معلومة

هل خلايا الدم الحمراء بدائية النواة؟


بعد البحث عن "هل تؤثر المضادات الحيوية على جهاز المناعة" اكتشفت أن المضادات الحيوية تستهدف الخلايا بدائية النواة. كان كل هذا منطقيًا عند التفكير في كل توصيات الزبادي التي تحصل عليها بعد تناول المضادات الحيوية: الضرر الجانبي يقع على الخلايا بدائية النواة التي تعيش معنا ، ولكنها ليست "نحن" على هذا النحو.

إلا أنني تذكرت أن خلايا الدم الحمراء البشرية لا تحتوي على نوى ، فأين حيرتي؟

(أنا فقط متحمس لعلم الأحياء.)


هل خلايا الدم الحمراء بدائية النواة؟

لا!

  1. هناك العديد من الاختلافات بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى أكثر من مجرد وجود نواة. انظر إجابة DeNovo لمزيد من المعلومات.

  2. لا تشير المصطلحات بروكريوت مقابل حقيقيات النوى إلى فسيولوجيا الخلية ولكن إلى سلالة تطورية محددة. حقيقيات النوى هي أفراد ينتمون إلى مجموعة أحادية النواة حقيقيات النوى الملقب ب. حقيقيات النوى (انظر هنا للحصول على مقدمة عن نسالة). على هذا النحو ، سواء فقدت حقيقيات النوى نواتها أم لا وتبدأ في الظهور تمامًا مثل الإشريكية القولونية ، فلن يغير أي شيء إلى حقيقة أن هذه الخلية لا تزال في حقيقيات النوى النسب.


عندما يتم تدريس الفروق بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في دورة علم الأحياء التمهيدية ، يتم عادةً مقارنة الخلية بدائية النواة العامة والخلية حقيقية النواة العامة. الخلايا في كائن حي متعدد الخلايا معقد ، مثل الإنسان ، متنوعة تمامًا. خلايا الدم الحمراء البشرية هي مثال على خلية عالية التخصص ذات شكل ناضج يختلف تمامًا عن خلية حقيقية النواة النموذجية. الخلايا الكيراتينية في البشرة هي مثال آخر (انظر علم الأنسجة روس ، الفصل 15). في كلتا الحالتين ، تنتج هذه الخلايا كميات كبيرة من بروتين واحد ، وفي نهاية المطاف ، في أكثر مراحلها نضجًا ، توقف تخليق البروتين ، وبثق نواتها ومعظم العضيات الأخرى.

ومع ذلك ، فإن عدم وجود نواة أو عضيات أخرى لا يجعل بالضرورة أيًا من هذه الخلايا أكثر عرضة للمضادات الحيوية المضادة للبكتيريا. تستهدف المضادات الحيوية الأشياء التي تمتلكها البكتيريا (اختلافات إيجابية) ، بدلاً من عدم وجود هياكل نموذجية حقيقية النواة. تحتوي جميع المضادات الحيوية المضادة للبكتيريا تقريبًا على واحد من ثلاثة أهداف (انظر Goodman and Gilman Chs.48، 52-55):

  • جدار الخلية البكتيرية أو الغشاء

  • ماكينات تصنيع البروتين

  • المستقلبات المتخصصة التي تتطلبها البكتيريا

لا يوجد (تقريبًا) تداخل بين هذه الهياكل في البكتيريا والهياكل في أي مجموعة متنوعة من الخلايا البشرية. الاستثناء الجزئي الوحيد هو التشابه بين الميتوكوندريا والريبوسوم البكتيري ، والذي قد يكون ، على سبيل المثال ، مسؤولاً عن بعض سمية الكلورامفينيكول (G&G Ch.55).


لا ، الخلايا البدائية هي كائنات حية كاملة مع الحمض النووي الخاص بها ، وخلايا الدم الحمراء ليست كذلك.


لا ، فهي خلايا شبكية ناضجة (مكسورة) بدون البنية الشبكية والحمض النووي الريبوزومي ، والتي هي نفسها تنضج (مكسورة) الأرومات المعيارية التي فقدت نواتها.

لذلك هم في الأساس بقايا غشاء بلازما لشخص كان على قيد الحياة حقيقيات النوى خلية مليئة الآن بالهيموغلوبين في الغالب ، والقليل من الأشياء الأخرى.

(ما سبق ليس بالضرورة صحيحًا لجميع الحيوانات ، بعضها لديك النوى ، ولكن هذا هو الحال بالنسبة للثدييات ، وبالتالي البشر.)


هل خلايا الدم الحمراء بدائية النواة؟ - مادة الاحياء

يمكن فصل الخلايا إلى مجموعتين رئيسيتين و [مدش]بدائيات النوى الخلايا التي لا يتم فصل الحمض النووي الخاص بها داخل نواة محددة جيدًا ومحاطة بغلاف نووي غشائي ، وحقيقيات النوى حقيقيات النوى
، خلية أو كائن حي يتكون من خلايا لها نواة وعضيات مرتبطة بالغشاء (الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء ترى الخلية ، في علم الأحياء) والمواد الجينية المنظمة في الكروموسومات التي يتم فيها دمج الحمض النووي مع بروتينات الهيستون.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ، تلك التي تحتوي على نواة مغلفة بغشاء. البكتيريا الزرقاء والبكتيريا (مملكة Monera مونيرا ،
المملكة التصنيفية التي تضم بدائيات النوى (البكتيريا والبكتيريا الزرقاء). بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى نواة مرتبطة بالغشاء وعادة ما تفتقر إلى العضيات المرتبطة بالغشاء (الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء ترى الخلية ، في علم الأحياء).
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ) بدائيات النوى. فهي أصغر حجمًا وأبسط في التركيب الداخلي من حقيقيات النوى ويُعتقد أنها تطورت قبل ذلك بكثير (انظر التطور تطور،
مفهوم يجسد الاعتقاد بأن الحيوانات والنباتات الموجودة تم تطويرها من خلال عملية تغيير تدريجي ومستمر من الأشكال الموجودة سابقًا. هذه النظرية ، المعروفة أيضًا باسم النسب مع التعديل ، تشكل تطورًا عضويًا.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ). تتكون جميع الكائنات الحية بخلاف البكتيريا الزرقاء والبكتيريا من خلية حقيقية النواة أو أكثر.

تشترك جميع الخلايا في عدد من الخصائص المشتركة حيث تقوم بتخزين المعلومات في الجينات الجين
الوحدة الهيكلية للوراثة في الكائنات الحية. الجين ، في جوهره ، هو جزء من الحمض النووي له غرض معين ، أي أن الرموز (تحتوي على المعلومات الكيميائية اللازمة لإنشاء) إنزيم معين أو بروتين آخر.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. مصنوع من الحمض النووي (انظر الحمض النووي حمض نووي،
أي مجموعة من المواد العضوية الموجودة في كروموسومات الخلايا الحية والفيروسات التي تلعب دورًا رئيسيًا في تخزين المعلومات الوراثية وتكرارها وفي التعبير عن هذه المعلومات من خلال تخليق البروتين.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ) يستخدمون البروتينات بروتين،
أي مجموعة من المركبات العضوية شديدة التعقيد الموجودة في جميع الخلايا الحية والتي تضم أكثر الفئات وفرة من جميع الجزيئات البيولوجية. يشتمل البروتين على ما يقرب من 50٪ من الوزن الجاف الخلوي.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. كموادها الهيكلية الرئيسية ، فإنها تصنع البروتينات في ريبوسومات الخلية باستخدام المعلومات المشفرة في الحمض النووي والتي يتم تعبئتها عن طريق الحمض النووي الريبي ، وتستخدم الأدينوزين ثلاثي الفوسفات أدينوسين ثلاثي الفوسفات
(ATP) ، مركب عضوي يتكون من الأدينين ، وريبوز السكر ، وثلاث مجموعات فوسفاتية. يعمل ATP كمصدر رئيسي للطاقة داخل الخلية لدفع عدد من العمليات البيولوجية مثل التمثيل الضوئي وتقلص العضلات وتوليف
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. كوسيلة لنقل الطاقة للعمليات الداخلية للخلية وهي محاطة بغشاء خلوي يتكون من بروتينات وطبقة مزدوجة من الدهون الدهون ،
فئة واسعة من المنتجات العضوية الموجودة في الأنظمة الحية. معظمها غير قابل للذوبان في الماء ولكنه قابل للذوبان في المذيبات غير القطبية. يستثني التعريف الزيوت المعدنية والمنتجات البترولية الأخرى التي تم الحصول عليها من المواد الأحفورية.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. الجزيئات التي تتحكم في تدفق المواد داخل وخارج الخلية.

