معلومة

ما هو أكثر الكائنات الحية تحملاً للحرارة؟


ما هو أكثر الكائنات الحية مقاومة للحرارة (أو المحبة للحرارة - فرط الحرارة) التي تم تحديدها حتى الآن؟ ما هي التكيفات التي يمتلكها هذا الكائن الحي لتحمل درجات الحرارة المرتفعة هذه؟


Methanopyrus kandleri كان قادرًا على النمو والتكاثر في درجات حرارة تصل إلى 122 درجة مئوية عندما تقل عن 20 ضغطًا جويًا (تاكاي وآخرون ، 2008). تم تحقيق ذلك في المختبر ولكن النظرية يجب أن تكون صحيحة بالنسبة للفتحات الحرارية في أعماق البحار. سلالة أخرى من M. kandleri نجا من الحضانة إلى 130 درجة مئوية ومع ذلك لم يكن قادرًا على التكاثر عند درجة الحرارة هذه.

أحد التعديلات الرئيسية للمهتمين بالحرارة هو الاختيار نحو نسخة شديدة الاستقرار من إنزيم بوليميراز الحمض النووي. يسمح هذا بتكرار الحمض النووي في درجات حرارة عالية ويشبه بوليميراز `` طاق '' المستخدم في تفاعل البوليمر المتسلسل في المختبرات ، المشتق من محب للحرارة آخر ، ثيرموس أكواتيكوس.


مراجع

  • Takai K، Nakamura K، Toki T، Tsunogai U، Miyazaki M، Miyazaki J، Hirayama H، Nakagawa S، Nunoura T، Horikoshi K. 2008. تكاثر الخلايا عند 122 درجة مئوية وإنتاج الميثان الثقيل نظريًا بواسطة ميثانوجين شديد الحرارة تحت الزراعة تحت الضغط العالي. PNAS 105: 10949-10954.

أود أن أضيف أنه من الناحية الكيميائية الحيوية ، تميل الحيوانات والكائنات الحية الدقيقة من الفتحات الحرارية إلى الحصول على محتوى أعلى من GC في جينوماتها ، مما يجعلها أكثر مقاومة للحرارة.

يتم تكييف جميع البروتينات للعمل في درجات حرارة أعلى. يوجد عدد أكبر من جسور الملح وروابط هيدروجينية محددة في البروتينات لتثبيتها - المزيد من الأرجينين ، المزيد من أحماض الجلوتاميك ، وما إلى ذلك. بينما يشير هذا المرجع إلى أن السيستين أقل شيوعًا ، أتخيل أن أي شيء ليس في بيئة مختزلة سيكون له المزيد من روابط ثاني كبريتيد - على سبيل المثال للبروتينات على سطح الخلية.

تميل فتحات أعماق البحار الكبريتية إلى التناقص كما هو الحال في داخل الخلية ، ولكن ربما في حالة الكائنات المنبعثة من ينابيع المياه الساخنة العذبة ، قد يكون هذا هو الحال.

المرجع: http://peds.oxfordjournals.org/content/13/3/179.full


ماذا عن النار؟ تولد حرائق العشب عبر البراري أو حرائق الغابات درجات حرارة تزيد عن تلك المذكورة هنا ، ومع ذلك ، فإن العديد من الكائنات الحية ، معظمها نباتات ، تحتاج إلى النار للسماح للبذور بالفتح والإنبات. أعلم أن النار حالة قصيرة العمر ، لكنها متطرفة مع ذلك. لحاء البلوط ، على سبيل المثال ، مقاوم للحريق.


ما هو أكثر الكائنات الحية تحملاً للحرارة؟ - مادة الاحياء

من إنتاج جيم ديكون
معهد الخلية والبيولوجيا الجزيئية ، جامعة إدنبرة


نطاقات درجة حرارة الكائنات الحية الدقيقة

يمكن تصنيف الكائنات الحية الدقيقة في فئات واسعة (ولكن ليست دقيقة جدًا) ، وفقًا لنطاقات درجة حرارة نموها.

  • يسيكروفيلز (محب البرد) يمكن أن ينمو عند 0 درجة مئوية ، وبعضها حتى أقل من -10 درجة مئوية يكون الحد الأعلى لها في كثير من الأحيان حوالي 25 درجة مئوية.
  • Mesophiles تنمو في نطاق درجة حرارة معتدلة ، من حوالي 20 درجة مئوية (أو أقل) إلى 45 درجة مئوية.
  • عشاق الحرارة محبة للحرارة ، مع درجة حرارة نمو مثالية تبلغ 50 درجة مئوية أو أكثر ، بحد أقصى 70 درجة مئوية أو أكثر ، وحوالي 20 درجة مئوية كحد أدنى.
  • فرط الحرارة أعلى من 75 درجة مئوية وبالتالي يمكن أن تنمو في أعلى درجات الحرارة التي يتحملها أي كائن حي. مثال متطرف هو الجنس بيروديكتيوم، الموجودة في المناطق ذات الحرارة الجوفية في قاع البحر. درجة حرارة لا تقل عن 82 درجة مئوية ، والحد الأقصى 105 درجة مئوية ونموها الأقصى 110 درجة مئوية.

يجب التأكيد على أن درجات الحرارة للتجمعات أعلاه تقريبية فقط. على سبيل المثال ، قد نستخدم معايير مختلفة لتصنيف بدائيات النوى وحقيقيات النوى. الحد الأقصى لدرجة الحرارة لنمو أي كائن حقيقي النواة محب للحرارة هو حوالي 62-65 درجة مئوية والحد الأعلى لأي حقيقيات نواة ضوئية حوالي 57 درجة - للطحالب الحمراء كالداريوم السيانديوم، التي تنمو حول الينابيع الساخنة ودرجة الحرارة المثلى 45 درجة مئوية على عكس ذلك ، يمكن لبعض البكتيريا الزرقاء أحادية الخلية أن تنمو حتى 75 درجة مئوية ، ويمكن لبعض بدائيات النوى غير الضوئية أن تنمو عند 100 درجة مئوية أو أكثر.

