معلومة

هل يحدث التناضح في خلايا بدائية النواة؟

هل يحدث التناضح في خلايا بدائية النواة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

على حد علمي ، يحدث التناضح في الخلايا حقيقية النواة ، وأتساءل عما إذا كان يمكن أن يحدث في الخلايا بدائية النواة أيضًا.


يعمل التناضح عبر كل غشاء خلية على طول تدرج التركيز كمبدأ فيزيائي-كيميائي. يمكن للماء عبور الغشاء (أو جدار الخلية) ، في حين أن المادة المذابة فيه (مثل الأملاح) لا تستطيع ذلك. نظرًا لأن الخلايا حقيقية النواة لها غشاء خلوي فقط ، فإنها ستنفجر في النهاية ، بينما تمتلك البكتيريا (وكذلك الخلايا النباتية) جدارًا خلويًا أكثر صلابة ، والذي سيمنع الانفجار في الغالب. ومع ذلك ، فإن تدفق (أو تدفق) الماء يخلق ضغطًا يسمى ضغط التورغور. كيف يعمل هذا موضح أدناه (الشكل من هنا) ، تعمل الخلايا البكتيرية والخلايا النباتية بنفس الطريقة تقريبًا:


توجد القوة الدافعة للتناضح في أي نظام به اختلال في توازن الجزيئات الذائبة عبر غشاء شبه نافذ.

فكر في تدرج التركيز على أنه جهد كهربائي ، حيث يكون التركيز العالي عبارة عن شحنة سالبة ويكون التركيز المنخفض عبارة عن شحنة موجبة. في حالة الكهرباء ، القوة المغناطيسية هي التي تسبب التفاعلات المؤدية إلى توازن الشحنة.

في التناضح ، لا يوجد اتصال بين الجزيئات الذائبة بواسطة "القوة التناضحية". التناضح هو نتيجة الانتروبيا. في الكيمياء ، يسمى فصل تركيزات الذائبة الجهد الكيميائي. مع زيادة الانتروبيا في النظام ، تقل هذه الإمكانات الكيميائية ، إما داخليًا أو طاردًا للحرارة.

فيما يلي رسم بياني يوضح التغير في الحرارة لتفكك المواد. تعني الأرقام السالبة أن النظام يفقد الحرارة (المحتوى الحراري) وهو طارد للحرارة. تستخدم العبوات الباردة نترات الأمونيوم ، التي تمتص الحرارة لأنها تذوب في الماء.

تعتبر عمليات التناضح والانتروبيا أساسية لكوننا ، وليس لمجال معين من الحياة.

تغيير المحتوى الحراري في محلول بعض المركبات المختارة حمض الهيدروكلوريك -74.84 نترات الأمونيوم +25.69 أمونيا -30.50 هيدروكسيد البوتاسيوم -57.61 هيدروكسيد السيزيوم -71.55 كلوريد الصوديوم +3.87 كلورات البوتاسيوم +41.38 حمض الأسيتيك -1.51 هيدروكسيد الصوديوم -44.51 التغيير في المحتوى الحراري ΔHo مول في الماء عند 25 درجة مئوية [1]

خلايا بدائية النواة

تشكلت الأرض منذ 4.5 مليار سنة وعلى الأرض ، والتي نشأت أول شكل من أشكال الحياة على شكل خلايا بدائية النواة. هذه المخلوقات أحادية الخلية بدائية وهي اللبنات الأساسية للكائنات متعددة الخلايا. من المفترض أن تكون الحياة قد نشأت من المحيطات وهذا هو السبب في أن أجنة الحيوانات الأرضية والجوية لا تزال تعاني من شقوق خيشومية في بعض مراحل تطورها الجيني. استغرق الأمر 3 ملايين سنة لوجود أول خلية على الأرض. خلايا بدائيات النوى بسيطة للغاية في هيكلها. إذا قسمنا كلمة "PROKARYOT" ، نحصل على كلمتين - Pro ، والتي تعني بدائي و Karyon ، مما يعني النواة. الخلايا بدائية النواة ليست معقدة مثل الهياكل حقيقية النواة. لم يكن لديهم نواة حقيقية وتم تعليق المادة الوراثية في السيتوبلازم المسماة بالنيوكليويد. مثال & # 8211 البكتيريا.

