If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Նախակորիզավորների կառուցվածքը

Նախակորիզավորներ (բակտերիա և արքեա)․ ակնարկ: Նախակորիզավոր բջիջների կառուցվածքային հատկանիշները։

Հիմնական դրույթներ

  • Նախակորիզավորները միաբջիջ օրգանիզմներ են, որոնք դասվում են բակտերիաների և արքեաների վերնաթագավորությունների շարքին։
  • Նախակորիզավորների բջիջները շատ ավելի փոքր են, քան կորիզավորների բջիջները, չունեն կորիզ և մի շարք օրգանոիդներ։
  • Բոլոր նախակորիզավոր բջիջները պատված են բջջապատով։ Դրանց մի մասը նաև պատված է պատիճով կամ լորձային շերտով։ Այդ շերտը կազմված է բազմաշաքարներից։
  • Նախակորիզավորների արտաքին մակերեսին երբեմն լինում են ելուսներ։ Մտրակի կամ թարթիչների շնորհիվ օրգանիզմը շարժվում է։ Ֆիմբրիաների միջոցով նախակորիզավորները ամրանում են որևէ առարկայի մակերեսին, իսկ սեռական թարթիչի միջոցով 2 նախակորիզավորներ փոխանակվում են գենետիկական նյութով՝ ԴՆԹ-ով։
  • Նախակորիզավորները հիմնականում ունեն 1 օղակաձև քրոմոսոմ։ Դրանց ցիտոպլազմայում երբեմն նաև հանդիպում են չափերով ավելի փոքր օղակաձև ԴՆԹ-ի մոլեկուլներ՝ պլազմիդներ։

Ներածություն

Բակտերիաները հաճախ նկարագրվում են որպես վտանգավոր օրգանիզմներ, որոնք հիվանդությունների հարուցիչներ են։ Չնայած նրան, որ որոշ բակտերիաներ իսկապես հիվանդությունների հարուցիչներ են (որի մասին տեղյակ կլինես, եթե երբևէ օգտագործել ես հակաբիոտիկներ), դրանց մեծ մասը անվնաս է կամ նույնիսկ օգտակար։
Բակտերիաները մեկ այլ միաբջիջ օրգանիզմների՝ արքեաների հետ միասին դասակարգվում են որպես նախակորիզավորներ։ Նախակորիզավորները շատ փոքր են, բայց մոլորակում բնակվող օրգանիզմների գերակշիռ մասն են կազմում։ Դրանք բնակվում են գրեթե ամենուր՝ և՛ ցամաքում, և՛ ջրում, նույնիսկ մարդու օրգանիզմում։
Վերջին կետը շեշտելու համար նշենք, որ քո օրգանիզմում նախակորիզավոր բջիջների և սեփական բջիջների1 քանակը մոտավորապես նույնն է։ Սա հավանաբար այդքան էլ լավ չի հնչում, բայց իրականում մեր նախակորիզավոր «բարեկամների» մեծ մասը կարևոր դեր ունի մեր առողջության պահպանման գործում։
Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք, թե ինչ են նախակորիզավորները, և թե ինչն է տարբերակում դրանց կորիզավորներից (օրինակ՝ մարդուց, բույսից կամ սնկից)։ Այնուհետև ավելի խորությամբ կուսումնասիրենք ամենուրեք տարածում ունեցող այս փոքրիկ օրգանիզմների կառուցվածքային առանձնահատկությունները, որոնց օգնությամբ այս օրգանիզմները գոյատևում են։

Ինչ են նախակորիզավորները

Նախակորիզավորները մանրադիտակային չափեր ունեցող օրգանիզմներ են։ Նախակորիզավորների կայսրությանն են պատկանում բակտերիաների և արքեաների վերնաթագավորությունները։ Վերջիններս կյանքի երեք հիմնական վերնաթագավորություններից երկուսն են։ (Երրորդը կորիզավորների վերնաթագավորությունն է, որի մեջ դասվում են բոլոր կորիզավոր օրգանիզմները՝ կենդանիները, բույսերը և սնկերը)։ Բակտերիաները և արքեաները միաբջիջ օրգանիզմներ են, մինչդեռ գրեթե բոլոր կորիզավորները բազմաբջիջ են։
Բրածոները ապացուցում են, որ նախակորիզավորները 3,5 միլիարդ տարի առաջ արդեն գոյատևել են Երկիր մոլորակի վրա։ Իսկ գիտնականները կարծում են, որ նախակորիզավորների նախնիներից են առաջացել այժմ Երկիր մոլորակի վրա բնակվող կյանքի բոլոր ձևերը2,3։