أدناه ، نأخذ في الاعتبار نوعين رئيسيين من المحبة للحرارة - الميكروبات التي تنمو في مواقع الطاقة الحرارية الأرضية ، وتلك التي تنمو في & quot؛ تسخين ذاتي & quot ؛ مواد مثل السماد. ومع ذلك ، تشير بعض التقارير الحديثة جدًا إلى أن هذه الأنواع المختلفة من البيئة يمكن أن تشترك في بعض الكائنات الحية الشائعة.

دراسة البيئات القاسية لديها إمكانات كبيرة في مجال التكنولوجيا الحيوية. على سبيل المثال ، النوعان المحبة للحرارة ثيرموس أكواتيكوس و المكورات الحرارية litoralis تستخدم كمصادر للإنزيم بوليميريز الحمض النووي، من أجل تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) في بصمة الحمض النووي ، إلخ. تكون الإنزيمات من هذه الكائنات مستقرة عند درجات حرارة عالية نسبيًا ، وهو أمر ضروري لعملية تفاعل البوليميراز المتسلسل التي تتضمن دورات تسخين لكسر الروابط الهيدروجينية في الحمض النووي وترك خيوط مفردة يمكن نسخها بشكل متكرر. محب للحرارة آخر ، Bacillus stearothermophilus (درجة الحرارة القصوى 75 درجة مئوية) تمت زراعتها تجاريًا للحصول على الإنزيمات المستخدمة في مساحيق الغسيل "البيولوجية".

توجد الينابيع الساخنة والفتحات الحرارية الأرضية في عدة أجزاء من العالم ، ولكن أكبر تركيز منفرد يقع في حديقة يلوستون الوطنية بالولايات المتحدة الأمريكية. توضح الصور أدناه كيف أن بعض بدائيات النوى المحبة للحرارة (بكتيريا و العتيقة) تم تكييفها خصيصًا للنمو في هذه البيئات. في كل حالة نجد تقسيمًا للكائنات الحية الدقيقة وفقًا لدرجة الحرارة المثلى. غالبًا ما تكون هذه الكائنات ملونة بسبب وجود أصباغ التمثيل الضوئي (الأزرق والأخضر من البكتيريا الزرقاء، أحمر من الطحالب الحمراء أو البكتيريا الأرجواني) أو أصباغ كاروتينويد (الأصفر والبني لبعض العتائق).

MT Madigan ، JM Martinko & amp J Parker (1997) بيولوجيا بروك للكائنات الدقيقة. الطبعة الثامنة .. برنتيس هول. (انظر http://www.prenhall.com/brock/)

MT Madigan & amp BL Marrs (1997) معاقبة البيئات: المتطرفون. Scientific American العدد 4 (http://www.sciam.com/0497issue/0497marrs.html)

م. آدامز و آر إم. كيلي. (1995) الإنزيمات المعزولة من الكائنات الحية الدقيقة التي تنمو في البيئات القاسية. أخبار الكيمياء والهندسة 73, 32-42.

المتطرفون. عدد خاص من اتحاد جمعيات الأحياء الدقيقة الأوروبية (FEMS) مراجعات علم الأحياء الدقيقة 18العدد 2-3 مايو 1996.

K. O Stetter (1996) Hyperthermophiles في تاريخ الحياة. في تطور النظم البيئية الحرارية المائية على الأرض (والمريخ؟). حرره GR Bock و amp JA Goode. جون وايلي وأولاده.

يتكون السماد من أي المواد العضوية القابلة للتحلل بسهولة التي يتم الاحتفاظ بها في كومة مع المغذيات المعدنية الكافية (مثل النيتروجين) و تهوية كافية لتمكين النمو الميكروبي السريع. المثال الأكثر شيوعًا هو كومة السماد في الحديقة ، ولكن الأمثلة الأكثر أهمية هي مصانع التسميد المستخدمة لمعالجة النفايات البلدية ، والسماد المستخدم في إنتاج الفطر التجاري.

عملية التسميد النموذجية موضحة في شكل ه أدناه. هناك مرحلة أولية من النمو الميكروبي السريع (أ) على السكريات والأحماض الأمينية المتاحة بسهولة. تبدأ هذه المرحلة بواسطة الكائنات الحية المتوسطة ، التي تولد الحرارة عن طريق التمثيل الغذائي الخاص بها وترفع درجة الحرارة إلى درجة يتم فيها قمع أنشطتها الخاصة. ثم عدد قليل من الفطريات المحبة للحرارة (على سبيل المثال صديد الجذور, الشكل و) والعديد من البكتيريا المحبة للحرارة (مثل Bacillus stearothermophilus) مواصلة العملية ، ورفع درجة حرارة المادة إلى 70-80 درجة مئوية في غضون أيام قليلة. هذه ذروة التسخين مرحلة (ب) له تأثير عميق على السكان الميكروبيين ، لأنه يدمر أو يعطل جميع الكائنات الحية المتوسطة (والفطريات الأولية المحبة للحرارة مثل صديد الجذور) ويؤدي إلى مرحلة طويلة من درجات الحرارة العالية تفضل الأنواع الأخرى المحبة للحرارة.

الشكل هـ. التغيرات في درجة الحرارة (الخط الصلب) ومجموعات الفطريات المتوسطة (الخط المكسور) والفطريات المحبة للحرارة (الخط المنقط) في سماد قش القمح. استنادًا إلى بيانات Chang & amp Hudson ، 1967. يُظهر المحور الأيسر مجموعات فطرية (لوغاريتم وحدات تشكيل مستعمرة لكل جرام من السماد المغطى على أجار) يُظهر المحور الأيمن درجة الحرارة في وسط السماد. مراحل أ-د يشار إليها في النص.