هيكل الخلية بدائية النواة:

غلاف الخلية:

غلاف الخلية هو الغلاف الخارجي للخلية ويعطي شكلًا للخلية ويحمي عضيات الخلية. يتكون من الطبقات الثلاث التالية:

توجد في بعض الخلايا البكتيرية وتتكون أساسًا من الجزيئات الكبيرة. وهي تحمي محتويات الخلية وتتكون من شكلين: الكبسولة وطبقة الوحل. الكبسولة سميكة وقوية وتوفر الدعم الميكانيكي للخلية. إنه مناعي بطبيعته. وبسبب جلدهم السميك ، يصابون أحيانًا بأعصاب الناس. ليس حرفيا ولكن هذه الكبسولة قوية للغاية بحيث يمكنها تحمل هجوم خلايا الدم البيضاء. عند الانتقال ، فإن الكبسولة عبارة عن طبقة مكونة من تجمع قوي للسكريات وهو سمة مميزة بين الكبسولة وطبقة الوحل. تُعرف طبقة الوحل أيضًا باسم الغمد الرخو لأن جزيئات البروتين السكري هنا مرتبة بشكل فضفاض. تساعد هذه الطبقة في الحفاظ على الرطوبة في الخلية.

عادة ما يكون جدار الخلية غائبًا في خلايا بدائية النواة. ومع ذلك ، إذا كان موجودًا ، فهو يتكون من بولي ببتيدوغليكان. توجد الببتيدوغليكان فقط في جدران خلايا البكتيريا. يساعد في الحفاظ على الشكل وفي التناضح ونقل العناصر الغذائية داخل وخارج الخلايا. الببتيدوغليكان عبارة عن وحدات بديلة من N- أسيتيل الجلوكوزامين وحمض N- أسيتيل موراميك. إنها تساعد في عملية النقل ، بالنسبة لبعض العناصر الغذائية ، يجب على هذه البكتيريا استخدام طريقة أخرى. إذا كانت العناصر الغذائية كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تناولها من خلال المسام ، يتم استخدام إنزيمات معينة. تقوم هذه الإنزيمات بتحويل العناصر الغذائية إلى مواد أصغر أو أبسط يمكن للخلية استيعابها بسهولة. والسيتوبلازم مسؤول عن إفراز هذه "الإنزيمات الخارجية". ومع ذلك ، فإن بعض البكتيريا ليس لها جدران خلوية. تستخدم هذه البكتيريا بروتينات معينة كغطاء واقي. وأحيانًا يساعد هذا في الحصول على المضادات الحيوية. التكنولوجيا الذكية هناك!

غشاء بلازمي:

غشاء البلازما هو الغطاء الأعمق ويتكون من جزيئات أمفيباثيك. هذا يعني أن هذه الجزيئات لها نهايات محبة للماء وكارهة للماء. معظم هذه الجزيئات هي البروتينات والدهون والكوليسترول. عالميًا ، تم قبول نموذج الفسيفساء السائل كهيكل لغشاء البلازما. يمثل هذا النموذج الغشاء وكأنه بحر من الدهون مع جبال جليدية بروتينية تطفو عليه وفيه. تُعرف البروتينات المغمورة تمامًا بالبروتينات الداخلية والبروتينات الموجودة خارج طبقات الدهون بالبروتينات الخارجية. يمر بعض البروتين عبر طبقات الدهون وتعرف باسم بروتينات النفق. تؤثر مواقعها على قابليتها للذوبان في الدهون. سيتم مناقشة هذا لاحقًا. وبناءً على البنية الشبيهة بالفسيفساء لغشاء البلازما ، طرح سيمور جوناثان سينجر وجارث إل نيكلسون نموذج فسيفساء السوائل في عام 1972. غشاء البلازما مهم للغاية لجميع أشكال الحياة. فهو لا يفصل المحتويات فحسب ، بل يساعد أيضًا في تبادل المواد ويساعد في امتصاص العناصر الغذائية الضرورية للخلية. العديد من الأنشطة التي تتم في غشاء الخلية.

الخلايا بدائية النواة هي خلايا بدائية ، وبالتالي لا تظهر عضيات محددة جيدًا مرتبطة بالغشاء مثل تلك الموجودة في الخلايا حقيقية النواة. ولكن هناك بعض العضيات المرتبطة بالغشاء وهذه هي الميزوزومات وبعض الأصباغ التي تحتوي على حوامل كروماتوفور.

تتشكل هذه من خلال غشاءات غشاء البلازما أو غشاء الخلية. الغشوات ليست سوى تحفُّزات معينة. تظهر هذه الميزوزومات في الغالب في البكتيريا سالبة الجرام ويمكن أن تكون على شكل نبيبات وحويصلات وصفائح.

أنها تساعد على تشكيل جدار الخلية وزيادة مساحة سطحه. تساعد بشكل خاص في التنفس لأن إنزيمات الجهاز التنفسي مرتبطة بها. في حقيقيات النوى ، توجد هذه الإنزيمات في الميتوكوندريا. تساعد الميزوسومات أيضًا في تكرار الحمض النووي. هناك نوعان من الميزوزومات. الحاجز: الذي يمتد باتجاه مركز الخلية. والجانبية: التي هي هامشية.

