ในบทความของเรา เราจะพิจารณาโครงสร้างของโปรคาริโอตและยูคาริโอต สิ่งมีชีวิตเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในระดับองค์กร และเหตุผลนี้เป็นลักษณะเฉพาะของโครงสร้างของข้อมูลทางพันธุกรรม
คุณสมบัติของโครงสร้างเซลล์โปรคาริโอต
โปรคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ไม่มีนิวเคลียส ในบรรดาตัวแทนของอาณาจักรแห่งธรรมชาติสมัยใหม่ทั้งห้า มีเพียงอาณาจักรเดียวเท่านั้นที่เป็นของพวกเขา - แบคทีเรีย โปรคาริโอตที่เรากำลังพิจารณา ได้แก่ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและอาร์เคีย
แม้จะไม่มีนิวเคลียสก่อตัวในเซลล์ แต่ก็มีสารพันธุกรรม วิธีนี้ช่วยให้คุณจัดเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรมได้ แต่จำกัดวิธีการทำซ้ำที่หลากหลาย โปรคาริโอตทั้งหมดสืบพันธุ์โดยการแบ่งเซลล์ออกเป็นสองส่วน พวกมันไม่มีความสามารถในการไมโทซิสและไมโอซิส
โครงสร้างของโปรคาริโอตและยูคาริโอต
ลักษณะโครงสร้างของโปรคาริโอตและยูคาริโอตที่แยกความแตกต่างได้ค่อนข้างสำคัญ นอกจากโครงสร้างของสารพันธุกรรมแล้ว ยังใช้กับออร์แกเนลล์หลายชนิดด้วย ยูคาริโอต ซึ่งรวมถึงพืช เชื้อรา และสัตว์ มีอยู่ในไซโตพลาสซึมไมโทคอนเดรีย, กอลจิคอมเพล็กซ์, เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, พลาสติดจำนวนมาก โปรคาริโอตไม่มีพวกมัน ผนังเซลล์ซึ่งทั้งสองมีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน ในแบคทีเรีย ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนเพคตินหรือมูรีน ในขณะที่พืชมีส่วนประกอบของเซลลูโลส และในเชื้อรา - ไคติน
ประวัติการค้นพบ
คุณลักษณะของโครงสร้างและชีวิตของโปรคาริโอตกลายเป็นที่รู้จักของนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 17 เท่านั้น และนี่คือความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีอยู่บนโลกตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง ในปี 1676 พวกเขาได้รับการตรวจสอบครั้งแรกผ่านกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงโดยผู้สร้าง Anthony van Leeuwenhoek เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์เรียกพวกมันว่า "สัตว์" คำว่า "แบคทีเรีย" ปรากฏขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เท่านั้น มันถูกเสนอโดย Christian Ehrenberg นักธรรมชาติวิทยาชาวเยอรมันที่มีชื่อเสียง แนวคิดของ "โปรคาริโอต" เกิดขึ้นภายหลังในยุคของการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และในตอนแรก นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความจริงของความแตกต่างในโครงสร้างของเครื่องมือทางพันธุกรรมของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ E. Chatton ในปี 1937 เสนอให้รวมสิ่งมีชีวิตออกเป็นสองกลุ่มตามลักษณะนี้: โปร- และยูคาริโอต แผนกนี้มีมาจนถึงทุกวันนี้ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบความแตกต่างระหว่างโปรคาริโอต: อาร์เคียและแบคทีเรีย
คุณลักษณะของอุปกรณ์พื้นผิว
