معلومة

22.3: التمثيل الغذائي بدائية النواة - علم الأحياء

22.3: التمثيل الغذائي بدائية النواة - علم الأحياء


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.

مهارات التطوير

  • حدد المغذيات الكبيرة المقدار التي تحتاجها بدائيات النوى ، واشرح أهميتها
  • صف الطرق التي تحصل بها بدائيات النوى على الطاقة والكربون لعمليات الحياة
  • وصف أدوار بدائيات النوى في دورات الكربون والنيتروجين

بدائيات النوى هي كائنات حية متنوعة التمثيل الغذائي. تمكنت بدائيات النوى من العيش في كل بيئة باستخدام مصادر الطاقة والكربون المتاحة. تملأ بدائيات النوى العديد من المنافذ على الأرض ، بما في ذلك المشاركة في دورات المغذيات مثل دورات النيتروجين والكربون ، وتحلل الكائنات الحية الميتة ، والازدهار داخل الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر. إن النطاق الواسع جدًا من البيئات التي تشغلها بدائيات النوى ممكن لأن لديها عمليات استقلابية متنوعة.

احتياجات بدائيات النوى

تتمتع البيئات والنظم البيئية المتنوعة على الأرض بمجموعة واسعة من الظروف من حيث درجة الحرارة ، والعناصر الغذائية المتاحة ، والحموضة ، والملوحة ، ومصادر الطاقة. بدائيات النوى مجهزة تجهيزًا جيدًا لتكسب رزقها من مجموعة واسعة من العناصر الغذائية والظروف. للعيش ، تحتاج بدائيات النوى إلى مصدر للطاقة ومصدر للكربون وبعض العناصر الغذائية الإضافية.

المغذيات الكبيرة المقدار

الخلايا هي في الأساس تجميع جيد التنظيم من الجزيئات الكبيرة والماء. تذكر أن الجزيئات الكبيرة تنتج عن طريق بلمرة وحدات أصغر تسمى المونومرات. لكي تبني الخلايا جميع الجزيئات المطلوبة للحفاظ على الحياة ، فإنها تحتاج إلى مواد معينة تسمى مجتمعة العناصر الغذائية. عندما تنمو بدائيات النوى في الطبيعة ، فإنها تحصل على العناصر الغذائية من البيئة. المغذيات المطلوبة بكميات كبيرة تسمى المغذيات الكبيرة ، في حين أن تلك المطلوبة بكميات صغيرة أو ضئيلة تسمى المغذيات الدقيقة. يعتبر عدد قليل من العناصر كمغذيات كبيرة - الكربون ، والهيدروجين ، والأكسجين ، والنيتروجين ، والفوسفور ، والكبريت. (اختصار لتذكر هذه العناصر تشونس.)

لماذا هذه المغذيات الكبيرة مطلوبة بكميات كبيرة؟ إنها مكونات المركبات العضوية في الخلايا ، بما في ذلك الماء. الكربون هو العنصر الرئيسي في جميع الجزيئات الكبيرة: الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية والدهون والعديد من المركبات الأخرى. يمثل الكربون حوالي 50 بالمائة من تكوين الخلية. يمثل النيتروجين 12 بالمائة من إجمالي الوزن الجاف لخلية نموذجية وهو مكون من البروتينات والأحماض النووية ومكونات الخلية الأخرى. معظم النيتروجين المتاح في الطبيعة هو إما نيتروجين في الغلاف الجوي (N2) أو أي شكل غير عضوي آخر. ثنائي الذرة (N.2) ومع ذلك ، لا يمكن تحويل النيتروجين إلى شكل عضوي إلا بواسطة كائنات معينة تسمى الكائنات المثبتة للنيتروجين. يعتبر كل من الهيدروجين والأكسجين جزءًا من العديد من المركبات العضوية والماء. الفوسفور مطلوب من قبل جميع الكائنات الحية لتخليق النيوكليوتيدات والفوسفوليبيدات. الكبريت هو جزء من بنية بعض الأحماض الأمينية مثل السيستين والميثيونين ، وهو موجود أيضًا في العديد من الفيتامينات والإنزيمات المساعدة. المغذيات الكبيرة الأخرى الهامة هي البوتاسيوم (K) والمغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca) والصوديوم (Na). على الرغم من أن هذه العناصر مطلوبة بكميات أقل ، إلا أنها مهمة جدًا لبنية الخلية بدائية النواة ووظيفتها.