كروماتوفورس:

تحتوي البكتيريا الزرقاء مثل Nostoc و Anabaena على صبغات تتكون من أصباغ ضرورية لعملية التمثيل الضوئي.

يتكون السيتوبلازم من الماء والإنزيمات والأملاح ومركبات أخرى. إنه يشبه بنية شبه سائلة ولا يظهر تدفق حشوي أو داء. يبدو أنها حبيبية بسبب الريبوسومات وأجسام الشمول.

الهيئات إدراج:

  • هيئات الإدماج العضوية: هذه هي حبيبات الفوسفات ، حبيبات بولي بيتا هيدروكسي بوتيرات ، كربوكسيسومات ، حبيبات سيانوفيسيان ، جليكوجين ، فجوات غازية وأكثر من ذلك. تعطي فجوات الغاز الطفو للنباتات المائية. يساعد هذا في عملية التمثيل الضوئي حيث يمكن للنباتات أن تحجز ضوء الشمس من الغلاف الجوي.
  • هيئات الاشتمال غير العضوية: هذه هي حبيبات الفوسفات والكبريت. تُعرف باسم الحبيبات المتغيرة اللون نظرًا لقدرتها على أخذ ألوان مختلفة. حبيبات الفوسفات تخزن الفوسفات. تتشكل حبيبات الكبريت عندما يتشكل H.2 يستخدم S كمانح للهيدروجين.

في الخلايا بدائية النواة ، تكون الريبوسومات من نوع 70S. هذه لديها وحدة فرعية صغيرة 30S ووحدة فرعية كبيرة 50S. تتكون الوحدة الفرعية الصغيرة من rRNA من النوع 16s والوحدة الفرعية الكبيرة بها النوع 23S و 5S. الوحدات الفرعية عبارة عن رنا طويل مع بروتينات عليها. وتساعد هذه الوحدات الفرعية في تخليق البروتين عن طريق التماسك مع بعضها البعض. الوظيفة الرئيسية للريبوسومات كما ذكرنا سابقًا ، تخليق البروتين.

كما يوحي اسم بدائيات النوى ، فإن النواة الحقيقية غائبة في هذه الأنواع من الخلايا. يُعرف الحمض النووي الدائري والمزدوج الجينوم باسم الجينوم. بروتينات هيستون الموجودة في الخلايا حقيقية النواة غائبة في بدائيات النوى. تتمثل الوظيفة الأساسية لبروتينات الهيستون في تثبيت الحمض النووي معًا ويؤثر على تنظيم الجينات. هناك 11 نوعًا من بروتينات هيستون. H2A ، H2B ، H3K4 ، H3K9 ، H3K27 ، H3K36 ، H4K5 ، H4K8 ، H4K12 ، H4K16 ، H4K20 ، كل منها له تركيبة مختلفة. يبلغ طول الحمض النووي 1 ميكرومترًا وهو متصل بغشاء البلازما من خلال الميزوزومات. يحتوي الحمض النووي على 3000-4000 جين. يمكن رؤية المجال الحلقي وهو هيكل يتكون من بنية ملفوفة بإحكام للحمض النووي. يتم الاحتفاظ بهذا المجال الحلقي في موضعه بواسطة جزيئات RNA.

تُعرف الوحدات خارج الكروموسومات ذاتية التكرار بالبلازميدات. البلازميدات دائرية ولها DNA مزدوج تقطعت بهم السبل. تعمل البلازميدات كعوامل لنقل الجينات ومن ثم تُستخدم في تقنية الحمض النووي المؤتلف كناقلات أو مركبات لنقل البروتينات. لديهم مقاومة للمضادات الحيوية والمعادن والأدوية. للخصوبة البكتيرية ، تعتبر الحلقات التي هي نوع من البلازميد مهمة للغاية. الحلقات لديها القدرة على التكرار الذاتي.

الهياكل الأخرى:

يستخدم Flagellum في حركة Pili ، ويستخدم في عملية التزاوج. Fimbrae ، المستخدم في تشبث الخلايا و Spinae ، الملاحق التي تستخدمها الخلية للتكيف مع الظروف البيئية الخارجية مثل درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، والملوحة ، وما إلى ذلك هي بعض الهياكل الموجودة في الخلايا بدائية النواة.


