במאמר שלנו נשקול את המבנה של פרוקריוטים ואיקריוטים. אורגניזמים אלה שונים באופן משמעותי ברמת הארגון. והסיבה לכך היא המוזרויות של מבנה המידע הגנטי.
תכונות של המבנה של תאים פרוקריוטיים
פרוקריוטים הם כולם אורגניזמים חיים שהתאים שלהם אינם מכילים גרעין. מבין נציגי חמש הממלכות המודרניות של הטבע החי, רק אחת שייכת להן - חיידקים. הפרוקריוטים שאנו שוקלים כוללים גם אצות כחולות ירוקות וארכאות.
למרות היעדר גרעין שנוצר בתאים שלהם, הם מכילים חומר גנטי. זה מאפשר לך לאחסן ולהעביר מידע תורשתי, אך מגביל את מגוון שיטות הרבייה. כל הפרוקריוטים מתרבים על ידי חלוקת התאים שלהם לשניים. הם אינם מסוגלים למיטוזה ומיוזה.
מבנה של פרוקריוטים ואיקריוטים
המאפיינים המבניים של פרוקריוטים ואיקריוטים המבדילים ביניהם הם משמעותיים למדי. בנוסף למבנה החומר הגנטי, הדבר תקף גם לאברונים רבים. אוקריוטים, הכוללים צמחים, פטריות ובעלי חיים, מכילים בציטופלזמהמיטוכונדריה, קומפלקס Golgi, reticulum אנדופלזמי, פלסטידים רבים. לפרוקריוטים אין אותם. דופן התא, שיש לשניהם, שונה בהרכבו הכימי. בחיידקים הוא מורכב מפחמימות מורכבות פקטין או מוריין, בעוד שבצמחים הוא מבוסס על תאית, ובפטריות - כיטין.
היסטוריית גילוי
מאפייני המבנה והחיים של פרוקריוטים נודעו למדענים רק במאה ה-17. וזאת למרות העובדה שהיצורים הללו קיימים על הפלנטה מאז היווסדו. בשנת 1676, הם נבדקו לראשונה דרך מיקרוסקופ אופטי על ידי יוצרו אנתוני ואן לוונהוק. כמו כל האורגניזמים המיקרוסקופיים, המדען כינה אותם "בעלי חיים". המונח "חיידק" הופיע רק בתחילת המאה ה-19. הוא הוצע על ידי חוקר הטבע הגרמני המפורסם כריסטיאן ארנברג. המושג "פרוקריוטים" עלה מאוחר יותר, בעידן יצירת מיקרוסקופ האלקטרונים. ובהתחלה, מדענים קבעו את העובדה של הבדלים במבנה המנגנון הגנטי של תאים של יצורים שונים. E. Chatton בשנת 1937 הציע לשלב אורגניזמים לשתי קבוצות לפי תכונה זו: פרו-אוקריוטים. החלוקה הזו קיימת עד היום. במחצית השנייה של המאה ה-20 התגלתה הבחנה בין הפרוקריוטים עצמם: ארכאים וחיידקים.
תכונות של מנגנון פני השטח
מנגנון פני השטח של פרוקריוטים מורכב מממברנה ודופן תא. לכל אחד מהחלקים הללו יש מאפיינים משלו. הממברנה שלהם נוצרת משכבה כפולה של שומנים וחלבונים. פרוקריוטים,המבנה שלהם הוא די פרימיטיבי, יש להם שני סוגים של מבנה של דופן התא. כך, בחיידקים גרם חיוביים, הוא מורכב בעיקר מפפטידוגליקן, בעל עובי של עד 80 ננומטר, והוא צמוד היטב לממברנה. מאפיין אופייני למבנה זה הוא נוכחות בו של נקבוביות שדרכן חודרות מספר מולקולות. דופן התא של חיידקים גרם שליליים דקה מאוד - עד למקסימום של 3 ננומטר. זה לא נצמד בחוזקה לממברנה. לכמה נציגים של פרוקריוטים יש גם קפסולה רירית מבחוץ. הוא מגן על אורגניזמים מפני התייבשות, נזק מכני ויוצר מחסום אוסמוטי נוסף.