เครื่องมือพื้นผิวของโปรคาริโอตประกอบด้วยเมมเบรนและผนังเซลล์ แต่ละส่วนเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง เมมเบรนของพวกมันเกิดจากไขมันและโปรตีนสองชั้น โปรคาริโอต,โครงสร้างที่ค่อนข้างดึกดำบรรพ์มีโครงสร้างสองแบบของผนังเซลล์ ดังนั้นในแบคทีเรียแกรมบวก ประกอบด้วย peptidoglycan เป็นหลัก มีความหนาสูงสุด 80 นาโนเมตร และอยู่ติดกับเมมเบรนอย่างแน่นหนา ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างนี้คือการปรากฏตัวของรูพรุนซึ่งมีโมเลกุลจำนวนหนึ่งแทรกซึม ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบนั้นบางมาก - สูงสุด 3 นาโนเมตร ไม่ยึดติดกับเมมเบรนอย่างแน่นหนา ตัวแทนของโปรคาริโอตบางคนยังมีแคปซูลเมือกอยู่ด้านนอก ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากการแห้ง ความเสียหายทางกล และสร้างเกราะป้องกันออสโมติกเพิ่มเติม
ออร์แกเนลล์โปรคาริโอต
โครงสร้างของเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอตมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยการมีอยู่ของออร์แกเนลล์บางชนิด โครงสร้างถาวรเหล่านี้กำหนดระดับการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตโดยรวม ส่วนใหญ่ไม่มีอยู่ในโปรคาริโอต การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์เหล่านี้เกิดขึ้นโดยไรโบโซม โปรคาริโอตในน้ำประกอบด้วยแอโรโซม เหล่านี้เป็นโพรงก๊าซที่ให้การลอยตัวและควบคุมระดับการแช่ตัวของสิ่งมีชีวิต โปรคาริโอตเท่านั้นที่มีเมโซโซม การพับของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างการใช้วิธีการตรึงทางเคมีในระหว่างการเตรียมเซลล์โปรคาริโอตสำหรับกล้องจุลทรรศน์ ออร์แกเนลล์ของการเคลื่อนไหวของแบคทีเรียและอาร์เคียคือ cilia หรือ flagella และการยึดติดกับพื้นผิวทำได้โดยการดื่ม โครงสร้างเหล่านี้เกิดจากกระบอกโปรตีนเรียกอีกอย่างว่า villi และ fimbriae
นิวเคลียสคืออะไร
แต่ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือโครงสร้างของยีนของโปรคาริโอตและยูคาริโอต สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ทั้งหมดมีข้อมูลทางพันธุกรรม ในยูคาริโอตจะอยู่ภายในนิวเคลียสที่เกิดขึ้น ออร์แกเนลล์สองเมมเบรนนี้มีเมทริกซ์ของตัวเองที่เรียกว่านิวคลีโอพลาสซึม ซองจดหมาย และโครมาติน ที่นี่ไม่เพียงดำเนินการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสังเคราะห์โมเลกุลอาร์เอ็นเอด้วย ในนิวเคลียส พวกมันจะสร้างหน่วยย่อยของไรโบโซม - ออร์แกเนลล์ที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์โปรตีน
โครงสร้างของยีนโปรคาริโอตนั้นง่ายกว่า สารพันธุกรรมของพวกมันแสดงโดยบริเวณนิวเคลียสหรือนิวเคลียส DNA ในโปรคาริโอตไม่ได้บรรจุอยู่ในโครโมโซม แต่มีโครงสร้างปิดเป็นวงกลม นิวคลีออยด์ยังประกอบด้วย RNA และโมเลกุลโปรตีน หลังมีลักษณะคล้ายคลึงกันในหน้าที่ของฮิสโตนยูคาริโอต พวกเขาเกี่ยวข้องกับการจำลองดีเอ็นเอ การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ การซ่อมแซมโครงสร้างทางเคมี และการทำลายกรดนิวคลีอิก
คุณลักษณะของกิจกรรมชีวิต
โปรคาริโอตที่มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ดำเนินกระบวนการชีวิตที่ค่อนข้างซับซ้อน นี่คือโภชนาการการหายใจการสืบพันธุ์ของชนิดการเคลื่อนไหวการเผาผลาญ … และมีเพียงเซลล์ขนาดเล็กเพียงเซลล์เดียวที่มีความสามารถทั้งหมดนี้ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 250 ไมครอน! ดังนั้นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับความดึกดำบรรพ์เท่านั้น