هيكل الخلية

في نواة الخلية حقيقية النواة ، يتم ترتيب الحمض النووي ، جنبًا إلى جنب مع بعض البروتينات ، في خيوط طويلة ورفيعة تسمى ألياف الكروماتين التي تلتف في أجسام تسمى الكروموسومات كروموسوم
، حاملة هيكلية للخصائص الوراثية ، توجد في نواة كل خلية وسميت بهذا الاسم بسبب استعدادها لامتصاص الأصباغ. المصطلح كروموسوم
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. خلال الانقسام الاختزالي الانقسام الاختزالي
، عملية الانقسام النووي في الخلية الحية التي يتم من خلالها تقليل عدد الكروموسومات إلى نصف العدد الأصلي. يحدث الانقسام الاختزالي فقط في عملية تكوين الأمشاج ، أي عندما يتم تكوين الأمشاج أو الخلايا الجنسية (البويضة والحيوانات المنوية).
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. . تحتوي النواة أيضًا على نواة واحدة أو أكثر (تغني ، نواة) تشارك في إنتاج الريبوسومات على الحمض النووي الريبي. يحتوي جزء الخلية خارج النواة ، المسمى السيتوبلازم ، على عدة هياكل خلوية إضافية (تسمى غالبًا العضيات). من بين العضيات المهمة التي قد تكون موجودة ، الريبوسومات ، الشبكة الإندوبلازمية ، وهي عبارة عن نظام معقد للغاية من الأغشية يُعتقد أنه مستمر مع الغلاف النووي ومسؤول عن نقل بعض البروتينات الحديثة الصنع الميتوكوندريا ، والتي توجد في جميع الخلايا حقيقية النواة ومستخلصاتها تقريبًا الطاقة عن طريق تحطيم الروابط الكيميائية في جزيئات العناصر الغذائية المعقدة أثناء التنفس وأداء وظائف أخرى ، البلاستيدات الخضراء ، الموجودة فقط في النباتات الخضراء وتحويل الطاقة من ضوء الشمس من خلال عملية التمثيل الضوئي البناء الضوئي
، وهي عملية تستخدم فيها النباتات الخضراء والطحالب والبكتيريا الزرقاء طاقة ضوء الشمس لتصنيع الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الكلوروفيل. بعض النباتات التي تفتقر إلى الكلوروفيل ، على سبيل المثال
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. الجسيمات الحالة ، التي تحتوي على إنزيمات هضمية بيروكسيسومات ، والتي تحتوي على عدد من الإنزيمات المتخصصة في الجسيمات المركزية ، والتي تعمل أثناء انقسام الخلايا ، جهاز جولجي ، الذي يعمل في تخليق وتخزين وإفراز العديد من خيوط المنتجات الخلوية والأنابيب الدقيقة التي تشكل نوعًا من الهيكل العظمي. يُعرف باسم الهيكل الخلوي ويشارك أيضًا في حركة الخلايا والفجوات العضلية التي تحتوي على طعام في مراحل مختلفة من الهضم (انظر الالتقام الخلوي الالتقام
، في علم الأحياء ، العملية التي يتم من خلالها إدخال المواد إلى الخلية. عندما يتلامس غشاء الخلية مع غذاء مناسب ، يندفع جزء من السيتوبلازم الخلوي إلى الأمام ليلتقي بالمادة ويحيط بها ويتشكل اكتئاب داخل جدار الخلية.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ) والحبيبات والبلورات الخاملة. يوجد في الخلايا النباتية ، بالإضافة إلى غشاء الخلية ، جدار خلوي سميك ، يتكون بشكل أساسي من السليلوز. السليلوز ،
المكون الرئيسي للجدران الخلوية للنباتات. كيميائيًا ، الكربوهيدرات عبارة عن عديد السكاريد ذو الوزن الجزيئي العالي. يتكون القطن الخام من 91٪ سليلوز نقي ومن المصادر الطبيعية الهامة الأخرى الكتان والقنب والجوت والقش والخشب.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. تفرزها الخلية.

دراسة الخلايا

نظرًا لأن جميع الخلايا تقريبًا مجهرية ، فقد زادت المعرفة بأجزاء الخلية المكونة بشكل متناسب مع تطور المجهر مجهر،
أداة بصرية تستخدم لزيادة الحجم الظاهر لجسم ما. مجاهر بسيطة

العدسة المكبرة ، العدسة العادية المحدبة المزدوجة ذات البعد البؤري القصير ، هي مجهر بسيط. عدسات القراءة وعدسة اليد هي أدوات من هذا النوع.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. والأدوات المتخصصة الأخرى والتقنيات التجريبية المتحالفة. من بين أولئك الذين ساهموا في المعرفة المبكرة للخلايا من خلال استخدامهم للمجهر كان أنتوني فان ليفينهوك ليوينهوك ، أنتوني فان
، 1632 & # 82111723 ، طالب هولندي للتاريخ الطبيعي وصانع المجاهر ، ب. دلفت. ربما أدى استخدامه للعدسات في فحص القماش كمتدرب للستائر إلى اهتمامه بصنع العدسات.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ، روبرت هوك هوك ، روبرت
، 1635 & # 82111703، عالم فيزياء ورياضيات ومخترع إنجليزي. أصبح أمينًا للتجارب في الجمعية الملكية (1662) ، وأستاذًا للهندسة في كلية جريشام (1665) ، ومساح مدينة لندن بعد حريق عام 1666 العظيم.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. ، ومارسيلو مالبيغي مالبيغي ، مارسيلو
، 1628 & # 821194 عالم تشريح إيطالي. رائد في استخدام المجهر ، قدم العديد من الملاحظات القيمة حول بنية النباتات والحيوانات.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. . في القرن التاسع عشر. ماتياس جيه شلايدن شلايدن ، ماتياس جاكوب
، 1804 & # 821181، عالم النبات الألماني. كان أستاذا في جامعتي ينا (1839 & # 821163) ودوربات (1863 & # 821164). مع تيودور شوان ، كان له الفضل في تأسيس أسس نظرية الخلية.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. وثيودور شوان شوان ، تيودور
، 1810 & # 821182 ، عالم فيزيولوجي وعلم الأنسجة الألماني. كان طالبًا في J.P.M & uumlller وأستاذًا في جامعات Louvain (1838 & # 821148) و Li & egravege (من عام 1848).
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. طور ما يعرف الآن باسم نظرية الخلية. تم الترويج لهذه النظرية على نطاق واسع بعد إعلان رودولف فيرشو عام 1855 أن "omnis cellulae e cellula" [تنشأ جميع الخلايا من الخلايا]. أصبحت دراسة بنية الخلية تسمى علم الخلايا ودراسة أنسجة الأنسجة. في القرن العشرين. ازدهر تقدير الكيمياء الحيوية للخلية ، جنبًا إلى جنب مع فهم أفضل لبيولوجيا الخلية الهيكلية التي تدمج الآن المعلومات الكيميائية والهيكلية.

انظر أيضًا الكيمياء الحيوية الكيمياء الحيوية،
يهتم العلم أساسًا بكيمياء العمليات البيولوجية ، فهو يحاول استخدام أدوات ومفاهيم الكيمياء ، ولا سيما الكيمياء العضوية والفيزيائية ، لتوضيح النظام الحي.
. اضغط على الرابط للمزيد من المعلومات. .

فهرس

انظر L. Thomas، حياة الخلية (1974) دي إم بريسكوت ، الخلايا (1988) ب. ألبرتس وآخرون. البيولوجيا الجزيئية للخلية (2d ed. 1989) J.M Lackie and J.A Dowe، ed.، قاموس بيولوجيا الخلية (1989).


محتويات

الخلايا من نوعين: حقيقيات النوى ، التي تحتوي على نواة ، وبدائية النواة ، والتي لا تحتوي على ذلك. بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ، في حين أن حقيقيات النوى يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.

خلايا بدائية النواة

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق ، وهما اثنان من مجالات الحياة الثلاثة. كانت الخلايا بدائية النواة هي الشكل الأول للحياة على الأرض ، وتتميز بوجود عمليات بيولوجية حيوية بما في ذلك إشارات الخلية. إنها أبسط وأصغر من الخلايا حقيقية النواة ، وتفتقر إلى النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء. يتكون الحمض النووي للخلية بدائية النواة من كروموسوم دائري واحد على اتصال مباشر مع السيتوبلازم. تسمى المنطقة النووية في السيتوبلازم بالنيوكليويد. معظم بدائيات النوى هي الأصغر بين جميع الكائنات التي يتراوح قطرها بين 0.5 و 2.0 ميكرومتر. [13]

تتكون الخلية بدائية النواة من ثلاث مناطق:

  • يُحيط بالخلية غلاف الخلية - الذي يتكون عمومًا من غشاء بلازما مغطى بجدار خلوي يمكن ، بالنسبة لبعض البكتيريا ، تغطيته بطبقة ثالثة تسمى كبسولة. على الرغم من أن معظم بدائيات النوى لها غشاء خلوي وجدار خلوي ، إلا أن هناك استثناءات مثل الميكوبلازما (البكتيريا) و ثيرموبلازما (العتيقة) التي تمتلك فقط طبقة غشاء الخلية. يعطي الغلاف صلابة للخلية ويفصل داخل الخلية عن بيئتها ، ويعمل كمرشح واقي. يتكون جدار الخلية من الببتيدوغليكان في البكتيريا ، ويعمل كحاجز إضافي ضد القوى الخارجية. كما أنه يمنع الخلية من التوسع والانفجار (انحلال خلوي) من الضغط الاسموزي بسبب بيئة منخفضة التوتر. تحتوي بعض الخلايا حقيقية النواة (الخلايا النباتية والخلايا الفطرية) أيضًا على جدار خلوي.
  • يوجد داخل الخلية المنطقة السيتوبلازمية التي تحتوي على الجينوم (DNA) والريبوسومات وأنواع مختلفة من الشوائب. [4] توجد المادة الوراثية بحرية في السيتوبلازم. يمكن أن تحمل بدائيات النوى عناصر DNA خارج الصبغية تسمى البلازميدات ، والتي عادة ما تكون دائرية. تم التعرف على البلازميدات البكتيرية الخطية في عدة أنواع من البكتيريا اللولبية ، بما في ذلك أعضاء من الجنس بوريليا بشكل ملحوظ بوريليا برغدورفيرية، الذي يسبب مرض لايم. [14] على الرغم من عدم تكوين نواة ، فإن الحمض النووي يتكثف في النواة. تقوم البلازميدات بتشفير جينات إضافية ، مثل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.
  • من الخارج ، مشروع الأسواط والشعر من سطح الخلية. هذه هياكل (غير موجودة في جميع بدائيات النوى) مصنوعة من بروتينات تسهل الحركة والتواصل بين الخلايا.