אברונים פרוקריוטיים
למבנה התא של פרוקריוטים ואיקריוטים יש הבדלים משמעותיים משלו, המורכבים בעיקר בנוכחות אברונים מסוימים. מבנים קבועים אלה קובעים את רמת ההתפתחות של אורגניזמים בכללותם. רובם נעדרים בפרוקריוטים. סינתזת חלבון בתאים אלו מתרחשת על ידי ריבוזומים. פרוקריוטים מימיים מכילים אירוסומים. אלו הם חללי גז המספקים ציפה ומווסתים את מידת הטבילה של אורגניזמים. רק פרוקריוטים מכילים מזוזומים. קפלים אלה של הממברנה הציטופלזמית מתרחשים רק במהלך השימוש בשיטות קיבוע כימיות במהלך הכנת תאים פרוקריוטים למיקרוסקופיה. אברוני התנועה של חיידקים וארכיאה הם cilia או flagella. וההצמדה למצע מתבצעת בשתיה. מבנים אלה שנוצרו על ידי גלילי חלבון נקראים גם villi ו-fimbriae.
מהו נוקלואיד
אבל ההבדל המשמעותי ביותר הוא מבנה הגן של פרוקריוטים ואיקריוטים. לכל האורגניזמים הללו יש מידע תורשתי. באאוקריוטים הוא ממוקם בתוך הגרעין שנוצר. לאברון דו-ממברני זה יש מטריצה משלו הנקראת נוקלאופלזמה, מעטפת וכרומטין. כאן מתבצע לא רק אחסון מידע גנטי, אלא גם סינתזה של מולקולות RNA. בנוקלאולי, הם יוצרים לאחר מכן תת-יחידות של ריבוזומים - אברונים האחראים על סינתזת חלבון.
המבנה של גנים פרוקריוטיים פשוט יותר. החומר התורשתי שלהם מיוצג על ידי הנוקלואיד או האזור הגרעיני. DNA בפרוקריוטים אינו ארוז בכרומוזומים, אלא בעל מבנה סגור מעגלי. הנוקלואיד מכיל גם מולקולות RNA וחלבון. האחרונים דומים בתפקוד להיסטונים איקריוטיים. הם מעורבים בשכפול DNA, סינתזת RNA, תיקון מבנה כימי ושבירת חומצות גרעין.
תכונות של פעילות החיים
פרוקריוטים, שהמבנה שלהם אינו מורכב, מבצעים תהליכי חיים מורכבים למדי. זוהי תזונה, נשימה, רבייה מסוגם, תנועה, חילוף חומרים… ורק תא מיקרוסקופי אחד מסוגל לכל זה, שגודלו נע בין עד 250 מיקרון! אז אפשר לדבר רק על פרימיטיביות יחסית.
תכונות של המבנה של פרוקריוטים קובעות את המנגנונים של הפיזיולוגיה שלהם. לדוגמה, הם מסוגלים לקבל אנרגיה בשלוש דרכים. הראשון הואתְסִיסָה. זה מבוצע על ידי כמה חיידקים. תהליך זה מבוסס על תגובות חיזור, שבמהלכן נוצרות מולקולות ATP. זוהי תרכובת כימית, שבמהלך פיצולה משתחררת אנרגיה במספר שלבים. לכן, לא בכדי היא נקראת "סוללת תאים". הדרך הבאה היא נשימה. המהות של תהליך זה היא חמצון של חומרים אורגניים. חלק מהפרוקריוטים מסוגלים לבצע פוטוסינתזה. דוגמאות לכך הן אצות כחולות ירוקות וחיידקים סגולים, המכילים פלסטידים בתאים שלהם. אבל ארכאים מסוגלים לעשות פוטוסינתזה נטולת כלורופיל. במהלך תהליך זה, פחמן דו חמצני אינו מקובע, אך מולקולות ATP נוצרות ישירות. אז בעצם, זהו פוטו-פוספורילציה אמיתית.
סוג ארוחה
חיידקים וארכיאה הם פרוקריוטים, שמבנהם מאפשר להם לבצע דרכים שונות של האכלה. חלקם אוטוטרופים. אורגניזמים אלה מסנתזים בעצמם חומרים אורגניים במהלך הפוטוסינתזה. התאים של פרוקריוטים כאלה מכילים כלורופיל. חלק מהחיידקים משיגים אנרגיה על ידי פירוק תרכובות אורגניות מסוימות. סוג התזונה שלהם נקרא כימוטרופי. נציגי קבוצה זו הם חיידקי ברזל וגופרית. אחרים סופגים רק תרכובות מוכנות. הם נקראים הטרוטרופים. רובם מנהלים אורח חיים טפילי וחיים רק בתוך תאים של יצורים אחרים. מגוון מקבוצה זו הם גם ספרוטרופים. הם ניזונים ממוצרי פסולת אוחומר אורגני מתכלה. כפי שאתה יכול לראות, האופן שבו פרוקריוטים ניזונים הוא די מגוון. עובדה זו תרמה לתפוצתם הרחבה בכל בתי הגידול.