المغذيات الدقيقة

بالإضافة إلى هذه المغذيات الكبيرة ، تتطلب بدائيات النوى عناصر معدنية مختلفة بكميات صغيرة. ويشار إلى هذه بالمغذيات الدقيقة أو العناصر النزرة. على سبيل المثال ، يعد الحديد ضروريًا لوظيفة السيتوكرومات المشاركة في تفاعلات نقل الإلكترون. تتطلب بعض بدائيات النوى عناصر أخرى - مثل البورون (B) والكروم (Cr) والمنغنيز (Mn) - في المقام الأول كعوامل مساعدة للإنزيم.

الطرق التي تكتسب فيها بدائيات النوى الطاقة

يمكن أن تستخدم بدائيات النوى مصادر مختلفة للطاقة لتجميع الجزيئات الكبيرة من الجزيئات الأصغر. تحصل الكائنات الضوئية (أو الكائنات الضوئية) على طاقتها من ضوء الشمس. تحصل المواد الكيميائية (أو الكائنات التخليقية الكيميائية) على طاقتها من المركبات الكيميائية. المواد الكيميائية التي يمكن أن تستخدم المركبات العضوية كمصادر للطاقة تسمى chemoorganotrophs. وتسمى تلك التي يمكن أن تستخدم أيضًا مركبات غير عضوية كمصادر للطاقة مركبات كيميائية.

الطرق التي تحصل بها بدائيات النوى على الكربون

لا تستطيع بدائيات النوى فقط استخدام مصادر مختلفة للطاقة ولكن أيضًا مصادر مختلفة لمركبات الكربون. تذكر أن الكائنات الحية القادرة على إصلاح الكربون غير العضوي تسمى ذاتية التغذية. تقوم بدائيات النوى ذاتية التغذية بتوليف الجزيئات العضوية من ثاني أكسيد الكربون. في المقابل ، تحصل بدائيات النوى غير المتجانسة على الكربون من المركبات العضوية. لجعل الصورة أكثر تعقيدًا ، يمكن الجمع بين المصطلحات التي تصف كيفية حصول بدائيات النوى على الطاقة والكربون. وهكذا ، تستخدم الكائنات الضوئية الطاقة من ضوء الشمس ، والكربون من ثاني أكسيد الكربون والماء ، في حين أن المواد المغايرة الكيميائية تحصل على الطاقة والكربون من مصدر كيميائي عضوي. تحصل المركبات الكيميائية الذاتية على طاقتها من المركبات غير العضوية ، وتقوم ببناء جزيئاتها المعقدة من ثاني أكسيد الكربون. يلخص الجدول ( PageIndex {1} ) الكربون ومصادر الطاقة في بدائيات النوى.

الجدول ( PageIndex {1} ): مصادر الكربون والطاقة في بدائيات النوى
مصادر الطاقةمصادر الكربون
ضوءمواد كيميائيةنشبعمركبات العضوية
فوتوتروفسالتغذية الكيميائيةالتغذية التلقائيةمغاير التغذية
المواد الكيميائية العضويةكيماويات غير عضوية
التغذية العضوية الكيميائيةكيميائيات

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 ( PageIndex {1} )). 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. بعد ذلك ، تقوم البكتيريا والفطريات ، التي تسمى مجتمعة بالمحللات ، بتفكيك (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 تؤكسد الميثان إلى ثاني أكسيد الكربون ، والذي يعود بعد ذلك إلى الغلاف الجوي.

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 عن طريق بدائيات النوى. كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {2} ) ، 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 مثل الأمونيا من خلال عملية تثبيت النيتروجين. يمكن استخدام الأمونيا بواسطة النباتات أو تحويلها إلى أشكال أخرى.

مصدر آخر للأمونيا هو الأمونيا ، وهي العملية التي يتم من خلالها إطلاق الأمونيا أثناء تحلل المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين. ومع ذلك ، فإن الأمونيا المنبعثة في الغلاف الجوي لا تمثل سوى 15 في المائة من إجمالي النيتروجين المنطلق ؛ الباقي هو N.2 ون2يتم تقويض O. الأمونيا اللاهوائي بواسطة بعض بدائيات النوى ، مما ينتج عنه N2 كمنتج نهائي. النترجة هي تحويل الأمونيوم إلى نتريت ونترات. تتم عملية النترجة في التربة بواسطة بكتيريا 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 ، وهي عملية تسمى نزع النتروجين.

