תאים פרוקריוטים: הגדרה, מבנה, פונקציה (עם דוגמאות)

מדענים מאמינים כי תאים פרוקריוטיים היו מצורות החיים הראשונות על כדור הארץ. תאים אלה נמצאים בשפע עד היום וניתן לחלק אותם לחיידקים ולארכאים.

דוגמה קלאסית לתא פרוקריוטי היא Escherichia coli (E. coli).

תאים פרוקריוטים הם בסיסיים לשליטה בביולוגיה של תאים בתיכון. המשך לקרוא כדי ללמוד על המרכיבים הסלולריים השונים של פרוקריוטים.

פרוקריוטים נוטים להיות אורגניזמים פשוטים, חד תאיים, ללא קרום אברונים או גרעין. אוקריוטים יש מבנים אלה.

לפני מיליארדי שנים, פרוקריוטים עשויים להתפתח ממולקולות אורגניות הקשורות לקרום פרוביוטים. יתכן שהם היו צורות החיים הראשונות על פני כדור הארץ.

ניתן לחלק פרוקריוטים לשני תחומים: בַּקטֶרִיָה ו ארכאה.

(שים לב שכשאתה כותב על התחומים, השמות צריכים להיות באותיות רישיות. עם זאת, אתה יכול להשאיר אותם באותיות קטנות כאשר אתה כותב על שתי הקבוצות באופן כללי.)

שתי הקבוצות מורכבות מאורגניזמים קטנים, חד תאיים, אך ישנם הבדלים ביניהם. לחיידקים יש פפטידוגליקנים קירות התא וארכאות לא. בנוסף, יש חיידקים חומצות שומן בשומני קרום הפלזמה שלהם בעוד שלארכאות יש פיטניל קבוצות.

כמה דוגמאות לחיידקים נפוצים כוללות

חיידקים הם אחד משני התחומים המרכיבים תאים פרוקריוטיים. הם צורות חיים מגוונות ומתרבות על ידי ביקוע בינארי.

ישנם שלושה בסיסיים צורות תאי חיידקים: קוקי, bacilli ו ספירילה. הקוצ'ים הם חיידקים אליפסה או כדורית, הבצילי בצורת מוט והספירילה הם ספירלות.

חיידקים ממלאים תפקיד חשוב במחלות ובבריאות האדם. חלק מהחיידקים האלה, כמו סטפילוקוקוס אוראוס, עלול לגרום לזיהומים אצל אנשים. עם זאת, חיידקים אחרים מועילים, כגון לקטובצילוס אסידופילוס, המסייע לגופך לפרק לקטוז המצוי במוצרי חלב.

בתחילה סווגו כחיידקים קדומים ונקראו "ארכיאובקטריה", לארכאאה יש כיום תחום משלהם. מינים רבים של ארכאיים הם קיצוניים וחיים בתנאים קיצוניים, כמו מעיינות חמים רותחים או מים חומציים, אשר חיידקים אינם יכולים לסבול.

כמה דוגמאות כוללות היפרתרמופילים שקיימים בטמפרטורות מעל 176 מעלות פרנהייט (80 מעלות צלזיוס) והלופילים שיכולים לחיות בתמיסות מלח שנעים בין 10 ל -30 אחוז. קירות התא בארכאיים מציעים הגנה ומאפשרים להם לחיות בסביבות קיצוניות.

לארכיאאה יש הרבה צורות וגדלים שונים הנעים בין מוטות לספירלות. היבטים מסוימים בהתנהגות ארכיאה, כמו רבייה, דומים לחיידקים. עם זאת, התנהגויות אחרות, כמו ביטוי גנים, דומות לאיקריוטים.

פרוקריוטים יכולים להתרבות בכמה דרכים. סוגי הרבייה הבסיסיים כוללים ניצנים, פיצול בינארי ופיצול. למרות שלחיידקים מסוימים יש נבגי נבגים, זה לא נחשב להתרבות מכיוון שאין צאצאים שנוצרים בתהליך זה.