คุณสมบัติของโครงสร้างของโปรคาริโอตกำหนดกลไกของสรีรวิทยาของพวกมัน ตัวอย่างเช่น สามารถรับพลังงานได้สามวิธี อย่างแรกคือการหมัก มันถูกดำเนินการโดยแบคทีเรียบางชนิด กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยารีดอกซ์ ในระหว่างที่มีการสังเคราะห์โมเลกุล ATP นี่คือสารประกอบทางเคมี ในระหว่างการแตกตัวของพลังงานที่ปล่อยออกมาในหลายขั้นตอน จึงไม่เรียกว่า "แบตเตอรี่เซลล์" เปล่าๆ วิธีต่อไปคือการหายใจ สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ โปรคาริโอตบางชนิดสามารถสังเคราะห์แสงได้ ตัวอย่าง ได้แก่ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและแบคทีเรียสีม่วง ซึ่งมีพลาสติดอยู่ในเซลล์ แต่อาร์เคียสามารถสังเคราะห์แสงที่ปราศจากคลอโรฟิลล์ได้ ในระหว่างกระบวนการนี้ คาร์บอนไดออกไซด์จะไม่คงที่ แต่โมเลกุล ATP จะถูกสร้างขึ้นโดยตรง โดยพื้นฐานแล้วนี่คือโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นที่แท้จริง
ประเภทอาหาร
แบคทีเรียและอาร์เคียเป็นโปรคาริโอต ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ช่วยให้พวกมันกินอาหารได้หลากหลายรูปแบบ บางส่วนของพวกเขาเป็นออโตโทรฟ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สังเคราะห์สารอินทรีย์ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เซลล์ของโปรคาริโอตดังกล่าวมีคลอโรฟิลล์ แบคทีเรียบางชนิดได้รับพลังงานจากการทำลายสารประกอบอินทรีย์บางชนิด ประเภทของสารอาหารที่เรียกว่าคีโมโทรฟิก ตัวแทนของกลุ่มนี้คือแบคทีเรียเหล็กและกำมะถัน บางชนิดดูดซับเฉพาะสารประกอบสำเร็จรูป พวกเขาเรียกว่าเฮเทอโรโทรฟ ส่วนใหญ่นำไปสู่วิถีชีวิตที่เป็นกาฝากและอาศัยอยู่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นเท่านั้น ความหลากหลายของกลุ่มนี้ยังเป็น saprotrophs พวกมันกินของเสียหรือการสลายตัวของสารอินทรีย์ อย่างที่คุณเห็น วิธีป้อนโปรคาริโอตนั้นค่อนข้างหลากหลาย ข้อเท็จจริงนี้มีส่วนทำให้พวกมันกระจายไปทั่วแหล่งที่อยู่อาศัย
รูปแบบการสืบพันธุ์
โปรคาริโอตซึ่งมีโครงสร้างเป็นเซลล์เดียว ขยายพันธุ์โดยแบ่งออกเป็นสองส่วนหรือโดยการแตกหน่อ คุณลักษณะนี้เกิดจากโครงสร้างของเครื่องมือทางพันธุกรรมด้วย กระบวนการของการแยกตัวแบบไบนารีนำหน้าด้วยการทำซ้ำหรือการจำลองแบบดีเอ็นเอ ในกรณีนี้ โมเลกุลกรดนิวคลีอิกจะคลายเกลียวออกก่อน หลังจากนั้นแต่ละเกลียวจะทำซ้ำตามหลักการของการเติมเต็ม โครโมโซมเกิดขึ้นจากการเบี่ยงเบนไปทางขั้ว เซลล์มีขนาดเพิ่มขึ้น เกิดการหดตัวระหว่างเซลล์ จากนั้นจึงเกิดการแยกตัวในขั้นสุดท้าย แบคทีเรียบางชนิดก็สามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้เช่นกัน - สปอร์
แบคทีเรียและอาร์เคีย: ลักษณะเฉพาะ
เป็นเวลานาน ที่อาร์เคียร่วมกับแบคทีเรียเป็นตัวแทนของอาณาจักรดรเบียนก้า แท้จริงแล้วพวกมันมีคุณสมบัติโครงสร้างที่คล้ายกันหลายประการ นี่คือขนาดและรูปร่างของเซลล์เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การศึกษาทางชีวเคมีได้แสดงให้เห็นว่ามีความคล้ายคลึงกันหลายประการกับยูคาริโอต นี่คือธรรมชาติของเอ็นไซม์ ซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพลของกระบวนการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอและโมเลกุลโปรตีนเกิดขึ้น