اتصال فني

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 ( (NO_3 ^ - )) إلى غاز نيتروجين ( (N_2 )).
  3. Ammonification هو العملية التي يتم من خلالها إطلاق أيون الأمونيوم ( (NH_4 ^ + )) من المركبات العضوية المتحللة.
  4. النترجة هي العملية التي يتم من خلالها تحويل النيتريت ( (NO_2 ^ - )) إلى أيون الأمونيوم ( (NH_4 ^ + )).

ملخص

بدائيات النوى هي أكثر الكائنات الحية تنوعًا في التمثيل الغذائي ؛ إنها تزدهر في العديد من البيئات المختلفة مع مصادر مختلفة للطاقة الكربونية والكربون ، ودرجات الحرارة المتغيرة ، ودرجة الحموضة ، والضغط ، وتوافر المياه. المغذيات المطلوبة بكميات كبيرة تسمى المغذيات الكبيرة ، في حين أن تلك المطلوبة بكميات ضئيلة تسمى المغذيات الدقيقة أو العناصر النزرة. تشمل المغذيات الكبيرة المقدار C و H و O و N و P و S و K و Mg و Ca و Na. بالإضافة إلى هذه المغذيات الكبيرة ، تتطلب بدائيات النوى عناصر معدنية مختلفة للنمو ووظيفة الإنزيم. تستخدم بدائيات النوى مصادر مختلفة للطاقة لتجميع الجزيئات الكبيرة من الجزيئات الأصغر. تحصل الكائنات الضوئية على طاقتها من ضوء الشمس ، بينما تحصل المواد الكيميائية على الطاقة من المركبات الكيميائية.

تلعب بدائيات النوى دورًا في دورات الكربون والنيتروجين. يعود الكربون إلى الغلاف الجوي عن طريق تنفس الحيوانات والكائنات العضوية الكيميائية الأخرى. يستخدم المستهلكون المركبات العضوية التي ينتجها المنتجون ويطلقون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. أهم مساهم لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو التحلل الجرثومي للمواد الميتة. يتم إعادة تدوير النيتروجين في الطبيعة من المركبات العضوية إلى الأمونيا وأيونات الأمونيوم والنتريت والنترات وغاز النيتروجين. يتم تحويل النيتروجين الغازي إلى أمونيا من خلال تثبيت النيتروجين. يتم تقويض الأمونيا اللاهوائي بواسطة بعض بدائيات النوى ، مما ينتج عنه N2 كمنتج نهائي. النترجة هي تحويل الأمونيوم إلى نتريت. تتم عملية النترجة في التربة بواسطة البكتيريا. يتم إجراء عملية نزع النتروجين أيضًا بواسطة البكتيريا وتحويل النترات من التربة إلى مركبات نيتروجين غازية ، مثل N2O و NO و N2.

اتصالات فنية

[رابط] أي من 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 (N.2).
  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+).

[رابط] د

قائمة المصطلحات

ammonification
عملية يتم بواسطتها إطلاق الأمونيا أثناء تحلل المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين
كيميائي
الكائن الحي الذي يحصل على الطاقة من المركبات الكيميائية
محلل
الكائن الحي الذي ينفذ تحلل الكائنات الحية الميتة
نزع النتروجين
تحول النترات من التربة إلى مركبات النيتروجين الغازية مثل N2O و NO و N2
النترتة
تحويل الأمونيوم إلى نتريت ونترات في التربة
تثبيت النيتروجين
عملية يتم بواسطتها تحويل النيتروجين الغازي أو "تثبيته" إلى أشكال متاحة بسهولة أكبر مثل الأمونيا

السمة الأساسية للحياة هو وجود الخلية. بمعنى آخر ، الخلية هي أبسط وحدة وظيفية في الحياة. البكتيريا هي كائنات أحادية الخلية بدائية النواة لها بعض العمليات الحياتية الأقل تعقيدًا ، ومع ذلك ، فإن بدائيات النوى مثل البكتيريا لا تحتوي على فجوات مرتبطة بالغشاء. ترتبط خلايا الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والأوليات والفطريات بأغشية الخلايا وتستخدمها للتفاعل مع البيئة. بعض الخلايا ، بما في ذلك بعض الكريات البيض في البشر ، قادرة على ابتلاع الطعام عن طريق الالتقام الخلوي - تكوين الحويصلات عن طريق ارتداد غشاء الخلية داخل الخلايا. نفس الحويصلات قادرة على التفاعل وتبادل المستقلبات مع البيئة داخل الخلايا. في بعض الكائنات حقيقية النواة أحادية الخلية مثل الأميبا ، كما هو موضح في الشكل 22.9 ، تُفرز النفايات الخلوية والمياه الزائدة عن طريق الإفراز الخلوي ، عندما تندمج الفجوات الانقباضية مع غشاء الخلية وتطرد النفايات في البيئة. لا ينبغي الخلط بين الفجوات الانقباضية (CV) والفجوات التي تخزن الطعام أو الماء.