Նախակորիզավորների և կորիզավորների համեմատություն

Նախակորիզավորներն ու կորիզավորները ունեն որոշ հիմնական նմանություններ, որոնք ապացուցում են, որ այս օրգանիզմների նախնին նույնն է։ Օրինակ՝ և՛ դու, և՛ քո աղիքներում բնակվող բակտերիաները սինթեզում եք սպիտակուցներ տրանսկրիպցիայի և տրանսլյացիայի միջոցով։ Նույն կերպ՝ դու և քո աղիքների նախակորիզավոր բնակիչները սերունդներին փոխանցում եք գենետիկական տեղեկույթ ԴՆԹ-ի տեսքով։
Այլ կերպ ասած՝ նախակորիզավորներն ու կորիզավորները շատ տարբերություններ ունեն։ Այդ տարբերություններն ակնհայտ են, երբ համեմատում ենք մարդկանց և բակտերիաներին։ Սակայն երբ համեմատում ենք բակտերիաները խմորասնկերի հետ (խմորասնկերը ևս փոքր են և միաբջիջ, սակայն դրանք կորիզավոր են), այդ տարբերությունները ավելի քիչ նկատելի են։ Իրականում ի՞նչ հատկանիշների հիման վրա են տարբերակվում օրգանիզմների այս խմբերը։
Նախակորիզավոր և կորիզավոր օրգանիզմները հիմնականում տարբերվում են բջիջների կառուցվածքով։ Մասնավորապես՝
  • Կորիզավոր բջիջներն ունեն կորիզ։ Կորիզը թաղանթապատ օրգանոիդ է, որտեղ պահպանվում է բջջի գենետիկական նյութը՝ ԴՆԹ-ն։ Իսկ նախակորիզավոր բջիջները չունեն կորիզ։ Հենց այս հատկանիշով ենք տարբերակում օրգանիզմների այս 2 խմբերը։
  • Կորիզավոր բջիջներում սովորաբար առկա են նաև այլ թաղանթապատ օրգանոիդներ, մինչդեռ նախակորիզավոր բջիջներում դրանք բացակայում են։
  • Բջջները առհասարակ փոքր են, բայց նախակորիզավոր բջիջներն իսկապես շատ փոքր են։ Ակնհայտ նախակորիզավոր բջջի տրամագիծը 0,2 - 2 μm է, իսկ ակնհայտ կորիզավոր բջջի տրամագիծը 10 - 100 μm 4 է։
Նախակորիզավոր բջիջները հիմանականում գնդաձև են, ցուպիկաձև կամ պարուրաձև (ինչպես ցուցադրված է ստորև նկարում)։ Հաջորդ բաժիններում կուսումնասիրենք նախակորիզավոր բջիջը՝ շարժվելով արտաքին մակերեսից ներքին կառուցվածքը։
_Նկարի աղբյուրը՝ "Bacterial morphology diagram," ըստ Mariana Ruiz Villareal-ի (public domain)_

Պատիճ

Շատ նախակորիզավորներ պատված են արտաքին թաղանթով, որը կոչվում է պատիճ։ Պատիճը կազմված է բազմաշաքարներից։
Պատիճն օգնում է նախակորիզավորներին կպչել միմյանց կամ տարբեր առարկաների մակերեսներին և թույլ չի տալիս, որպեսզի բջիջը չորանա։ Երբ հիվանդության հարուցիչ նախակորիզավորները հայտնվում են մարդու օրգանիզմում, պատիճը պաշտպանում է դրանց մարդու իմունային համակարգից։
Հիշի՛ր Գրիֆիթսի փորձը, որն ապացուցում է «փոխանցման սկզբունքի» (ԴՆԹ-ի) առկայությունը։ Ըստ այս սկզբունքի՝ փոխանցվող ԴՆԹ-ն կարող է պատիճ չունեցող, անհարթ, անվնաս բակտերիան դարձնել հարթ, ախտածին բակտերիա, որն ունի պատիճ։