الخلايا حقيقية النواة

النباتات والحيوانات والفطريات وعفن الوحل والبروتوزوا والطحالب كلها حقيقية النواة. هذه الخلايا أكبر بنحو خمسة عشر مرة من بدائيات النوى النموذجية ويمكن أن تكون أكبر بألف مرة من حيث الحجم. السمة المميزة الرئيسية لحقيقيات النوى مقارنة بدائيات النوى هي التجزئة: وجود عضيات مرتبطة بالغشاء (مقصورات) حيث تحدث أنشطة محددة. والأهم من بينها نواة الخلية ، [4] وهي عضية تضم الحمض النووي للخلية. تعطي هذه النواة اسم حقيقيات النوى ، والذي يعني "النواة الحقيقية (النواة)". تشمل الاختلافات الأخرى ما يلي:

  • يشبه غشاء البلازما غشاء بدائيات النوى في الوظيفة ، مع وجود اختلافات طفيفة في التكوين. قد تكون جدران الخلايا موجودة أو غير موجودة.
  • يتم تنظيم الحمض النووي حقيقيات النوى في جزيء خطي واحد أو أكثر ، يسمى الكروموسومات ، والتي ترتبط ببروتينات الهيستون. يتم تخزين كل الحمض النووي الصبغي في نواة الخلية ، ويفصله غشاء عن السيتوبلازم. [4] بعض العضيات حقيقية النواة مثل الميتوكوندريا تحتوي أيضًا على بعض الحمض النووي.
  • العديد من الخلايا حقيقية النواة مهدبة بالأهداب الأولية. تلعب الأهداب الأولية أدوارًا مهمة في التحسس الكيميائي ، والتحسس الميكانيكي ، والتحسس الحراري. وبالتالي يمكن "النظر إلى كل هدب على أنه هوائيات خلوية حسية تنسق عددًا كبيرًا من مسارات الإشارات الخلوية ، وأحيانًا تقارن الإشارة بالحركة الهدبية أو بدلاً من ذلك مع انقسام الخلايا والتمايز." [15]
  • يمكن أن تتحرك حقيقيات النوى المتحركة باستخدام أهداب متحركة أو سوط. الخلايا المتحركة غائبة في الصنوبريات والنباتات المزهرة. [16] سوط حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا من سوط بدائيات النوى. [17]

تحتوي جميع الخلايا ، سواء كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة ، على غشاء يغلف الخلية ، وينظم ما يتحرك للداخل والخارج (قابل للاختراق بشكل انتقائي) ، ويحافظ على الجهد الكهربائي للخلية. داخل الغشاء ، يحتل السيتوبلازم معظم حجم الخلية. تمتلك جميع الخلايا (باستثناء خلايا الدم الحمراء التي تفتقر إلى نواة الخلية ومعظم العضيات لاستيعاب أقصى مساحة للهيموجلوبين) الحمض النووي ، والمواد الوراثية للجينات ، والحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على المعلومات اللازمة لبناء بروتينات مختلفة مثل الإنزيمات ، وهي الآلية الأساسية للخلية . هناك أيضًا أنواع أخرى من الجزيئات الحيوية في الخلايا. تسرد هذه المقالة المكونات الخلوية الأساسية ، ثم تصف بإيجاز وظيفتها.

غشاء

غشاء الخلية ، أو غشاء البلازما ، هو غشاء بيولوجي يحيط بسيتوبلازم الخلية. في الحيوانات ، غشاء البلازما هو الحد الخارجي للخلية ، بينما في النباتات وبدائيات النوى عادة ما يكون مغطى بجدار خلوي. يعمل هذا الغشاء على فصل الخلية عن البيئة المحيطة بها وحمايتها ، وهو مصنوع في الغالب من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية ، وهي أمفيفيليك (جزئيًا كارهة للماء وجزئيًا للماء). ومن ثم ، فإن الطبقة تسمى طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، أو أحيانًا غشاء فسيفساء سائل. يوجد داخل هذا الغشاء بنية جزيئية كبيرة تسمى porosome البوابة الإفرازية الشاملة في الخلايا ومجموعة متنوعة من جزيئات البروتين التي تعمل كقنوات ومضخات تنقل جزيئات مختلفة داخل وخارج الخلية. [4] الغشاء شبه نافذ ، ومنفذ بشكل انتقائي ، حيث يمكنه إما السماح للمادة (الجزيء أو الأيون) بالمرور بحرية ، أو بالمرور من خلاله إلى مدى محدود أو عدم المرور من خلاله على الإطلاق. تحتوي أغشية سطح الخلية أيضًا على بروتينات مستقبلية تسمح للخلايا باكتشاف جزيئات الإشارات الخارجية مثل الهرمونات.

الهيكل الخلوي

يعمل الهيكل الخلوي على تنظيم والحفاظ على شكل الخلية العضيات في مكانها يساعد أثناء الالتقام الخلوي ، وامتصاص المواد الخارجية بواسطة الخلية ، والحركة الخلوية ، وفصل الخلايا الوليدة بعد انقسام الخلية وتحريك أجزاء من الخلية في عمليات النمو والحركة . يتكون الهيكل الخلوي حقيقيات النوى من الأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة والألياف الدقيقة. تُعرف الخيوط الوسيطة في الهيكل الخلوي للخلايا العصبية بالخيوط العصبية. هناك عدد كبير من البروتينات المرتبطة بها ، كل منها يتحكم في بنية الخلية عن طريق توجيه الشعيرات وتجميعها ومحاذاةها. [4] لم تتم دراسة الهيكل الخلوي بدائية النواة جيدًا ولكنه يشارك في الحفاظ على شكل الخلية والقطبية والحركة الخلوية. [19] إن بروتين الوحدة الفرعية من الميكروفيلامين هو بروتين أحادي صغير يسمى الأكتين. الوحدة الفرعية للأنابيب الدقيقة هي جزيء خافت يسمى توبولين. الخيوط الوسيطة هي بوليمرات غير متجانسة تختلف وحداتها الفرعية باختلاف أنواع الخلايا في الأنسجة المختلفة. لكن بعض بروتينات الوحدة الفرعية من الخيوط الوسيطة تشمل فيمنتين ، ديسمين ، لامين (لامين أ ، ب ، ج) ، كيراتين (كيراتين متعدد الحمضية وقاعدية) ، بروتينات الخيوط العصبية (NF – L ، NF – M).

المادة الوراثية

يوجد نوعان مختلفان من المواد الجينية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). تستخدم الخلايا الحمض النووي لتخزين المعلومات على المدى الطويل. يتم ترميز المعلومات البيولوجية الموجودة في الكائن الحي في تسلسل الحمض النووي الخاص به. [4] يستخدم الحمض النووي الريبي لنقل المعلومات (على سبيل المثال ، mRNA) والوظائف الأنزيمية (على سبيل المثال ، RNA الريبوسومي). تستخدم جزيئات نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) لإضافة الأحماض الأمينية أثناء ترجمة البروتين.

يتم تنظيم المادة الوراثية بدائية النواة في كروموسوم بكتيري دائري بسيط في المنطقة النووية من السيتوبلازم. تنقسم المادة الوراثية حقيقية النواة إلى جزيئات خطية مختلفة [4] تسمى الكروموسومات داخل نواة منفصلة ، وعادة ما تحتوي على مادة وراثية إضافية في بعض العضيات مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (انظر نظرية التعايش الداخلي).

تحتوي الخلية البشرية على مادة وراثية موجودة في نواة الخلية (الجينوم النووي) وفي الميتوكوندريا (جينوم الميتوكوندريا). في البشر ، ينقسم الجينوم النووي إلى 46 جزيء دنا خطي يسمى الكروموسومات ، بما في ذلك 22 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة وزوج من الكروموسومات الجنسية. جينوم الميتوكوندريا هو جزيء دنا دائري متميز عن الحمض النووي. على الرغم من أن الحمض النووي للميتوكوندريا صغير جدًا مقارنة بالكروموسومات النووية ، [4] فإنه يرمز لـ 13 بروتينًا تشارك في إنتاج طاقة الميتوكوندريا و tRNAs معينة.

يمكن أيضًا إدخال المادة الوراثية الأجنبية (الحمض النووي الأكثر شيوعًا) بشكل مصطنع إلى الخلية من خلال عملية تسمى تعداء. يمكن أن يكون هذا عابرًا ، إذا لم يتم إدخال الحمض النووي في جينوم الخلية ، أو مستقرًا ، إذا كان كذلك. تقوم بعض الفيروسات أيضًا بإدخال مادتها الجينية في الجينوم.

