معلومة

7.6: تكاثر بدائيات النوى - علم الأحياء

7.6: تكاثر بدائيات النوى - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف تتكاثر البكتيريا؟

في الأساس ، تنمو وتنقسم. تظهر هنا مثال على مقاومة الميثيسيلينالمكورات العنقودية المذهبة، أو بكتيريا MRSA. لاحظ كيف تنقسم بكتيريا واحدة إلى اثنتين.

التكاثر في بدائيات النوى

على عكس الكائنات متعددة الخلايا ، ترتبط الزيادات في حجم بدائيات النوى (نمو الخلايا) وتكاثرها عن طريق الانقسام الخلوي ارتباطًا وثيقًا. تنمو بدائيات النوى إلى حجم ثابت ثم تتكاثر من خلالها الانشطار الثنائي.

الانشطار الثنائي

الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر اللاجنسي. يحدث عندما تنقسم الخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. هذا يمكن أن يؤدي إلى نمو سكاني سريع للغاية. على سبيل المثال ، في ظل الظروف المثالية ، يمكن أن تتضاعف أعداد البكتيريا كل 20 دقيقة. هذا النمو السكاني السريع هو تكيف مع بيئة غير مستقرة. هل يمكنك أن تشرح لماذا؟

رسم تخطيطي للنمو الخلوي (الاستطالة) والانشطار الثنائي للعصيات. تشير الخطوط الزرقاء والحمراء إلى جدار الخلية البكتيرية القديم والمُركب حديثًا ، على التوالي. يتم نسخ الحمض النووي داخل البكتيريا وتتلقى الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الحمض النووي الأصل. يتضمن الانشطار بروتين الهيكل الخلوي FtsZ الذي يشكل حلقة في موقع انقسام الخلية.

النقل الجيني

في التكاثر اللاجنسي ، كل النسل متماثل تمامًا. هذا هو أكبر عيب لهذا النوع من التكاثر. لماذا ا؟ يزيد نقص التباين الجيني من خطر الانقراض. بدون التنوع ، قد لا توجد كائنات حية يمكنها البقاء على قيد الحياة لتغيير كبير في البيئة.

بدائيات النوى لديها طريقة مختلفة لزيادة التنوع الجيني. تسمى النقل الجيني أو الاقتران البكتيري. يمكن أن يحدث بطريقتين. إحدى الطرق هي عندما "تنتزع" الخلايا قطعًا طائشة من الحمض النووي من بيئتها. الطريقة الأخرى هي عندما تتبادل الخلايا الحمض النووي مباشرة (عادة البلازميدات) مع الخلايا الأخرى. على سبيل المثال ، كما هو موضح في شكل أدناه ، تقوم الخلية المانحة بإنشاء بنية تسمى F بيلوس، أو الجنس Pilus. يربط الملف F خلية واحدة بخلية أخرى. تندمج أغشية الخليتين مع المادة الوراثية ، وعادة ما تكون أ بلازميد، ينتقل إلى خلية المستلم. يجعل النقل الجيني البكتيريا مفيدة جدًا في التكنولوجيا الحيوية. يمكن استخدامه لإنشاء خلايا بكتيرية تحمل جينات جديدة.

مخطط انسيابي يوضح الاقتران البكتيري. تصنع الخلية المانحة بنية تسمى F Pilus ، أو الجنس Pilus. تندمج أغشية الخليتين وتتحرك المادة الوراثية ، عادةً البلازميد ، إلى الخلية المتلقية.

ملخص

  • تنمو الخلايا بدائية النواة إلى حجم معين. ثم ينقسمون عن طريق الانشطار الثنائي. هذا نوع من التكاثر اللاجنسي.
  • ينتج الانشطار الثنائي ذرية متطابقة وراثيا.
  • يزيد النقل الجيني التباين الجيني في بدائيات النوى.

إعادة النظر

  1. وصف الانشطار الثنائي.
  2. لماذا قد يكون النقل الجيني مهمًا لبقاء أنواع بدائيات النوى؟
  3. في ظل الظروف المثالية ، في غضون ساعتين ، كم عدد البكتيريا التي يمكن أن تنتج من بكتيريا واحدة فقط؟ 5 ساعات؟

علم الأحياء الفصل 7

2. تكرار الحمض النووي: تحتوي معظم بدائيات النوى على كروموسومات دائرية واحدة مع منطقتين مهمتين:
• المشرق: الموقع بدأ النسخ المتماثل
• Ter: الموقع الذي ينتهي عنده النسخ المتماثل.
يحدث النسخ المتماثل حيث يتم تمرير الحمض النووي من خلال & quot؛ مجمع النسخ المتماثل & quot من البروتينات في مركز الخلية.
عندما ينتهي النسخ المتماثل ، ينفصل جزيء الحمض النووي البنتان ويفصلان عن بعضهما البعض على طرفي نقيض للخلية.

3. فصل الحمض النووي: مع استمرار النسخ المتماثل ، تنتقل مجمعات ori إلى الطرف المقابل للخلية.
• تسلسل الحمض النووي المتاخم لبروتينات الربط التي تعتبر ضرورية لهذا الفصل ، باستخدام ATP.
• يوفر البروتين الشبيه بالأكتين خيوطًا تتحرك فيها بروتينات أوري والبروتينات الأخرى.

1. إشارة التكاثر: على عكس بدائيات النوى ، لا ترتبط إشارات انقسام الخلية عادة ببيئة خلية واحدة ، ولكن بوظيفة الكائن الحي بأكمله.
• معظم الخلايا في الكائن متعدد الخلايا متخصصة ولا تنقسم.
• ترتبط إشارات الانقسام الخلوي بوظيفة الكائن الحي بأكمله بدلاً من تلك الخلية المحددة.