الشكل 22.9. بعض الكائنات وحيدة الخلية ، مثل الأميبا ، تبتلع الطعام عن طريق الالتقام الخلوي. تندمج حويصلة الطعام مع الليزوزوم الذي يهضم الطعام. تفرز النفايات عن طريق إفراز الخلايا.


22.3: التمثيل الغذائي بدائية النواة - علم الأحياء

الجزء الثاني. أحجار الزوايا: الكيمياء ، الخلايا ، والأيض

4. هيكل الخلية ووظيفتها

4.8 إعادة النظر في الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية بناء الخلايا ، يمكننا أن ننظر إلى التنوع الكبير لأنواع الخلايا الموجودة. أنت تعلم بالفعل أن هناك اختلافات كبيرة بين الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة.

نظرًا لأن الخلايا بدائية النواة (نواة النواة) والخلايا حقيقية النواة مختلفة تمامًا وأن الخلايا بدائية النواة تظهر في سجلات الحفريات قبل ذلك بكثير ، فإن الاختلافات بين هذين النوعين من الخلايا تستخدم لتصنيف الكائنات الحية. وهكذا ، صنف علماء الأحياء الكائنات الحية إلى ثلاث فئات كبيرة تسمى المجالات. يوضح الرسم البياني التالي كيفية تصنيف الكائنات الحية:

تحتوي بكتيريا المجال على معظم الكائنات الحية الدقيقة ويمكن العثور عليها في مجموعة متنوعة من البيئات. تحتوي عتائق المجال على أنواع عديدة من الكائنات الحية الدقيقة التي لها اختلافات كيميائية حيوية كبيرة عن البكتيريا. يتمتع العديد من الأركيا بقدرات أيضية خاصة ويعيشون في بيئات شديدة الحرارة أو شديدة الملوحة. على الرغم من أنه لم يتم وصف سوى بضعة آلاف من البكتيريا وحوالي 200 من الأركيا فقط ، فإن دراسات الحمض النووي الحديثة لمياه البحر والتربة تشير إلى وجود ملايين الأنواع غير الموصوفة. في جميع الاحتمالات ، هذه الكائنات عديمة النواة يفوق عددًا بكثير جميع أنواع الكائنات حقيقية النواة مجتمعة. تتكون جميع الكائنات الحية الأخرى من خلايا حقيقية النواة.

هيكل الخلية بدائية النواة

لا تحتوي الخلايا بدائية النواة ، البكتيريا والعتائق ، على نواة نموذجية مرتبطة بغشاء نووي ، ولا تحتوي على ميتوكوندريا ، أو بلاستيدات خضراء ، أو جولجي ، أو شبكات واسعة من الشبكة الإندوبلازمية. ومع ذلك ، تحتوي الخلايا بدائية النواة على الحمض النووي والإنزيمات وهي قادرة على التكاثر والمشاركة في عملية التمثيل الغذائي. يؤدون جميع الوظائف الأساسية للكائنات الحية مع عضيات أقل وأبسط. على الرغم من أن بعض Eubacteria لديها نوع من صبغة التمثيل الضوئي الخضراء وتستمر في عملية التمثيل الضوئي ، إلا أنها تفعل ذلك بدون البلاستيدات الخضراء وتستخدم تفاعلات كيميائية مختلفة إلى حد ما.