العضيات

العضيات هي أجزاء من الخلية يتم تكييفها و / أو تخصصها لأداء وظيفة حيوية واحدة أو أكثر ، مماثلة لأعضاء الجسم البشري (مثل القلب والرئة والكلى ، حيث يؤدي كل عضو وظيفة مختلفة). [4] تحتوي كل من الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة على عضيات ، لكن العضيات بدائية النواة تكون عمومًا أبسط ولا ترتبط بالغشاء.

توجد عدة أنواع من العضيات في الخلية. يكون بعضها (مثل النواة وجهاز جولجي) انفراديًا ، في حين أن البعض الآخر (مثل الميتوكوندريا ، والبلاستيدات الخضراء ، والبيروكسيسومات ، والليزوزومات) يمكن أن يكون متعددًا (مئات إلى آلاف). العصارة الخلوية هي السائل الجيلاتيني الذي يملأ الخلية ويحيط بالعضيات.

حقيقيات النوى

  • نواة الخلية: مركز معلومات الخلية ، نواة الخلية هي العضية الأكثر وضوحا الموجودة في خلية حقيقية النواة. يحتوي على كروموسومات الخلية ، وهو المكان الذي يحدث فيه تقريبًا كل تكاثر الحمض النووي وتخليق الحمض النووي الريبي (النسخ). النواة كروية ومنفصلة عن السيتوبلازم بغشاء مزدوج يسمى الغلاف النووي. يعزل الغلاف النووي الحمض النووي للخلية ويحميها من الجزيئات المختلفة التي يمكن أن تلحق الضرر ببنيتها أو تتداخل مع معالجتها. أثناء المعالجة ، يتم نسخ الحمض النووي أو نسخه إلى RNA خاص يسمى messenger RNA (mRNA). ثم يتم نقل هذا الرنا المرسال خارج النواة ، حيث يتم ترجمته إلى جزيء بروتين معين. النواة هي منطقة متخصصة داخل النواة حيث يتم تجميع وحدات الريبوسوم الفرعية. في بدائيات النوى ، تتم معالجة الحمض النووي في السيتوبلازم. [4]
  • الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء: توليد الطاقة للخلية. الميتوكوندريا هي عضيات ذاتية التكاثر تحدث بأعداد وأشكال وأحجام مختلفة في السيتوبلازم لجميع الخلايا حقيقية النواة. [4] يحدث التنفس في الميتوكوندريا الخلوية ، والتي تولد طاقة الخلية عن طريق الفسفرة المؤكسدة ، باستخدام الأكسجين لإطلاق الطاقة المخزنة في المغذيات الخلوية (المتعلقة عادة بالجلوكوز) لتوليد ATP. تتكاثر الميتوكوندريا بالانشطار الثنائي ، مثل بدائيات النوى. لا يمكن العثور على البلاستيدات الخضراء إلا في النباتات والطحالب ، وهي تلتقط طاقة الشمس لتكوين الكربوهيدرات من خلال عملية التمثيل الضوئي.
  • الشبكة الأندوبلازمية: الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي شبكة نقل للجزيئات المستهدفة لتعديلات معينة ووجهات محددة ، مقارنة بالجزيئات التي تطفو بحرية في السيتوبلازم. يحتوي ER على شكلين: ER الخام ، الذي يحتوي على ريبوسومات على سطحه تفرز البروتينات في ER ، و ER الأملس ، الذي يفتقر إلى الريبوسومات. [4] تلعب ER السلس دورًا في عزل الكالسيوم وإطلاقه.
  • جهاز جولجي: تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز جولجي في معالجة وتعبئة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والدهون التي يتم تصنيعها بواسطة الخلية.
  • الجسيمات الحالة والبيروكسيسومات: الليزوزومات تحتوي على إنزيمات هضمية (هيدرولازات حمضية). يهضمون العضيات الزائدة أو المهترئة وجزيئات الطعام والفيروسات أو البكتيريا المبتلعة. تحتوي البيروكسيسومات على إنزيمات تخلص الخلية من البيروكسيدات السامة. لا يمكن للخلية أن تستوعب هذه الإنزيمات المدمرة إذا لم تكن موجودة في نظام مرتبط بالغشاء. [4]
  • جسيم مركزي: منظم الهيكل الخلوي: ينتج الجسيم المركزي الأنابيب الدقيقة للخلية - وهي مكون رئيسي في الهيكل الخلوي. يوجه النقل عبر جهاز الطوارئ وجهاز جولجي. تتكون Centrosomes من مركزين ، ينفصلان أثناء انقسام الخلية ويساعدان في تكوين المغزل الانقسامي. يوجد جسيم مركزي واحد في الخلايا الحيوانية. توجد أيضًا في بعض خلايا الفطريات والطحالب.
  • فجوات: فجوات عزل منتجات النفايات وفي الخلايا النباتية تخزن المياه. غالبًا ما توصف بأنها مساحة مملوءة بالسوائل وتحيط بها غشاء. بعض الخلايا أبرزها الأميبا، لديها فجوات مقلصة ، يمكنها ضخ الماء خارج الخلية إذا كان هناك الكثير من الماء. عادة ما تكون فجوات الخلايا النباتية والخلايا الفطرية أكبر من تلك الموجودة في الخلايا الحيوانية.

حقيقيات النوى وبدائية النواة

  • الريبوسومات: الريبوسوم هو مركب كبير من جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين. [4] تتكون كل واحدة من وحدتين فرعيتين ، وتعمل كخط تجميع حيث يتم استخدام الحمض النووي الريبي من النواة لتخليق البروتينات من الأحماض الأمينية. يمكن العثور على الريبوسومات إما عائمة بحرية أو مرتبطة بغشاء (الشبكة الإندوبلازمية الخشنة في حقيقيات النوى ، أو غشاء الخلية في بدائيات النوى). [20]

تحتوي العديد من الخلايا أيضًا على هياكل موجودة كليًا أو جزئيًا خارج غشاء الخلية. هذه الهياكل ملحوظة لأنها غير محمية من البيئة الخارجية بواسطة غشاء الخلية شبه القابل للنفاذ. من أجل تجميع هذه الهياكل ، يجب نقل مكوناتها عبر غشاء الخلية عن طريق عمليات التصدير.

جدار الخلية

العديد من أنواع الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة لها جدار خلوي. يعمل جدار الخلية على حماية الخلية ميكانيكيًا وكيميائيًا من بيئتها ، وهو طبقة إضافية من الحماية لغشاء الخلية. أنواع مختلفة من الخلايا لها جدران خلوية تتكون من مواد مختلفة.

بدائية النواة

كبسولة

توجد كبسولة هلامية في بعض البكتيريا خارج غشاء الخلية وجدار الخلية. قد تكون الكبسولة عديد السكاريد كما هو الحال في المكورات الرئوية أو المكورات السحائية أو عديد الببتيد عصيات الجمرة الخبيثة أو حمض الهيالورونيك كما في العقديات. لا يتم تمييز الكبسولات ببروتوكولات تلطيخ عادية ويمكن اكتشافها بالحبر الهندي أو الميثيل الأزرق مما يسمح بتباين أعلى بين الخلايا للمراقبة. [21]: 87

الأسواط

الأسواط هي عضيات للتنقل الخلوي. يمتد السوط البكتيري من السيتوبلازم عبر غشاء (أغشية) الخلية وينبثق عبر جدار الخلية. فهي عبارة عن زوائد طويلة وسميكة تشبه الخيوط ، وبروتين في الطبيعة. تم العثور على نوع مختلف من السوط في العتائق ونوع مختلف في حقيقيات النوى.

فيمبريا

fimbria (جمع fimbriae المعروف أيضًا باسم بيلوس ، جمع الشعيرة) عبارة عن خيوط قصيرة رفيعة تشبه الشعر توجد على سطح البكتيريا. يتكون Fimbriae من بروتين يسمى بيلين (مستضد) وهو مسؤول عن ارتباط البكتيريا بمستقبلات محددة على الخلايا البشرية (التصاق الخلية). هناك أنواع خاصة من الشعيرات تشارك في الاقتران البكتيري.

تكرار

يتضمن انقسام الخلية خلية واحدة (تسمى أ الخلية الأم) ينقسم إلى خليتين ابنتيتين. هذا يؤدي إلى نمو الكائنات متعددة الخلايا (نمو الأنسجة) والتكاثر (التكاثر الخضري) في الكائنات وحيدة الخلية. تنقسم الخلايا بدائية النواة عن طريق الانشطار الثنائي ، بينما تخضع الخلايا حقيقية النواة عادة لعملية انقسام نووي ، تسمى الانقسام الخيطي ، يليها انقسام الخلية ، يسمى الانقسام الخلوي. قد تخضع الخلية ثنائية الصبغة أيضًا للانقسام الاختزالي لإنتاج خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، عادةً أربعة. تعمل الخلايا أحادية الصيغة الصبغية كمشيج في الكائنات متعددة الخلايا ، وتندمج لتكوين خلايا ثنائية الصبغيات جديدة.

يحدث تكرار الحمض النووي ، أو عملية تكرار جينوم الخلية ، [4] دائمًا عندما تنقسم الخلية من خلال الانقسام أو الانشطار الثنائي. يحدث هذا خلال المرحلة S من دورة الخلية.