2. تكرار الحمض النووي: على عكس بدائيات النوى ، تمتلك حقيقيات النوى أكثر من كروموسوم واحد ، ولكن بالمثل ، يتم نسخها عن طريق ربط الخيوط الطويلة عبر مجمعات النسخ المتماثل.
• يحدث تكرار الحمض النووي فقط خلال مرحلة معينة من دورة الخلية.

3. فصل الحمض النووي: أكثر تعقيدًا مما هو عليه في بدائيات النوى حيث أن حقيقيات النوى لها غلاف نووي وهناك صبغيات متعددة.
• عندما تنقسم الخلية ، ينتهي المطاف بنسخة واحدة من كل كروموسوم (لدينا 46 كروموسومًا في البشر) في كل من الخليتين الوليدين.
• في حقيقيات النوى ، ترتبط الكروموسومات المنسوخة في البداية ببعضها البعض ، وتصبح شديدة التكثيف ويتم فصلها عن بعضها البعض ، وتنقسم إلى نوى جديدة بمساعدة الهيكل الخلوي.


الفيروسات القديمة هي أصل المجالات المختلفة

اعتبارًا من أبريل 2006 ، تم تسلسل أكثر من 1600 جينوم فيروسي ، مقسمًا بالتساوي تقريبًا بين فيروسات الحمض النووي الريبي والفيروسات. في ضوء هذا الاختلاف الأساسي في مادتها الجينية (وبالتالي في آليات تكرارها ، وحجمها ، وتعقيدها الجيني ، ونطاق المضيف وغيرها من الميزات) ، فمن المغري استبعاد فكرة أن الفيروسات أحادية النمط ، أي أنها مشتقة من سلف مشترك. ومع ذلك ، قد لا يكون ذلك سهلاً. على الرغم من وجود العديد من الحجج المؤيدة لفكرة أن فيروسات الحمض النووي الريبي والدنا قد نشأت بشكل مستقل - فيروسات الحمض النووي الريبي أولاً ، في سياق نظرية `` عالم الحمض النووي الريبي '' - فقد يكون تكوينها قد تداخل بشكل كبير جدًا إما قبل أو بعد فترة وجيزة من العام الأخير العالمي. سلف (LUCA ، آخر سلف فريد من نوعه لكل الحياة الخلوية ، تمت مراجعته في [2]) ، مما يسمح بمستوى غير مهم من خلط الجينوم. في الواقع ، العديد من البروتينات لها متماثلات في كل من فيروسات الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، والأهم من ذلك كله هو بروتين جيلي رول كابسيد [5] ، وهو البروتين الوحيد الموجود في معظم الفيروسات ولا يوجد في الكائنات الخلوية [6]. يتم مشاركة المكونات الأخرى بين نوعي الفيروسات ، ولكن تعتبر هذه نتائج عمليات نقل الجينات الجانبية الأحدث ، بما في ذلك Chaperonin Hsp70 ، الموجود في mimivirus العملاق مزدوج الشريطة (dsDNA) [7] و فيروسات كلوستيرويد الحمض النووي الريبي إيجابية حبلا [8].

أصبحت الفكرة القائلة بأن الفيروسات قد تكون قديمة جدًا (وحتى أسلاف الخلايا ، كما اقترح ديهيريل ، مكتشف العاثيات [9]) نقطة البداية لسيناريوهات تطورية جريئة على نحو متزايد ، تم تحديثها لتأخذ في الاعتبار معرفتنا الحالية البيولوجيا الجزيئية وعلم الجينوم [10 ، 11]. لشرح تطور السلالات المحير وتوزيع العديد من البروتينات المعلوماتية للحمض النووي (البروتينات المشاركة في تكرار ونسخ الحمض النووي) بين مجالات الحياة الثلاثة ، تم اقتراح أن فيروسات الدنا يمكن أن تكون أصل بروتينات النسخ المتماثل حقيقية النواة في الوقت الحاضر [12 ، 13]. يفترض باحثون آخرون أن فيروس dsDNA الشبيه بفيروس الجدري قد يكون أصل نواة حقيقية النواة ، مأخوذة من خلية أسلاف وتكييفها كعضية - مفهوم تكوين حقيقيات النوى الفيروسي [14 ، 15]. أنا شخصياً أجد الفكرة العامة القائلة بأن النواة مكافئة وظيفياً لفيروس الحمض النووي الأناني (أي تكرار "حمضه النووي" باستخدام التمثيل الغذائي الخلوي) بسيطة وجذابة للغاية - وأكثر من ذلك عندما يدرك المرء أن الفكرة يمكن تفعيلها يتصور رأسها نواة (بدائية) حقيقية النواة (إعادة) تتحول إلى فيروس كبير للحمض النووي - مفهوم التولد النووي (الشكل 1). من الأهمية بمكان أن مثل هذا النقل لنواة "معدية" موثق جيدًا في العديد من الطحالب الحمراء الطفيلية [16].

سيناريو تكراري محتمل لتكوين حقيقيات النوى الفيروسي وتكوين الفيروسات النووية. (أ) يُحبس فيروس الحمض النووي البدائي (أحد سلف العاثيات) داخل خلية الحمض النووي الريبي ويصبح نواة بدائية. (ب) يتم تجنيد الجينات الخلوية بشكل تدريجي للنواة المتضخمة بسبب المزايا الانتقائية للكيمياء الحيوية للحمض النووي. (ج) لفترة من الوقت ، يظل هذا الوضع غير مستقر وقابل للعكس ، مما يسمح بإنشاء "فيروسات ما قبل حقيقية النواة". تعيد هذه الفيروسات إصابة الخلايا الأخرى في مراحل مختلفة من هذه العملية التكرارية. (د) يوفر هذا المخطط الافتراضي آلية لظهور العديد من سلالات الفيروس المتداخل ولكن ليس أحادي الخلية وكذلك لإعادة التصنيف السريع للجينات من التجمعات الفيروسية والخلوية قبل أن تصل إلى "العتبة الداروينية" [29] ، أي ، (هـ) تطور خلية حقيقية النواة مستقرة مع جينوم نووي كامل للحمض النووي.