في نهاية المطاف تنخفض درجة الحرارة وتعيد الكائنات الحية متوسطة الحجم استعمار السماد وتزيح الحرارة (د في الشكل هـ). ومع ذلك ، فإن بعض الأنواع التي تتحمل الحرارة مثل دخان الرشاشيات يمكن أن تستمر في النمو. يمكن أن تنمو هذه الفطريات في درجات حرارة تتراوح من 12 درجة مئوية إلى حوالي 52-55 درجة مئوية. بالمعنى الدقيق للكلمة ، إنه ليس محبًا للحرارة لأن درجة الحرارة المثلى أقل من 50 درجة ، ولكنه عضو شائع جدًا ومهم في مجتمع السماد عالي الحرارة.

تم الحصول على جميع الفطريات المحبة للحرارة الموضحة أدناه عن طريق طلاء جزيئات صغيرة من سماد الحديقة على أجار البطاطس-دكستوز المحتوي على عوامل مضادة للجراثيم (الستربتومايسين بالإضافة إلى كلورتتراسيكلين) عند 45 درجة مئوية.

الشكل F. صديد الجذور. مستعمرة رمادية اللون نموذجية على طبق من أجار البطاطس-سكر العنب عند 45 درجة مئوية (الصورة اليسرى). تنتج هذه الفطريات وفرة من النتوءات الهوائية والسيقان الحاملة للأبواغ (sporangiophores) متفرعة (صور مركزية ويمينية) ولها سبورانجيا على اطراف الفروع. تتكسر الجدران البُغية الرقيقة لتحرير العديد من الأبواغ ، تاركة فقط منطقة منتفخة مركزية ( كولوميلا, ج) وبقايا الجدار sporangial (رأس السهم في الصورة اليمنى).

مع نطاق درجة حرارة 20-55 درجة مئوية ، فإن هذه الفطريات هي مستعمر مبكر نموذجي للسماد العضوي ، مستغلاً السكريات البسيطة والأحماض الأمينية وما إلى ذلك الموجودة في المواد النباتية في البداية. يتم تعطيله أثناء تسخين الذروة ، ولا يتم إعادة استعماره بعد ذلك.

الشكل G. هيوميكولا (أو ثيرموميسيس) اللانوجينوس. تنمو المستعمرات على أجار البطاطس وسكر العنب (أعلى اليسار) وأجار مستخلص الشعير (أعلى اليمين) عند 45 درجة مئوية. ينتج هذا الفطر جراثيم مفردة عن طريق عملية انتفاخ تشبه البالون عند أطراف فروع الخيوط القصيرة (أسفل ، يسار). عند النضج (أسفل اليمين) يكون للجراثيم جدران مزخرفة بنية اللون.

H. lanuginosus ينمو من 30 إلى 52-55 درجة مئوية. وهو شائع للغاية في جميع أنواع المواد ذاتية التسخين وأيضًا في أعشاش الطيور والتربة التي تسخنها الشمس. يستعمر السماد بعد تسخين الذروة ويستمر طوال مرحلة ارتفاع درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإنه لا يمكن أن يتحلل من السليلوز ويبدو أنه يعيش كمعايش مع الأنواع المتحللة للسليلوز ، حيث يتقاسم بعض السكريات المنبعثة من جدران الخلايا النباتية من خلال أنشطتها التحليلية.


الشكل ح. ثيرموساسوس أورانتاكوس مستعمرة (يسار) تنمو على أجار مستخلص الشعير عند 45 درجة مئوية. ينتج اللون البرتقالي-البني عن وجود العديد من الأجسام الثمرية الصغيرة (حوالي 1 ملم) (أسكاربس) ، والتي تظهر عند التكبير العالي (أعلى اليمين). هذه الأسكاربس هي أجسام مغلقة تسمى كليستوثيسيا، التي تحتوي على العديد أسكي، كل منها يحتوي على 8 أبواغ أسكوية. تتكسر جدران cleistothecia وجدران الأسك عند النضج لتحرير الأبواغ الأسكوية. يتم عرض أربعة أسكي تحتوي على أسكوسبورات في الصورة المركبة في أسفل اليمين. تم إطلاقها عندما تم سحق cleistothecium على شريحة ، وتظهر الأبواغ الأسكوية في مراحل مختلفة من النضج - الجراثيم البنية تكاد تكون ناضجة.

تنمو هذه الفطريات من حوالي 25 إلى 55 درجة مئوية وهي مادة قوية لتكسير السليلوز.

الشكل الأول. Paecilomyces الأنواع التي تنمو على مستخلص الشعير أجار عند 45 درجة مئوية (الصورة اليسرى). ينتج اللون الأصفر المائل للمستعمرة عن وجود هياكل أبواغ لاجنسية على الواصلة الهوائية. مراحل البوغ للجنس Paecilomyces (الصورة اليمنى) تشبه ظاهريًا تلك الخاصة بـ بنسيليوم، لأن الجراثيم (كونيديا ، ج) تتكون من خلايا على شكل قارورة (فياليدات ، ص) محمولة على أطراف الهياكل المتفرعة القصيرة التي تشبه الفرشاة. لكن النمط المتفرّع لهذه & quotbrushes & quot؛ أقل انتظامًا منه في بنسيليوم .