في الانقسام الاختزالي ، يتم تكرار الحمض النووي مرة واحدة فقط ، بينما تنقسم الخلية مرتين. يحدث تكرار الحمض النووي فقط قبل الانقسام الاختزالي I. لا يحدث تكرار الحمض النووي عندما تنقسم الخلايا في المرة الثانية ، في الانقسام الاختزالي II. [22] النسخ المتماثل ، مثل جميع الأنشطة الخلوية ، يتطلب بروتينات متخصصة لأداء المهمة. [4]

إصلاح الحمض النووي

بشكل عام ، تحتوي خلايا جميع الكائنات الحية على أنظمة إنزيمية تفحص الحمض النووي الخاص بها بحثًا عن الأضرار وتنفذ عمليات الإصلاح عند اكتشاف الأضرار. [23] تطورت عمليات الإصلاح المتنوعة في كائنات حية تتراوح من البكتيريا إلى البشر. يشير الانتشار الواسع لعمليات الإصلاح هذه إلى أهمية الحفاظ على الحمض النووي الخلوي في حالة غير تالفة من أجل تجنب موت الخلايا أو أخطاء النسخ المتماثل بسبب الأضرار التي قد تؤدي إلى حدوث طفرة. بكتريا قولونية البكتيريا هي مثال مدروس جيدًا لكائن خلوي له عمليات إصلاح DNA متنوعة ومحددة جيدًا. وتشمل هذه: (1) إصلاح استئصال النوكليوتيدات ، (2) إصلاح عدم تطابق الحمض النووي ، (3) الانضمام إلى نهايات غير متجانسة لفواصل الشرائط المزدوجة ، (4) إصلاح إعادة الارتباط و (5) إصلاح يعتمد على الضوء (تنشيط ضوئي).

النمو والتمثيل الغذائي

بين الانقسامات الخلوية المتتالية ، تنمو الخلايا من خلال عمل التمثيل الغذائي الخلوي. استقلاب الخلية هو العملية التي تقوم بها الخلايا الفردية بمعالجة جزيئات المغذيات. الأيض له قسمان متميزان: الهدم ، حيث تكسر الخلية الجزيئات المعقدة لإنتاج الطاقة وتقليل الطاقة ، والأيض ، حيث تستخدم الخلية الطاقة وتقليل الطاقة لبناء جزيئات معقدة وأداء وظائف بيولوجية أخرى. يمكن تقسيم السكريات المعقدة التي يستهلكها الكائن الحي إلى جزيئات سكر أبسط تسمى السكريات الأحادية مثل الجلوكوز. بمجرد دخول الخلية ، يتم تكسير الجلوكوز لصنع أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، [4] وهو جزيء يمتلك طاقة متاحة بسهولة ، من خلال مسارين مختلفين.

تخليق البروتين

الخلايا قادرة على تصنيع بروتينات جديدة ضرورية لتعديل الأنشطة الخلوية والحفاظ عليها. تتضمن هذه العملية تكوين جزيئات بروتينية جديدة من لبنات بناء الأحماض الأمينية بناءً على المعلومات المشفرة في DNA / RNA. يتكون تخليق البروتين بشكل عام من خطوتين رئيسيتين: النسخ والترجمة.

النسخ هو العملية التي يتم فيها استخدام المعلومات الجينية في الحمض النووي لإنتاج حبلا مكمل للحمض النووي الريبي. ثم تتم معالجة حبلا RNA هذا لإعطاء الرنا المرسال (mRNA) ، والذي يكون حرا في الهجرة عبر الخلية. ترتبط جزيئات الرنا المرسال بمجمعات بروتين-رنا تسمى الريبوسومات الموجودة في العصارة الخلوية ، حيث تُترجم إلى تسلسلات عديد الببتيد. يتوسط الريبوسوم في تكوين تسلسل متعدد الببتيد بناءً على تسلسل الرنا المرسال. The mRNA sequence directly relates to the polypeptide sequence by binding to transfer RNA (tRNA) adapter molecules in binding pockets within the ribosome. The new polypeptide then folds into a functional three-dimensional protein molecule.

الحركة

Unicellular organisms can move in order to find food or escape predators. Common mechanisms of motion include flagella and cilia.

In multicellular organisms, cells can move during processes such as wound healing, the immune response and cancer metastasis. For example, in wound healing in animals, white blood cells move to the wound site to kill the microorganisms that cause infection. Cell motility involves many receptors, crosslinking, bundling, binding, adhesion, motor and other proteins. [24] The process is divided into three steps – protrusion of the leading edge of the cell, adhesion of the leading edge and de-adhesion at the cell body and rear, and cytoskeletal contraction to pull the cell forward. Each step is driven by physical forces generated by unique segments of the cytoskeleton. [25] [26]

Navigation, control and communication

In August 2020, scientists described one way cells – in particular cells of a slime mold and mouse pancreatic cancer–derived cells – are able to navigate efficiently through a body and identify the best routes through complex mazes: generating gradients after breaking down diffused chemoattractants which enable them to sense upcoming maze junctions before reaching them, including around corners. [27] [28] [29]


22.1 Prokaryotic Diversity

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • Describe the evolutionary history of prokaryotes
  • Discuss the distinguishing features of extremophiles
  • Explain why it is difficult to culture prokaryotes

Prokaryotes are ubiquitous. They cover every imaginable surface where there is sufficient moisture, and they also live on and inside virtually all other living things. In the typical human body, prokaryotic cells outnumber human body cells by about ten to one. They comprise the majority of living things in all ecosystems. Some prokaryotes thrive in environments that are inhospitable for most living things. Prokaryotes recycle nutrients —essential substances (such as carbon and nitrogen)—and they drive the evolution of new ecosystems, some of which are natural and others man-made. كانت بدائيات النوى موجودة على الأرض منذ فترة طويلة قبل ظهور الحياة متعددة الخلايا. Indeed, eukaryotic cells are thought to be the descendants of ancient prokaryotic communities.

Prokaryotes, the First Inhabitants of Earth

When and where did cellular life begin? ما هي الظروف على الأرض عندما بدأت الحياة؟ We now know that prokaryotes were likely the first forms of cellular life on Earth, and they existed for billions of years before plants and animals appeared. The Earth and its moon are dated at about 4.54 billion years in age. This estimate is based on evidence from radiometric dating of meteorite material together with other substrate material from Earth and the moon. Early Earth had a very different atmosphere (contained less molecular oxygen) than it does today and was subjected to strong solar radiation thus, the first organisms probably would have flourished where they were more protected, such as in the deep ocean or far beneath the surface of the Earth. Strong volcanic activity was common on Earth at this time, so it is likely that these first organisms—the first prokaryotes—were adapted to very high temperatures. Because early Earth was prone to geological upheaval and volcanic eruption, and was subject to bombardment by mutagenic radiation from the sun, the first organisms were prokaryotes that must have withstood these harsh conditions.

الحصير الميكروبية

الحصير الميكروبية أو الأغشية الحيوية الكبيرة قد تمثل أقدم أشكال الحياة بدائية النواة على الأرض ، وهناك دليل أحفوري على وجودها منذ حوالي 3.5 مليار سنة. من اللافت للنظر أن الحياة الخلوية ظهرت على الأرض بعد مليار سنة فقط من تشكل الأرض نفسها ، مما يشير إلى أن "الحياة" ما قبل الخلوية التي يمكن أن تكرر نفسها قد تطورت قبل ذلك بكثير. A microbial mat is a multi-layered sheet of prokaryotes (Figure 22.2) that includes mostly bacteria, but also archaeans. يبلغ سمك الحصائر الميكروبية بضعة سنتيمترات فقط ، وعادة ما تنمو حيث تتداخل أنواع مختلفة من المواد ، ومعظمها على الأسطح الرطبة. تقوم الأنواع المختلفة من بدائيات النوى التي تتكون منها بمسارات أيضية مختلفة ، وهذا هو سبب ألوانها المختلفة. يتم تثبيت بدائيات النوى في حصيرة ميكروبية معًا بواسطة مادة لزجة تشبه الغراء تفرزها تسمى المصفوفة خارج الخلية.

من المحتمل أن تكون الحصائر الميكروبية الأولى قد حصلت على طاقتها من المواد الكيميائية الموجودة بالقرب من الفتحات الحرارية المائية. أ الفتحات الحرارية المائية هو كسر أو شق في سطح الأرض يؤدي إلى إطلاق مياه مسخنة حراريًا. With the evolution of photosynthesis about three billion years ago, some prokaryotes in microbial mats came to use a more widely available energy source—sunlight—whereas others were still dependent on chemicals from hydrothermal vents for energy and food.

ستروماتوليتس

تمثل الحصائر الميكروبية المتحجرة أقدم سجل للحياة على الأرض. A stromatolite is a sedimentary structure formed when minerals are precipitated out of water by prokaryotes in a microbial mat (Figure 22.3). تشكل الستروماتوليت صخورًا ذات طبقات مصنوعة من الكربونات أو السيليكات. على الرغم من أن معظم الستروماتوليت هي قطع أثرية من الماضي ، إلا أن هناك أماكن على الأرض لا تزال تتشكل فيها الستروماتوليت. على سبيل المثال ، تم العثور على الستروماتوليت المتزايد في متنزه Anza-Borrego Desert State في مقاطعة سان دييغو ، كاليفورنيا.

الجو القديم

Evidence indicates that during the first two billion years of Earth’s existence, the atmosphere was anoxic , meaning that there was no molecular oxygen. Therefore, only those organisms that can grow without oxygen—anaerobic organisms—were able to live. Autotrophic organisms that convert solar energy into chemical energy are called phototrophs , and they appeared within one billion years of the formation of Earth. Then, cyanobacteria , also known as “blue-green algae,” evolved from these simple phototrophs at least one billion years later. It was the ancestral cyanobacteria (Figure 22.4) that began the “oxygenation” of the atmosphere: Increased atmospheric oxygen allowed the evolution of more efficient O2- الاستفادة من مسارات تقويضية. كما أنها فتحت الأرض أمام زيادة الاستعمار ، لأن البعض س2 إلى O3 (ozone) and ozone effectively absorbs the ultraviolet light that could have otherwise caused lethal mutations in DNA. The current evidence suggests that the increase in O2 سمحت التركيزات بتطور أشكال الحياة الأخرى.

الميكروبات قابلة للتكيف: الحياة في بيئات معتدلة وشديدة

طورت بعض الكائنات الحية استراتيجيات تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية. تحتوي جميع بدائيات النوى تقريبًا على جدار خلوي ، وهي بنية واقية تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في كل من الظروف المائية مفرطة التوتر والتوتر. بعض بكتيريا التربة قادرة على التكون الأبواغ التي تقاوم الحرارة والجفاف ، مما يسمح للكائن الحي بالبقاء على قيد الحياة حتى عودة الظروف المواتية. هذه التكيفات ، إلى جانب غيرها ، تسمح للبكتيريا بالبقاء أكثر أشكال الحياة وفرة في جميع النظم البيئية الأرضية والمائية.

تزدهر بدائيات النوى في مجموعة واسعة من البيئات: بعضها ينمو في ظروف تبدو طبيعية جدًا بالنسبة لنا ، في حين أن البعض الآخر قادر على الازدهار والنمو في ظل ظروف قد تقتل نباتًا أو حيوانًا. تسمى البكتيريا والعتائق التي تكيفت لتنمو في ظل ظروف قاسية ، إكستروفوفيليس ، وتعني "عشاق المتطرفين". Extremophiles have been found in all kinds of environments: the depths of the oceans, hot springs, the Arctic and the Antarctic, in very dry places, deep inside Earth, in harsh chemical environments, and in high radiation environments (Figure 22.5), just to mention a few. نظرًا لأن لديهم تكيفات متخصصة تسمح لهم بالعيش في ظروف قاسية ، فإن العديد من الأشخاص المتطرفين لا يستطيعون البقاء في بيئات معتدلة. هناك العديد من المجموعات المختلفة من الكائنات الحية المتطرفة: يتم تحديدها بناءً على الظروف التي تنمو فيها بشكل أفضل ، وهناك العديد من الموائل المتطرفة بطرق متعددة. For example, a soda lake is both salty and alkaline, so organisms that live in a soda lake must be both alkaliphiles and halophiles (Table 22.1). Other extremophiles, like radioresistant organisms, do not prefer an extreme environment (in this case, one with high levels of radiation), but have adapted to survive in it (Figure 22.5). تعطينا كائنات مثل هذه فهمًا أفضل للتنوع بدائيات النواة وتفتح إمكانية العثور على أنواع بدائية النواة جديدة قد تؤدي إلى اكتشاف عقاقير علاجية جديدة أو لها تطبيقات صناعية.

المتطرف شروط النمو الأمثل
حامض الرقم الهيدروجيني 3 أو أقل
القلويات الرقم الهيدروجيني 9 أو أعلى
عشاق الحرارة درجة الحرارة 60-80 درجة مئوية (140-176 درجة فهرنهايت)
فرط الحرارة درجة الحرارة 80-122 درجة مئوية (176-250 درجة فهرنهايت)
يسيكروفيلز درجة حرارة -15-10 درجة مئوية (5-50 درجة فهرنهايت) أو أقل
الهالوفيل تركيز ملح لا يقل عن 0.2 م
أوسموفيلز تركيز عالي من السكر

بدائيات النوى في البحر الميت

أحد الأمثلة على البيئة القاسية للغاية هو البحر الميت ، وهو حوض شديد الملوحة يقع بين الأردن وإسرائيل. البيئات شديدة الملوحة هي مياه البحر المركزة بشكل أساسي. في البحر الميت ، يكون تركيز الصوديوم أعلى بعشر مرات من تركيز مياه البحر ، ويحتوي الماء على مستويات عالية من المغنيسيوم (أعلى بحوالي 40 مرة من مياه البحر) التي قد تكون سامة لمعظم الكائنات الحية. الحديد والكالسيوم والمغنيسيوم ، وهي عناصر تشكل أيونات ثنائية التكافؤ (Fe 2+ و Ca 2+ و Mg 2+) ، تنتج ما يشار إليه عادة بالمياه "العسرة". Taken together, the high concentration of divalent cations, the acidic pH (6.0), and the intense solar radiation flux make the Dead Sea a unique, and uniquely hostile, ecosystem 1 (Figure 22.6).

ما نوع بدائيات النوى التي نجدها في البحر الميت؟ تشمل الحصائر البكتيرية شديدة التحمل للملوحة هالوباكتيريوم, هالوفيراكس فولكاني (التي توجد في أماكن أخرى ، ليس فقط البحر الميت) ، Halorubrum اللواط، و Halobaculum gomorrenseوالعتيقة Haloarcula marismortui، من بين أمور أخرى.

بدائيات النوى غير المستزرعة والدولة القابلة للحياة ولكن غير القابلة للزراعة

تعتبر عملية زراعة البكتيريا معقدة وهي من أعظم اكتشافات العلم الحديث. يُنسب للطبيب الألماني روبرت كوخ الفضل في اكتشاف تقنيات الثقافة النقية ، بما في ذلك التلوين واستخدام وسائط النمو. يقوم علماء الأحياء المجهرية عادةً بزراعة بدائيات النوى في المختبر باستخدام وسط زراعة مناسب يحتوي على جميع العناصر الغذائية التي يحتاجها الكائن المستهدف. يمكن أن يكون الوسط سائلًا أو مرقًا أو صلبًا. After an incubation time at the right temperature, there should be evidence of microbial growth (Figure 22.7). Koch's assistant Julius Petri invented the Petri dish, whose use persists in today’s laboratories. عمل Koch بشكل أساسي مع السل الفطري bacterium that causes tuberculosis and developed guidelines, called Koch's postulates , to identify the organisms responsible for specific diseases. Koch's postulates continue to be widely used in the medical community. تتضمن افتراضات كوخ أنه يمكن تحديد كائن حي على أنه سبب المرض عندما يكون موجودًا في جميع العينات المصابة وغائبًا في جميع العينات الصحية ، ويكون قادرًا على إعادة إنتاج العدوى بعد زراعته عدة مرات. اليوم ، تظل الثقافات أداة تشخيصية أولية في الطب ومجالات أخرى من البيولوجيا الجزيئية.

Koch's postulates can be fully applied only to organisms that can be isolated and cultured. ومع ذلك ، لا يمكن لبعض بدائيات النوى أن تنمو في بيئة معملية. في الواقع ، أكثر من 99 في المائة من البكتيريا والعتائق موجودة غير قابل للثقافة. في الغالب ، يرجع هذا إلى نقص المعرفة بشأن ما يجب إطعامه لهذه الكائنات وكيفية زراعتها ، فقد يكون لديهم متطلبات خاصة للنمو تظل غير معروفة للعلماء ، مثل الحاجة إلى مغذيات دقيقة محددة ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، العوامل المشتركة ، أو الأيضات المشتركة. لا يمكن استزراع بعض البكتيريا لأنها تلزم طفيليات داخل الخلايا ولا يمكن زراعتها خارج الخلية المضيفة.

في حالات أخرى، الكائنات المستزرعة يصبح غير قابل للثقافة في ظل ظروف مرهقة ، على الرغم من أن نفس الكائن الحي كان يمكن تربيته سابقًا. تلك الكائنات الحية التي لا يمكن تربيتها ولكنها ليست ميتة هي في حالة قابلة للحياة ولكنها غير قابلة للزراعة (VBNC). تحدث حالة VBNC عندما تستجيب بدائيات النوى للضغوط البيئية عن طريق الدخول في حالة نائمة تسمح لها بالبقاء. معايير الدخول في حالة VBNC ليست مفهومة تمامًا. في عملية تسمى الإنعاش ، يمكن أن تعود بدائيات النوى إلى الحياة "الطبيعية" عندما تتحسن الظروف البيئية.

هل حالة VBNC طريقة غير معتادة لعيش بدائيات النوى؟ في الواقع ، فإن معظم بدائيات النوى التي تعيش في التربة أو في مياه المحيطات غير قابلة للزراعة. لقد قيل أنه يمكن استزراع جزء صغير فقط ، ربما واحد في المائة ، من بدائيات النوى في ظروف معملية. إذا كانت هذه الكائنات غير قابلة للزراعة ، فكيف يعرف ما إذا كانت موجودة وحيوية؟ يستخدم علماء الأحياء المجهرية التقنيات الجزيئية ، مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، لتضخيم أجزاء مختارة من DNA بدائيات النوى ، على سبيل المثال ، جينات الرنا الريباسي 16S ، مما يدل على وجودها. (تذكر أن تفاعل البوليميراز المتسلسل يمكن أن يصنع مليارات النسخ من جزء من الحمض النووي في عملية تسمى التضخيم.)

The Ecology of Biofilms

Some prokaryotes may be unculturable because they require the presence of other prokaryotic species. Until a couple of decades ago, microbiologists used to think of prokaryotes as isolated entities living apart. ومع ذلك ، لا يعكس هذا النموذج البيئة الحقيقية لبدائيات النوى ، التي يفضل معظمها العيش في مجتمعات يمكن أن يتفاعلوا فيها. As we have seen, a biofilm is a microbial community (Figure 22.8) held together in a gummy-textured matrix that consists primarily of polysaccharides secreted by the organisms, together with some proteins and nucleic acids. Biofilms typically grow attached to surfaces. Some of the best-studied biofilms are composed of prokaryotes, although fungal biofilms have also been described, as well as some composed of a mixture of fungi and bacteria.

Biofilms are present almost everywhere: they can cause the clogging of pipes and readily colonize surfaces in industrial settings. In recent, large-scale outbreaks of bacterial contamination of food, biofilms have played a major role. They also colonize household surfaces, such as kitchen counters, cutting boards, sinks, and toilets, as well as places on the human body, such as the surfaces of our teeth.

Interactions among the organisms that populate a biofilm, together with their protective exopolysaccharidic (EPS) environment, make these communities more robust than free-living, or planktonic, prokaryotes. The sticky substance that holds bacteria together also excludes most antibiotics and disinfectants, making biofilm bacteria hardier than their planktonic counterparts. Overall, biofilms are very difficult to destroy because they are resistant to many common forms of sterilization.

اتصال مرئي

بالمقارنة مع البكتيريا الحرة العائمة ، غالبًا ما تُظهر البكتيريا الموجودة في الأغشية الحيوية مقاومة متزايدة للمضادات الحيوية والمنظفات. لماذا تعتقد أن هذا قد يكون هو الحال؟


Details Are Red blood cells prokaryotic or eukaryotic ?

A: The small intestine is the organ of the digestive tract where complete digestion of food and absorpt.

Q: If one of the DNA strands being replicated “reads” CGAATG, what will be the base sequence of the cor.

A: DNA(deoxyribonucleic acid) is a double-stranded helical genetic material containing thousands of gen.

Q: In what general ways is the balance of Ca21 achieved in the blood?

A: Answer: Introduction: Calcium balance shows the alteration among calcium consumption and production .

Q: Mr. Dent is discovered to have an ADH-secreting tumor.Predict what will happen to the amount of aldo.

A: ADH is anti- diuretic hormone. It acts on the kidneys and helps in absorption of water. It makes the.

Q: Identify the key features of the feedback loop that regulates your blood sugar after a meal. Recepto.

A: Animal physiology is the systematic study of the supporting features, roles, and processes of animal.

Q: Briefly explain how and why the yolk distribution in mammalian eggs has changed from their telolecit.

A: According to Bartleby expert, when multiple questions are posted we are allowed to answer the first .

Q: Banana plants, which are triploid, are seedless and therefore sterile. Propose a possible explanatio.

A: Triploids: Most agricultural species were polyploids, less common in forest tree and rar.

Q: The major threats to biodiversity include _______ ,_______ ,_______ ,_______,and_______ . For most e.

A: Biodiversity refers to the various type of life forms present on Earth. This term can be used for a .

Q: 3. What is the difference between the coarse adjustment knob and the fine adjustme knob? When is it .

A: Coarse adjustment knob: it is used to raises and lowers the stage more rapidly. It is the large knob.


Biology Blog

11 comments:

I think that this group has done a good job, however, it could still be improved. I personallay think that they should not use words that are too sophisicated as some of us might not understand. If it is a scientific tearm, i hope that the group could futher elaborate.

In this report, I learnt that haemoglobin is found in the cytoplasm of red blood cells. I also learnt more about the structure of haemoglobin based on the diagrams.

From this report, I learnt that haemoglobin is found in the cytoplasm in the red blood cells and it helps to bind the oxygen and release them throughout the body.
However, there were some sophisticated words that I did not understand. They should have used less sophisticated words so that the readers would be able to understand.

through this report, i have learnt that haemoglobin is present in red blood cells,and that it helps in binding oxygen to release throughout the body, though i must say that there some complex words here. it would be best if we could understand everything.

Interesting fact learnt: The haemogoblin in the cytoplasm helps to bind the oxygen and release them throughout the body. Due to this, we would not have any difficulty breathing or suffocate to death.

Short and simple but i feel that you could elaborate more and give more details

I do understand everything they've written as I've read about them before. But as my classmates do not understand some of the complex organelles, I thhink it's also better that they try to use more simplified terms.

I I learnt that the heamoglobin is present in the red blood cell.
However, i also feel that you could elaborate more on the details.

Can't find any information on functions of organelles in a premature red blood cell?


Prokaryotes Examples

A cell is the smallest biological unit of life with most having a nucleus in its center. However, there are cells without a nucleus, which are called prokaryotes. They are a group of organisms which lack a cell nucleus. The organisms with this type of cell are called prokaryotic organisms or prokaryotes. These organisms were the first to be found in the planet Earth.

A prokaryotic cell is mostly composed of a plasma membrane, cell wall, cytoplasm, genetic material in the nucleoid and ribosome. They are single-celled and are much smaller compared to eukaryotic cells. They exist in different shapes including spherical, rod, flat, coccus, spirochete, and some are also shapeless, not having a consistent shape.

Only a few of them can move, swim, spin, or rotate with the help of a helical shaped membrane called flagella. The ways prokaryotes receive nutrients include synthesizing their own food by using light energy from the atmosphere, prepare its own food by the process of chemosynthesis, or depend on other substances for nutrition when they cannot synthesize their own food.

1. Escherichia Coli Bacterium (E. coli)

It is a rod-shaped bacterium commonly found in the lower intestine of warm-blooded organisms. Most E. coli strains are harmless, but some can cause food poisoning, and are occasionally responsible for food recalls. Harmless E. coli can be beneficial by producing vitamin K2 and preventing the intestine in becoming colonized with pathogenic bacteria.

2. Streptococcus Bacterium

This prokaryote is responsible for strep throat. It is an infection of the back of the throat which includes the tonsils. Symptoms include fever, red tonsils, sore throat and enlarged lymph nodes in the neck. Cell division in this bacterium occurs along a single axis and they grow in chains or pairs.

3. Streptomyces Soil Bacteria

Over 500 of this type of bacteria have been described. They are predominantly found in soil and in decaying vegetation, with most producing spores. They have a distinct earthy odor resulting from the production of a volatile metabolite, geosmin.

The subclass of archaea are prokaryotes and are able to survive in very harsh environments. An example of archaea can be found in geothermally active areas and live in extremely acidic mud pots, which is called sulfolobus acidocaldarius archeobacterium.


Umuc Biology 102 103 Lab 3 Cell Structure And Function Answer Key

Our leading custom writing service provides custom written papers in 80+ disciplines. Order essays, research papers, term papers, book reviews, assignments, dissertation, thesis or extensive dissertations & our expert ENL writers will easily prepare a paper according to your requirements.

You’ll get your high quality plagiarism-free paper according to your deadline! No Bullshit!!

Special offer! Get 20% discount on your first order. Promo code: SAVE20

This contains 100% correct material for UMUC Biology 103 LAB03. However, this is an Answer Key, which means, you should put it in your own words. Here is a sample for the Pre lab questions answered:

1. Identify the major similarities and differences between prokaryotic and eukaryotic cells. (2 pts)

Prokaryotes tend to be less complex than eukaryotic cells, with fewer organelles and (generally) fewer requirements for survival. Eukaryotes have a nucleus, while prokaryotes do not. Both eukaryotes and prokaryotes have DNA, a cell membrane, and cytoplasm.

2. Where is the DNA housed in a prokaryotic cell? Where is it housed in a eukaryotic cell? (2 pts)

DNA is housed in the nucleus in eukaryotic cells. Prokaryotic cells do not have a nucleus, and thus DNA exists freely in the cytoplasm.

3. Identify three structures which provide support and protection in a eukaryotic cell. (2 pts)

The cell membrane, the cytoplasm, and the cytoskeleton (microtubules, microfilaments, etc.).

The rest of the questions are answered as well:

Experiment 1: Cell Structure and Function

1. Label each of the arrows in the following slide image:

2. What is the difference between the rough and smooth endoplasmic reticulum?

3. Would an animal cell be able to survive without a mitochondria? لما و لما لا؟

4. What could you determine about a specimen if you observed a slide image showing the specimen with a cell wall, but no nucleus or mitochondria?

5. Hypothesize why parts of a plant, such as the leaves, are green, but other parts, such as the roots, are not. Use scientific reasoning to support your hypothesis.


Animal-Like Protists

There are four separate phyla of protists with animal characteristics. In early classification schemes, they were clumped together and called الكائنات الاوليه to separate them from the more plantlike protists:

Bionote

Malaria is still a problem in developing tropical countries where millions of people become infected annually.

Sporozoa

Sporozoa are among the best known protists because they are all parasites, including human parasites. They usually live in a host organism and reproduce by spores, which are dormant cells enclosed in a protective membrane. Whenever the spores land on an appropriate host, they are able to enter by various means and then grow to maturity as parasites. The parasitic cells have specialized organelles for penetrating host cell membranes. More exotic sporozoa have life cycles that involve two hosts.

ال plasmodium is the parasite that causes malaria by entering human red blood cells and digesting their nutritional contents until the red blood cells become nonfunctional. The plasmodium then grows, reproduces, and infects neighboring red blood cells. Occasionally a female anopheles mosquito will withdraw some plasmodium-infected blood as part of her normal dietary requirement and then transfer the plasmodium to another unsuspecting victim.