يمكن أن يفسر هذا التولد الوراثي وتولد حقيقيات النوى ذهابًا وإيابًا بسهولة تعدد سلالات الفيروسات الحالية ، جنبًا إلى جنب مع تنوعها في الحجم والتعقيد وتكملة الجينات ، بالإضافة إلى المزيج الظاهر من monophyly و polyphyly (النسب من أكثر من سلف واحد. ) التي عرضها العالم الفيروسي. في هذا السياق ، يمكن أن تكون فيروسات الحمض النووي حقيقية النواة المعقدة قد نشأت من الموجات التكرارية لتكوين الفيروسات النووية. لكننا ما زلنا بحاجة إلى بعض الفيروسات الأولية "البذر" ، الفيروس الذي اخترع ، على سبيل المثال ، النموذج الأولي لبروتين قفيصة الهلام الموجود في كل مكان تقريبًا. إحياء فرضية "الفيروس أولاً" الأولية لديهيريل ، اقترح كونين ومارتن [17] بشكل متناقض أن فيروسات الحمض النووي الريبي قد تكون ظهرت حتى قبل اختراع الخلايا الفردية ، حيث تتجول ريبليكونات الحمض النووي الريبي الأنانية في مقصورات غير عضوية. ومع ذلك ، هناك فرصة ضئيلة لإثبات هذه الفرضية علميًا في أي وقت قريب.

ومما يثير الاستفزاز أيضًا فكرة أن فيروسات الحمض النووي الريبي قد تكون أصل الكيمياء الحيوية للحمض النووي [2 ، 18]. وفقًا لهذا السيناريو ، فإن الفيروسات المستندة إلى الحمض النووي الريبي التي تصيب الخلايا القائمة على الحمض النووي الريبي قد اكتسبت نظام تعديل من الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي لمقاومة الإنزيمات الخلوية المهينة للحمض النووي الريبي (مكافئ الحمض النووي الريبي لأنظمة تقييد وتعديل البكتيريا الحالية). لكي يحدث هذا ، كان على فيروسات الحمض النووي الريبي أن تطور إنزيم اختزال الريبونوكليوتيد ، لتحويل ثنائي الفوسفات-ريبونوكليوتيدات إلى ثنائي فوسفات-ديوكسي ريبونوكليوتيدات ، وسينثيز ثيميديلات ، لجعل dTMP من dUMP ، المساران الرئيسيان في تخليق الحمض النووي. تم بعد ذلك استبدال الحمض النووي الريبي الخلوي بالحمض النووي أثناء التطور بسبب ثباته الأكبر وقدرته على الإصلاح التي يمنحها هيكله المزدوج الشريطة ، مما يسمح للجينومات الأكبر والأكثر تعقيدًا بالتنافس مع الجينومات القائمة على الحمض النووي الريبي للخلايا الأكثر بدائية [ 18]. لاحظ أن هذا السيناريو مكمل بشكل جيد لفرضية تكوين حقيقيات النوى الفيروسية ، حيث يتم تجنيد جينات الحمض النووي الريبي الخلوية بشكل تدريجي داخل "النواة" المستندة إلى الحمض النووي المكتسبة حديثًا (انظر الشكل 1). ومن المثير للاهتمام أن الديوكسيوريدين معروف باستبدال الثيميدين في الحمض النووي للعديد من العاثيات [19].

أخيرًا ، في ورقة بحثية حظيت باهتمام كبير بالفعل ، روجت Forterre [20] للفيروسات (القديمة) لدور أساسي آخر: أن تكون في أصل المجالات الخلوية الأساسية الثلاثة. تشرح فرضيته الخاصة بخلايا RNA الثلاثة ، ثلاثة فيروسات DNA أولاً ، سبب وجود ثلاث سلالات منفصلة من الخلايا الحديثة بدلاً من سلسلة متصلة ، وثانيًا ، وجود ثلاثة أنماط ريبوزومية متعارف عليها ، وثالثًا ، الاختلافات الحرجة التي أظهرتها ، مع ذلك ، حقيقية النواة. وآلات النسخ القديمة. يتم ذلك بسهولة من خلال افتراض أن تقنية الحمض النووي قد تم نقلها بشكل مستقل عن طريق ثلاثة فيروسات DNA مؤسِّسة مختلفة إلى أسلاف تعتمد على الحمض النووي الريبي من العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى على التوالي. كان من شأن انخفاض معدلات التطور بعد الانتقال من جينوم الحمض النووي الريبي إلى جينوم الحمض النووي أن يعمل على استقرار الإصدارات الأساسية الثلاثة لبروتينات الترجمة التي لا يزال من الممكن التعرف عليها حتى يومنا هذا.


تطور الحياة الكيميائية ، بدائية النواة ، وحقيقية النواة

Laurence A.Cole، in Biology of Life، 2016

الحياة بدائية النواة

بدائيات النوى هي كائن مجهري وحيد الخلية لا يحتوي على نواة مميزة مع غشاء ولا عضيات متخصصة أخرى. تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق. يبدو أن حياة بدائيات النوى بدأت منذ ما يزيد قليلاً عن 4 مليارات سنة ، حيث تتغذى من ثاني أكسيد الكربون ، وأول أكسيد الكربون ، والبخار ، والنيتروجين ، والهيدروجين ، والأمونيا.

يمكن تقسيم بدائيات النوى إلى مجالين ، العتائق والبكتيريا. في بدائيات النوى ، توجد جميع المكونات القابلة للذوبان في الماء داخل الخلايا ، والبروتينات ، والحمض النووي ، والمستقلبات معًا في السيتوبلازم المحاط بغشاء الخلية ، بدلاً من مقصورات خلوية منفصلة. تمتلك البكتيريا مقصورات ميكروية بكتيرية قائمة على البروتين ، والتي يُعتقد أنها تعمل كعضيات بدائية محاطة بقشور البروتين. قد تشكل بعض بدائيات النوى ، مثل البكتيريا الزرقاء ، مستعمرات كبيرة. البعض الآخر ، مثل البكتيريا المخاطية ، لها مراحل متعددة الخلايا في دورات حياتها.