Բջջապատ

Բոլոր նախակորիզավոր բջիջները պատված են ամուր բջջապատով, որը տեղակայված է պատիճի տակ (եթե, իհարկե, տվյալ նախակորիզավորն ունի պատիճ)։ Բջջապատը պահպանում է բջջի ձևը, պաշտպանում է բջիջը արտաքին միջավայրի ազդեցությունից և թույլ չի տալիս բջջին պայթել, երբ այն ջուր է կլանում։
Բակտերիաների զգալի մասի բջջապատը պարունակում է պեպտիդագլիկաններ։ Պեպտիդագլիկանները շաքարներից և պոլիպեպտիդներից կազմված պոլիմերներ են։ Պեպտիդագլիկանները պարունակում են և՛ L-ամինաթթուններ (ամինաթթուների այն տեսակը, որը մարդու օրգանիզմում օգտագործվում է սպիտակուց սինթեզելիս), և՛ D-ամինաթթուներ (L-ամինաթթուների հայելային հակապատկերները)։ Արքեաների բջջապատում հիմնականում պարունակվում են սպիտակուցներ կամ այլ տեսակի պոլիմերներ, սակայն որոշ տեսակների բջջապատում առկա են նմանատիպ մոլեկուլներ՝ պսևդոպեպտիդագլիկաններ։
_Նկարի աղբյուրը՝ "Structure of Prokaryotes: Figure 2," OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)_
Բակտերիաների հարուցած հիվանդությունների դեմ պայքարող հակաբիոտիկների մի մասն ազդում է բակտերիայի բջջապատի սինթեզի վրա։ Օրինակ՝ որոշ հակաբիոտիկներ պարունակում են D-ամինաթթուներ, որոնց կառուցվածքը նման է պեպտիդագլիկանի կազմության մեջ մտնող D-ամինաթթուներին։ Հակաբիոտիկում պարունակվող մոլեկուլները «մոլորեցնում են» այն ֆերմենտներին, որոնք մասնակցում են բակտերիայի բջջապատի սինթեզին (սակայն այս մոլեկուլները չեն ազդում մարդու բջիջների վրա, քանի որ դրանք չունեն բջջապատ և պոլիպեպտիդների սինթեզման համար չեն օգտագործում D-ամինաթթուներ)5,7։

Բջջաթաղանթ

Բջջապատի տակ բջջաթաղանթն է։ Բջջաթաղանթի պարզագույն կառուցվածքային միավորը ֆոսֆոլիպիդն է։ Ֆոսֆոլիպիդը լիպիդի տեսակ է՝ կազմված գլիցերինի մոլեկուլից, որին միացած են հիդրոֆիլ (ջրի հետ փոխազդող) ֆոսֆատային գլխիկը և 2 հիդրոֆոբ (ջուրը վանող) ճարպաթթվային պոչիկներ։ Ե՛վ կորիզավոր բջիջների, և՛ բակտերիաների բջջաթաղանթը կառուցված է այսպիսի ֆոսֆոլիպիդների երկշերտից։
Արքեաների բջջաթաղանթն ունի որոշ առանձնահատկություններ։ Օրինակ՝ արքեաների որոշ տեսակների բջջաթաղանթում իրար դիմաց դասավորված ֆոսֆոլիպիդների պոչիկները միահյուսվում են՝ կազմելով ֆոսֆոլիպիդային միաշերտ՝ երկշերտի փոխարեն (տե՛ս ստորև նկարը)։ Այս ձևափոխության պատճառով նույնիսկ բարձր ջերմաստիճանում թաղանթը մնում է կայուն վիճակում՝ թույլ տալով արքեաներին գոյատևել նույնիսկ եռացող աղբյուրներում (հեյզերներում)։
_Նկարի աղբյուրը՝ "Archaea membrane," Fransciscosp2 (public domain)_

Ելուստներ

Նախակորիզավոր բջիջները հաճախ ունեն ելուստներ (բջջի արտաքին մակերեսից դուրս եկող կառուցվածքներ), որոնց օգնությամբ բջիջներն ամրանում են առարկաների մակերեսներին, շարժվում են կամ այլ բջիջների փոխանցում են իրենց ԴՆԹ-ն։
Ֆիմբրիաներ (եզակի՝ ֆիմբրիա) կոչվող բարակ մանրաթելերի (տե՛ս ստորև նկարը) միջոցով նախակորիզավորները կատարում են ադհեզիա՝ ամրանում են շրջապատում եղած առարկաների մակերեսին։
_Նկարի աղբյուրը՝ "E. coli fimbriae.png," ըստ Manu Forero-ի (CC BY 2.5)_
Թարթիչներ (եզակի՝ թարթիչ) կոչվող ավելի երկար ելուստների մի քանի դերեր կան։ Օրինակ՝ սեռական թարթչի միջոցով երկու բակտերիաներ ամրանում են միմյանց և փոխանակվում են գենետիկական տեղեկույթով՝ ԴՆԹ-ով։ Այդ գործընթացը կոչվում է կոնյուգացիա։ Թարթիչների առանձին դասը, որ կոչվում են IV դասի թարթիչներ, օգնում է բակտերիային շարժվելու10։
Այնուամենայնիվ, նախակորիզավորները հիմնականում տեղաշարծվում են մտրակներով (եզակի՝ մտրակ)։ Այդ թելանման կառուցվածքները պտտվում են ուղղաթիռի պտուտակի նման՝ օգնելով բջջին տեղաշարժվելու ջրային միջավայրում։