Sarcodina

The phylum Sarcodina is best known for their bloblike structures, called pseudopodia, that provide a means of locomotion. Pseudopods are temporary membrane-bound cytoplasm projections that direct the motion of the sarcodines. This innate flexibility allows the sarcodines to assume virtually any shape. Amoebas are typical sarcodines that use pseudopods to locate, surround, and engulf food sources. Other interesting examples include the foraminifera, which are aquatic protists mostly known by the calcium carbonate shells they secrete, which sometimes accumulate in large deposits when they die, such as the famous White Cliffs of Dover, England. Because foraminifers only inhabit warm waters, whenever a geologist discovers a strata containing their fossilized shells, the climate for that aquatic environment at that time can be estimated fairly accurately.

Ciliata

ال ciliates (phylum Ciliophora) exhibit several advancements not associated with the previous protists. They exist as free-living, nonparasitic, fresh- or saltwater, unicellular or colonial organisms. They also have developed short, hairlike structures, called أهداب that move in rhythm for locomotion. Cilia are often described as functioning similar to oars for movement of a ship, which is accurate except cilia sometimes surround the entire organism. They allow directed movement toward a food source and away from inhospitable territories. Paramecia are a common example of a ciliate and exhibit another interesting phenomenon?they have two nuclei. A large macronucleus controls the everyday activities of the cell, and a smaller micronucleus (often more than one) functions during gamete exchange. Under normal conditions, paramecia reproduce asexually by binary fission (refer to Cell Theory, Form, and Function) during periods of stress, however, they conjugate, meaning they exchange haploid micronuclei with another paramecium. الرجوع إلى الرسم التوضيحي Paramecium conjugation for a pictorial representation.

Because no offspring or fertilized eggs are produced, technically, sexual reproduction did not occur, but gametes were exchanged by mature adults, resulting in a new genetic complement for both paramecia! Paramecia also contain most organelles that more advanced life-forms utilize. For instance, in addition to the mitochondria and nucleus, they also use food vacuoles containing digestive enzymes, an anal pore for waste removal, and contractile or water vacuoles for water transportation.

Zoomastigina

Zoomastigina, also known as flagellates, are known for their specialized الأسواط, which are whiplike structures that propel the flagellates through their aquatic environment. Typically flagellates have only one flagella, but may have up to four working in sync. Although most flagellates are harmless, simply surrounding and engulfing their food, others are human parasites. One of the most interesting parasites is the trypanosome, which causes African sleeping sickness. The symptoms are well known: fever, chills, and skin rash. Affected individuals become very weak, unconscious, and may fall into a fatal coma.

The trypanosome is transmitted by the tsetse fly and lives in the bloodstream, and continually change their surface molecular structure to gain invisibility to the host's immune system and remain undetected in attacks on the host. The disease attacks the nervous system of infected individuals.


Are red blood cells prokaryotic? - مادة الاحياء

The astounding ultrastructural change of developing erythroblasts

Some of our CFU-E cells managed to survive and produced erythroblasts, our first immature red blood cells. These cells are big, possess a large nucleus and a plasmalemma with abundant short filopodia. They basically look like some kind of leukocyte instead of the small biconcave red blood cells we are used to see (see Figure 1, left). These big cells will have to undergo an extensive metamorphosis in order to become mature erythrocytes, their nuclei will become smaller and its chromatin will become condensed, they're going to get rid of all their organelles (including and especially the nucleus) and finally change their plasma membrane and cortex structure into a rigid yet elastic envelope for the cell.


The ghost of apoptosis haunts the erythroid cell line during all its development. قليلا من ال cell death mechanisms we discussed in the previous section are activated again in the erythroblast line after and independently of the rescue of their CFU-E progenitor cells. We can see in Figure 3, left how genes of the apoptosis cascade like Nix, PUMA, BIM and MCL1 are induced in the erythroblast cell line. The cocnentrations of some of this factors increases with time while the concentration of some others decreases. But why activating apoptosis? What's the common link between apoptosis and erythroblast metamorphosis? Most processes occuring under apoptosis also happen during this metamorphosis: dramatic chromatin condensation and autophagy of the cell's organelles are the main ones. ناضجة الثدييات erythrocytes don't have any nucleus or organelles. Although apoptosis ends up in the entire breakdown of cell integrity, this doesn't happen in erythroblasts. Erythroblasts seem to use a partial version of apoptosis, they even activate the core proteins of apoptosis, the caspases. Caspase-3 and Caspase-9 are activated in erythroblasts, (Yael Zermati et al. 2001) these activated cysteine proteases will end up destroying the cell in a controlled way. The first and most visible change in erythroblast maturation is the progressive condensation of nuclear chromatin and decrease in nuclear size. مبكرا normoblasts(nucleated erythroblasts) have a big nucleus with relatively low-condensed chromatin (click here to see their ultrastructure). Chromatin is mainly condensed in vivo by specific enzymes: histone deacetylases (HDACs) that will remove the acetyl groups attached to the histones that bind to the DNA, and histone methyltransferases (HMTs) that will cover the histone tails with methyl groups and finally condense the DNA (see Figure 3, right). Acetylated DNA is loose, overmethylated DNA is condensed, these enzymes just turn loose DNA into condensed DNA. This will just inactivate the genes, compact condensation of nuclear DNA also requires other factors to proceed. Nucleoplasmin is a protein that decompacts the sperm's nuclear DNA after entering the oocyte. Deactivating this protein by dephosphorilation (removing a phosphate group) seems to play a crucial role in DNA compaction during apoptosis (Zhigang Lu et al. 2004), this process is mediated by a protein phosphatase probably activated during apoptosis. Subsequently, DNA is finally destroyed by Caspase Activated DNAses (CAD) and related proteins, leaving a ravaged nucleus that will soon be expelled out of the cell.

Getting rid of the nucleus

Mammalian red blood cells are small enucleated cells, which means that they had to get rid of the condensed nucleus at some point during their development. It is important to note that, unlike what happens during normal apoptosis, the nucleus retains its structural integrity and does not break down. This breaking down is mediated during normal apoptosis(and cell division) by the phosphorylation of the lamin intermediate filaments that form a network under the nuclear envelope and maintain its structure. This doesn't happen in erythroblasts, nuclei are expelled out of the cell in a single unit. This process has deeply fascinated cytologists for a long time and several hypothesis emerged to explain how it happened. Some argued a kind of unequal cytokinesis that would move the nuclei out of the cell by using the force of the mytotic spindle, others argued a spindle-independent mechanism. Recent findings seem to confirm the latter (Ganesan Keerthivasan et al, 2010)، كما big vacuoles form in the boundary between the nucleus and the cell cytoplasm and seem to finally separate the nucleus from the cell by the controlled fusion of these vesicles (see Fig. 4):

These nuclei and the membrane around them will be recognized and endocytosed by the BM stromal macrophages, click here to see how.

Devouring your own organelles

Having no nucleus means no protein turnover and the unstoppable senescence and breakdown of your organelles as no one is producing replacement proteins for the ones that inevitably will break down. This is outright dangerous for the cell seeing how mitochondria regulate cell death and will start cell destruction pathways if broken or impaired or how breaking down lysosomes may impair the cell, so the cell organelles need to be destroyed too. Instead of just kicking them out of the cell like the nucleus, the cell starts a process called autophagy in which it surrounds its own organelles into digestive compartments. This is also a usual phenomenon during apoptosis and cell starvation and is in fact partly mediated by one of the apoptosis proteins we talked about in the previous section, our good old friend Nix ( Rachel L. Schweers et al, 2007).

As we already commented, proerythroblasts start as relatively rounded cells many times larger than mature erythrocytes. How do they manage to modify their shape into the biconcave one we all know? Erythroblasts become smaller and smaller every time they undergo cell division until their decaying nuclei can no longer divide and are expelled out of the cell. The cell then undergoes a programmed process of huge endocytosis of plasmalemma, but what does this process accomplish?

There is an organized framework of filaments under the plasmalemma called the cell cortex. In the immature erythrobalst this layer is highly dynamic and allows the formation of membrane protrusions and gives the cell an overall rounded shape. Mature erythrocytes (and reticulocytes) have a rigid cortex consisting of crosslinked cytoskeletal filaments like spectrin.
which are mechanically coupled to the plasmalemma. The point of such a change in cortex organization is that the crosslinked spectrin network provides the mature red blood cell an increased capacity to survive the shear forces it will encounter in blood vessels. It may seem a minor problem at first sight, but shear forces are a great mortality factor in, for instance, metastatic cancer cells that lack a rigid cortex and enter the blood circulation. These cells will usually break up and burst, but some cancer cells have developed the capacity to bind platelets and shield themselves. By engulfing the plasmalemma and the old cell cortex attached to it, the cell may be able to rapidly "update" the cell cortex into the new organization. Despite its rigid nature, the red blood cell cortex is very elastic allowing a great deformability to resist both the shear force and the passge through the incredibly narrow blood capillaries.

But what is the relationship with cell shape? The spectrin network exerts a tensional force on the membrane through its attachments to it (mediated by ERM family proteins) and the biconcave shape is the one resulting from an equilibrium between the tensional forced imposed by the cortex and the less strained shape, a biconcave disc.


شاهد الفيديو: خصائص كريات الدم الحمراء Red Blood Cells Features (ديسمبر 2021).