التمثيل الضوئي في بدائيات النوى

تم وصف جزئين من عملية التمثيل الضوئي - التفاعلات المعتمدة على الضوء ودورة كالفين - كما يحدثان في البلاستيدات الخضراء. ومع ذلك ، فإن بدائيات النوى ، مثل البكتيريا الزرقاء ، تفتقر إلى العضيات المرتبطة بالغشاء (بما في ذلك البلاستيدات الخضراء). كائنات التمثيل الضوئي بدائية النواة لها غشاء البلازما لربط الكلوروفيل والتمثيل الضوئي (شكل 1). هنا يمكن للكائنات الحية مثل البكتيريا الزرقاء إجراء عملية التمثيل الضوئي.

شكل 1 بدائيات النوى الضوئية تحتوي على مناطق من غشاء البلازما تعمل مثل الثايلاكويدات. على الرغم من عدم احتوائها في عضية ، مثل البلاستيدات الخضراء ، إلا أن جميع المكونات الضرورية موجودة لإجراء عملية التمثيل الضوئي. (الائتمان: بيانات شريط المقياس من مات راسل)


طرد خلوي

العملية العكسية لنقل المادة إلى الخلية هي عملية إفراز الخلايا. خروج الخلايا هو عكس العمليات التي تمت مناقشتها في القسم الأخير من حيث أن الغرض منه هو طرد المواد من الخلية إلى السائل خارج الخلية. مادة النفايات مغلفة بغشاء وتندمج مع الجزء الداخلي من غشاء البلازما. يفتح هذا الاندماج الغلاف الغشائي على السطح الخارجي للخلية ، ويتم طرد النفايات إلى الفضاء خارج الخلية (الشكل 4). تشمل الأمثلة الأخرى للخلايا التي تطلق الجزيئات عن طريق الإفراز الخلوي إفراز بروتينات المصفوفة خارج الخلية وإفراز الناقلات العصبية في الشق المشبكي بواسطة الحويصلات المشبكية.

الشكل 4. في عملية الإخراج الخلوي ، تندمج الحويصلات التي تحتوي على مواد مع غشاء البلازما. ثم يتم تحرير المحتويات إلى الجزء الخارجي من الخلية. (الائتمان: تعديل العمل لماريانا رويز فيلاريال)

يرد ملخص لطرق النقل الخلوي التي تمت مناقشتها في الجدول 1 ، والذي يتضمن أيضًا متطلبات الطاقة والمواد المنقولة بواسطة كل منها.

الجدول 1. طرق النقل ومتطلبات الطاقة وأنواع المواد المنقولة
طريقة النقل نشط / سلبي نقل المواد
تعريف مبني للمجهول مادة ذات وزن جزيئي صغير
التنافذ مبني للمجهول ماء
سهولة النقل / الانتشار مبني للمجهول الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والجلوكوز
النقل النشط الأساسي نشيط الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم
النقل النشط الثانوي نشيط الأحماض الأمينية واللاكتوز
البلعمة نشيط الجزيئات الكبيرة أو الخلايا الكاملة أو الهياكل الخلوية
كثرة الخلايا والكريات نشيط جزيئات صغيرة (سوائل / ماء)
بوساطة مستقبلات الإلتقام نشيط كميات كبيرة من الجزيئات الكبيرة
طرد خلوي نشيط مواد النفايات ، بروتينات المصفوفة خارج الخلية ، الناقلات العصبية

باختصار: الالتقام الخلوي والإخراج الخلوي

تؤدي الخلايا ثلاثة أنواع رئيسية من الالتقام الخلوي. البلعمة هي العملية التي تبتلع بها الخلايا جزيئات كبيرة ، بما في ذلك الخلايا الأخرى ، عن طريق إحاطة الجسيمات بامتداد غشاء الخلية وتبرعم حويصلة جديدة. أثناء كثرة الخلايا ، تأخذ الخلايا جزيئات مثل الماء من السائل خارج الخلية. أخيرًا ، الالتقام الخلوي بوساطة المستقبل هو نسخة مستهدفة من الالتقام الخلوي حيث تضمن بروتينات المستقبل في غشاء البلازما إدخال مواد محددة ومستهدفة فقط إلى الخلية.

خروج الخلايا من نواح كثيرة هو عملية عكسية من الالتقام الخلوي. هنا تطرد الخلايا المواد من خلال اندماج الحويصلات مع غشاء البلازما وإغراق محتواها لاحقًا في السائل خارج الخلية.


دور بدائيات النوى في النظم البيئية

بدائيات النوى موجودة في كل مكان: لا يوجد مكان مناسب أو نظام بيئي غير موجود فيه. تلعب بدائيات النوى العديد من الأدوار في البيئات التي تشغلها. تعتبر الأدوار التي يلعبونها في دورات الكربون والنيتروجين حيوية للحياة على الأرض.