بدائيات النوى لها هيكل خلوي ، وهو أكثر بدائية من حقيقيات النوى. إلى جانب متماثلات الأكتين والتوبيولين ، فإن لبنة البناء المرتبة حلزونيًا من السوط ، فلاجيلين ، هي واحدة من أهم بروتينات الهيكل الخلوي للبكتيريا ، وتوفر خلفيات هيكلية للانجذاب الكيميائي ، وهي الاستجابة الفسيولوجية للخلية الأساسية للبكتيريا. تحتوي بعض بدائيات النوى على الأقل على بنى داخل الخلايا يمكن اعتبارها عضيات بدائية. العضيات الغشائية أو الأغشية داخل الخلايا شائعة في بعض مجموعات بدائيات النوى ، مثل الفجوات أو أنظمة الأغشية المخصصة لخصائص التمثيل الغذائي الخاصة ، مثل التمثيل الضوئي. تحتوي بعض الأنواع أيضًا على أجزاء دقيقة محاطة بالبروتين والتي لها أدوار فسيولوجية مميزة.

يوضح الشكل 13.2 تطور بدائيات النوى التي بدأت منذ 4.3-4.4 مليار سنة وتمتد من ثاني أكسيد الكربون البدائي وأول أكسيد الكربون والبخار والنيتروجين والهيدروجين والأمونيا ، من خلال جو الأكسجين والنيتروجين إلى الوقت الحاضر. تشمل الأنواع المتطورة المدرجة في الشكل 13.2 تلك التي تسبب العدوى الشائعة ، السالمونيلا المعوية (سبب التسمم الغذائي) ، اللولبية الشاحبة (سبب مرض الزهري) ، السل الفطري (سبب مرض السل) ، العقدية البيروجينية (سبب التهاب الحلق) و الالتهاب الرئوي العقدية (سبب الالتهاب الرئوي).

الشكل 13.2. تطور بدائيات النوى.

الحياة بدائية النواة هي حياة أولية للغاية على الرغم من أنها مرت عبر مليارات السنين من التطور أو التحسين. نحن نقتل البكتيريا بالمليارات بالمضادات الحيوية والمنظفات دون أي اعتبار أننا نقتل أشكال الحياة. هذا شكل من أشكال الحياة الأساسية التي نقتلها ولا نهتم بها.


الهرمونات والتكاثر - التخطيط 6.6

ورقة التخطيط لمقدمة إلى الخلايا الفهم (ق): مقدمة الهرمونات الهرمونات في التنمية البشرية والتكاثر الهرمونات في التلقيح الاصطناعي و HRTE الأسئلة الأساسية TOK / طبيعة العلوم / IMSkills سيكون لدى طلاب IMSkills: استتباب الجلوكوز.هارفي والبحث عن البويضات الوقت: ساعة واحدة الطلاب هم أدخلت على الهرمونات في هذا الدرس باستخدام ثلاثة أمثلة ، اللبتين ، هرمون الغدة الدرقية والميلاتونين. توضح هذه الأمثلة بوضوح.

للوصول إلى محتويات هذا الموقع بالكامل ، تحتاج إلى تسجيل الدخول أو الاشتراك فيه.


شكوى DMCA

إذا كنت تعتقد أن المحتوى المتاح عن طريق موقع الويب (كما هو محدد في شروط الخدمة الخاصة بنا) ينتهك واحدًا أو أكثر من حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيرجى إخطارنا من خلال تقديم إشعار كتابي ("إشعار الانتهاك") يحتوي على المعلومات الموضحة أدناه إلى الوكيل المذكور أدناه. إذا اتخذ Varsity Tutors إجراءً ردًا على إشعار الانتهاك ، فسيحاول بحسن نية الاتصال بالطرف الذي جعل هذا المحتوى متاحًا عن طريق عنوان البريد الإلكتروني الأحدث ، إن وجد ، الذي قدمه هذا الطرف إلى Varsity Tutor.

قد تتم إعادة توجيه إشعار الانتهاك الخاص بك إلى الطرف الذي جعل المحتوى متاحًا أو إلى جهات خارجية مثل ChillingEffects.org.

يُرجى العلم أنك ستكون مسؤولاً عن التعويضات (بما في ذلك التكاليف وأتعاب المحاماة) إذا لم تُثبت بالدليل المادي أن منتجًا أو نشاطًا ما ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك. وبالتالي ، إذا لم تكن متأكدًا من أن المحتوى الموجود على الموقع أو المرتبط به ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيجب أن تفكر أولاً في الاتصال بمحامٍ.

الرجاء اتباع هذه الخطوات لتقديم إشعار:

يجب عليك تضمين ما يلي:

توقيع مادي أو إلكتروني لمالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه تعريف بحقوق النشر المزعوم انتهاكها وصفًا لطبيعة وموقع المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، بما يكفي التفاصيل للسماح للمدرسين المختلفين بالعثور على هذا المحتوى وتحديده بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، نطلب رابطًا إلى السؤال المحدد (وليس فقط اسم السؤال) الذي يحتوي على المحتوى ووصف أي جزء معين من السؤال - صورة ، أو الرابط والنص وما إلى ذلك - تشير شكواك إلى اسمك وعنوانك ورقم هاتفك وعنوان بريدك الإلكتروني وبيان من جانبك: (أ) تعتقد بحسن نية أن استخدام المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك هو غير مصرح به بموجب القانون ، أو من قبل مالك حقوق الطبع والنشر أو وكيل المالك (ب) أن جميع المعلومات الواردة في إشعار الانتهاك الخاص بك دقيقة ، و (ج) تحت طائلة عقوبة الحنث باليمين ، أنك إما مالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه.