Քրոմոսոմներ և պլազմիդներ

Նախակորիզավորների մեծ մասն ունի 1 օղակաձև քրոմոսոմ, հետևաբար՝ գենետիկական նյութի միայն մեկ օրինակ։ Իսկ կորիզավոր բջիջները (օրինակ՝ մարդկանց բջիջները) ունեն մի քանի տասնյակ ցուպիկաձև քրոմոսոմներ և գենետիկական նյութի 2 կրկնօրինակ (հոմոլոգ քրոմոսոմների տեսքով)։
Դրանից բացի՝ նախակորիզավորների գենոմը շատ ավելի փոքր է, քան կորիզավորների գենոմը։ Օրինակ՝ E. coli բակտերիայի գենոմը խմորասնկի (միաբջիջ կորիզավոր օրգանիզմ) գենոմից ավելի քան 2 անգամ փոքր է, իսկ մարդու գենոմից փոքր է 700 անգամ13։
Այս վերնաթագավորության անվանումից ակնհայտ է, որ դրանք չունեն կորիզաթաղանթով շրջապատված, քրոմոսոմ պարունակող կորիզ։ Դրա փոխարեն նախակորիզավորների քրոմոսոմը տեղակայված է ցիտոպլազմայի նուկլեոիդ կոչվող հատվածում։
Բացի քրոմոսոմներից՝ շատ նախակորիզավորներ ունեն պլազմիդներ։ Պլազմիդներն օղակաձև քրոմոսոմից դուրս տեղակայված երկշղթա ԴՆԹ-ի փոքր օղակներ են։ Պլազմիդներում պահպանվում են քիչ քանակով գեներ, որոնք կրկնապատկվում են բջջի օղակաձև ԴՆԹ-ից անկախ։ Պլազմիդները կարող են փոխանցվել պոպուլյացիայի մյուս բակտերիաներին՝ երբեմն իրենց հետ փոխանցելով գոյատևմանը նպաստող գեներ։
Օրինակ՝ որոշ պլազմիդներ կրում են գեներ, որոնք բակտերիան դարձնում են կայուն որևէ հակաբիոտիկի նկատմամբ (այդպիսի գեները կոչվում են R գեներ)։ Երբ R գեներ կրող պլազմիդները փոխանցվում են պոպուլյացիայում, ապա այն շատ արագ կայունություն է ձեռք բերում տվյալ հակաբիոտիկի նկատմամբ։ Չնայած որ այս գործընթացը շատ նպաստավոր է բակտերիայի համար, այն դժվարացնում է մարդու համար վնասակար բակտերիալ հիվանդությունների բուժումը։

Ներքին բաժանումներ

Նախակորիզավորները չպիտի ունենան ներքին բաժանումներ, ինչպես, օրինակ՝ կորիզավոր բջիջներում առկա օրգանոիդներն են։ Այնուամենայնիվ, նախակորիզավոր բջիջներին երբեմն ևս անհրաժեշտ է մեծացնել թաղանթի մակերեսը որևէ փոխազդեցություն իրականացնելու կամ որևէ ֆերմենտի շուրջ հնարավորինս շատ ելանյութ կուտակելու համար։ Այդ իսկ պատճառով որոշ նախակորիզավորներ ունեն թաղանթային ծալքեր կամ բաժանումներ, որոնք և՛ կորիզավոր, և՛ նախակորիզավոր բջիջներում ունեն նույն գործառույթը։
Օրինակ՝ ֆոտոսինթեզ իրականացնող բակտերիաները սովորաբար ունեն թաղանթային ծալքեր, որոնց միջոցով լուսային փուլի ժամանակ կարող են մեծացնել արտաքին թաղանթի լույսի կլանման մակերեսը (այս կառուցվածքը նման է բույսերում թիլակոիդների թաղանթի ծալքերին)։ Այս բակտերիաներում հաճախ առկա են լինում նաև կարբօքսիսոմներ՝ սպիտակուցապատ բաժանումներ, որոնցում առկա է ածխաթթու գազի բարձր կոնցենտրացիա Կալվինի ցիկլի ժամանակ ածխաթթու գազի ամրագրման համար։

Ստուգիր գիտելիքներդ

  1. Դու էլեկտրոնային մանրադիտակով ուսումնասիրում ես վերջերս հայտնաբերված միաբջիջ օրգանիզմ։
    Ինչպե՞ս որոշել՝ օրգանիզմը կորիզազավոր է, թե նախակորիզավոր
    Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: