تبلیغات
نصر لحظه های ............ - پروکاریوت ها

پی سی هاستینگ

حرفه ای ترین قالب های وبلاگ

ابزار وبلاگ نویسی

مرجع راهنمای وبلاگ نویسان

سفارش طراحی اختصاصی قالب وبلاگ

تم دیزاینر

لحظه ها انقدر ارزش دارند که به خواهیم ان ها را ثبت کنیم

یکشنبه 29 اسفند 1395
ن : فاطمه بسطامی نظرات ()

پروکاریوت ها



پروکاریوت ها دسته از موجودات زنده تک سلولی هستند که سلول های آن ها فاقد هسته مشخص ( karyon ) و یا هر اندامک غشا دار دیگر می باشد. جاندارانی که سلول های آن ها دارای اندامک می باشد یوکاریوت نامیده می شوند.  بیشتر باکتری ها جاندارانی تک سلولی هستند ولی برخی از آن ها مثل میکسوباکتری ها در چرخه زندگی خود مرحله ی پرسلولی هم دارند. برخی دیگر هم مثل سیانوباکتری ها تشکیل کلنی می دهند.  واژه ی پروکاریوت از دو واژه ی یونانی پرو به معنی پیش و کاریون به معنی هسته به وجود آمده است که فقدان هسته در این گونه سلول ها را بیان می کند.  سلول های پروکاریوتی فاقد هسته, میتوکندری یا هر اندامک غشا دار دیگر هستند و تمام اجزای آن ها از جمله آنزیم ها و ریبوزوم ها و ماده ژنتیک و ... در تماس مستقیم با مایع سیتوپلاسم قرار دارند.

تمایز بین یوکاریوت ها پروکاریوت ها پیش از اینکه یک رده بندی زیست شناختی باشد,‌ یک تمایز بین سازماندهی سلولی است. پروکاریوت ها شامل دو قلمرو جداگانه باکتری ها و آرکی باکتری ها هستند و یوکاریوت ها نیز به تنهایی یک قلمرو را تشکیل می دهند. ( بخش رده بندی جانداران را ببینید). 

ارتباط پروکاریوت ها با یوکاریوت ها

تقسیم و تمایز بین یوکاریوت ها و پروکاریوت ها مهم ترین تقسیم بندی بین موجودات زنده به شمار می رود چرا که این دو دسته از موجودات زنده ویژگی های کاملا متفاوتی با هم دارند.  یوکاریوت ها دارای هسته ی مشخصی هستند که ماده ژنتیک آن ها را از سیتوپلاسم ( سایر محتویات درون سلول ) جدا می کند ولی در پروکاریوت ها چنین هسته ای وجود ندارد و ماده ژنتیک پروکاریوت ها مستقیما در تماس با محتویات سلول قرار دارند. یکی دیگر از تفاوت های این دو دسته ی جانداران تفاوت در ریبوزوم های آن ها است. ریبوزوم جزئی از سلول است که وظیفه ی پروتئین سازی را بر عهده دارد. ریبوزوم های پروکاریوتی در قیاس با ریبوزوم های یوکاریوتی بسیار کوچک تر هستند. نکته ی جالب توجه اینجاست که ریبوزوم ها داخل میتوکندری ها و کلروپلاست ها ( از اندامک های سلول های یوکاریوتی ) مشابه ریبوزوم های پروکاریوت ها هستند. این موضوع یکی از چندین مدرک برای اثبات این قضیه است که می توکندری و کلروپلاست از هم زیستی سلول های پروکاریوتی با سلول پیش یوکاریوت اولیه به وجود آمده اند.

ژنوم سلول های پروکاریوتی توسط پروتئین هایی در بخشی از سلول به نام نوکلئوئید ( nucleoid ) حفظ می شود.  نوکلئوئید فاقد غشای جدا کننده بوده و در تماس مستقیم با محتوی سیتوپلاسم قرار دارد. محتوی نوکلئویئد یک کروموزوم پروکاریوتی است که در تعامل با پروتئین های متصل به DNA قرار گرفته است. پروکاریوت ها دارای یک کروموزوم حلقوی هستند و از این جهت نیز با یوکاریوت ها متفاوتند: هر سلول یوکاریوتی چندین کروموزوم غیر حلقوی ( خطی ) دارد.

پروکاریوت ها فاقد میتوکندری و کلروپلاست هستند ولی این موضوع به این معنی نیست که واکنش های متابولیکی ای مثل تنفس سلولی و فتوسنتز در این سلول ها به وقوع نمی پیوندد. آنزیم های کاتالیز کننده ی چنین واکنش هایی در غشای سلول های پروکاریوتی قرار دارند و در واقع غشای این سلول ها محل انجام این واکنش ها است. 

عکس از باکتری پلانکتومیست
عکس از باکتری پلانکتومیست / به ناحیه
نوکلوئید غشا دار توجه کنید

سلول های پروکاریوتی در داخل سلول هایشان برخی از ساختار های ابتدایی را دارند. برای مثال در برخی از باکتری ها پروتئین هایی مثل Mreb و MbI و ... دیده می شود که به عنوان اسکلت سلولی ایفای نقش می کنند. همچنین در راسته ای از باکتری ها به نام پلانکتومیست ها  غشایی دو لایه اطراف نوکلئوئید را احاطه می کند. 