נִבגִי קורה כאשר תא יוצר ניצן שנראה כמו בועה. הניצן ממשיך לצמוח בזמן שהוא מחובר לתא ההורה. בסופו של דבר, הניצן מתנתק מתא התא.

פיצול בינארי קורה כאשר תא מתפצל לשני תאי בת זהים. הִתנַפְּצוּת קורה כאשר תא נשבר לחתיכות קטנות או שברים, וכל חלק הופך לתא חדש.

ביקוע בינארי הוא סוג רבייה שכיח בתאים פרוקריוטיים. התהליך כולל את חלוקת התא האב לשני תאים זהים. השלב הראשון בביקוע בינארי הוא העתקת ה- DNA. ואז, ה- DNA החדש עובר לקצה הנגדי של התא.

לאחר מכן, התא מתחיל לצמוח ולהתרחב. בסופו של דבר, א מחיצה טבעת נוצרת באמצע וצובטת את התא לשני חלקים. התוצאה היא שני תאים זהים.

כאשר אתה משווה ביקוע בינארי לחלוקת תאים בתאים אוקריוטים, ייתכן שתבחין בכמה קווי דמיון. למשל, שניהם מיטוזה וביקוע בינארי יוצרים תאי בת זהים. שני התהליכים כוללים גם שכפול של DNA.

מבנה התא של פרוקריוטים יכול להשתנות, אך לרוב האורגניזמים יש כמה מרכיבים בסיסיים. לפרוקריוטים יש קרום תא אוֹ קרום פלזמה שמתנהג כמו כיסוי מגן. יש להם גם נוקשה דופן תא לתמיכה והגנה נוספים.

לתאים פרוקריוטים יש ריבוזומים, שהן מולקולות שיוצרות חלבונים. החומר הגנטי שלהם נמצא ב נוקלאואיד, שהוא האזור שבו DNA חי. טבעות נוספות של DNA נקראות פלסמידים לצוף סביב ציטופלזמה. חשוב לציין כי לפרוקריוטים אין קרום גרעיני.

בנוסף למבנים פנימיים אלה, בחלק מהתאים הפרוקריוטים יש פילוס אוֹ דגל לעזור להם לזוז. פילוס הוא מאפיין חיצוני שיער, ואילו דגל הוא מאפיין חיצוני דמוי שוט. לחלק מהפרוקריוטים כמו חיידקים יש כמוסה מחוץ לדפנות התא שלהם. אחסון התזונה יכול גם להשתנות, אך פרוקריוטים רבים משתמשים בגרגירי אחסון בציטופלזמה שלהם.

מידע גנטי בפרוקריוטים קיים בתוך הגרעין. בניגוד לאאוקריוטים, לפרוקריוטים אין גרעין הקשור לקרום. במקום זאת, מולקולות ה- DNA המעגליות חיות באזור של הציטופלזמה. למשל, כרומוזום החיידקים העגול הוא לולאה אחת גדולה במקום כרומוזומים בודדים.

סינתזת DNA בחיידקים מתחילה עם התחלת שכפול ברצף נוקליאוטידים ספציפי. ואז מתרחשת התארכות כדי להוסיף נוקלאוטידים חדשים. לאחר מכן, סיום מתרחש לאחר צורת הכרומוזום החדשה.

בפרוקריוטים, ביטוי גנים קורה בדרך אחרת. גם חיידקים וגם ארכיא יכולים להתרחש תעתיק ותרגום בו זמנית.

משמעות הדבר היא שתאים יכולים ליצור חומצות אמינו, שהם אבני הבניין של החלבונים, בכל עת.

לדופן התא בפרוקריוטים יש כמה מטרות. זה מגן על התא ומציע תמיכה. בנוסף, זה עוזר לתא לשמור על צורתו ומונע ממנו להתפוצץ. הממוקם מחוץ לקרום הפלזמה, המבנה הכולל של דופן התא מורכב יותר מזה שנמצא בצמחים.