معظم البكتيريا محاطة بكبسولة ، أو طبقة طينية ، تتكون من مجموعة متنوعة من المركبات. في بعض البكتيريا ، تكون هذه الطبقة مسؤولة عن قدرتها على الالتصاق بالأسطح ، وتشكيل الأغشية الحيوية (على سبيل المثال ، طبقة البكتيريا على الأسنان) ، ومقاومة البلعمة. تحتوي العديد من البكتيريا أيضًا على هياكل بروتينية تشبه الشعر ، تساعد الخلية على الالتصاق بالأشياء. أولئك الذين لديهم سوط قادرون على دفع أنفسهم عبر البيئة. يوجد أسفل الكبسولة جدار الخلية الصلب ، الذي يتكون من مركب فريد من البروتين / الكربوهيدرات يسمى ببتيدوغليكان. وهذا يعطي الخلية القوة لمقاومة تغيرات الضغط الاسموزي ويعطيها الشكل. يوجد تحت الجدار غشاء البلازما. أرق مع تركيبة كيميائية مختلفة قليلاً عن تلك الموجودة في حقيقيات النوى ، يقوم غشاء البلازما بنفس وظائف غشاء البلازما في حقيقيات النوى. معظم البكتيريا إما أن تكون على شكل قضيب (عصيات) أو كروية (cocci) أو على شكل حلزوني (spirilla) أو على شكل فاصلة (vibrio). المادة الوراثية داخل السيتوبلازم هي DNA على شكل حلقة.

تشترك الأركيا في العديد من الخصائص مع البكتيريا. العديد منها لها شكل قضيب أو كروي ، على الرغم من أن بعضها مربع أو مثلثي. يحتوي بعضها على سوط وجدران خلوية ، لكن جدران الخلايا مصنوعة من مادة مختلفة عن تلك الموجودة في البكتيريا.

يتمثل أحد الاختلافات المهمة بين خلايا البكتيريا والعتائق في التركيب الكيميائي للريبوزومات. تحتوي ريبوسومات البكتيريا على بروتينات مختلفة عن تلك الموجودة في خلايا Eucarya أو Archaea. الريبوسومات البكتيرية أصغر أيضًا. كان هذا الاكتشاف مهمًا للطب ، لأن العديد من أشكال الحياة الخلوية التي تسبب الأمراض الشائعة هي بكتيرية. بمجرد ملاحظة الاختلافات في الريبوسومات ، بدأ الباحثون في البحث عن طرق للتدخل في وظيفة الريبوسوم البكتيري ، ولكن لا تتداخل مع ريبوسومات الخلايا حقيقية النواة. المضادات الحيوية ، مثل الستربتومايسين ، هي نتيجة هذا البحث. يتحد هذا الدواء مع الريبوسومات البكتيرية ويسبب موت البكتيريا لأنه يمنع إنتاج البروتينات الضرورية لبقاء البكتيريا. نظرًا لأن الريبوسومات حقيقية النواة تختلف عن الريبوسومات البكتيرية ، فإن الستربتومايسين لا يتداخل مع الوظيفة الطبيعية للريبوسومات في الخلايا البشرية.

هيكل خلية حقيقيات النوى

تحتوي الخلايا حقيقية النواة على نواة حقيقية ومعظم العضيات الغشائية الموصوفة سابقًا. يمكن تقسيم الكائنات حقيقية النواة إلى عدة فئات ، بناءً على مجموعة محددة من العضيات التي تحتويها. تعد خلايا النباتات والفطريات والأوليات والطحالب والحيوانات حقيقية النواة. إن الخاصية الأكثر وضوحًا التي تميز النباتات والطحالب عن الكائنات الحية الأخرى هي لونها الأخضر ، مما يشير إلى أن الخلايا تحتوي على الكلوروفيل في البلاستيدات الخضراء. الكلوروفيل ضروري لعملية التمثيل الضوئي - تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة رابطة كيميائية في جزيئات الطعام. من الخصائص المميزة الأخرى للخلايا النباتية والطحالب أن جدرانها الخلوية مصنوعة من السليلوز (الجدول 4.2).

الفطريات هي مجموعة متميزة من الكائنات الحية التي تفتقر إلى البلاستيدات الخضراء ولكن لها جدار خلوي. ومع ذلك ، فإن جدار الخلية مصنوع من عديد السكاريد ، يسمى الكيتين ، بدلاً من السليلوز. الكائنات الحية التي تنتمي إلى هذه الفئة من الخلايا حقيقية النواة تشمل الخمائر والعفن والفطر والفطريات التي تسبب أمراضًا بشرية مثل قدم الرياضي وتعفن الغابة والقوباء الحلقية.

يتم وضع الكائنات حقيقية النواة التي تفتقر إلى جدران الخلايا والبلاستيدات الخضراء في مجموعات منفصلة. تسمى الكائنات الحية التي تتكون من خلية واحدة فقط البروتوزوان - ومن الأمثلة على ذلك الأميبا والباراميسيوم. لديهم جميع العضيات الخلوية الموصوفة في هذا الفصل باستثناء البلاستيدات الخضراء ، لذلك يجب أن تستهلك الكائنات الأولية الطعام مثل الفطريات والحيوانات متعددة الخلايا.