טפסי שכפול
פרוקריוטים, שמבנהם מיוצג על ידי תא אחד, מתרבים על ידי חלוקתו לשני חלקים או על ידי ניצנים. תכונה זו נובעת גם ממבנה המנגנון הגנטי שלהם. לתהליך הביקוע הבינארי קדם שכפול, או שכפול DNA. במקרה זה, מולקולת חומצת הגרעין נפרקת תחילה, ולאחר מכן משכפלים כל גדיל על פי עקרון ההשלמה. הכרומוזומים שנוצרו כתוצאה מכך מתפצלים לכיוון הקטבים. התאים גדלים בגודלם, נוצרת היצרות ביניהם, ואז מתרחש הבידוד הסופי שלהם. חלק מהחיידקים מסוגלים גם ליצור תאים מתרבים א-מיניים - נבגים.
חיידקים וארכיאה: מאפיינים מבדלים
במשך זמן רב, ארכאים, יחד עם חיידקים, היו נציגים של ממלכת דרוביאנקה. אכן, יש להם הרבה תכונות מבניות דומות. זה בעיקר הגודל והצורה של התאים שלהם. עם זאת, מחקרים ביוכימיים הראו שיש להם מספר קווי דמיון עם אוקריוטים. זהו טבעם של אנזימים, שבהשפעתם מתרחשים תהליכי סינתזה של מולקולות RNA וחלבון.
לפי דרך ההאכלה, רובם כימוטרופים. יתרה מכך, החומרים המתפרקים בתהליך קבלת אנרגיה על ידי ארכאים מגוונים יותר. אלו הן פחמימות מורכבות והןאמוניה ותרכובות מתכות. בין הארכאות יש גם אוטוטרופים. לעתים קרובות הם נכנסים למערכת יחסים סימביוטית. אין טפילים בין הארכאים. לרוב בטבע, מופיעים קומנסלים והדדיים. במקרה הראשון, הארכאות ניזונות מחומרי גוף המארח, אך אינן פוגעות בו. בניגוד לסוג זה של סימביוזה, במערכת יחסים הדדית, שני האורגניזמים מרוויחים. חלקם הם מטאגנים. ארכאים כאלה מאכלסים את מערכת העיכול של בני אדם ויונקים מעלי גירה, וגורמים להיווצרות גזים מוגזמת במעיים. אורגניזמים אלה מתרבים על ידי ביקוע בינארי, ניצנים או פיצול.
הארכיאה שלטה כמעט בכל בתי הגידול. הם מגוונים במיוחד בהרכב הפלנקטון. בתחילה, כל הארכאות סווגו כאקסטרמופילים, מכיוון שהם מסוגלים לחיות במעיינות חמים, במקווי מים עם מליחות גבוהה ובעומקים עם לחץ משמעותי.
חשיבות הפרוקריוטים בטבע ובחיי האדם
תפקיד הפרוקריוטים בטבע הוא משמעותי. קודם כל, הם האורגניזמים החיים הראשונים שצמחו על הפלנטה. מדענים מצאו שמקורם של חיידקים וארכיאה לפני כ-3.5 מיליארד שנים. התיאוריה של סימביוגנזיס מציעה שגם כמה אברוני תאים אוקריוטיים מקורם מהם. בפרט, אנחנו מדברים על פלסטידים ומיטוכונדריה.
פרוקריוטים רבים משמשים בביוטכנולוגיה לייצור תרופות, אנטיביוטיקה, אנזימים, הורמונים, דשנים, קוטלי עשבים. האדם השתמש זמן רב בתכונות מועילותחיידקי חומצה לקטית לייצור גבינה, קפיר, יוגורט, מוצרים מותססים. בעזרת אורגניזמים אלו מתבצע טיהור של גופי מים וקרקעות, העשרת עפרות של מתכות שונות. חיידקים יוצרים את המיקרופלורה במעיים של בני אדם ובעלי חיים רבים. יחד עם ארכיאה, הם מעבירים חומרים רבים במחזוריות: חנקן, ברזל, גופרית, מימן.
מצד שני, חיידקים רבים הם הגורם הגורם למחלות מסוכנות, המווסתים את אוכלוסייתם של מיני צמחים ובעלי חיים רבים. אלה כוללים מגיפה, עגבת, כולרה, אנתרקס, דיפתריה.
אז, פרוקריוטים נקראים אורגניזמים שהתאים שלהם נטולי גרעין שנוצר. החומר הגנטי שלהם מיוצג על ידי נוקלואיד, המורכב ממולקולת DNA מעגלית. מבין האורגניזמים המודרניים, חיידקים וארכיאה שייכים לפרוקריוטים.