בחיידקים דופן התא מורכבת מ פפטידוגליקן אוֹ מורין, המורכב משרשרות פוליסכרידים. עם זאת, דפנות התאים נבדלות בין חיידקים חיוביים לגרם ושליליים.

לחיידקים חיוביים גרם יש דופן תא עבה ואילו לחיידקים שליליים גרם. מכיוון שקירותיהם דקים, לחיידקים שלילי גרם יש שכבה נוספת של ליפופוליסכרידים.

אנטיביוטיקה ותרופות אחרות יכולות לכוון את דפנות התאים בחיידקים מבלי לפגוע בבני אדם מכיוון שלאנשים אין דפנות מסוג זה בתאים. עם זאת, חלק מהחיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה, והתרופות מפסיקות להיות יעילות.

עמידות לאנטיביוטיקה מתרחשת כאשר חיידקים מתפתחים, ואלה עם מוטציות המאפשרות להם לשרוד את התרופות מסוגלים להתרבות.

אחסון תזונה חשוב לפרוקריוטים מכיוון שחלקם קיימים בסביבות המקשות על אספקת מזון עקבית. פרוקריוטים פיתחו מבנים ספציפיים לאחסון חומרים מזינים.

Vacuoles לשמש בועות אחסון למזון או לחומרים מזינים. חיידקים יכולים גם להיות הכללות, שהם מבנים לשמירת רזרבות גליקוגן או עמילן. תאי מיקרו בפרוקריוטים יש קליפות חלבון ויכולות להכיל אנזימים או חלבונים. ישנם סוגים מיוחדים של מיקרו-תאים כגון מגנטוזומים ו קרבוקסומים.

יש חשש גובר לעמידות לאנטיביוטיקה ברחבי העולם. עמידות לאנטיביוטיקה מתרחשת כאשר חיידקים מסוגלים להתפתח וכבר אינם מגיבים לתרופות שהרסו אותם בעבר. משמעות הדבר היא שאנשים הנוטלים אנטיביוטיקה לא יוכלו להרוג את החיידקים בגופם.

ברירה טבעית מקדם עמידות בחיידקים. לדוגמא, לחיידקים מסוימים יש מוטציות אקראיות שמאפשרות להם להתנגד לאנטיביוטיקה. כאשר אתה לוקח תרופה, זה לא יעבוד על חיידקים עמידים אלה. לאחר מכן, חיידקים אלה יכולים לצמוח ולהתרבות.

הם יכולים גם לתת את ההתנגדות שלהם לחיידקים אחרים על ידי שיתוף גנים, ויצירת סופרג'ים שקשה לטפל בהם. עמיד למתיצילין סטפילוקוקוס אוראוס (MRSA) הוא דוגמה לסופרבוג שעמיד בפני אנטיביוטיקה.

שכפול הדנ"א מתרחש במהירות רבה יותר בפרוקריוטים מאשר באאוקריוטים, ולכן חיידקים יכולים להתרבות בקצב מהיר בהרבה מכפי שבני אדם יכולים. היעדר מחסומים במהלך שכפול בחיידקים בהשוואה לאוקריוטים מאפשר גם מוטציות אקראיות יותר. כל הגורמים הללו תורמים לעמידות לאנטיביוטיקה.

למרות שלעתים קרובות חיידקים גורמים למחלות אנושיות, לאנשים יש גם קשר סימביוטי עם כמה חיידקים. חיידקים מועילים חשובים לבריאות העור, הפה והעיכול.

לדוגמה, ביפידובקטריה לחיות במעיים שלך ולעזור לך לפרק אוכל. הם חלקים מכריעים במערכת מעיים בריאה.

פרה-ביוטיקה הם מזונות המסייעים למיקרופלורה במעיים שלך. כמה דוגמאות נפוצות כוללות שום, בצל, כרישה, בננות, ירקות שן הארי ואספרגוס. פרה-ביוטיקה מספקת את הסיבים וחומרי המזון הדרושים לחיידקי המעיים המועילים כדי לגדול.