بدائيات النوى ودورة الكربون

يعتبر الكربون أحد أهم المغذيات الكبيرة ، وتلعب بدائيات النوى دورًا مهمًا في دورة الكربون (الشكل 2). يتم تدوير الكربون عبر خزانات الأرض الرئيسية: الأرض والغلاف الجوي والبيئات المائية والرواسب والصخور والكتلة الحيوية. تتم حركة الكربون عن طريق ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم إزالته من الغلاف الجوي عن طريق النباتات البرية وبدائيات النوى البحرية ، ويعاد إلى الغلاف الجوي عن طريق تنفس الكائنات العضوية التغذية ، بما في ذلك بدائيات النوى والفطريات والحيوانات. على الرغم من وجود أكبر خزان للكربون في النظم البيئية الأرضية في الصخور والرواسب ، إلا أن هذا الكربون ليس متاحًا بسهولة.

تم العثور على كمية كبيرة من الكربون المتاح في النباتات البرية. تستخدم النباتات ، التي تعتبر منتجة ، ثاني أكسيد الكربون من الهواء لتخليق مركبات الكربون. فيما يتعلق بهذا ، فإن أحد المصادر المهمة جدًا لمركبات الكربون هو الدبال ، وهو مزيج من المواد العضوية من النباتات الميتة وبدائيات النوى التي قاومت التحلل. يستخدم المستهلكون مثل الحيوانات المركبات العضوية التي ينتجها المنتجون ويطلقون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ثم ، البكتيريا والفطريات ، تسمى مجتمعة المحللات، إجراء تحلل (تحلل) النباتات والحيوانات ومركباتها العضوية. أهم مساهم لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو التحلل الجرثومي للمواد الميتة (الحيوانات والنباتات والدبال) التي تخضع للتنفس.

في البيئات المائية ورواسبها الخالية من الأكسجين ، تحدث دورة كربون أخرى. في هذه الحالة ، تعتمد الدورة على مركبات أحادية الكربون. في رواسب نقص الأكسجين ، تنتج بدائيات النوى ، ومعظمها من العتائق ، الميثان (CH4). ينتقل هذا الميثان إلى المنطقة الموجودة فوق الرواسب ، والتي تكون أكثر ثراءً بالأكسجين وتدعم البكتيريا التي تسمى مؤكسدات الميثان التي تعمل على أكسدة الميثان إلى ثاني أكسيد الكربون ، والذي يعود بعد ذلك إلى الغلاف الجوي.

الشكل 2. تلعب بدائيات النوى دورًا مهمًا في تحريك الكربون باستمرار عبر المحيط الحيوي. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة John M. Evans و Howard Perlman ، USGS)

بدائيات النوى ودورة النيتروجين

النيتروجين عنصر مهم جدا للحياة لأنه جزء من البروتينات والأحماض النووية. إنه عنصر غذائي كبير ، وفي الطبيعة ، يتم إعادة تدويره من المركبات العضوية إلى الأمونيا وأيونات الأمونيوم والنترات والنتريت وغاز النيتروجين من خلال عمليات لا تعد ولا تحصى ، يتم تنفيذ العديد منها فقط بواسطة بدائيات النوى. كما هو موضح في الشكل 3 ، بدائيات النوى هي مفتاح دورة النيتروجين. أكبر تجمع للنيتروجين المتاح في النظام البيئي الأرضي هو النيتروجين الغازي من الهواء ، لكن هذا النيتروجين لا يمكن استخدامه من قبل النباتات ، التي تعتبر المنتجين الأساسيين. يتم تحويل النيتروجين الغازي أو "تثبيته" إلى أشكال متاحة بسهولة أكبر مثل الأمونيا من خلال عملية تثبيت النيتروجين. يمكن استخدام الأمونيا بواسطة النباتات أو تحويلها إلى أشكال أخرى.

مصدر آخر للأمونيا ammonification، وهي العملية التي يتم من خلالها إطلاق الأمونيا أثناء تحلل المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين. ومع ذلك ، فإن الأمونيا المنبعثة في الغلاف الجوي تمثل 15 في المائة فقط من إجمالي النيتروجين المنطلق ، والباقي هو N2 ون2يتم تقويض O. الأمونيا اللاهوائي بواسطة بعض بدائيات النوى ، مما ينتج عنه N2 كمنتج نهائي. النترجة هي تحويل الأمونيوم إلى نتريت ونترات. النترتة في التربة بواسطة البكتيريا التي تنتمي إلى الأجناس نيتروسوما, نيتروباكتر، و نيتروسبيرا. تقوم البكتيريا بعملية عكسية ، وهي اختزال النترات من التربة إلى مركبات غازية مثل N2O و NO و N2، عملية تسمى نزع النتروجين.

الشكل 3. تلعب بدائيات النوى دورًا رئيسيًا في دورة النيتروجين. (الائتمان: وكالة حماية البيئة)

أسئلة الممارسة

أي العبارات التالية خاطئة عن دورة النيتروجين؟

  1. توجد بكتيريا تثبيت النيتروجين على عقيدات جذر البقوليات وفي التربة.
  2. تقوم بكتيريا نزع النتروجين بتحويل النترات (NO3 -) في غاز النيتروجين (N2).
  3. Ammonification هي العملية التي يتم من خلالها أيون الأمونيوم (NH4 +) من المركبات العضوية المتحللة.
  4. النترجة هي العملية التي يتم من خلالها استخدام النتريت (NO2 -) إلى أيون الأمونيوم (NH4 + ).

فكر في الظروف (درجة الحرارة والضوء والضغط والمواد العضوية وغير العضوية) التي قد تجدها في فتحات حرارية مائية في أعماق البحار. ما نوع بدائيات النوى ، من حيث احتياجاتها الأيضية (ذاتية التغذية ، فوتوتروف ، كيميائية التغذية ، وما إلى ذلك) ، تتوقع أن تجده هناك؟


بدائية النواة مقابل التعبير الجيني حقيقي النواة

لفهم كيفية تنظيم التعبير الجيني ، يجب علينا أولاً أن نفهم كيف يصبح الجين بروتينًا وظيفيًا في الخلية. تحدث العملية في كل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة ، فقط في أشكال مختلفة قليلاً.

نظرًا لأن الكائنات بدائية النواة تفتقر إلى نواة الخلية ، فإن عمليات النسخ والترجمة تحدث في وقت واحد تقريبًا. عندما لا تكون هناك حاجة للبروتين ، يتوقف النسخ. في حالة عدم وجود مرنا ، لا يمكن تصنيع أي بروتين. نتيجة لذلك ، فإن الطريقة الأساسية للتحكم في نوع وكمية البروتين التي يتم التعبير عنها في خلية بدائية النواة هي من خلال تنظيم نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. جميع الخطوات اللاحقة تحدث تلقائيًا. عندما يتطلب الأمر المزيد من البروتين ، يحدث المزيد من النسخ. لذلك ، في الخلايا بدائية النواة ، يكون التحكم في التعبير الجيني بالكامل تقريبًا على مستوى النسخ.

على النقيض من ذلك ، تحتوي الخلايا حقيقية النواة على عضيات داخل الخلايا وهي أكثر تعقيدًا. تذكر أنه في الخلايا حقيقية النواة ، يتم احتواء الحمض النووي داخل نواة الخلية وهذا هو المكان الذي يتم نسخه فيه لإنتاج الرنا المرسال. يتم نقل mRNA المركب حديثًا من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث تقوم الريبوسومات بترجمة mRNA لإنتاج البروتين. يتم فصل عمليتي النسخ والترجمة ماديًا عن طريق نسخ الغشاء النووي الذي يحدث فقط داخل النواة ، ولا تحدث الترجمة إلا خارج النواة في السيتوبلازم. يمكن أن يحدث تنظيم التعبير الجيني في أي مرحلة من مراحل العملية (شكل 1):

  • المستوى اللاجيني: ينظم مدى إحكام التفاف الحمض النووي حول بروتينات الهيستون لتجميعها في الكروموسومات
  • مستوى النسخ: ينظم مقدار النسخ الذي يحدث
  • مستوى ما بعد النسخ: ينظم جوانب معالجة الحمض النووي الريبي (مثل الربط) والنقل خارج النواة
  • المستوى متعدية: ينظم مقدار تحويل الحمض النووي الريبي إلى بروتين
  • مستوى ما بعد الترجمة: ينظم مدة بقاء البروتين بعد تصنيعه وما إذا كان البروتين قد تمت معالجته في شكل نشط
الشكل 1 يتم تنظيم التعبير الجيني حقيقيات النوى أثناء النسخ ومعالجة الحمض النووي الريبي ، والتي تحدث في النواة ، وكذلك أثناء ترجمة البروتين ، والتي تحدث في السيتوبلازم. قد يحدث المزيد من التنظيم من خلال التعديلات اللاحقة للترجمة للبروتينات.

يتم تلخيص الاختلافات في تنظيم التعبير الجيني بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الجدول 1.

الجدول 1: الاختلافات في تنظيم التعبير الجيني للكائنات بدائية النواة والكائنات حقيقية النواة

يحدث نسخ الحمض النووي الريبي قبل ترجمة البروتين ، ويحدث في النواة. تحدث ترجمة الحمض النووي الريبي إلى البروتين في السيتوبلازم.