الجدول 4.2. مقارنة بين أنواع مختلفة من الخلايا

ملاحظة: لا يتم تضمين الفيروسات في نظام التصنيف هذا ، لأن الفيروسات لا تتكون من المكونات الهيكلية الخلوية الأساسية. وهي تتكون من نواة من الحمض النووي (DNA أو RNA ، وليس كليهما أبدًا) وطبقة خارجية ، أو قفيصة ، مكونة من البروتين. لهذا السبب ، تسمى الفيروسات لا خلوي أو غير خلوي.

الخلية - الوحدة الأساسية للحياة

على الرغم من أن الاختلافات في هذه المجموعات من الكائنات الحية قد يبدو أنها تفصل بينها عوالم منفصلة ، فإن تشابهها في البنية الخلوية هو أحد الموضوعات المركزية التي توحد مجال علم الأحياء. يمكن للمرء الحصول على فهم أفضل لكيفية عمل الخلايا بشكل عام من خلال دراسة أمثلة محددة. نظرًا لأن العضيات لها نفس البنية العامة والوظيفة ، بغض النظر عن نوع الخلية التي توجد فيها ، يمكننا معرفة المزيد حول كيفية عمل الميتوكوندريا في النباتات من خلال دراسة كيفية عمل الميتوكوندريا في الحيوانات. هناك قواسم مشتركة بين جميع الكائنات الحية فيما يتعلق ببنيتها الخلوية ووظيفتها. حقيقة أن جميع الكائنات حقيقية النواة لها نفس الهياكل الخلوية هي دليل قوي على أنها تطورت جميعًا من سلف مشترك.

17. اذكر خمسة اختلافات في البنية بين الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة.

18. ما نوعان من الكائنات الحية لهما بنية خلية بدائية النواة؟

تطور مفهوم الخلية على مدى عدد من السنوات. في البداية ، يمكن تحديد منطقتين فقط ، السيتوبلازم والنواة. في الوقت الحاضر ، يتم التعرف على العديد من العضيات كمكونات أساسية لكل من أنواع الخلايا عديمة النواة وحقيقية النواة. تتم مقارنة بنية ووظيفة بعض هذه العضيات في الجدول 4.3. يوضح هذا الجدول أيضًا ما إذا كانت العضية فريدة من نوعها للخلايا عديمة النواة أو حقيقية النواة أو موجودة في كليهما.

الخلية هي الوحدة المشتركة للحياة. تتم دراسة الخلايا الفردية وتركيباتها لاكتشاف كيفية عملها ككائنات حية فردية وكأجزاء من كائنات متعددة الخلايا. إن معرفة كيف تتشابه الكائنات بدائية النواة وحقيقيات النوى مع بعضها البعض وتختلف عن بعضها البعض يساعد الأطباء على التحكم في بعض الكائنات الحية التي تشكل خطورة على البشر.

هناك عدة طرق تدخل بها المواد الخلايا أو تغادرها. وتشمل هذه الانتشار والتناضح ، والتي تنطوي على صافي حركة الجزيئات من منطقة عالية التركيز منخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من العمليات التي تتضمن أنشطة من جانب الخلية لتحريك الأشياء عبر الغشاء. وتشمل هذه الانتشار الميسر ، الذي يستخدم الجزيئات الحاملة للانتشار عبر النقل النشط للغشاء ، والذي يستخدم الطاقة من الخلية لنقل المواد من التركيز المنخفض إلى العالي والالتقام الخلوي والإخراج الخلوي ، حيث يتم تشكيل الحزم المغلقة بالغشاء.