מצד שני, פרוביוטיקה היא חיידקים חיים שיכולים לעזור לעיכול שלך. ניתן למצוא אורגניזמים פרוביוטיים גם במזונות כגון יוגורט או קימצ'י.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של העברת גנים בפרוקריוטים: התמרה, הצמידה והפיכה. התמרה היא העברת גנים אופקית המתרחשת כאשר וירוס מסייע להעביר DNA מחיידק אחד למשנהו.

נְטִיָה כולל מיזוג זמני של חיידקים להעברת DNA. תהליך זה כולל בדרך כלל פילוס. טרנספורמציה מתרחשת כאשר פרוקריוט תופס חלקי DNA מסביבתו.

העברת גנים חשובה למחלות מכיוון שהיא מאפשרת לחיידקים לחלוק DNA ולהיות עמידים לתרופות. למשל, חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה יכולים לחלוק גנים עם חיידקים אחרים. אתה עלול להיתקל בהעברת גנים בין חיידקים בשיעורי המדע שלך, במיוחד במעבדות מכללות, מכיוון שהוא חשוב למחקר מדעי.

חילוף החומרים בפרוקריוטים משתנה יותר ממה שתמצאו באיקריוטים. זה מאפשר לפרוקריוטים כמו קיצוניים לחיות בסביבות קיצוניות. אורגניזמים מסוימים משתמשים בפוטוסינתזה, אך אחרים יכולים להפיק אנרגיה מדלק אורגני.

אתה יכול לסווג פרוקריוטים ל אוטוטרופים ו הטרוטרופים. אוטוטרופים משיגים פחמן מפחמן דו חמצני ויוצרים מזון אורגני משלהם מחומרים אורגניים, אך הטרוטרופים מקבלים פחמן מיצורים חיים אחרים ואינם יכולים להכין מזון אורגני בעצמם.

הסוגים העיקריים של אוטוטרופים הם פוטוטרופים, ליטותרופים ו אורגנוטרופים. פוטוטרופים משתמשים בפוטוסינתזה כדי להשיג אנרגיה ולהפיק דלק. עם זאת, לא כולם מייצרים חמצן כמו שתאי הצמח עושים במהלך התהליך.

ציאנובקטריה הם דוגמה לפוטוטרופים. ליטותרופים משתמשים במולקולות אנאורגניות כמזון, והם בדרך כלל מסתמכים על סלעים כמקור. עם זאת, ליתוטרופים אינם יכולים לקבל פחמן מסלעים, ולכן הם זקוקים לאוויר או חומר אחר שיש בו היסוד הזה. אורגנוטרופים משתמשים בתרכובות אורגניות כדי להשיג חומרים מזינים.

פרוקריוטים ואיקריוטים אינם זהים מכיוון שסוגי התאים שיש להם שונים מאוד. לפרוקריוטים אין את האברונים ואת הגרעין הקשור לקרום שאתה מוצא באיקריוטים; ה- DNA שלהם צף בתוך הציטופלזמה.

בנוסף, לפרוקריוטים שטח פנים קטן יותר בהשוואה לאיקריוטים. יתר על כן, פרוקריוטים הם חד תאיים למרות שחלק מהאורגניזמים מסוגלים להתאגר כדי ליצור מושבות.

תאים פרוקריוטים מאורגנים פחות מתאים אוקריוטים. ישנם גם הבדלים ברמות הויסות, כגון גידול תאים, בפרוקריוטים. ניתן לראות זאת בשיעורי המוטציה של חיידקים מכיוון שפחות תקנות מאפשרות מוטציות וכפל מהירות.

מכיוון שלפרוקריוטים אין אברונים, מטבוליזם שלהם שונה ופחות יעיל. זה מונע מהם לגדול לגודל גדול ולעיתים מגביל את יכולתם להתרבות. עם זאת, פרוקריוטים הם חלק חשוב מכל המערכות האקולוגיות. מבריאות האדם ועד למחקר מדעי, אורגניזמים קטנים אלה חשובים ויכולים להשפיע עליך מאוד.