أرسل شكواك إلى وكيلنا المعين على:

تشارلز كوهن فارسيتي توتورز ذ م م
101 طريق هانلي ، جناح 300
سانت لويس ، مو 63105


آلية التشوير في بدائيات النوى وحقيقيات النوى | علم الاحياء المجهري

سنناقش في هذه المقالة آليات الإشارة ، في كل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى.

1. الإشارات من خلية إلى خلية حقيقية النواة:

يمكن فهم الطبيعة التكاملية للأنظمة البيولوجية بعد العمل الرائد لكلود برنارد (1813-1878) في فرنسا. أعطى مفهوم الوسط الداخلي واقترح نظام الغدة الصماء (أي الغدد الصماء) لدمج الوظيفة والحفاظ على التوازن.

في عام 1902 ، أظهر بايليس وستالينج تدفقًا ملحوظًا لعصير البنكرياس في الكلاب بعد حقن مستخلص حمض الاثني عشر. صاغ Starling المصطلح & # 8216hormone & # 8217 (يوناني ، أنا متحمس) لجزيئات الرسول بين الخلايا. صاغ عالم فيزيولوجي أمريكي Water Cannon المصطلح & # 8216homeostasis & # 8217 (حالة قد تختلف ولكنها ثابتة نسبيًا).

هناك ثلاثة أنواع من أنظمة الإشارات في الكائنات متعددة الخلايا مثل الثدييات: الإشارات العصبية والغدد الصماء والخلوية (الشكل 27.3). تحدث الإشارات العصبية على مسافة طويلة جدًا ، أي من الدماغ إلى إصبع القدم. الوصلات المتشابكة تتواصل بسرعة. تشارك العديد من المواد الكيميائية في إرسال الإشارات عند التقاطعات والمرتبطة بالالتهاب.

تتضمن إشارات الغدد الصماء إطلاق هرمون من غدته ونقله إلى الدم إلى عدد محدود من الخلايا في الأنسجة المستهدفة. يحدث على مسافة طويلة ويحد من معدل تدفق الدم وانتشاره من الدم إلى الأنسجة.

معظم الإشارات داخل الخلايا هي من السيتوكينات. يحدث الكثير من هذه الإشارات من خلال إشارات paracrine (عبر خلية مسافة قصيرة إلى خلية قريبة) أو عن طريق الإشارات التلقائية (تحفيز الخلية التي تنتج السيتوكينات).

تستهدف بعض الذيفانات الداخلية البكتيرية الإشارات العصبية ، ومن ثم تسمى هذه السموم العصبية التي تنتجها كلوستريديوم تيتاني و CI. البوتولينوم. هذه لها نشاط البروتين المعدني وتشق بروتينات معينة داخل الخلايا. وبالتالي فهي تمنع الناقلات العصبية. يشير اكتشاف حديث أيضًا إلى تفاعل السم البكتيري مع إشارات الغدد الصم العصبية وتشابك السيتوكينات.

(ط) إشارات هرمون الغدد الصماء:

يتم إنتاج هرمونات الغدد الصماء في الغالب عن طريق غدد معينة (مثل الغدة النخامية وما تحت المهاد والغدد جارات الدرقية) والأنسجة الغدية (مثل البنكرياس والأمعاء).

هناك ثلاث مجموعات رئيسية من الهرمونات: هرمونات الببتيد (التي تنتجها بشكل خاص الأمعاء التي لها نشاط يشبه الناقل العصبي) ، وهرمونات الستيرويد (التي تنتجها قشرة الغدة الكظرية ، والغدد التناسلية والجلد) ، ومشتقات هرمون الغدة الدرقية (مثل هرمونات الغدة الدرقية T3 ، T4 ، إلخ. والكاتيكولامينات والنورأدرينالين والأدرينالين والدوبامين التي لها نشاط ناقل عصبي).

بعد إفراز الغدد ، يتم تداول هرمونات الغدد الصماء كهرمون حر أو مرتبطة بالبروتينات الحاملة ، على سبيل المثال بروتين المصل ، الألبومين. يرتبط بالعديد من الهرمونات المتداولة ويمارس العمل (فقط في شكل مرتبط) بمستقبلات خلوية معينة في الأنسجة المستهدفة.

ترتبط هرمونات الببتيد بمستقبلات غشائية معينة تؤدي إلى مسار إشارات محدد داخل الخلايا. من ناحية أخرى ، تدخل هرمونات الستيرويد والستيرول في الخلايا وترتبط ببروتينات مستقبلات السيتوبلازم ثم تنتقل إلى النواة وتعمل كعامل للنسخ.

تتحكم هرمونات الغدد الصماء في استقلاب الطاقة من خلال الأنسولين والجليكوجين والأدرينالين والنورادرينالين التي تنطوي على إنتاج وتحطيم الكربوهيدرات المخزنة كجليكوجين في الكبد والعضلات.

يظهر نقص السيطرة على هذا النظام في مرض السكري. تؤدي العدوى البكتيرية إلى اختلال هرموني في الجسم. تؤثر بعض البكتيريا والفيروسات على الأنسجة العصبية. المتفطرة الجذامية واللولبية الشاحبة لها انتواء للأنسجة العصبية.

يتم تنظيم أنسجة الغشاء المخاطي في المعدة والأمعاء بشكل كبير. تستجيب وتنتج العديد من إشارات الغدد الصماء بما في ذلك هرمونات الجهاز الهضمي على سبيل المثال غاسترين وسيكريتين وكوليسيستوكينين وجوانيلين. الإشريكية القولونية تغير اختلال توازن السوائل في الأمعاء وتسبب الإسهال. الآن تم الإبلاغ عن سبع سلالات مختلفة من الإشريكية القولونية والتي تسبب أعراضًا مرضية مختلفة.

