظيفية الرئيسية بدائيات النوى هي كما يلي:
التنوع الأيضي
يتم تحديد القدرة القصوى على تكيف بدائيات النوى من خلال المرونة القصوى لجينومها (مجموعة الجينات التي تحتوي على المعلومات الجينية للكائن الحي). الكائنات بدائية النواة لديها القدرة على تكرار جيناتها أو حذفها أو تغييرها. أي أنها تقدم معدل طفرة عالية جدا.
بالإضافة إلى هذه القدرة العالية على التحور ، تمتلك بدائيات النوى القدرة على تبادل المواد الجينية مع الكائنات الحية الدقيقة الأخرى الموجودة في بيئتها ، في عملية تسمى نقل الجينات الأفقي.
يعتبر نقل الجينات الأفقي آلية مهمة بشكل خاص في حالة أرشياس. يسمح نقل الجينات الأفقي بدائيات النوى بالحصول على تكيفات مع البيئة الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة الأخرى ، مما يسمح لها باستعمار بيئات جديدة بسرعة. تشكل آلية نقل الجينات الأفقية هذه آلية قوية القوة المهيمنة في تطور بدائيات النوى وسوف يفسر ، على سبيل المثال ، الظهور السريع لمقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا وخاصة في العتائق.
التكاثر الجنسي والمتلازمي
التكاثر اللاجنسي: تتكاثر بدائيات النوى عن طريق التكاثر اللاجنسي.
- ثنائي القسم أو التكاثر عن طريق الانشطار الخلوي: هو أبسط أنواع التكاثر ، حيث ينقسم الفرد (الخلية) لينتج خليتين أو أفراد. يؤدي التقسيم المتتالي عن طريق التقسيم الثنائي إلى إنشاء مستعمرات من الكائنات الحية المستنسخة (بمعلومات وراثية متطابقة).
- التجرثم: هذا النوع من التكاثر اللاجنسي يعني تكوين الأبواغ (أشكال المقاومة) استجابة للظروف البيئية غير المواتية. يحدث فقط في بعض البكتيريا ولكن ليس في العتائق.
التكاثر عن طريق الجنس: إعادة التركيب الجيني في بدائيات النوى. التكاثر عن طريق الاتصال الجنسي هو أحد الكائنات التي يتبادل فيها كائنان المعلومات الجينية أو يكتسبان معلومات وراثية جديدة من فرد آخر. توفر هذه الآليات تنوعًا وراثيًا للكائنات بدائية النواة ، حيث بفضلها يتم إعادة تركيب المعلومات الجينية وتسمح ، جنبًا إلى جنب مع معدل الطفرات العالية ، بظهور متغيرات جديدة لأنواع الكائنات الحية بدائيات النوى.
هناك آليات مختلفة لإعادة التركيب الجيني في بدائيات النوى.
- تحويل: إنها العملية التي يكون فيها الكائن بدائية النواة قادرًا على دمج الحمض النووي الخارجي ، القادم من كائنات بدائية النواة الأخرى والذي يكون مجانيًا في البيئة.
- التوضيح: إنه مرور المادة الوراثية من فرد إلى آخر من خلال العاثية (الفيروس الذي يصيب البكتيريا).
- بالاشتراك: وهو يتألف من تبادل أحادي الاتجاه للمواد الجينية من فرد متبرع إلى فرد متلقي ، من خلال الاتصال المباشر بينهما. البلازميدات هي العناصر التي تنتقل بشكل متكرر بواسطة هذه الآلية.
نمو سريع
تتكاثر معظم الكائنات بدائية النواة بسرعة كبيرة ، لذا فقد انقضى الوقت وقت الجيل (الوقت من ولادة جيل إلى ولادة الجيل التالي) هو قصير جدا. بالنسبة للبكتيريا ، يبلغ متوسط وقت التوليد 20 دقيقة. النمو المرتفع يجعل من الممكن الاستعمار السريع للبيئات الجديدة.
