في مقالتنا سننظر في بنية بدائيات النوى وحقيقيات النوى. هذه الكائنات الحية تختلف اختلافا كبيرا في مستوى التنظيم. والسبب في ذلك هو خصوصيات بنية المعلومات الجينية.
ملامح هيكل الخلايا بدائية النواة
بدائيات النوى هي كائنات حية لا تحتوي خلاياها على نواة. من بين ممثلي الممالك الخمس الحديثة للطبيعة الحية ، ينتمي إليهم واحد فقط - البكتيريا. تشمل بدائيات النوى التي ندرسها أيضًا الطحالب الخضراء المزرقة والعتائق.
على الرغم من عدم وجود نواة مشكلة في خلاياهم ، إلا أنها تحتوي على مادة وراثية. يسمح لك هذا بتخزين ونقل المعلومات الوراثية ، ولكنه يحد من تنوع طرق التكاثر. تتكاثر جميع بدائيات النوى عن طريق تقسيم خلاياها إلى قسمين. ليسوا قادرين على الانقسام والانقسام الاختزالي.
هيكل بدائيات النوى وحقيقيات النوى
السمات الهيكلية لدائيات النوى وحقيقيات النوى التي تميزها مهمة جدًا. بالإضافة إلى بنية المادة الجينية ، ينطبق هذا أيضًا على العديد من العضيات. حقيقيات النوى ، والتي تشمل النباتات والفطريات والحيوانات ، تحتوي في السيتوبلازمالميتوكوندريا ، مجمع جولجي ، الشبكة الإندوبلازمية ، العديد من البلاستيدات. بدائيات النوى لا تملكها. يختلف جدار الخلية ، الذي يمتلكه كلاهما ، في التركيب الكيميائي. في البكتيريا ، يتكون من الكربوهيدرات المعقدة البكتين أو المورين ، بينما في النباتات يعتمد على السليلوز ، وفي الفطريات - الكيتين.
تاريخ الاكتشاف
أصبحت ميزات بنية وحياة بدائيات النوى معروفة للعلماء فقط في القرن السابع عشر. وهذا على الرغم من حقيقة أن هذه المخلوقات موجودة على هذا الكوكب منذ نشأته. في عام 1676 ، تم فحصها لأول مرة من خلال مجهر ضوئي من قبل مبتكرها أنتوني فان ليوينهوك. مثل جميع الكائنات الحية الدقيقة ، أطلق عليها العالم اسم "الحيوانات". ظهر مصطلح "البكتيريا" في بداية القرن التاسع عشر فقط. تم اقتراحه من قبل عالم الطبيعة الألماني الشهير كريستيان إهرنبرغ. نشأ مفهوم "بدائيات النوى" لاحقًا ، في عصر إنشاء المجهر الإلكتروني. وفي البداية ، حدد العلماء حقيقة الاختلافات في بنية الجهاز الجيني لخلايا الكائنات المختلفة. اقترح E. Chatton في عام 1937 الجمع بين الكائنات الحية في مجموعتين وفقًا لهذه الميزة: الكائنات الأولية وحقيقيات النوى. هذا التقسيم موجود حتى يومنا هذا. في النصف الثاني من القرن العشرين ، تم اكتشاف تمييز بين بدائيات النوى نفسها: العتائق والبكتيريا.
ميزات الجهاز السطحي
يتكون الجهاز السطحي من بدائيات النوى من غشاء وجدار خلوي. كل جزء من هذه الأجزاء له خصائصه الخاصة. يتكون غشاءهم من طبقة مزدوجة من الدهون والبروتينات. بدائيات النوىهيكلها بدائي تمامًا ، ولديهما نوعان من بنية جدار الخلية. وبالتالي ، في البكتيريا موجبة الجرام ، تتكون أساسًا من الببتيدوغليكان ، ويصل سمكها إلى 80 نانومتر ، وهي مجاورة للغشاء بإحكام. السمة المميزة لهذا الهيكل هي وجود المسام التي يخترق من خلالها عدد من الجزيئات. جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام رقيق جدًا - بحد أقصى 3 نانومتر. لا تلتصق بإحكام بالغشاء. بعض ممثلي بدائيات النوى لديهم أيضًا كبسولة مخاطية من الخارج. يحمي الكائنات الحية من الجفاف والضرر الميكانيكي ويخلق حاجز تناضحي إضافي.
عضيات بدائيات النوى
بنية خلية بدائيات النوى وحقيقيات النوى لها اختلافات كبيرة خاصة بها ، والتي تتكون أساسًا في وجود عضيات معينة. تحدد هذه الهياكل الدائمة مستوى تطور الكائنات الحية ككل. معظمهم غائبون في بدائيات النوى. يحدث تخليق البروتين في هذه الخلايا عن طريق الريبوسومات. بدائيات النوى المائية تحتوي على الهباء الجوي. هذه تجاويف غازية توفر الطفو وتنظم درجة غمر الكائنات الحية. فقط بدائيات النوى تحتوي على ميزوسومات. تحدث طيات الغشاء السيتوبلازمي فقط أثناء استخدام طرق التثبيت الكيميائي أثناء تحضير الخلايا بدائية النواة للفحص المجهري. عضيات حركة البكتيريا والعتائق هي أهداب أو سوط. ويتم التعلق بالركيزة عن طريق الشرب. تسمى هذه الهياكل المكونة من أسطوانات البروتين أيضًا الزغب والخمل.
ما هو النواة
لكن الاختلاف الأكثر أهمية هو بنية جين بدائيات النوى وحقيقيات النوى. كل هذه الكائنات تمتلك معلومات وراثية. في حقيقيات النوى ، يقع داخل النواة المشكلة. هذه العضية ذات الغشاءين لها مصفوفة خاصة بها تسمى nucleoplasm و envelope و chromatin. هنا ، لا يتم تخزين المعلومات الجينية فحسب ، بل يتم أيضًا توليف جزيئات الحمض النووي الريبي. في النواة ، تشكل لاحقًا وحدات فرعية من الريبوسومات - العضيات المسؤولة عن تخليق البروتين.
هيكل الجينات بدائية النواة أبسط. يتم تمثيل موادهم الوراثية بواسطة المنطقة النووية أو النووية. لا يتم تعبئة الحمض النووي في بدائيات النوى في الكروموسومات ، ولكن له بنية دائرية مغلقة. يحتوي النوكليويد أيضًا على جزيئات RNA والبروتينات. هذه الأخيرة مماثلة في وظيفتها للهيستونات حقيقية النواة. يشاركون في تكرار الحمض النووي ، تخليق الحمض النووي الريبي ، إصلاح التركيب الكيميائي وتكسير الحمض النووي.
ملامح نشاط الحياة
بدائيات النوى ، التي هيكلها غير معقد ، تنفذ عمليات حياة معقدة نوعًا ما. هذه هي التغذية ، والتنفس ، والتكاثر من نوعها ، والحركة ، والتمثيل الغذائي … وخلايا مجهرية واحدة فقط قادرة على كل هذا ، ويتراوح حجمها بين 250 ميكرون! لذلك لا يمكن الحديث إلا عن البدائية نسبيًا
تحدد ميزات بنية بدائيات النوى آليات علم وظائف الأعضاء. على سبيل المثال ، يمكنهم الحصول على الطاقة بثلاث طرق. الأول هوالتخمير. يتم تنفيذه بواسطة بعض البكتيريا. تعتمد هذه العملية على تفاعلات الأكسدة والاختزال ، والتي يتم خلالها تصنيع جزيئات ATP. هذا مركب كيميائي ، يتم إطلاق الطاقة خلاله على عدة مراحل. لذلك ، ليس عبثًا يسمى "بطارية الخلية". الطريقة التالية هي التنفس. جوهر هذه العملية هو أكسدة المواد العضوية. بعض بدائيات النوى قادرة على التمثيل الضوئي. ومن الأمثلة على ذلك الطحالب الخضراء المزرقة والبكتيريا الأرجواني التي تحتوي على البلاستيدات في خلاياها. لكن الأركيا قادرة على التمثيل الضوئي الخالي من الكلوروفيل. خلال هذه العملية ، لا يتم إصلاح ثاني أكسيد الكربون ، لكن جزيئات ATP تتشكل مباشرة. لذلك ، في جوهرها ، هذا هو الفسفرة الضوئية الحقيقية.
نوع الوجبة
البكتيريا والعتائق هي بدائيات النوى ، يسمح هيكلها لها بتنفيذ طرق مختلفة للتغذية. البعض منهم ذاتي التغذية. تقوم هذه الكائنات الحية بتجميع المواد العضوية أثناء عملية التمثيل الضوئي. تحتوي خلايا بدائيات النوى هذه على الكلوروفيل. تحصل بعض البكتيريا على الطاقة عن طريق تكسير بعض المركبات العضوية. نوع تغذيتهم يسمى التغذية الكيميائية. ممثلو هذه المجموعة هم بكتيريا الحديد والكبريت. يمتص البعض الآخر المركبات الجاهزة فقط. يطلق عليهم اسم غيرية التغذية. يعيش معظمهم أسلوب حياة طفيلي ويعيشون فقط داخل خلايا الكائنات الأخرى. مجموعة متنوعة من هذه المجموعة هي أيضا رخام. تتغذى على منتجات النفايات أوالمواد العضوية المتحللة. كما ترى ، فإن طريقة تغذية بدائيات النوى متنوعة تمامًا. ساهمت هذه الحقيقة في انتشارها على نطاق واسع في جميع الموائل.
نماذج الاستنساخ
بدائيات النوى ، التي يتم تمثيل هيكلها بخلية واحدة ، تتكاثر بتقسيمها إلى جزأين أو عن طريق التبرعم. ترجع هذه الميزة أيضًا إلى بنية أجهزتهم الوراثية. عملية الانشطار الثنائي مسبوقة بالازدواجية أو تكرار الحمض النووي. في هذه الحالة ، يتم فك جزيء الحمض النووي أولاً ، وبعد ذلك يتم تكرار كل خيط وفقًا لمبدأ التكامل. تشكلت الكروموسومات نتيجة لهذا التباعد نحو القطبين. تزداد الخلايا في الحجم ، وتتشكل انقباض بينها ، ثم تحدث عزلتها النهائية. بعض البكتيريا قادرة أيضًا على تكوين خلايا تكاثر لاجنسيًا - أبواغ.
البكتيريا والعتائق: السمات المميزة
لفترة طويلة ، كانت العتائق ، جنبًا إلى جنب مع البكتيريا ، ممثلين لمملكة دروبيانكا. في الواقع ، لديهم العديد من الميزات الهيكلية المتشابهة. هذا هو حجم وشكل خلاياهم في المقام الأول. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات البيوكيميائية أن لديهم عددًا من أوجه التشابه مع حقيقيات النوى. هذه هي طبيعة الإنزيمات ، التي تحدث تحت تأثيرها عمليات تخليق جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين.
وفقًا لطريقة التغذية ، معظمهم من التغذية الكيماوية. علاوة على ذلك ، فإن المواد التي يتم تفكيكها في عملية الحصول على الطاقة بواسطة العتائق تكون أكثر تنوعًا. هذه هي الكربوهيدرات المعقدة والأمونيا والمركبات المعدنية. بين العتائق هناك أيضا ذاتية التغذية. في كثير من الأحيان يدخلون في علاقة تكافلية. لا توجد طفيليات بين الأركيا. في معظم الأحيان في الطبيعة ، تم العثور على التعايش والتعاضد. في الحالة الأولى ، تتغذى العتائق على مواد جسم المضيف ، لكن لا تؤذيها. على عكس هذا النوع من التعايش ، في علاقة متبادلة ، يستفيد كلا الكائنات الحية. بعضها ميتاجين. تعيش هذه العتائق في الجهاز الهضمي للإنسان والثدييات المجترة ، مما يتسبب في تكوين غازات مفرطة في الأمعاء. تتكاثر هذه الكائنات عن طريق الانشطار الثنائي أو التبرعم أو التجزئة.
أتقنت الأركيا جميع الموائل تقريبًا. تتنوع بشكل خاص في تكوين العوالق. في البداية ، تم تصنيف جميع الكائنات القديمة على أنها نباتات شديدة ، لأنها قادرة على العيش في الينابيع الحارة ، والأجسام المائية ذات الملوحة العالية ، وفي الأعماق ذات الضغط الكبير.
أهمية بدائيات النوى في الطبيعة وحياة الإنسان
دور بدائيات النوى في الطبيعة مهم. بادئ ذي بدء ، هم أول الكائنات الحية التي نشأت على هذا الكوكب. اكتشف العلماء أن البكتيريا والعتائق نشأت منذ حوالي 3.5 مليار سنة. تقترح نظرية التكاثر التكافلي أن بعض عضيات الخلية حقيقية النواة نشأت أيضًا منها. على وجه الخصوص ، نحن نتحدث عن البلاستيدات والميتوكوندريا.
تُستخدم العديد من بدائيات النوى في التكنولوجيا الحيوية لإنتاج الأدوية والمضادات الحيوية والإنزيمات والهرمونات والأسمدة ومبيدات الأعشاب. استخدم الإنسان منذ فترة طويلة خصائص مفيدةبكتيريا حمض اللاكتيك لصناعة الجبن والكفير واللبن والمنتجات المخمرة. بمساعدة هذه الكائنات الحية ، يتم تنقية المسطحات المائية والتربة وإثراء خامات المعادن المختلفة. تشكل البكتيريا البكتيريا المعوية للإنسان والعديد من الحيوانات. جنبا إلى جنب مع العتائق ، يقومون بدورة العديد من المواد: النيتروجين والحديد والكبريت والهيدروجين.
من ناحية أخرى ، فإن العديد من البكتيريا هي العامل المسبب للأمراض الخطيرة ، حيث تنظم تعداد العديد من الأنواع النباتية والحيوانية. وتشمل هذه الطاعون ، والزهري ، والكوليرا ، والجمرة الخبيثة ، والدفتيريا.
لذلك ، تسمى بدائيات النوى الكائنات الحية التي تخلو خلاياها من نواة مشكلة. يتم تمثيل مادتهم الجينية بواسطة نوكليويد ، يتكون من جزيء DNA دائري. من الكائنات الحية الحديثة ، تنتمي البكتيريا والعتائق إلى بدائيات النوى.