تنتج سلالات الإشريكية القولونية المُسببة للسموم ذيفانًا قابلاً للحرارة (LT) وسمًا مستقرًا للحرارة (ST). ST هو أول نظير بكتيري لهرمون الغدد الصماء (guanyl) الذي ينشط guanyl cyclase ويتحكم في إطلاق السوائل من الخلايا المعوية بحيث يمكن إبقاء طبقة الميوسين رطبة (الشكل 27.4). هناك سم آخر شبيه بجوانيل مستقر للحرارة من سلالات أخرى من الإشريكية القولونية والبكتيريا الأخرى.

(2) السيتوكينات:

السيتوكينات هي مجموعة كبيرة من أكثر من 1000 بروتين تشارك في إرسال الإشارات من خلية إلى خلية وتتحكم في الاستجابة الالتهابية للعدوى البكتيرية. هذه هي هرمونات متعددة الببتيد تفرزها خلية تؤثر على نمو واستقلاب نفس الخلية (إشارات أوتوكرين) أو خلية أخرى (إشارات paracrine).

فالإفراط في إنتاجها يسبب المرض. تم العثور على هذه في موقع الإصابة من قبل العوامل. هذه تحفز وسطاء الدهون (البروستاجلاندين ، الليكوترين ، ليبو إكسين ، عامل تنشيط الصفائح الدموية والوسطاء من الخلايا البدينة (مثل الهيستامين والإنزيمات مثل التربتاز).

(أ) تسمية السيتوكينات:

تنقسم السيتوكينات إلى ست مجموعات فرعية (الجدول 27.7) على أساس عدة معايير مثل الأنواع التاريخية ، والتماثل المتسلسل ، وتوطين الكروموسوم و shysomes والإجراءات الكيميائية الحيوية. في عام 1979 ، تمت صياغة مصطلح إنترلوكين (interleukin (inter: between، leukin: leukocytes) للإشارة إلى العوامل البروتينية التي تعدل وظيفة الكريات البيض الأخرى.

يوجد حاليًا أكثر من 20 إنترلوكين (IL-1 إلى IL-18). أعربت الفئران المحقونة بالسموم الداخلية عن عامل نخر الورم (TNF) مجمعة تحت السيتوكينات السامة للخلايا. تقتل عامل نخر الورم بعض خطوط الخلايا السرطانية عن طريق تحريض موت الخلايا المبرمج وهي جزيئات قوية مؤيدة للالتهابات. عائلة مستقبلات عامل نخر الورم هي نفسها بروتينات محاطة بالغشاء (مثل CD27 و CD30 و CD40).

الجدول 27.7: السيتوكينات: التسمية والعائلات الفرعية.

إن الإنترفيرون & # 8217s (IFNs) هي مثل هذه السيتوكينات التي تم اكتشافها أولاً. تشارك هذه في منع نمو وانتشار الفيروسات. وهي من ثلاثة أنواع: INF-a و INF-P و INF- Y- Interferon & # 8217s تعمل أيضًا ضد البروتوزوا والريكتسيا والمتفطرات.

تتحكم الخلايا المحفزة للمستعمرات (CSFs) في نمو وتمايز العدلات ، وحيدات الخلية ومجموعات الخلايا المشتقة من الخلايا الوحيدة في نخاع العظام. الخلايا الوحيدة / الضامة هي الخلايا البلعمية التي تبتلع البكتيريا وتقتلها. ومن ثم ، يطلق عليهم أيضًا اسم الخلايا العارضة للمستضد وتحفيز الخلايا اللمفاوية T و B.

تشمل عوامل النمو عائلات pro & shyteins مثل عائلة عامل نمو الخلايا الليفية (FGF) ، وعوامل النمو المشتقة من الصفائح الدموية (PDGF) ، وتحويل عامل النمو- (TGFβ). تعمل السيتوكينات FGF على خلايا اللحمة المتوسطة والخلايا الظهارية أيضًا.

تسمى العوامل الكيميائية الببتيدية الكيموكينات وهي مجموعة فرعية كبيرة من السيتوكينات. الكيموكينات لها كتلة جزيئية من 8-10 كيلو دالتون ، مع تجانس تسلسل 20-50٪ على مستوى البروتين والسيستين كمخلفات محفوظة والتي تشكل روابط ثاني كبريتيد داخل الجزيئات.

على أساس الموقع الكروموسومي للجينات وبنية البروتين ، تنقسم الكيموكينات إلى عائلتين: عائلة α-chemokine و β-chemokine. تم اكتشاف عائلة ثالثة من الكيموكينات في عام 1994 ولديها حاليًا عضو واحد يسمى الليمفولاكتين وهو عامل جذب قوي للخلايا التائية.

(ب) مستقبلات السيتوكينات:

مستقبلات السيتوكين لها انجذاب كبير للرابطات الخاصة بها. عدد المستقبلات الفردية الموجودة في الخلية المستهدفة منخفض. على أساس التماثل المتسلسل والعناصر الهيكلية ، يتم تجميع مستقبلات السيتوكينات في عدد صغير من العائلات. يوجد حاليًا تسعة مستقبلات لـ CC chemokines (CCR) ، وخمسة مستقبلات لكيموكينات CXC و CXCR1 ، ومستقبل واحد للفركتلكين.

يتم التخلص من مستقبلات السيتوكين من الخلية عن طريق الانقسام الحال للبروتين. تساعد البروتينات المعدنية على سطح الخلية (sheddases) على إطلاق مستقبلات السيتوكين. تربط المستقبلات المنبعثة السيتوكينات القابلة للذوبان وتمنع نشاطها أو تحفز مستقبلات السيتوكين التي تفتقر إلى الخلايا.

