الكائنات أحادية الخلية: الخصائص ، التكاثر ، التغذية - مادة الاحياء - 2025

في الكائنات وحيدة الخلية هي الكائنات التي المادة الوراثية، والآلات الأنزيمية، والبروتينات والجزيئات الأخرى الضرورية للحياة تقتصر على خلية واحدة. بفضل هذا ، فهي كيانات بيولوجية معقدة للغاية ، وغالبًا ما تكون ذات حجم صغير جدًا.

من مجالات الحياة الثلاثة ، اثنان منها - العتائق والبكتيريا - يتكونان من كائنات وحيدة الخلية. بالإضافة إلى كونها وحيدة الخلية ، تفتقر هذه الكائنات بدائية النواة إلى نواة وهي متنوعة للغاية ووفرة.

المصدر pixabay.com

في المجال المتبقي ، حقيقيات النوى ، نجد كائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. داخل الخلية الأحادية لدينا البروتوزوا وبعض الفطريات وبعض الطحالب.

الخصائص الرئيسية

منذ حوالي 200 عام ، اعتبر علماء الأحياء في ذلك الوقت أن الكائنات الحية المكونة من خلية واحدة بسيطة نسبيًا. كان هذا الاستنتاج بسبب المعلومات القليلة التي تلقوها من العدسات التي استخدموها للعرض.

اليوم ، بفضل التقدم التكنولوجي المتعلق بالفحص المجهري ، يمكننا تصور الشبكة المعقدة من الهياكل التي تمتلكها الكائنات أحادية الخلية والتنوع الكبير الذي تظهره هذه السلالات. بعد ذلك سنناقش الهياكل الأكثر صلة في الكائنات وحيدة الخلية ، سواء في حقيقيات النوى أو بدائيات النوى.

مكونات خلية بدائية النواة

المادة الوراثية

السمة الأكثر بروزًا للخلية بدائية النواة هي عدم وجود غشاء يحدد المادة الوراثية. أي عدم وجود نواة حقيقية.

في المقابل ، يقع الحمض النووي كبنية بارزة: الكروموسوم. في معظم البكتيريا والعتائق ، يتم تنظيم الحمض النووي في كروموسوم دائري كبير مرتبط بالبروتين.

في بكتيريا نموذجية ، مثل Escherichia coli (المزيد عن بيولوجيتها في الأقسام التالية) ، يصل الكروموسوم إلى طول خطي يصل إلى 1 مم ، أي ما يقرب من 500 ضعف حجم الخلية.

من أجل تخزين كل هذه المواد ، يجب أن يتخذ الحمض النووي شكلاً ملفوفًا للغاية. يمكن استقراء هذا المثال لمعظم أعضاء البكتيريا. تسمى المنطقة الفيزيائية التي يوجد بها هذا الهيكل المضغوط للمادة الجينية بالنيوكليويد.

بالإضافة إلى الكروموسوم ، يمكن أن تمتلك الكائنات بدائية النواة المئات من جزيئات الحمض النووي الصغيرة الإضافية ، والتي تسمى البلازميدات.

هذه ، مثل الكروموسوم ، ترمز لجينات معينة ، لكنها معزولة جسديًا عنها. نظرًا لأنها مفيدة في ظروف محددة للغاية ، فإنها تشكل نوعًا من العناصر الوراثية المساعدة.

الريبوسومات

لتصنيع البروتينات ، تمتلك الخلايا بدائية النواة آلية إنزيمية معقدة تسمى الريبوسومات ، والتي يتم توزيعها في جميع أنحاء الخلية الداخلية. يمكن أن تحتوي كل خلية على حوالي 10000 ريبوسوم.

آلات التمثيل الضوئي

تمتلك البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي آلات إضافية تسمح لها بالتقاط أشعة الشمس وتحويلها لاحقًا إلى طاقة كيميائية. تحتوي أغشية بكتيريا التمثيل الضوئي على غزوات حيث يتم تخزين الإنزيمات والأصباغ اللازمة للتفاعلات المعقدة التي تقوم بها.

يمكن أن تظل حويصلات التمثيل الضوئي هذه متصلة بغشاء البلازما أو يمكن فصلها ووضعها داخل الخلية.

الهيكل الخلوي

كما يوحي الاسم ، فإن الهيكل الخلوي هو الهيكل العظمي للخلية. يتكون أساس هذا الهيكل من ألياف ذات طبيعة بروتينية ، وهي ضرورية لعملية انقسام الخلايا والحفاظ على شكل الخلية.