تتضمن المعالجة اللاحقة للحمض النووي الريبي إضافة غطاء 5 ′ ، ذيل بولي-أ ، واستئصال الإنترونات وتضفير الإكسونات.


محلول متساوي التوتر

محلول متساوي التوتر (على سبيل المثال ، ECF) له نفس الضغط التناضحي مثل ICF. في ظل هذه الظروف ، يمر الماء ذهابًا وإيابًا عبر الغشاء شبه النافذ للحفاظ على توازن الخلية مع البيئة المحيطة. تؤدي إضافة المزيد من الجزيئات الذائبة إلى ECF إلى تغيير التدرج التناضحي بحيث يزداد الضغط الاسموزي داخل الخلية ويتدفق المزيد من الماء عبر الغشاء. إذا لم يتم إيقاف الخلية ، فسوف تتجعد وتذبل في النهاية وتموت. وعلى العكس من ذلك ، تؤدي الجزيئات الذائبة في ICF إلى اندفاع المزيد من الماء إلى الخلية مما قد يؤدي إلى انفجارها.

تحتوي الخلايا النباتية على جدار خلوي يحيط بغشاء البلازما. تأثير محلول متساوي التوتر هو نفسه ولكن ليس واضحًا بسبب الجدار الصلب. هناك تغييرات ملحوظة في المحاليل مفرطة التوتر والضغط ، ومع ذلك ، إذا كان هناك فرق كاف في التدرج الاسموزي.

توضح الصورة أعلاه ما يحدث لخلايا الدم الحمراء في محاليل مفرطة التوتر ومتساوية التوتر وخافضة التوتر.


رابعا. اختبار لاحق لتحديد ما إذا كان الطلاب قد قاموا بتصحيح مفاهيمهم الخاطئة

حدد كل عبارة على أنها صحيحة أو غير صحيحة. قم بتغيير كل عبارة غير صحيحة إلى واحدة صحيحة.

1. يمكن أن يحدث التناضح إذا تم وضع خلية ميتة في محلول ناقص التوتر لمحتويات الخلية. صيح

2. حركة الماء في الخلية عبر قنوات aquaporin تتطلب إستثمار طاقة من قبل الخلية.

غير صحيح - ينتقل الماء إلى خلية عبر قنوات aquaporin عن طريق الانتشار ، وهو ما لا يتطلب استثمارًا للطاقة من قبل الخلية.

3. محلول الماء المقطر ناقص التوتر.

غير صحيح - يكون محلول الماء المقطر ناقص التوتر بالنسبة للماء الذي يحتوي على جزيئات ذائبة.

4. يرجع الانتشار إلى الحركات العشوائية للجزيئات. صيح


ما هو التناضح؟

التناضح ظاهرة طبيعية تحدث بانتظام في جميع الكائنات الحية. يشير إلى حركة جزيئات الماء من منطقة ذات قدرة مائية أعلى إلى منطقة محتملة للمياه أقل من خلال غشاء شبه منفذ. نظرًا لأن التناضح يحدث على طول تدرج التركيز ، فإنه لا يستخدم الطاقة. ومن ثم ، فهي عملية سلبية.

الشكل 01: التناضح

التناضح هو العملية الأساسية التي تسهل حركات الماء للخلايا عبر غشاء الخلية في كل من الخلايا النباتية والحيوانية. نظرًا لأن غشاء الخلية عبارة عن غشاء قابل للنفاذ بشكل انتقائي ، فإنه يسمح للجزيئات المختارة بالمرور من خلاله. لذلك ، فقط عن طريق التناضح ، تنقل جزيئات الماء وجزيئات المذيبات داخل وخارج الخلية من أجل موازنة تركيز المذاب داخل وخارج الخلية.


معظم الخلايا بدائية النواة أصغر بكثير من الخلايا حقيقية النواة. على الرغم من صغر حجمها ، إلا أنه يمكن تمييز الخلايا بدائية النواة بأشكالها. الأشكال الأكثر شيوعًا هي الحلزونات والكرات والقضبان (انظر شكل أدناه).

أشكال الخلايا بدائية النواة. يتم عرض الأشكال الثلاثة الأكثر شيوعًا للخلايا بدائية النواة هنا.

غشاء البلازما وجدار الخلية

مثل الخلايا الأخرى ، تحتوي الخلايا بدائية النواة على غشاء بلازما (انظر شكل أدناه). يتحكم في ما يدخل الخلية ويخرج منها. كما أنه موقع للعديد من التفاعلات الأيضية. على سبيل المثال ، يحدث التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي في غشاء البلازما.