(ج) العمل البيولوجي للسيتوكينات:

تلعب السيتوكينات دورًا في التطور الفسيولوجي. تم العثور عليها في جميع مراحل النمو في الثدييات. من ناحية أخرى ، تلعب مستقبلات السيتوكين الموجودة في غشاء الخلية أيضًا دورًا فسيولوجيًا. تعمل كبوابات للدخول الحيوي إلى الخلايا. على سبيل المثال ، يدخل فيروس نقص المناعة البشرية من خلال الارتباط بمستقبلات السيتوكين. وبالمثل ، يدخل فيروس الهربس البسيط من خلال الارتباط بعائلة مستقبلات عامل نخر الورم.

بعد أن تحفز مستقبلات الربط إشارات انتقائية داخل الخلايا تؤدي إلى تشغيل أو إيقاف تشغيل جينات معينة وإنتاج انزيمات الأكسدة الحلقية II ، ويتم تصنيع أكسيد النيتريك (NO) بعد تحريض إنزيم أكسيد النيتريك.

الأسبرين والأيبوبروفين من الأدوية غير الستيرويدية المضادة للالتهابات التي تمنع نشاط إنزيمات الأكسدة الحلقية. تقلل هذه الأدوية من الألم والحمى حيث أن البروستاجلاندين والبروستاسكلين يخفضان عتبة الألم في العصب مما يؤدي إلى تخفيف الألم والحمى.

يتم إنتاج جزيئات مختلفة بعد ربط السيتوكينات بمستقبلات السيتوكين التي تنتج علم الأمراض (البروستاجلاندين ، NO ، منشط البلازمينوجين النسيجي (tPA) ومثبط منشط البلازمينوجين والكولاجينازات]. يحدث تلف الأنسجة مباشرة بسبب الكولاجيناز و tPA.

إلى جانب ذلك ، تحفز السيتوكينات أيضًا تخليق السيتوكينات الخاصة بها وغيرها من السيتوكينات مما يؤدي إلى شبكة معقدة من التفاعلات. يمكن للسيتوكينات أيضًا تعديل سلوك الخلايا بعدة طرق. تظهر الإجراءات المختلفة للسيتوكينات على الخلايا في الشكل .27.5.

2. الإشارات من خلية إلى خلية بدائية النواة: استشعار النصاب والفيرومونات البكتيرية:

حتى الثمانينيات من القرن الماضي ، لم يكن هناك اهتمام بقدرة البكتيريا على التحدث مع بعضها البعض. بعد ذلك ، تم طرح أمثلة للإشارة من خلية إلى خلية في البكتيريا. Conjuga & shytion هي إحدى طرق نقل الحمض النووي بين نوعين من البكتيريا. لإنشاء conju & shygation ، يجب على كل من البكتيريا إنشاء اتصال خلية إلى خلية. المكورات المعوية البرازية هي أحد مسببات الأمراض الثديية إيجابية الجرام.

يتم التحكم في تجميعها عن طريق إفراز الفيرومونات الببتيدية الصغيرة. تحفز الفيرومونات على إنتاج الالتصاق وبالتالي تشكل البكتيريا كتلًا خلوية تسهل الاقتران. تم عزل العديد من الفيرومونات وهي ببتيدات سباعية أو ثمانية توجد بتركيز منخفض (5 & # 21510 -11 م).

تعتبر Endospores من Clostridium tetani أشكالًا مستريحة من البكتيريا وجزءًا من آلية الفوعة. على النقيض من ذلك ، فإن بعض البكتيريا مثل البكتيريا المخاطية في ظل ظروف بيئية معاكسة وخجول تخضع لتغيرات شكلية معقدة. يشكل Polyangium vitellinum بنية تشبه الكيس تتكون من غطاء خارجي من عديد السكاريد لمقاومة الجفاف.

تشكل Myxococcus xanthus الأبواغ المخاطية (جسم الثمر) وتتناوب مع الخلايا النباتية. يتم تشغيل هذا البرنامج عن طريق الجوع الذي يسبب تغيرات شكلية في غضون 4 ساعات. تتشكل بنية كثيفة على شكل تل عندما تصل كثافة خلية البكتيريا إلى حوالي 10 5. بعد 20 ساعة من الجوع ، تتمايز الخلايا داخل هذه الكومة إلى ميكسوسبوريس.

الأبواغ المخاطية هي خلايا نائمة مقاومة للحرارة والجوع. تنبت في ظروف مواتية وتنتج خلايا نباتية. مرة أخرى تتشكل الأبواغ الفطرية عندما تكون الظروف غير مواتية. يتم التحكم في هذا النوع من تمايز الخلايا عن طريق إشارات خارج الخلية. ترد آلية الإشارات من خلية إلى خلية في الجدول 27.8.

إدراك النصاب:

يشير مصطلح النصاب القانوني إلى & # 8216a عدد ثابت من أعضاء أي لجنة من المجتمع يكون وجودها إلزاميًا للمعاملات التجارية المناسبة & # 8217. إن استشعار النصاب في البكتيريا هو آلية يتم من خلالها إجراء إحصاء لعددهم. بعد الوصول إلى النصاب القانوني لرقم الخلية ، يمكنهم التعامل مع أعمال التبديل أو إيقاف تشغيل جينات معينة.

بدأت المعرفة الحالية باستشعار النصاب بدراسة اللمعان في Vibrio fischeri و V. harveyi. إنها بكتيريا بحرية تشكل علاقة تكافلية مع الأسماك أحادية المركز ومع الحبار ذو الذيل (مثل سكولوب Euprymna). يتكون الحبار ذو الذيل من تركيز عالٍ جدًا من V. fischeri. من المفترض أن يكون العضو الخفيف جزءًا من إضاءة مضادة لا تتضح تفاصيلها.

