דרישות בסיסיות לצמיחה בפרוקריוטים ובאוקריוטים

תאים נקראים לעתים קרובות "אבני הבניין" הבסיסיות של החיים, אך "יחידות פונקציונליות" הוא אולי מונח טוב יותר. אחרי הכל, תא עצמו מכיל מספר חלקים מובחנים, כאלה שצריכים לעבוד יחד כדי ליצור סביבה מסבירת פנים לתא מבצעי.

יתר על כן, תא בודד לעיתים קרובות הוא החיים, כמו שתא אחד יכול ולעתים קרובות מהווה אורגניזם חי שלם. זה המקרה כמעט עם כל הפרוקריוטים, שהדוגמאות לכך הן ה קולי חיידקים ו סטפילוקוקלי מינים מיקרוביאליים.

חיידקים וארכיא הם שניהם פרוקריוטי תחומים, האורגניזמים החד תאיים עם תאים פשוטים מאוד. אוקריוטה, לעומת זאת, הם בדרך כלל גדולים ורב-תאיים. תחום זה כולל בעלי חיים, צמחים, פרוטיסטים ופטריות.

ברמה התאית, לעומת זאת, תזונה פרוקריוטית אינה שונה כל כך מהתזונה האוקריוטית, לפחות בשלב בו מתחיל תהליך ההזנה עבור שניהם.

לכל התאים, ללא קשר להיסטוריה האבולוציונית שלהם ולרמת התחכום שלהם, ארבעה מבנים משותפים: DNA (חומצה דאוקסיריבונוקלאית - חומר גנטי של תאים ברחבי הטבע), קרום פלזמה (תא) להגנה על התא וסגירת תכולתו, ריבוזומים לייצר חלבונים ו ציטופלזמה, המטריצה ​​דמוית הג'ל היוצרת את מרבית החלק הארי של מרבית התאים.

לתאים אוקריוטיים יש מבנים פנימיים הקשורים לקרום כפול הנקראים אברונים שחסרים לתאים פרוקריוטים. בגרעין, המאכלס את ה- DNA בתאים אלה, יש קרום הנקרא מעטפה גרעינית. הצרכים והיכולות המטבוליות הייחודיות של אוקריוטים הובילו ל נשימה אירובית, אמצעי שבו תאים יכולים להפיק את מרב האנרגיה האפשרית ממולקולת הסוכר עם שש הפחמן גלוקוז.

לפרוקריוטים אין את כל דרישות הצמיחה שעושות האיקריוטים.

ראשית, אורגניזמים אלה אינם יכולים לגדול לגדלים בודדים גדולים. עבור אחר, הם אינם מתרבים מינית. עבור עוד אחד, בממוצע, הם מתרבים פעמים רבות יותר מאשר אפילו בעלי החיים המרבים ביותר. זה גורם ל"תפקיד "העיקרי שלהם לא להזדווג אלא להתפצל בפשטות וממש, ולהעביר את הדנ"א שלהם לדור הבא.

מסיבה זו, פרוקריוטים מסוגלים "להסתדר", מבחינה תזונתית, באמצעות שימוש בלבד גליקוליזה, סדרה של 10 תגובות המתרחשות בציטופלזמה של תאים פרוקריוטים ואיקריוטים כאחד. בפרוקריוטים, זה גורם לייצור של שניים ATP (אדנוזין טריפוספט, "מטבע האנרגיה" של כל התאים) ושתי מולקולות פירובט לכל מולקולת גלוקוזה בשימוש.

בתאים אוקריוטיים הגליקוליזה היא רק השער לתגובות הנשימה האירובית, השלבים האחרונים בתהליך הנשימה התאית.

למעט חריגים נדירים, יש לעמוד בדרישות גדילת התאים בפרוקריוטים לחלוטין מתהליך הגליקוליזה.

למרות שגליקוליזה מספקת דחיפה אנרגטית צנועה בלבד (שתי ATP למולקולת גלוקוז) בהשוואה לתגובות של מחזור קרבס ושל שרשרת הובלת אלקטרונים במיטוכונדריה יכולה להציע (עוד 34 עד 36 ATP בשילוב), זה מספיק כדי לענות על הצרכים הצנועים של פרוקריוטים תאים. כתוצאה מכך, התזונה שלהם פשוטה גם כן.

בחלקו הראשון של הגליקוליזה נראה הגלוקוז נכנס לתא, עובר שתי תוספות של פוספט ומוסדר לא מולקולת פרוקטוז לפני שמוצר זה מפוצל לבסוף לשתי מולקולות זהות עם שלוש פחמן, כל אחת משלהן קבוצת פוספט.

זה למעשה דורש השקעה של שני ATP. אך לאחר הפיצול, כל מולקולת שלוש פחמן תורמת לסינתזה של שני ATP, מה שמביא תשואה כוללת של ארבעה ATP עבור חלק זה של הגליקוליזה ותשואה נטו של שני ATP עבור הגליקוליזה הכללית.

מושג הצמיחה כפי שהוא מיושם על תאים פרוקריוטים אינו צריך להתייחס לצמיחת תאים בודדים; זה יכול להתייחס גם לצמיחה של אוכלוסיות תאי חיידקים, או מושבות.תאים חיידקיים לרוב יש פעמים דור (רבייה) קצרות מאוד, בסדר גודל של שעות. השווה זאת ל- 20 עד 30 לערך שנים נראה בין דורות אנושיים בעולם המודרני.

ניתן לטפח חיידקים בתקשורת כמו אגר, המכילים גלוקוז ומעודדים את החיידקים לצמוח. מונה קולטר ו ציטומטרי זרימה הם מכשירים המשמשים לספירת חיידקים, אם כי נעשה שימוש ישיר גם בספירת מיקרוסקופים.