تحتوي معظم بدائيات النوى أيضًا على جدار خلوي. انها تقع خارج غشاء البلازما. يعطي القوة والصلابة للخلية. تختلف البكتيريا والأركيا في تكوين جدار الخلية. يحتوي جدار الخلية من البكتيريا ببتيدوغليكان، تتكون من السكريات والأحماض الأمينية. يفتقر جدار الخلية في معظم الأركيا إلى الببتيدوغليكان.

خلية بدائية النواة. يتم عرض الأجزاء الرئيسية لخلية بدائية النواة في هذا الرسم البياني. كان يُعتقد في يوم من الأيام أن الهيكل المسمى بالميزوزوم هو عضية. أقنع المزيد من الأدلة معظم العلماء أنه ليس بنية خلية حقيقية على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، يبدو أنه قطعة أثرية لإعداد الخلية. هذا مثال جيد على كيفية مراجعة المعرفة العلمية مع توفر المزيد من الأدلة. هل يمكنك تحديد كل من الهياكل المسمى؟

السيتوبلازم وهياكل الخلايا

يوجد داخل الغشاء البلازمي للخلايا بدائية النواة السيتوبلازم. يحتوي على العديد من الهياكل ، بما في ذلك الريبوسومات والهيكل الخلوي والمواد الوراثية. الريبوسومات هي مواقع تصنع فيها البروتينات. يساعد الهيكل الخلوي الخلية في الحفاظ على شكلها. عادة ما تكون المادة الجينية عبارة عن حلقة مفردة من الحمض النووي. قد تكون هناك أيضًا قطع دائرية صغيرة من الحمض النووي تسمى البلازميدات. (ارى شكل أدناه). قد يحتوي السيتوبلازم على أجزاء صغيرة أيضًا. هذه هياكل صغيرة محاطة بالبروتينات. تحتوي على إنزيمات وتشارك في عمليات التمثيل الغذائي.

DNA بدائية النواة. يوجد الحمض النووي لخلية بدائية النواة في السيتوبلازم لأن الخلية تفتقر إلى نواة.

الهياكل خارج الخلية

تحتوي العديد من بدائيات النوى على طبقة إضافية ، تسمى كبسولة ، خارج جدار الخلية. ال كبسولةيحمي الخلية من المواد الكيميائية ومن الجفاف. كما يسمح للخلية بالالتصاق بالأسطح والخلايا الأخرى. لهذا السبب ، يمكن للعديد من بدائيات النوى تكوين أغشية حيوية ، مثل تلك الموضحة في شكل أدناه. أ بيوفيلم هي مستعمرة من بدائيات النوى عالقة على سطح مثل صخرة أو مضيف وأنسجة rsquos. اللويحة اللاصقة التي تتجمع على أسنانك بين الفرشاة هي غشاء حيوي. يتكون من ملايين البكتيريا.

تحتوي معظم بدائيات النوى أيضًا على هياكل بروتينية طويلة ورفيعة تسمى الأسواط (صيغة المفرد، السوط). تمتد من غشاء البلازما. فلاجيللا تساعد بدائيات النوى على التحرك. تدور حول قاعدة ثابتة ، مما يتسبب في تحريك الخلية وتعثرها. كما هو موضح في شكل أدناه ، قد تحتوي بدائيات النوى على سوط واحد أو أكثر.

البكتيرية بيوفيلم. تم العثور على الأغشية الحيوية المكبرة الموضح هنا على قسطرة طبية (أنابيب) تمت إزالتها من جسم المريض و rsquos.

الاختلافات في فلاجيلا من البكتيريا. قد توجد فلاجيلا في بدائيات النوى في أحد طرفي الخلية أو كليهما أو حولها. أنها تساعد بدائيات النوى على التحرك نحو الطعام أو بعيدًا عن السموم.

الإندوسبورات

العديد من الكائنات الحية تشكل جراثيم للتكاثر. تشكل بعض بدائيات النوى جراثيم للبقاء على قيد الحياة. مسمى الأبواغ، تتشكل داخل الخلايا بدائية النواة عندما تكون تحت الضغط. يمكن أن يكون الإجهاد عبارة عن الأشعة فوق البنفسجية أو درجات الحرارة المرتفعة أو المواد الكيميائية القاسية. تقوم الإندوسبورات بإحاطة الحمض النووي وتساعده على البقاء في ظروف قد تقتل الخلية. توجد الإندوسبورات بشكل شائع في التربة والمياه. قد يعيشون لفترات طويلة من الزمن.


شاهد الفيديو: خطوات رسم خليه بدائية النواة البكتريا فصل أول سادس احيائي (شهر نوفمبر 2022).