تطور الحبار الفقس حديثًا ارتباطًا تكافليًا مع سلالات معينة فقط من ضمة فيشيري. في غضون ساعات بعد الفقس ، يتم استعمار العضو الخفيف بواسطة Vischeri. يختار العضو الخفيف بشكل إيجابي سلالات معينة فقط من ضمة فيشيري ويختار سلبًا سلالات أخرى لاستبعاد استعمار البكتيريا الأخرى الموجودة في مياه البحر.

من غير المعروف كيف يتم هذا الاختيار. قد تكون إحدى الآليات المحتملة هي التعبير عن الالتصاق المحدد لـ Vischeri بواسطة ظهارة العضو الخفيف. تتعرض الظهارة إلى التربسين الذي يؤدي بشكل خجول إلى استجابة محددة مورفوجينية في الحبار. ينتج عن هذا تكوين المجمع.

(أ) آلية استشعار النصاب:

إنه نظام التحكم في التغذية الراجعة. تستمر البكتيريا وتنتج بخجل كمية صغيرة من الإشارة تسمى المحرض التلقائي. تنتج معظم البكتيريا موجبة الجرام محفزًا ذاتيًا وهو لاكتونات أسيلهوموسرين (AHLs). تنتج المكورات العنقودية الذهبية والبكتيريا الأخرى محرضات تلقائية للببتيد. ينتج عن E. colt و S. typhimurium جزيء لاستشعار النصاب يبلغ 1 كيلو دالتون. هذه المحرضات خارج الخلية منتشرة.

إلى جانب ذلك ، تدرك البكتيريا أيضًا وجود وخجل المحفز التلقائي. يقوم بروتين الغشاء البكتيري بهذه الوظيفة. إنه يعمل كمستقبل للمحفز الذاتي ومنشط النسخ الجيني. ينتج V. fischeri التلألؤ. نظام V. fischeri هو أفضل نظام مدروس لاستشعار النصاب.

يرتبط اللمعان بنظام أوبرون لوكس الذي يتكون من جينين تنظيميين رئيسيين luxl و luxR (الشكل 27.6) وجينات أخرى (luxCDABEG) التي تصنع مواد كيميائية لإنتاج الضوء. يقوم LuxI بتشفير البروتين الذي يحفز تخليق مجموعة واسعة من AHLα. المحرض الذاتي لـ V. fischeri هو N- (3-oxo-hexanoyl) -L- homoserine lactone.

يقوم LuxR بتشفير البروتين الذي يعمل كمستقبل لـ AHL وكمحول للإشارة التي تنشط الجينات الأخرى لأوبرون لوكس. يتم التعبير عن جينات luxCDABEG بعد ربط AHL ببروتين luxR (الشكل 27.6). تقوم جينات luxA و luxB بتجميع الوحدات الفرعية α- و-من لوسيفيراز البكتيري. تقوم الجينات الأخرى بتشفير عديد الببتيدات التي تسهل تخليق الركيزة وتنتج الضوء.

(ب) استشعار النصاب كآلية ضراوة:

بالإضافة إلى V. fischeri ، هناك عدد كبير من البكتيريا سالبة الجرام التي تنتج AHLs لإحساس النصاب. هذه بكتيريا مهمة طبيًا ، على سبيل المثال Pseudomonas aeruginosa و Proteus mirabilis و Serratia Liquefaciens و Yersinia enterocolitica. في هذه البكتيريا ، تشارك متجانسات LuxI / LuxA في نظام استشعار النصاب. ملاحظة. aeruginosa نظامين للنصاب ، هما las و rhl.

يعبر las operon عن بروتين LasR الذي يشبه LuxR ويعمل كمنشط نسخي في وجود PAI لـ Pseudomonas. ينتج LasI (متماثل Luxl) AHL. المحرض الذاتي لـ P. aeruginosa عند عتبة التركيز على مجموعة من الجينات الفوعة بما في ذلك lasB و lasA apv وoxA.

نظام rhl هو نظام استشعار النصاب الثاني الذي يتضمن RhIR (بروتين المنشط النسخي) جنبًا إلى جنب مع المحرض الذاتي (N-butyryl-L-homoserine lactone) الذي تم تصنيعه بواسطة RhIR. ينتج عن نظام استشعار النصاب هذا إنتاج عامل ضراوة إضافي ، على سبيل المثال. الإيلاستاز الذي يشق ويثبط الإنترلوكين 2 (السيتوكينات الدفاعية الرئيسية للمضيف). نظام las هو السائد الذي يتم تنشيطه قبل نظام rhl.

تستخدم العديد من البكتيريا موجبة الجرام oligopeptide كجزيئات للإشارة. على سبيل المثال ، يتم إفراز نوعين مختلفين من الببتيدات بواسطة Bacillus subtilis. هذه ضرورية للكفاءة (القدرة على امتصاص الحمض النووي) والتكاثر.

في Staphylococcus aureus ، يتحكم الموضع agr في التعبير عن العديد من عوامل الفوعة ، وهي السموم الخارجية ، وعديد السكاريد المحفظي من النوع 8 والبروتياز V8. يتم ترميز المحفز التلقائي لاستشعار النصاب الثماني الببتيد من قبل agr lucus الذي يحفز موضع agr. يتفاعل المحرض الذاتي لاستشعار النصاب مع نظام الدفاع للمضيف ويمنع ذلك وإن كان بتركيز عالٍ (الشكل 27.7).


شاهد الفيديو: الفصل الثالثالتكاثر التكاثر في البدائياتمحاضرة 4 (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Dasar

    في رأيي ، أنت مخطئ. يمكنني الدفاع عن موقفي.

  2. Akinokree

    هذه الجملة مذهلة ببساطة)

  3. Tye

    أعتقد أنك مخطئ. أنا متأكد. دعنا نناقش.

  4. Dataxe

    أنا آسف ، لكنني أعتقد أنك مخطئ. دعونا نناقش هذا. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.

  5. Cass

    I would like to encourage you to visit the site where there are many articles on the topic that interests you.

  6. Gowan

    للاستماع.



اكتب رسالة