الجدول 4.3. ملخص لبنية ووظيفة العضيات الخلوية


تُصنف بدائيات النوى من خلال طريقة حصولها على الطاقة ومصدر الكربون الذي تستخدمه لإنتاج الجزيئات العضوية. يتم تلخيص هذه الفئات في الجدول. يمكن أن تستخدم بدائيات النوى مصادر مختلفة للطاقة لتوليد ATP اللازم للتخليق الحيوي والأنشطة الخلوية الأخرى. فوتوتروفس (أو الكائنات الضوئية) تحصل على طاقتها من ضوء الشمس. تحبس الصور الضوئية طاقة الضوء باستخدام الكلوروفيل ، أو في حالات قليلة ، رودوبسين البكتيرية. (الغريب أن الصور الضوئية التي تستخدم رودوبسين هي ضوئية التغذية ، ولكنها ليست ضوئية ، لأنها لا تصلح الكربون.) التغذية الكيميائية (أو كائنات التخليق الكيميائي) تحصل على طاقتها من المركبات الكيميائية. المواد الكيميائية التي يمكن أن تستخدم المركبات العضوية كمصادر للطاقة تسمى chemoorganotrophs. تلك التي يمكن أن تستخدم مركبات غير عضوية ، مثل مركبات الكبريت أو الحديد ، كمصادر للطاقة تسمى chemolithotrophs.

قد تكون مسارات إنتاج الطاقة إما الهوائية، باستخدام الأكسجين كمتقبل طرفي للإلكترون ، أو لاهوائي ، باستخدام مركبات غير عضوية بسيطة أو جزيئات عضوية مثل متقبل الإلكترون الطرفي. نظرًا لأن بدائيات النوى عاشت على الأرض لما يقرب من مليار سنة قبل أن ينتج التمثيل الضوئي كميات كبيرة من الأكسجين للتنفس الهوائي ، فإن العديد من أنواع البكتيريا والعتائق لا هوائية وأن أنشطتها الأيضية مهمة في دورات الكربون والنيتروجين الموضحة أدناه.


ملخص

قدم هذا البرنامج التعليمي تنوع مصادر الكربون بدائية النواة. يمكن أن تستخدم البكتيريا السكريات البسيطة ، وكذلك المصادر المعقدة للكربون. يمكن لبعض البكتيريا أن تعيش على الزيت ، وبعضها يمكن أن يتحلل السليلوز. تم استخدام القدرة على تفكيك مصادر الكربون المعقدة لمجموعة متنوعة من الأغراض. يعتمد مجال المعالجة الحيوية ، إلى حد كبير ، على استخدام البكتيريا التي يمكنها تحطيم المركبات الضارة التي تم إدخالها إلى البيئة من مختلف المصادر الصناعية والزراعية. على سبيل المثال ، البكتيريا قادرة على تكسير مادة تي إن تي وثنائي الفينيل متعدد الكلور.

يعتمد قدر كبير من الحياة على الكوكب على بدائيات النوى ، إما بشكل مباشر أو غير مباشر. تعمل الخلايا الرمية على تحلل المواد من المواد العضوية الميتة ، وبذلك تجعل النيتروجين والكربون متاحين لأشكال الحياة الأخرى. بدونها ، سيتم تقييد العناصر الغذائية بسرعة في جثث الكائنات الحية الميتة وغير متوفرة للكائنات الأخرى في النظام البيئي.

النيتروجين ضروري لتخليق الأحماض الأمينية. كما هو الحال مع الكربون ، تحصل البكتيريا على النيتروجين من مصادر مختلفة. يمكن لبعض البكتيريا تحويل الأمونيا إلى شكل أكثر فائدة من النيتروجين (مثل النترات والنتريت). تحصل البكتيريا الرمية على النيتروجين من المواد العضوية المتحللة ، بينما تحصل البكتيريا المثبتة للنيتروجين على النيتروجين من النيتروجين الجزيئي (N2) الموجودة في الغلاف الجوي.

لا تقوم البكتيريا الزرقاء بإصلاح النيتروجين الخاص بها من الهواء فحسب ، بل تصنع أيضًا السكريات الخاصة بها من ثاني أكسيد الكربون ، باستخدام ضوء الشمس كمصدر للطاقة. قد تكون أكثر أشكال الحياة فعالية على هذا الكوكب. في الواقع ، لعبت أسلاف الطحالب الخضراء المزرقة دورًا مهمًا في تاريخ الكوكب لأن نشاطهم في التمثيل الضوئي حوَّل البيئة اللاهوائية المبكرة لكوكبنا إلى بيئة غنية بالأكسجين.

قمنا أيضًا بفحص العلاقات بين الأكسجين والتمثيل الغذائي ، وفي الدروس القليلة التالية سوف نستكشف ، بمزيد من التفصيل ، العلاقة بين الطاقة وعمليات التمثيل الغذائي.


شاهد الفيديو: Glycogen metabolism. diseases. التمثيل الغذائي شرح بالعربي (ديسمبر 2022).