أظهرت الأبحاث الحديثة أن الهيكل الخلوي في بدائيات النوى يتكون من شبكة معقدة من الخيوط ، وليس بالبساطة التي كان يعتقدها سابقًا.

العضيات في بدائيات النوى

من الناحية التاريخية ، كانت إحدى الخصائص الأكثر لفتًا للنظر للكائن بدائية النواة هي افتقارها إلى الأجزاء الداخلية أو العضيات.

من المقبول اليوم أن البكتيريا تمتلك أنواعًا معينة من العضيات (مقصورات محاطة بأغشية) تتعلق بتخزين أيونات الكالسيوم ، والبلورات المعدنية التي تشارك في اتجاه الخلية ، والإنزيمات.

مكونات خلية حقيقية النواة وحيدة الخلية

ضمن سلالة حقيقيات النوى ، لدينا أيضًا كائنات وحيدة الخلية. تتميز هذه باحتوائها على المادة الجينية المحصورة في عضية محاطة بغشاء ديناميكي ومعقد.

تتكون آلية صنع البروتينات أيضًا من الريبوسومات في هذه الكائنات الحية. ومع ذلك ، في حقيقيات النوى هذه أكبر. في الواقع ، يعد الاختلاف في الحجم في الريبوسومات أحد الاختلافات الرئيسية بين المجموعتين.

تعد الخلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا من الخلايا بدائية النواة الموصوفة في القسم السابق ، نظرًا لأنها تحتوي على أجزاء فرعية محاطة بغشاء واحد أو أكثر يسمى العضيات. من بينها لدينا الميتوكوندريا ، والشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والفجوات ، والجسيمات الحالة ، وغيرها.

في حالة الكائنات الحية القادرة على التمثيل الضوئي ، فإن لديها الآلية الأنزيمية والأصباغ المخزنة في هياكل تسمى البلاست. أشهرها البلاستيدات الخضراء ، على الرغم من وجود البلاستيدات الأميلوبلاستية ، والبلاستيدات الملونة ، والبلاستيدات ، وغيرها.

تحتوي بعض حقيقيات النوى وحيدة الخلية على جدران خلوية ، مثل الطحالب والفطريات (على الرغم من اختلاف طبيعتها الكيميائية).

الاختلافات بين البكتيريا والعتائق

كما ذكرنا ، تتكون نطاقات العتائق والبكتيريا من أفراد وحيدة الخلية. ومع ذلك ، فإن حقيقة مشاركة هذه الخاصية لا تعني أن الأنساب هي نفسها.

إذا قارنا كلتا المجموعتين بدقة ، فسوف ندرك أنهما يختلفان بنفس الطريقة التي نختلف بها - أو أي حيوان ثديي آخر - عن الأسماك. الاختلافات الأساسية هي على النحو التالي.

الغشاء الخلوي

بدءًا من حدود الخلية ، تختلف الجزيئات التي يتكون منها جدار وغشاء كلا السلالتين اختلافًا عميقًا. في البكتيريا ، تتكون الفسفوليبيدات من أحماض دهنية مرتبطة بالجلسرين. في المقابل ، فإن العتائق تحتوي على نسبة عالية من الفسفوليبيدات المتفرعة (الأيزوبرينويدات) المرتبطة بالجلسرين.

بالإضافة إلى ذلك ، تختلف الروابط التي تشكل الدهون الفوسفورية أيضًا ، مما يؤدي إلى وجود غشاء أكثر استقرارًا في العتائق. لهذا السبب ، يمكن أن تعيش العتائق في بيئات تكون فيها درجة الحرارة ودرجة الحموضة والظروف الأخرى شديدة.

الجدار الخلوي

جدار الخلية عبارة عن هيكل يحمي كائن الخلية من الإجهاد التناضحي الناتج عن الاختلاف في التركيزات بين داخل الخلية والبيئة ، مما يشكل نوعًا من الهيكل الخارجي.

بشكل عام ، تعرض الخلية تركيزًا عاليًا من المواد المذابة. وفقًا لمبادئ التناضح والانتشار ، يدخل الماء الخلية ويزيد حجمها.

الجدار يحمي الخلية من التمزق بفضل بنيتها الصلبة والليفية. في البكتيريا ، يكون المكون الهيكلي الرئيسي هو الببتيدوجليكان ، على الرغم من وجود جزيئات معينة ، مثل الجليكوليبيدات ،.

في حالة الأركيا ، تكون طبيعة جدار الخلية متغيرة تمامًا وفي بعض الحالات غير معروفة. ومع ذلك ، فقد كان الببتيدوغليكان غائبًا في الدراسات حتى الآن.

تنظيم الجينوم

فيما يتعلق بالتنظيم الهيكلي للمادة الجينية ، فإن العتائق تشبه إلى حد كبير الكائنات حقيقية النواة ، حيث يتم مقاطعة الجينات بواسطة مناطق لن تتم ترجمتها ، تسمى إنترونات - المصطلح المستخدم للمناطق التي سيتم ترجمتها هو "exon ».

على العكس من ذلك ، يتم تنظيم الجينوم البكتيري بشكل رئيسي في الأوبرا ، حيث تكون الجينات في وحدات وظيفية تقع واحدة تلو الأخرى ، دون انقطاع.

الاختلافات مع الكائنات متعددة الخلايا

يتمثل الاختلاف الأساسي بين الكائن متعدد الخلايا والكائن أحادي الخلية في عدد الخلايا التي يتكون منها الكائن الحي.

تتكون الكائنات متعددة الخلايا من أكثر من خلية واحدة ، وعادة ما تكون كل واحدة منها متخصصة في مهمة معينة ، ويعد تقسيم المهام أحد أبرز خصائصها.

بعبارة أخرى ، نظرًا لأن الخلية لم تعد مضطرة لأداء جميع الأنشطة اللازمة لإبقاء الكائن الحي على قيد الحياة ، ينشأ تقسيم المهام.

على سبيل المثال ، تؤدي الخلايا العصبية مهامًا مختلفة تمامًا عن خلايا الكلى أو العضلات.

يتم التعبير عن هذا الاختلاف في المهام المنفذة في الاختلافات المورفولوجية. أي ليست كل الخلايا التي يتكون منها الكائن متعدد الخلايا هي نفسها في الشكل - الخلايا العصبية على شكل شجرة ، وخلايا العضلات ممدودة ، وهكذا.

يتم تجميع الخلايا المتخصصة للكائنات متعددة الخلايا في الأنسجة وهذه بدورها في الأعضاء. يتم تجميع الأعضاء التي تؤدي وظائف مماثلة أو تكميلية في أنظمة. وبالتالي ، لدينا تنظيم هرمي هيكلي لا يظهر في الكيانات أحادية الخلية.

التكاثر

التكاثر اللاجنسي

تتكاثر الكائنات وحيدة الخلية لاجنسيًا. لاحظ أنه في هذه الكائنات لا توجد هياكل خاصة تشارك في التكاثر ، كما يحدث في الأنواع المختلفة من الكائنات متعددة الخلايا.

في هذا النوع من التكاثر اللاجنسي ، ينشأ الأب نسل دون الحاجة إلى شريك جنسي ، أو اندماج الأمشاج.

يُصنف التكاثر اللاجنسي بطرق مختلفة ، باستخدام المستوى أو شكل التقسيم الذي يستخدمه الكائن الحي كمرجع.

النوع الشائع هو الانشطار الثنائي ، حيث ينتج الفرد كائنين متطابقين مع الوالد. لدى البعض القدرة على أداء الانشطار عن طريق توليد أكثر من نسل ، وهو ما يعرف بالانشطار المتعدد.

نوع آخر هو البراعم ، حيث ينتج الكائن الحي كائنًا أصغر. في هذه الحالات ، ينبت الكائن الأبوي إطالة تستمر في النمو إلى الحجم المناسب ثم تنفصل بعد ذلك عن والدها. يمكن أن تتكاثر الكائنات الحية الأخرى وحيدة الخلية عن طريق تكوين الأبواغ.

على الرغم من أن التكاثر اللاجنسي هو نموذجي للكائنات وحيدة الخلية ، إلا أنه ليس فريدًا في هذا النسب. يمكن لبعض الكائنات الحية متعددة الخلايا ، مثل الطحالب ، والإسفنج ، وشوكيات الجلد ، من بين أشياء أخرى ، التكاثر من خلال هذه الطريقة.

نقل الجينات الأفقي

على الرغم من عدم وجود تكاثر جنسي في الكائنات بدائية النواة ، إلا أنها تستطيع تبادل المواد الجينية مع أفراد آخرين من خلال حدث يسمى نقل الجينات الأفقي. لا يتضمن هذا التبادل نقل المواد من الآباء إلى الأبناء ، ولكنه يحدث بين أفراد من نفس الجيل.

يحدث هذا من خلال ثلاث آليات أساسية: الاقتران والتحويل والتنبيغ. في النوع الأول ، يمكن تبادل قطع طويلة من الحمض النووي من خلال الوصلات الجسدية بين شخصين عن طريق الشعيرة الجنسية.

في كلا الآليتين ، يكون حجم الحمض النووي المتبادل أصغر. التحول هو أخذ البكتيريا للحمض النووي العاري والانتقال هو استقبال الحمض النووي الغريب نتيجة لعدوى فيروسية.

وفرة

يمكن تقسيم الحياة إلى ثلاثة مجالات رئيسية: البدئيات ، والبكتيريا ، وحقيقيات النوى. الأول والثاني بدائية النواة ، لأن نواتهما ليست محاطة بغشاء وكلها كائنات وحيدة الخلية.

وفقًا للتقديرات الحالية ، هناك أكثر من 3.10 ³⁰ فردًا من البكتيريا والعتائق على الأرض ، معظمهم غير مسمى وبدون وصف. في الواقع ، يتكون جسمنا من مجموعات ديناميكية من هذه الكائنات الحية ، والتي تقيم علاقات تكافلية معنا.

التغذية

التغذية في الكائنات وحيدة الخلية متنوعة للغاية. هناك كائنات غيرية التغذية وذاتية التغذية.

الأول يجب أن يستهلك طعامه من البيئة ، بشكل عام يبتلع الجزيئات الغذائية. تحتوي المتغيرات ذاتية التغذية على جميع الآلات اللازمة لتحويل الطاقة الضوئية إلى كيمياء ، مخزنة في السكريات.

مثل أي كائن حي ، تتطلب النباتات أحادية الخلية عناصر غذائية معينة مثل الماء ، ومصدر للكربون ، والأيونات المعدنية ، من بين أمور أخرى ، لنموها وتكاثرها على النحو الأمثل. ومع ذلك ، يتطلب البعض أيضًا عناصر غذائية محددة.

أمثلة على الكائنات وحيدة الخلية

نظرًا للتنوع الكبير للكائنات أحادية الخلية ، من الصعب سرد الأمثلة. ومع ذلك ، سوف نذكر الكائنات الحية النموذجية في علم الأحياء والكائنات ذات الصلة الطبية والصناعية:

الإشريكية القولونية

إن أفضل الكائنات الحية التي تمت دراستها ، بلا شك ، هي بكتيريا Escherichia coli. على الرغم من أن بعض السلالات يمكن أن يكون لها عواقب صحية سلبية ، إلا أن الإشريكية القولونية هي مكون طبيعي وفير من الجراثيم البشرية.

إنه مفيد من وجهات نظر مختلفة. في الجهاز الهضمي ، تساعد البكتيريا في إنتاج فيتامينات معينة وتستبعد بشكل تنافسي الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض التي يمكن أن تدخل أجسامنا.

بالإضافة إلى ذلك ، في مختبرات البيولوجيا ، تعتبر واحدة من أكثر الكائنات الحية استخدامًا ، وهي مفيدة جدًا للاكتشافات في العلوم.

المثقبية الكروزية

إنه طفيلي طفيلي يعيش داخل الخلايا ويسبب مرض شاغاس. تعتبر هذه مشكلة صحية عامة مهمة في أكثر من 17 دولة تقع في المناطق الاستوائية.

واحدة من أبرز خصائص هذا الطفيل هو وجود سوط للتنقل وميتوكوندريا واحد. تنتقل إلى مضيفها من الثدييات عن طريق الحشرات التي تنتمي إلى عائلة Hemiptera ، والتي تسمى الترياتومين.

ومن الأمثلة الأخرى على الكائنات الحية الدقيقة الجيارديا ، واليوجلينا ، والمتصورة ، والبارامسيوم ، والسكاروميسيس سيريفيسيا ، وغيرها.

المراجع

1. الكسندر ، م. (1961). مقدمة في علم الأحياء الدقيقة للتربة. شركة John Wiley and Sons، Inc..
2. بيكر ، جي سي ، سميث ، جي جي ، وكوان ، دي إيه (2003). مراجعة وإعادة تحليل بادئات 16S الخاصة بالمجال. مجلة الطرق الميكروبيولوجية، 55 (3) ، 541-555.
3. Forbes، BA، Sahm، DF، & Weissfeld، AS (2007). علم الأحياء الدقيقة التشخيصي. موسبي.
4. فريمان ، س. (2017). علم الاحياء. تعليم بيرسون.
5. Murray ، PR ، Rosenthal ، KS ، & Pfaller ، MA (2015). علم الأحياء الدقيقة الطبية. العلوم الصحية Elsevier.
6. Reece، JB، Urry، LA، Cain، ML، Wasserman، SA، Minorsky، PV، & Jackson، RB (2014). بيولوجيا كامبل. تعليم بيرسون.