پروکاریوت ها از لحاظ اندازه سلول بسیار کوچک تر از یوکاریوت ها هستند و در نتیجه نسبت سطح به حجم ( سطح سلول تقسیم بر حجم سلول ) در آن ها بسیار بیشتر است. در نتیجه ی این ویژگی سلول های پروکاریوتی, میزان متابولیسم پایه پروکاریوت ها بیشتر بوده و سرعت متابولیسم و رشد و تکثیر بیشتری نسبت به یوکاریوت ها دارند تا حدی که تعداد برخی از سلول ها پروکاریوتی مثل باکتری معروف E.coli در هر 20 دقیقه دو برابر می شود ( در شرایط مساعد ).

 

 

رابطه ی اجتماعی و ارتباط متقابل بین سلول های پروکاریوتی

با وجود اینکه هنوز هم بیشتر مردم عادی فکر می کنند باکتری ها سلول های منفردو منزوی ای هستند که هیچ ارتباطی با هم ندارند, به مراتب دیده می شود که این سلول ها می توانند اجتماعات پیچیده ای را تشکیل دهند. در بیشتر موارد تعداد زیادی از باکتری ها در یک ماده ی زمینه ای مخاطی یکجا جمع می شوند. چنین اجتماعاتی از باکتری ها بیوفیلم ( biofilm ) نامیده می شود. در بیوفیلم ها باکتری های مختلف در زمان ها و مکان های متفاوت الگو های بیان ژنی مختلفی را نشان می دهند و مانند جانداران پر سلولی یوکاریوتی, تنظیم این الگو های بیان ژن از طریق سیگنالینگ ( پیغام رسانی مولکولی ) نجام می گیرد.  این موضوع, ادراک حد نساب  یا کوروم سنسینگ ( quorum sensing ) نامیده می شود.

بیوفیلم ها ممکن است به شدت هتروژن بوده و انواع مختلفی از باکتری ها را در خود داشته باشند. این اجتماعات باکتریایی اغلب بر روی سطوح جامد متصل می شوند ( برای مثال پلاک های دندانی بیوفیلم هایی هستند که توسط گلیکوکالیس گونه ای از باکتری ها به نام استرپتوکوکوس موتانس ایجاد می شوند) ولی در برخی مواقع ممکن است به شکل محلول در مایع نیز وجود داشته باشند. بیوفیلم ها از ریز کلنی های باکتریایی تشکیل


یک بیوفیلم متشکل از استافیلوکوکوس اورئوس ها
یک بیوفیلم متشکل از باکتری های
استافیلوکوکوس اورئوس

می شوند که در ماده زمینه قرار گرفته اند و توسط موادی از هم جدا می شوند. ساختار بیوفیلم ها به گونه ای است که مایعاتی مثل آب به راحتی می تواند به درون آن نفوذ کرده
و به همه جای بیوفیلم دسترسی داشته باشد.  وقتی حجم توده بیوفیلم بیشتر از حدی می شود که اکسیژن و مواد غذایی از طریق انتشار سلول به سلول به همه جای بیوفیلم برسد, این ویژگی بیوفیلم به کمک سلول ها می آید و مواد از طریق آبی که در داخل بیوفیلم منتشر می شود, با محیط تبادل مواد می کنند. این موضوع باعث شده که برخی دانشمندان اجتماعات پروکاریوتی را جانداران پرسلولی پروکاریوتی دارای سیستم گردش مواد بنامند!

باکتری هایی که به شکل بیوفیلم در میایند مزایای زیادی پیدا می کنند از جمله اینکه برخی از باکتری ها فقط در حالت بیوفیلم بیماری زا هستند. همچنین باکتری هایی که بیوفیلم تشکیل می دهند بیش از 100 برابر در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم تر هستند تا باکتری هایی که به شکل منفرد زندگی می کنند. این موضوعات یکی از موضوعات بحث بر انگیز امروز جوامع علمی است که دانشمندان را به تحقیق بیشتر در مورد بیوفیلم ها و جوامع باکتریای مشغول کرده است. احتمال می رود تحقیقات و مطالعات بیشتر در مورد بیوفیلم ها, دیدگاه ما را نسبت به باکتری ها تغییر دهد...

تولید مثل پروکاریوت ها

 تولید مثل در پروکاریوت ها ( باکتری ها و آرکی ها ) به شکل غیر جنسی و اغلب با تقسیم دوتایی ( binnary fission ) انجام می شود. ولی این موضوع به این معنی نیست که در پروکاریوت ها تبادل ژن و نوترکیبی نداریم. تبادل و تغییر اطلاعات ژنتیک و نوترکبی در پروکاریوت ها توسط فرآیند های جداگانه ای مثل هم یوغی ( کنژوگاسیون conjugation )  انجام می شود.