ตามวิธีการให้อาหาร ส่วนใหญ่เป็นคีโมโทรฟ นอกจากนี้สารที่ย่อยสลายในกระบวนการรับพลังงานจากอาร์เคียมีความหลากหลายมากขึ้น เหล่านี้เป็นทั้งคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนและแอมโมเนียและสารประกอบโลหะ ในบรรดาอาร์เคียยังมีออโตโทรฟอีกด้วย บ่อยครั้งที่พวกเขาเข้าสู่ความสัมพันธ์ทางชีวภาพ ไม่มีปรสิตในหมู่อาร์เคีย ส่วนใหญ่มักจะพบ commensals และ Mutualists ในกรณีแรก archaea กินสารในร่างกายของโฮสต์ แต่อย่าทำอันตราย ตรงกันข้ามกับ symbiosis ประเภทนี้ ในความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน สิ่งมีชีวิตทั้งสองได้ประโยชน์ บางส่วนของพวกเขาเป็น metagenes อาร์เคียดังกล่าวอาศัยอยู่ในระบบย่อยอาหารของมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเคี้ยวเอื้อง ทำให้เกิดก๊าซในลำไส้มากเกินไป สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ขยายพันธุ์โดยการแบ่งตัวแบบไบนารี แตกหน่อหรือแตกออกเป็นส่วนๆ
Archaea เข้าใจแหล่งที่อยู่อาศัยเกือบทั้งหมดแล้ว พวกมันมีความหลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในองค์ประกอบของแพลงก์ตอน ในขั้นต้น อาร์เคียทั้งหมดถูกจัดประเภทเป็นพวกหัวรุนแรง เนื่องจากพวกมันสามารถอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อน แหล่งน้ำที่มีความเค็มสูง และที่ระดับความลึกที่มีความกดดันสูง
ความสำคัญของโปรคาริโอตในธรรมชาติและชีวิตมนุษย์
บทบาทของโปรคาริโอตในธรรมชาติมีความสำคัญมาก ประการแรก พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่เกิดขึ้นบนโลกใบนี้ นักวิทยาศาสตร์พบว่าแบคทีเรียและอาร์เคียเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน ทฤษฎีการสร้างซิมไบโอเจเนซิสเสนอว่าออร์แกเนลล์ของเซลล์ยูคาริโอตบางออร์แกเนลล์ก็มีต้นกำเนิดมาจากพวกมันเช่นกัน เรากำลังพูดถึงพลาสติดและไมโทคอนเดรีย
โปรคาริโอตจำนวนมากถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อผลิตยา ยาปฏิชีวนะ เอนไซม์ ฮอร์โมน ปุ๋ย สารกำจัดวัชพืช มนุษย์ใช้คุณสมบัติที่มีประโยชน์มายาวนานแบคทีเรียกรดแลคติกสำหรับการผลิตชีส kefir โยเกิร์ต ผลิตภัณฑ์หมัก ด้วยความช่วยเหลือของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้การทำให้บริสุทธิ์ของแหล่งน้ำและดินการเสริมแร่ของโลหะต่างๆ แบคทีเรียก่อตัวเป็นจุลชีพในลำไส้ของมนุษย์และสัตว์หลายชนิด พวกมันจะหมุนเวียนสารหลายอย่างควบคู่ไปกับอาร์เคีย: ไนโตรเจน เหล็ก กำมะถัน ไฮโดรเจน
ในทางกลับกัน แบคทีเรียจำนวนมากเป็นสาเหตุของโรคอันตราย ซึ่งควบคุมจำนวนประชากรของพืชและสัตว์หลายชนิด ได้แก่ กาฬโรค ซิฟิลิส อหิวาตกโรค แอนแทรกซ์ โรคคอตีบ
ดังนั้น โปรคาริโอตจึงถูกเรียกว่าสิ่งมีชีวิตซึ่งเซลล์ไม่มีนิวเคลียสที่ก่อตัวขึ้น สารพันธุกรรมของพวกมันแสดงด้วยนิวคลีออยด์ ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอทรงกลม ของสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่ แบคทีเรีย และอาร์เคียเป็นของโปรคาริโอต