الشكل J. دخان الرشاشيات. هذا الفطر الشائع من السماد والحبوب المتعفنة له لون رمادي-أخضر على ألواح أجار (الصورة اليسرى) ، على عكس اللون الأخضر الأكثر إشراقًا للعديد من الأنواع الأخرى. فطر الرشاشيات محيط. مرحلة التبويض اللاجنسي النموذجية فطر الرشاشيات يتكون من واصلة بوغ (كونيديوفور، الصورة المركزية) التي تنتفخ في حويصلة عند الطرف ، وتحمل الحويصلة خلايا على شكل قارورة (فياليدات) التي تنتج الجراثيم (كونيديا). في A. fumigatus عادة ما تكون الحويصلة على شكل مضرب ، وتنشأ الفيايدات فقط من الجزء العلوي من الحويصلة ، وتتجه جميع الحويصلات إلى الأعلى. تتميز هذه الميزات إلى جانب اللون الرمادي والأخضر ودرجة الحرارة التي تتراوح من حوالي 12-52 درجة مئوية A. fumigatus من كل الآخرين فطر الرشاشيات محيط.

A. fumigatus هو فطر شائع للغاية ومثير للاهتمام وخطير بسبب انتهازيته الغذائية. وهو مادة سيلولوليتية بقوة ، ولكنه يمكن أن ينمو أيضًا على الهيدروكربونات في كيروسين الطيران ، ويمكن أن يدخل الرئتين على شكل جراثيم مستنشقة ، مما يسبب الحساسية أو ينمو في تجاويف الرئة ، مما يسبب أورام الرشاشيات (انظر الكائنات الدقيقة المحمولة بالهواء). وقد جعلت قدرتها على النمو بسرعة عند 37 درجة مئوية هذه الفطريات مشكلة كبيرة في غرف العمليات ، حيث يمكن أن تسبب التهابات في الأعضاء الداخلية عن طريق الجروح الجراحية ، خاصة أثناء جراحة الزرع عندما يتم كبح جهاز المناعة لدى المريض.

على الرغم من أن الفطريات المحبة للحرارة تلعب دورًا رئيسيًا في تحطيم السليلوز والبوليمرات الرئيسية الأخرى في السماد ، فإن أنشطة البكتيريا مهمة أيضًا. اكتشافان حديثان يسلطان الضوء على هذه النقطة.

  • في عام 1996 تم الإبلاغ عن وجود أنواع مختلفة من السماد العضوي (مخلفات الحدائق والمطبخ ، حمأة الصرف الصحي ، أنظمة التسميد الصناعي) تحتوي على أعداد كبيرة من البكتيريا من الجنس. ترمس التي تنمو على ركائز عضوية عند درجات حرارة تتراوح من 40-80 درجة مئوية ، مع نمو أمثل بين 65 و 75 درجة مئوية. كانت الأرقام عالية تصل إلى 10 7 إلى 10 10 لكل جرام وزن جاف من السماد. بوغ تشكيل عصية تم العثور على الأنواع أيضًا ، لكنها لم تكن قادرة على النمو فوق 70 درجة مئوية ، وبالتالي يبدو أن ترمس الأنواع ، التي كانت معروفة سابقًا فقط من مواقع الطاقة الحرارية الأرضية ، ربما تكيفت مع نظام السماد الساخن وتلعب دورًا رئيسيًا في مرحلة التسخين القصوى. [ت. بيفا وآخرون., 1996. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي62, 1723-1727].
  • أيضا في عام 1996 ، عدد من ذاتي التغذية تم عزل البكتيريا (ذاتية التغذية) من السماد العضوي. نمت هذه البكتيريا غير البوغية عند 60-80 درجة مئوية ، مع درجة حرارة 70-75 درجة مئوية ، وتشبه إلى حد كبير الهيدروجين سلالات كانت تعرف سابقًا فقط من مواقع الطاقة الحرارية الأرضية. يحصلون على طاقتهم عن طريق أكسدة الكبريت أو الهيدروجين ، ويصنعون مادتهم العضوية من ثاني أكسيد الكربون2. [ت. بيفا وآخرون., 1996. محفوظات علم الأحياء الدقيقة165, 34-40]

هناك الكثير لنتعلمه عن تفاعلات الكائنات الحية الدقيقة في أنظمة التسميد. العمل في هذا المجال مدفوع إلى حد كبير بالاحتياجات التجارية لإنتاج سماد لإنتاج محاصيل عيش الغراب (أغاريكوس الأنواع) والمعالجة السريعة والفعالة للنفايات البلدية (المنزلية) والصناعية.

على النقيض من التسلسل النموذجي & quot؛ الطبيعي & quot للتسميد (الشكل E) ، يتم إنتاج سماد الفطر التجاري من خلال عملية مقطوعة من مرحلتين ، مصممة لتقليل فقد المواد السليلوزية التي أغاريكوس يمكن استخدامها للنمو. تتضمن المرحلة الأولى تسخين الذروة لسماد القش حتى 70-80 درجة مئوية لعدة أيام. ثم يتم بسترة السماد عند 70 درجة مئوية ويبقى عند حوالي 45 درجة مئوية لبضعة أيام أخرى (المرحلة الثانية). أخيرًا ، يتم خفض درجة الحرارة ويتم تلقيح السماد أغاريكوس. كلتا المرحلتين الأوليتين ضروريتان لإنتاج عوائد عالية من الفطر. تشير الأعمال الحديثة إلى أن الفطريات المحبة للحرارة Scytalidium ثيروفيلوم يصبح مهيمنًا في المرحلة الثانية ويمكن لوجوده تقريبًا مضاعفة محصول الفطر [G. ستراتسما وآخرون., 1995. المجلة الكندية لعلم النبات 73، S1019-1024]. سبب ذلك لا يزال مجهولا.

