در مقاله ما ساختار پروکاریوت ها و یوکاریوت ها را در نظر خواهیم گرفت. این موجودات در سطح سازماندهی به طور قابل توجهی با هم تفاوت دارند. و دلیل این امر ویژگی های ساختار اطلاعات ژنتیکی است.
ویژگی های ساختار سلول های پروکاریوتی
پروکاریوت ها همه موجودات زنده ای هستند که سلول های آنها هسته ندارند. از نمایندگان پنج پادشاهی مدرن طبیعت زنده، تنها یکی به آنها تعلق دارد - باکتری ها. پروکاریوت‌هایی که ما در نظر داریم شامل جلبک‌های سبز-آبی و باستانی نیز می‌شوند.
علی رغم عدم وجود هسته تشکیل شده در سلول های آنها، آنها حاوی مواد ژنتیکی هستند. این به شما امکان می دهد اطلاعات ارثی را ذخیره و انتقال دهید، اما انواع روش های تولید مثل را محدود می کند. همه پروکاریوت ها با تقسیم سلول های خود به دو قسمت تولید مثل می کنند. آنها قادر به میتوز و میوز نیستند.
ساختار پروکاریوتها و یوکاریوتها
ویژگی‌های ساختاری پروکاریوتها و یوکاریوتها که آنها را متمایز می‌کند بسیار قابل توجه است. علاوه بر ساختار ماده ژنتیکی، این امر در مورد بسیاری از اندامک ها نیز صدق می کند. یوکاریوت ها، که شامل گیاهان، قارچ ها و حیوانات می شوند، در سیتوپلاسم وجود دارندمیتوکندری، کمپلکس گلژی، شبکه آندوپلاسمی، بسیاری از پلاستیدها. پروکاریوت ها آنها را ندارند. دیواره سلولی که هر دوی آنها دارند، از نظر ترکیب شیمیایی متفاوت است. در باکتری ها از کربوهیدرات های پیچیده پکتین یا مورئین تشکیل شده است، در حالی که در گیاهان بر اساس سلولز و در قارچ ها از کیتین تشکیل شده است.
تاریخچه کشف
ویژگی های ساختار و زندگی پروکاریوت ها تنها در قرن هفدهم برای دانشمندان شناخته شد. و این در حالی است که این موجودات از زمان پیدایش سیاره زمین وجود داشته اند. در سال 1676، آنها برای اولین بار توسط یک میکروسکوپ نوری توسط خالق آنتونی ون لیوونهوک مورد بررسی قرار گرفتند. مانند همه موجودات میکروسکوپی، دانشمند آنها را "حیوان" نامید. اصطلاح "باکتری" تنها در آغاز قرن 19 ظاهر شد. این توسط طبیعت شناس مشهور آلمانی کریستین ارنبرگ پیشنهاد شد. مفهوم "پروکاریوت ها" بعداً در عصر ایجاد میکروسکوپ الکترونی به وجود آمد. و در ابتدا، دانشمندان واقعیت تفاوت در ساختار دستگاه ژنتیکی سلول های موجودات مختلف را ثابت کردند. E. Chatton در سال 1937 پیشنهاد داد که ارگانیسم ها را به دو گروه با توجه به این ویژگی ترکیب کنند: طرفداران و یوکاریوت ها. این تقسیم بندی تا به امروز وجود دارد. در نیمه دوم قرن بیستم، تمایزی در میان خود پروکاریوتها کشف شد: باستان‌ها و باکتری‌ها.
ویژگی های دستگاه سطح
دستگاه سطحی پروکاریوت ها از یک غشاء و یک دیواره سلولی تشکیل شده است. هر کدام از این قسمت ها ویژگی های خاص خود را دارند. غشاء آنها توسط یک لایه دوگانه از لیپیدها و پروتئین ها تشکیل شده است. پروکاریوت ها،که ساختار آن کاملاً ابتدایی است، آنها دو نوع ساختار دیواره سلولی دارند. بنابراین، در باکتری های گرم مثبت، عمدتاً از پپتیدوگلیکان تشکیل شده است، ضخامت آن تا 80 نانومتر است و کاملاً در مجاورت غشاء قرار دارد. ویژگی مشخصه این ساختار وجود منافذی در آن است که تعدادی مولکول از طریق آن نفوذ می کنند. دیواره سلولی باکتری های گرم منفی بسیار نازک است - حداکثر تا 3 نانومتر. محکم به غشاء نمی چسبد. برخی از نمایندگان پروکاریوت ها نیز دارای کپسول مخاطی در خارج هستند. از ارگانیسم ها در برابر خشک شدن، آسیب های مکانیکی محافظت می کند و یک سد اسمزی اضافی ایجاد می کند.
اندامک های پروکاریوت
ساختار سلول پروکاریوت ها و یوکاریوت ها تفاوت های مهم خود را دارد که در درجه اول در حضور اندامک های خاصی است. این ساختارهای دائمی سطح رشد موجودات را به عنوان یک کل تعیین می کنند. بیشتر آنها در پروکاریوت ها وجود ندارند. سنتز پروتئین در این سلول ها توسط ریبوزوم ها انجام می شود. پروکاریوت های آبزی حاوی آئروسوم هستند. اینها حفره های گازی هستند که شناوری را فراهم می کنند و درجه غوطه وری موجودات را تنظیم می کنند. فقط پروکاریوت ها حاوی مزوزوم هستند. این چین‌های غشای سیتوپلاسمی تنها در هنگام استفاده از روش‌های تثبیت شیمیایی در هنگام آماده‌سازی سلول‌های پروکاریوتی برای میکروسکوپ رخ می‌دهند. اندامک های حرکتی باکتری ها و باستانی ها مژک یا تاژک هستند. و اتصال به بستر با نوشیدن انجام می شود. این ساختارهایی که توسط استوانه های پروتئینی تشکیل می شوند پرز و فیمبریا نیز نامیده می شوند.
نوکلوئید چیست
اما مهم ترین تفاوت در ساختار ژن پروکاریوت ها و یوکاریوت ها است. همه این موجودات دارای اطلاعات ارثی هستند. در یوکاریوت ها در داخل هسته تشکیل شده قرار دارد. این اندامک دو غشایی دارای ماتریکس خاص خود به نام نوکلئوپلاسم، پوشش و کروماتین است. در اینجا نه تنها ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی انجام می شود، بلکه سنتز مولکول های RNA نیز انجام می شود. در هسته، آنها متعاقباً زیر واحدهایی از ریبوزوم ها - اندامک های مسئول سنتز پروتئین را تشکیل می دهند.
ساختار ژن های پروکاریوتی ساده تر است. مواد ارثی آنها توسط نوکلوئید یا ناحیه هسته ای نشان داده می شود. DNA در پروکاریوت ها در کروموزوم ها بسته بندی نمی شود، اما ساختاری دایره ای بسته دارد. نوکلوئید همچنین حاوی RNA و مولکول های پروتئینی است. عملکرد دومی مشابه هیستون های یوکاریوتی است. آنها در تکثیر DNA، سنتز RNA، ترمیم ساختار شیمیایی و شکستن اسید نوکلئیک نقش دارند.
ویژگی های فعالیت زندگی
پروکاریوت ها که ساختار آنها پیچیده نیست، فرآیندهای زندگی نسبتاً پیچیده ای را انجام می دهند. این تغذیه، تنفس، تولید مثل از نوع خود، حرکت، متابولیسم است … و تنها یک سلول میکروسکوپی قادر به همه اینها است، اندازه آن تا 250 میکرون است! بنابراین فقط می توان در مورد بدوی بودن به طور نسبی صحبت کرد.
ویژگی های ساختار پروکاریوت ها مکانیسم های فیزیولوژی آنها را تعیین می کند. به عنوان مثال از سه طریق قادر به دریافت انرژی هستند. اولی این استتخمیر توسط برخی از باکتری ها انجام می شود. این فرآیند بر اساس واکنش های ردوکس است که طی آن مولکول های ATP سنتز می شوند. این یک ترکیب شیمیایی است که در طی تجزیه آن انرژی در چند مرحله آزاد می شود. بنابراین، بیهوده به نام باتری سلولی نیست. راه بعدی تنفس است. ماهیت این فرآیند اکسیداسیون مواد آلی است. برخی از پروکاریوت ها قادر به فتوسنتز هستند. به عنوان مثال می توان به جلبک های سبز-آبی و باکتری های بنفش اشاره کرد که حاوی پلاستید در سلول های خود هستند. اما آرکیاها قادر به فتوسنتز بدون کلروفیل هستند. در طی این فرآیند، دی اکسید کربن ثابت نمی شود، اما مولکول های ATP مستقیماً تشکیل می شوند. بنابراین، در اصل، این فوتوفسفوریلاسیون واقعی است.
نوع غذا
باکتری ها و آرکی ها پروکاریوت هایی هستند که ساختار آنها به آنها اجازه می دهد تا روش های مختلف تغذیه را انجام دهند. برخی از آنها اتوتروف هستند. خود این موجودات در طول فتوسنتز مواد آلی را سنتز می کنند. سلول های این گونه پروکاریوت ها حاوی کلروفیل هستند. برخی از باکتری ها با تجزیه برخی ترکیبات آلی انرژی به دست می آورند. نوع تغذیه آنها را کموتروفیک می نامند. نمایندگان این گروه باکتری های آهن و گوگرد هستند. برخی دیگر فقط ترکیبات آماده را جذب می کنند. به آنها هتروتروف می گویند. اکثر آنها زندگی انگلی دارند و فقط در داخل سلول های موجودات دیگر زندگی می کنند. انواعی از این گروه نیز ساپروتروف ها هستند. آنها از مواد زائد تغذیه می کنند یامواد آلی در حال پوسیدگی همانطور که می بینید، روش تغذیه پروکاریوت ها بسیار متنوع است. این واقعیت به توزیع گسترده آنها در همه زیستگاه ها کمک کرد.
فرم‌های تکثیر
پروکاریوتها که ساختار آنها با یک سلول نشان داده شده است، با تقسیم آن به دو قسمت یا با جوانه زدن تکثیر می شوند. این ویژگی نیز به دلیل ساختار دستگاه ژنتیکی آنهاست. پیش از فرآیند شکافت دوتایی، تکثیر یا تکثیر DNA انجام می شود. در این حالت ابتدا مولکول اسید نوکلئیک باز می شود و پس از آن هر رشته بر اساس اصل مکمل بودن تکثیر می شود. کروموزوم ها در نتیجه این واگرایی به سمت قطب ها تشکیل شده اند. اندازه سلول ها افزایش می یابد، انقباض بین آنها ایجاد می شود و سپس جداسازی نهایی آنها اتفاق می افتد. برخی از باکتری ها همچنین قادر به تشکیل سلول های تکثیر غیرجنسی - هاگ هستند.
باکتری ها و باستانی ها: ویژگی های متمایز
برای مدت طولانی، آرکیا، همراه با باکتری ها، نمایندگان پادشاهی دروبیانکا بودند. در واقع، آنها دارای بسیاری از ویژگی های ساختاری مشابه هستند. این در درجه اول اندازه و شکل سلول های آنها است. با این حال، مطالعات بیوشیمیایی نشان داده است که آنها تعدادی شباهت با یوکاریوت ها دارند. این ماهیت آنزیم هایی است که تحت تأثیر آنها فرآیندهای سنتز RNA و مولکول های پروتئین رخ می دهد.
طبق نحوه تغذیه بیشتر آنها شیمی تروف هستند. علاوه بر این، موادی که در فرآیند به دست آوردن انرژی توسط آرکیا تجزیه می شوند، متنوع تر هستند. اینها هر دو کربوهیدرات پیچیده هستند وآمونیاک و ترکیبات فلزی در میان باستان‌ها، اتوتروف‌ها نیز وجود دارند. اغلب آنها وارد یک رابطه همزیستی می شوند. هیچ انگلی در میان باستانی ها وجود ندارد. بیشتر اوقات در طبیعت، همسو و متقابل یافت می شود. در حالت اول، آرکی ها از مواد بدن میزبان تغذیه می کنند، اما به آن آسیب نمی رسانند. در مقابل این نوع همزیستی، در یک رابطه متقابل، هر دو موجود زنده سود می برند. برخی از آنها متاژن هستند. چنین باستانی‌هایی در سیستم گوارش انسان و پستانداران نشخوارکننده زندگی می‌کنند و باعث تشکیل گاز بیش از حد در روده‌ها می‌شوند. این موجودات از طریق شکافت دوتایی، جوانه زدن یا تکه تکه شدن تکثیر می شوند.
Archaea تقریباً بر همه زیستگاه ها تسلط یافته است. آنها به ویژه در ترکیب پلانکتون ها متنوع هستند. در ابتدا، همه باستان‌ها به عنوان اکسترموفیل طبقه‌بندی شدند، زیرا می‌توانند در چشمه‌های آب گرم، آب‌های با شوری بالا و در اعماق با فشار قابل توجه زندگی کنند.
اهمیت پروکاریوت ها در طبیعت و زندگی انسان
نقش پروکاریوت ها در طبیعت قابل توجه است. اول از همه، آنها اولین موجودات زنده ای هستند که در این سیاره پدید آمدند. دانشمندان دریافته‌اند که باکتری‌ها و آرکیاها در حدود 3.5 میلیارد سال پیش به وجود آمده‌اند. نظریه همزیستی نشان می دهد که برخی از اندامک های سلول یوکاریوتی نیز از آنها منشاء گرفته اند. به طور خاص، ما در مورد پلاستیدها و میتوکندری ها صحبت می کنیم.
بسیاری از پروکاریوت ها در بیوتکنولوژی برای تولید داروها، آنتی بیوتیک ها، آنزیم ها، هورمون ها، کودها، علف کش ها استفاده می شوند. انسان از دیرباز از خواص مفید استفاده کرده استباکتری های اسید لاکتیک برای تولید پنیر، کفیر، ماست، محصولات تخمیری. با کمک این موجودات، تصفیه آب و خاک، غنی سازی سنگ معدن فلزات مختلف انجام می شود. باکتری ها میکرو فلور روده انسان و بسیاری از حیوانات را تشکیل می دهند. همراه با آرکیا، مواد زیادی را چرخه می‌کنند: نیتروژن، آهن، گوگرد، هیدروژن.
از سوی دیگر، بسیاری از باکتری ها عامل بیماری های خطرناک هستند و جمعیت بسیاری از گونه های گیاهی و جانوری را تنظیم می کنند. اینها عبارتند از طاعون، سیفلیس، وبا، سیاه زخم، دیفتری.
بنابراین، پروکاریوت ها موجوداتی نامیده می شوند که سلول های آنها فاقد هسته تشکیل شده است. ماده ژنتیکی آنها توسط یک نوکلوئید، متشکل از یک مولکول DNA حلقوی نشان داده می شود. از موجودات مدرن، باکتری ها و باستانی ها به پروکاریوت ها تعلق دارند.