ساختار سلول پروکاریوت ها

 مقاله سلول را ببینید. 

سلول های پروکاریوتی از لحاظ اندازه اغلب بین 1 تا 10 میکرون هستند ولی به طور کلی باکتری هایی به کوچکی 0.2 میکرون و باکتری هایی به بزرگی 750 میکرون ( گونه ی تیومارگاریتا نامی بینسیس ) نیز وجود دارند.  اجزای اصلی سلول های پروکاریوتی عبارتند از:

ساختار های سلول پروکاریوتی  شکل  توضیح مختصر
تاژک / فلاژل تاژک باکتریایی  تاژک یا فلاژل باکتری عضوی از سلول های باکتریایی است که مسئول حرکت کردن باکتری ها می باشد. تاژک باکتریایی ساختاری متفاوت از تاژک های یوکاریوتی دارد و از پروتئین هایی به نام فلاژلین ساخته شده است. نحوه حرکت تاژک های پروکاریوتی هم با تاژک های یوکاریوتی متفاوت بوده و چرخشی می باشد. تاژک پروکاریوتی از سه بخش تشکیل شده است: رشته - قلاب یا هوک - جسم قاعده ای
غشای سلولی غشای سلول  غشای سلولی در سلول های پروکاریوتی تقریبا مشابه غشای های سلولی در سایر سلول ها است. البته تفاوت هایی اندکی هم وجود دارد برای مثال نوع فسفولیپید های موجود در غشای سلول های مختلف با هم متفاوت اند. همچنین غشا های پروکاریوت ها بر خلاف غشا های یوکاریوتی فاقد کلسترول هستند ( به غیر از دسته ای از باکتری ها به نام مایکوپلاسما ها ) 
دیواره سلولی دیواره سلول باکتری  دیواره سلول های پروکاریوتی از اجزای مهم این سلول ها است و برخلاف سایر اجزای پروکاریوت ها بسیار پیچیده و پیشرفته می باشد. باکتری ها به طور کلی بر اساس دیواره سلولی شان به چهار دسته گرم مثبت ها - گرم منفی ها - اسید فست ها و مایکوپلاسما ها ( فاقد دیواره) تقسیم بندی می شوند. دیواره باکتری های گرم منفی پیچیده ترین نوع دیواره ی سلولی می باشد که باعث می شود باکتری های گرم منفی به بیشتر آنتی بیوتیک ها مقاوم بوده و عفونت های خطرناکی را ایجاد کنند.
سیتوپلاسم -- سیتوپلاسم به محتویات داخل غشای یک سلول گفته می شود. 
ریبوزوم ریبوزوم  ریبوزوم های پروکاریوتی مانند ریبوزوم های یوکاریوتی وظیفه سنتز پروتئین را دارند با این تفاوت که ریبوزوم ها در پروکاریوت ها کوچک تر هستند. ریبوزوم های یوکاریوتی 80S می باشند در حالی که ریبوزوم های پروکاریوتی 70S هستند ( S واحد سودبرگ است که نشان دهنده ضریب ته نشینی ماده در اولترا سانتریفوژ می باشد)
نوکلئویید نوکلئوید  نوکلئویید ناحیه ای از سلول پروکاریوتی است که ماده ژنتیک سلول در آن قرار میگیرد. در بعضی از باکتری ها ( پلانکتومیست ها ) این ناحیه با یک غشای دو لایه پوشیده می شود اما در بیشتر باکتری ها در تماس مستقیم با محتویات سیتوپلاسم قرار دارد.
گلیکوکالیس -- گلیکوکالیس یا کپسول پوشش اغلب گلیکوپروتئینی باکتری است که به اتصال باکتری به سطوح مختلف کمک می کند. همچنین این بخش سلول در تشکیل بیوفیلم نیز اهمیت دارد. 
انکلوزیون ها -- انکلوزین های دانه هایی از مواد شیمیایی هستند که باکتری ها آن ها را ذخیره می کنند تا در مواقع مورد نیاز استفاده کنند. 
فیمبریه
پیلی
فیمبریه فیمبریه یکی دیگر از زوائد سطحی سلول های باکتریایی است که در بیشتر باکتری ها گرم منفی و در بعضی از باکتری های گرم مثبت دیده می شود. فیمبریه از تاژک کوتاه تر و نازک تر است. باکتری ها از فیمبریه برای اتصال به سطوح مختلف استفاده می کنند.

 

شکل ظاهری سلول های پروکاریوت ها

سلول های پروکاریوتی بر اساس شکل ظاهری که دارند نام گذاری و طبقه بندی می شوند. برخی از این  شکل ها عبارتند از:

  • کروی : این باکتری ها کوکسی یا کوکوس نامیده می شوند. مثل استرپتوکوکوس پنومونیه عامل بیماری ذاتالریه
  • میله ای : این باکتری ها باسیل یا باسیلوس نامیده می شوند. مثل باسیلوس آنتراسیس عامل بیماری سیاه زخم
  • ویرگول شکل : این باکتری ها ویبریو نامیده می شوند مثل ویبریو کلرا عامل بیماری وبا