أظهرت أعمال أخرى ذلك Agaricus bisporus (الفطر التجاري) يمكن أن يستخدم البكتيريا الحية أو المقتولة بالحرارة كمصدر وحيد للنيتروجين للنمو. مثل العديد من أعضاء المجموعة الفطرية Basidiomycota، لا تنمو هذه الفطريات في مصادر النيتروجين غير العضوية مثل الأمونيوم أو النترات ، ولكنها تستخدم النيتروجين العضوي بسهولة ، والذي يمكن أن يتحلل عن طريق إطلاق إنزيمات البروتياز. وبالتالي ، فإن النشاط البكتيري الأولي العالي في السماد قد يزود الفطريات بمصدر النيتروجين المفضل.


ما هو أكثر الكائنات الحية تحملاً للحرارة؟ - مادة الاحياء

يمكن اعتبار التحلل بمثابة استعراض للعديد من المخلوقات الصغيرة جدًا. تعتمد كيفية استمرار التحلل في العمود الخاص بك على البكتيريا والفطريات التي تعيش فيه ، والمكونات التي أدخلتها بالداخل ، والعوامل البيئية مثل الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة.

تهاجم الكائنات المتحللة الأولى التي تذهب إلى العمل معظم جزيئات الطعام المتاحة ، مثل السكريات والكربوهيدرات والبروتينات. أثناء نموها ، تغير هذه البكتيريا والفطريات الأولى البيئة أيضًا. على سبيل المثال ، تنتج الحرارة وتغير الأس الهيدروجيني وتستهلك الأكسجين. سترى هذه التغييرات في العمود الخاص بك حيث تصبح أجزاء النبات مظلمة وغروية.

عندما تغير هذه الكائنات بيئتها الخاصة ، يمكن لهذه الكائنات أن تخلق ظروفًا تفضل الميكروبات المتنافسة. التعريف البيولوجي للخلافة هو استبدال نوع واحد من الكائنات الحية بآخر ، غالبًا بسبب التغيرات البيئية التي أحدثها الكائن الحي الأول.

في عمود التحليل الخاص بك ، على سبيل المثال ، قد يزدهر نوع واحد من البكتيريا ، مما يؤدي إلى تغيير درجة الحموضة ورفع درجة حرارة العمود في العملية. قد تكون هذه الظروف الجديدة مواتية لنوع من البكتيريا أكثر تحملاً للحرارة ، والذي سيتغلب على البكتيريا الأصلية.

سيُظهر لك عمود التحليل العملية الديناميكية للانحلال: قد يظهر زغب أبيض غريب ويغطي عمودك لبضعة أيام قبل أن يختفي فجأة ليحل محله زغب غامق يتسلق جانبًا واحدًا. قد ترى شيئًا برتقاليًا ولزجًا يتحرك ببطء على طول غصين متعفن. يمكنك أيضًا ملاحظة الحياة غير الميكروبية مثل ذباب الفاكهة والعث والديدان الألفية.

تُعرف البكتيريا والفطريات والطحالب والبروتوزوا والكائنات الحية الأخرى التي تعيش على مادة ميتة أو متحللة مجتمعة باسم النباتات الرخامية.

غالبًا ما تفرز الخلايا الرمية إنزيمات على المواد التي ترغب في تناولها. الإنزيمات هي مواد كيميائية حيوية ، وهي مسؤولة عن جميع أنواع التفاعلات الكيميائية بما في ذلك تكسير المادة إلى أجزاء قابلة للهضم للمحللات. فعلى سبيل المثال ، يظهر سجل متهالك ملقى على أرضية الغابة عمل الإنزيمات التي تصنعها النباتات الرخامية.

البكتيريا هي الأكثر عددًا من المُحلِّلات. قد تحتوي التربة الجيدة على 100 إلى 1000 مليون بكتيريا لكل جرام. قد ترى المستعمرات البكتيرية على شكل بقع دائرية ، تتراوح من الأبيض إلى الكريمي إلى البني اللون.

هناك أنواع عديدة من البكتيريا. يمكنك التعرف على نوع واحد من خلال رائحته. تعيش هذه البكتيريا ، التي تسمى الفطريات الشعاعية ، في التربة وهي مسؤولة عن تلك الرائحة الترابية الطازجة التي تصاحب التربة المحروثة حديثًا ، أو أمطار الصيف التي طال انتظارها.

قد تظهر الفطريات في العمود الخاص بك على شكل بطانية من العفن تغطي بعض الأشياء المتعفنة اللذيذة.تشكل الفطريات العفن متاهات من الخيوط الدقيقة تسمى الفطريات. إذا نظرت عن كثب ، فقد ترى نقاطًا صغيرة على طول الخيوط. هذه النقاط هي أجسام مثمرة تطلق جراثيم فطرية. يتميز العفن الشائع بشكل خاص ، Rhizopus ، بمظهر قطني مع نقاط سوداء ، وغالبًا ما يظهر على الخبز والفواكه والأطعمة الأخرى.

قوالب الوحل هي كائنات حية تتحرك وتتغذى على الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا. غالبًا ما تكون ذات ألوان زاهية ولها مظهر البودنج واتساقها. غالبًا ما تتحرك قوالب الوحل نحو الضوء ، تاركة وراءها آثارًا تشبه الحلزون ، وتنتج العديد من الأجسام الثمرية الصغيرة ، بعضها يشبه عيش الغراب الصغير.

قد تظهر الطحالب في عمودك كمسحة خضراء على سطح التربة أو على غصين رطب. ربما تكون قد رأيت الطحالب ، مثل سبيروجيرا ، تنمو على ضفاف نهر أو بحيرة أو ربما على جوانب حوض للأسماك أو كأعشاب بحرية في المحيط.

البروتوزوان هو كائن حي آخر له دور في دراما التحلل. تختلف هذه الكائنات وحيدة الخلية ، مثل الأميبات ، على نطاق واسع في الحجم والشكل والطريقة التي تتحرك بها. قد ترى البروتوزوا تسبح إذا قمت بخلط القليل من الماء مع بعض المواد المتحللة وفحصها تحت المجهر. على الرغم من أن الكثير من الإجراء يحدث على نطاق مجهري ، فإن التحلل هو عملية مثيرة حتى للعين المجردة. من خلال دراسة عمود التحليل الخاص بك ، يمكنك التعرف على التنوع الكبير ونشاط الحياة الميكروبية. قد تكون البكتيريا والفطريات والطحالب والأوليات صغيرة ولكنها مسؤولة عن قدر كبير من التغيير.


التسميات ذات الحدين

تُعرف ثقافة التسمية (للكائنات المختلفة) التي تمارس بشكل موحد في جميع أنحاء العالم باسم التسمية ذات الحدين.

تتكون التسمية ذات الحدين إلى حد كبير من كلمتين - تبدأ الكلمة الأولى بحرف كبير وتعرف باسم جنس (الكائن الحي) وتبدأ الكلمة الثانية بحرف صغير وتحدد نوع الكائن الحي.

يجب كتابة التسمية ذات الحدين بخط مائل ومعروف أيضًا بالاسم العلمي.

على سبيل المثال ، فإن التسميات ذات الحدين للإنسان هي - الانسان العاقل نمر - النمر دجلة، إلخ.


ما هم المتطرفون؟ (مع الصور)

المتطرف هو أي ميكروب ينمو في ظروف قاسية من درجة الحرارة أو الضغط أو الملوحة أو تركيزات المواد الكيميائية المعادية. تنتمي العديد من الكائنات الحية المتطرفة إلى المملكة القديمة ، والمعروفة أيضًا باسم Archaebacteria ، ومعظم البكتيريا القديمة المعروفة هي الكائنات المتطرفة. هناك أيضًا الكائنات الحية المتطرفة التي يمكن العثور عليها خارج المملكة القديمة ، على سبيل المثال ، هناك بكتيريا وبدائيات النوى حقيقية النواة التي تعتبر من الكائنات الحية المتطرفة ، بالإضافة إلى أنواع من الديدان والقشريات والكريل.

فيما يلي أنواع مختلفة من المتطرفين. قد تندرج بعض الأشخاص المتطرفين في أكثر من فئة واحدة:

  • Acidophile كائن حي بمستوى حموضة أمثل عند أو أقل من الرقم الهيدروجيني 3. & # 13
  • Alkaliphile: كائن حي بنمو أمثل عند مستويات الأس الهيدروجيني 9 أو أعلى. & # 13
  • Endolith: كائن حي يعيش داخل الصخور. & # 13
  • Halophile كائن حي يتطلب على الأقل 2M من NaCl للنمو. & # 13
  • Hyperthermophile: كائن حي يمكنه النمو في درجات حرارة تتراوح بين 80-110 درجة مئوية (176-230 درجة فهرنهايت). & # 13
  • Hypolith: كائن حي يعيش داخل الصخور في الصحاري الباردة. & # 13
  • مقاوم للمعادن: قادر على تحمل مستويات عالية من المعادن الثقيلة ، مثل النحاس والكادميوم والزرنيخ والزنك. & # 13
  • Oligotroph: كائن حي قادر على النمو في بيئات محدودة التغذية. & # 13
  • Piezophile: كائن يعيش على النحو الأمثل تحت ضغط هيدروستاتيكي مرتفع. & # 13
  • Polyextremophile: كائن حي يمكنه البقاء على قيد الحياة في ظروف قاسية مختلفة. & # 13
  • Psychrophile: كائن حي يمكنه النمو في درجات حرارة 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) أو أقل. & # 13
  • مقاومة الإشعاع: مقاومة لمستويات عالية من الإشعاع المؤين. & # 13
  • Thermophile: كائن حي يمكنه النمو في درجات حرارة تتراوح بين 60-80 درجة مئوية (140-176 درجة فهرنهايت). & # 13
  • Xerophile: كائن حي يمكن أن ينمو في بيئات ذات نشاط مائي منخفض. & # 13

تعيش دودة بومبي ، وهي متطرفة ، على قاع المحيط المتجمعة بجوار الفتحات الحرارية المائية. تعيش في درجات حرارة تصل إلى 176 درجة فهرنهايت (80 درجة مئوية) ، هذه الحيوانات هي الأكثر تحملاً للحرارة المعروفة للعلم ، وهي ليست حتى أحادية الخلية. نظرًا لأنهم يعيشون في مثل هذه المناطق المعزولة ، لم يتم اكتشاف العديد من الأشخاص المتطرفين حتى السبعينيات.

ربما تكون البكتيريا ، التهاب المكورات العقدية، تم العثور عليها في كاميرا المسبار القمري Surveyor 3 بواسطة رواد فضاء Apollo 12. عاشت هذه البكتيريا على سطح القمر لمدة ثلاث سنوات. يدرس العلماء أحيانًا الأشخاص المتطرفين كنماذج محتملة لما قد تبدو عليه الحياة أو كيف ستعمل في عوالم أخرى. & # 13

مايكل هو مساهم قديم في AllThingsNature متخصص في الموضوعات المتعلقة بعلم الحفريات والفيزياء وعلم الأحياء وعلم الفلك والكيمياء والمستقبل. بالإضافة إلى كونه مدونًا شغوفًا ، فإن مايكل متحمس بشكل خاص لأبحاث الخلايا الجذعية والطب التجديدي وعلاجات إطالة الحياة. وقد عمل أيضًا في مؤسسة Methuselah ومعهد التفرد للذكاء الاصطناعي ومؤسسة Lifeboat.

مايكل هو مساهم قديم في AllThingsNature متخصص في الموضوعات المتعلقة بعلم الحفريات والفيزياء وعلم الأحياء وعلم الفلك والكيمياء والمستقبل. بالإضافة إلى كونه مدونًا شغوفًا ، فإن مايكل متحمس بشكل خاص لأبحاث الخلايا الجذعية والطب التجديدي وعلاجات إطالة الحياة. وقد عمل أيضًا في مؤسسة Methuselah ومعهد التفرد للذكاء الاصطناعي ومؤسسة Lifeboat.


6 مجموعات مهمة من المتطرفين | علم الاحياء المجهري

النقاط التالية تسلط الضوء على المجموعات الست الهامة من المتطرفين. المجموعات هي: 1. حامضيات 2. ألكالوفيليس 3. محبات للملوثات 4. محبات نفسية 5. محبات حرارة و ذبابة شديدة الحرارة 6. محبي باروفيل.

المجموعة رقم 1:

معظم البيئات الطبيعية على الأرض محايدة بشكل أساسي ، حيث يتراوح الرقم الهيدروجيني بين 5 و 9. فقط عدد قليل من الأنواع الميكروبية يمكن أن تنمو عند درجة حموضة أقل من 2 أو أكبر من 10. الكائنات الدقيقة التي تعيش عند درجة حموضة منخفضة تسمى حامضية.

تميل الفطريات كمجموعة إلى أن تكون أكثر تحملاً للأحماض من البكتيريا. تنمو العديد من الفطريات على النحو الأمثل عند درجة الحموضة 5 أو أقل ، وينمو عدد قليل جيدًا عند قيمة pH منخفضة تصل إلى 2. العديد من أنواع الثيوباسيلوس وأجناس العتائق بما في ذلك Sulfolobus و Thermoplasma هي حمضية.

هذا ferroxidans و Sulfolobus sp. يؤكسد معدن الكبريتيد وينتج حامض الكبريتيك. العامل الأكثر أهمية لإلزام الحموضة هو المذكر السيتوبلازمي والشيبران للبكتيريا الحمضية الإجبارية والشيريا التي تذوب بالفعل وتحلل جدار الخلية. يشير هذا إلى أن هناك حاجة إلى تركيز عالٍ من أيونات H + لاستقرار الغشاء.

تتشكل البيئة شديدة الحموضة بشكل طبيعي من الأنشطة الجيوكيميائية (مثل إنتاج الغازات في الفتحات الحرارية المائية وبعض الينابيع الساخنة) ومن الأنشطة الأيضية لبعض الأشخاص الذين يعانون من الحموضة. تم العثور على حامض أيضا في الحطام المتبقي من تعدين الفحم. على نحو خجول ، لا يستطيع الأشخاص المتطرفون المحبون للأحماض تحمل الحموضة الكبيرة داخل خلاياهم ، حيث يمكن أن تدمر الحمض النووي.

يبقون على قيد الحياة بإبعاد الحمض. لكن الجزيئات الدفاعية توفر هذه الحماية وكذلك الجزيئات الأخرى التي تلامس البيئة يجب أن تكون قادرة على العمل في حموضة شديدة. في الواقع ، تستطيع الإنزيمات المتطرفة (الإنزيمات التي توفر القدرة على التكيف) العمل عند درجة حموضة أقل من واحد ، أكثر حمضية من الخل أو عصير المعدة. تم عزل هذه الإنزيمات من جدار الخلية وغشاء الخلية الكامنة لبعض الحموضة.

(ط) علم وظائف الأعضاء:

الحموضة الملزمة لها درجة حموضة مثالية للنمو تظل منخفضة للغاية (1 إلى 4). لحماية الإنزيمات داخل الخلايا والمكونات الأخرى من الأس الهيدروجيني المنخفض إلى المتوسط ​​، يحافظ الأعضاء والخجولون على تدرج كبير في درجة الحموضة عبر الميم والشيبران. توجد أشكال خاصة من الشفة والخجول في ذكرياتها والتي قد تقلل من تسرب H + إلى أسفل قيمة الرقم الهيدروجيني.

على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن وجود بعض الأحماض الدهنية والخجول لدعم التكيفات الخاصة للنمو والبقاء على قيد الحياة عند درجة حموضة منخفضة للغاية. الحموضة تحافظ على درجة الحموضة السيتوبلازمية حول 6.5. في هذه الكائنات الحية ، يبقى الرقم الهيدروجيني بشكل عام 1-2 وهو أقل بالمقارنة مع العدلات والقلويات.

في الحموضة ، يتم تعويض الأس الهيدروجيني عن طريق الجهد الكهربائي الداخلي الموجب الذي هو عكس ذلك الموجود في العدلات. يتم إنشاء الجهد الكهربائي المعكوس عن طريق امتصاص K + الكهربائي الذي يسمح للخلايا ببثق المزيد من H + وبالتالي الحفاظ على الرقم الهيدروجيني الداخلي.

(2) التكيف الجزيئي:

يكمن العامل الأكثر أهمية لإلزام الحموضة في الغشاء السيتوبلازمي. عندما يرتفع الرقم الهيدروجيني إلى الحياد ، يذوب الغشاء السيتوبلازمي للبكتيريا المحبة للحموضة بشكل إلزامي وتتلاشى الخلايا. يُقترح أن التركيز العالي لأيونات الهيدروجين ضروري لاستقرار الغشاء الذي يسمح للبكتيريا بالبقاء.

(3) التطبيقات:

تتراوح التطبيقات المحتملة للأحماض المتطرفة المقاومة للأحماض من محفزات لتخليق المركبات في المحاليل الحمضية إلى إضافات لتغذية الحيوانات التي تهدف إلى العمل في معدة الحيوان.

عند إضافتها إلى العلف ، تعمل الإنزيمات على تحسين قابلية هضم الحبوب باهظة الثمن ، وبالتالي تجنب الحاجة إلى طعام أكثر تكلفة. تساعد بروتينات Rusticyanin من الحمضية في استقرار الحمض. تم إنشاء التعبير عن جينات مقاومة الزرنيخ غير المتجانسة في Thiobacillus ferrooxidans المؤكسدة للحديد كنهج للتكنولوجيا الحيوية للمعالجة الحيوية.

المجموعة رقم 2. alkalophiles:

تعيش القلويات في تربة محملة بالكربونات وبحيرات الصودا ، مثل تلك الموجودة في وادي ريفت بأفريقيا وغرب الولايات المتحدة. تم الإبلاغ عن أول بكتيريا قلوية في عام 1968.

كانت معظم بدائيات النوى القلوية التي تمت دراستها عبارة عن بكتيريا هوائية غير بحرية وتم الإبلاغ عنها على أنها Bacillus spp. فصلهم Krulwich و Guffanti (1989) إلى فئتين رئيسيتين: الكائنات التي تتحمل القلويات (درجة الحموضة 7.0-9.0) (التي لا يمكن أن تنمو فوق الرقم الهيدروجيني 9.5) والكائنات القلوية (درجة الحموضة 10.0- 12.0).

معظم الكائنات المحبة للقلويات الهوائية أو اللاهوائية الاختيارية. بعض القلويات هي Bacillus alkalophilus و B.firmus RAB و Bacillus sp. رقم 8-1 و Bacillus sp. رقم C-125 الذي يحمل سوطًا وبالتالي فهو متحرك. تعتبر الحركة المستحثة بالسوط بواسطة قوة دافعة الصوديوم (smf) بدلاً من القوة الدافعة للبروتون (pmf).

إنها متحركة عند درجة الحموضة 9-10.5 ولكن لا توجد حركية عند الرقم الهيدروجيني 8. تم استخدام البكتيريا المحبة للقلويات الحد من النيلي (Bacillus sp.) المعزولة من كرة النيلي لتحسين عملية التخمير النيلي. يحتوي جدارها الخلوي على مركبات حمضية مماثلة في تكوينها للببتيدوغليكان.

(أنا) علم وظائف الأعضاء:

يمكن أن يحافظ سطح الخلية من القلويات على درجة الحموضة داخل الخلايا المحايدة في بيئة قلوية من الرقم الهيدروجيني 10-13. التركيز الموصى به من NaOH للتخمير على نطاق واسع هو 5.2٪ اعتمادًا على الكائن الحي. يجب أن يظل الأس الهيدروجيني 8.5-11. أيونات الصوديوم (Na +) مطلوبة للنمو والتكاثر وأيضًا للإنبات. أثبت وجود أيونات الصوديوم في البيئة المحيطة أنه ضروري للنقل الفعال للمذاب عبر الأغشية.

في نظام نقل غشاء أيون Na + ، يتم تبادل H + مع Na + بواسطة Na + / H + نظام المنفذ المضاد ، وبالتالي توليد قوة دافعة للصوديوم (smf). هذا يدفع الركيزة مصحوبة بأيونات Na + في الخلية.

زاد دمج α-aminobutyrate (AIB) مرتين مع تغير الأس الهيدروجيني الخارجي من 7 إلى 9 ، كما أن وجود أيونات Na + يعزز التضمين بشكل كبير. تم عزل واستنساخ الاستنساخ الجزيئي لشظايا الحمض النووي التي تمنح مادة قلوية. هذا الجزء مسؤول عن نظام مضاد المنفذ Na + / H + في القلوية للكائنات الدقيقة القلوية.

(ثانيا) التكيف الجزيئي:

تحتوي القلويات على دهون غير عادية مرتبطة بفوسفات الجلسرين تمامًا مثل العتائق الأخرى. في هذه الدهون ، توجد هيدروكربونات طويلة السلسلة ، متفرعة ، إما من نوع نباتي أو ثنائي الفيتانيل.

يظل الأس الهيدروجيني داخل الخلايا محايدًا من أجل منع الجزيئات القلوية المتغيرة في الخلية. قد يختلف الرقم الهيدروجيني داخل الخلايا بمقدار 1-1.5 وحدة من الحياد الذي يساعد هذه الكائنات على البقاء في بيئة خارجية شديدة القلوية.

(3) التطبيقات:

تنتج بعض القلويات إنزيمات تحلل مائي مثل البروتياز القلوي ، والتي تعمل بشكل جيد عند درجة الحموضة القلوية. هذه تستخدم كمكملات للمنظفات المنزلية.

على سبيل المثال ، تم إنتاج بروتياز قلوي يسمى سبتيليزين من B. subtilis الذي يستخدم في المنظفات. قماش الدنيم المغسول بالحجر يرجع إلى استخدام هذه الإنزيمات. تعمل هذه الإنزيمات على تنعيم النسيج وبهتانه عن طريق تحطيم السليلوز وإطلاق الأصباغ (الجدول 29.1).

المجموعة رقم 3. الهالوفيلات:

الهالوفيل هي البكتيريا سالبة الجرام وغير البوغية وغير المتحركة التي تتكاثر عن طريق الانشطار الثنائي. تظهر مصطبغة حمراء بسبب وجود الكاروتينات ولكنها في بعض الأحيان تكون عديمة اللون. تحتوي على أكبر بلازميد معروف حتى الآن بين جميع البكتيريا المعروفة.

يمكن للهالوفيل العيش في ظروف مالحة من خلال تكيف رائع. لأن الماء يميل إلى التدفق من مناطق ذات تركيزات عالية إلى منخفضة الذائبة. ستفقد الخلية المعلقة في محلول شديد الملوحة الماء وتصبح مجففة ما لم يحتوي السيتوبلازم على تركيز ملح أعلى من بيئتها.

تتصدى الهالوفيل لهذه المشكلة عن طريق إنتاج كميات كبيرة من المذاب الداخلي أو باحتواء مادة مذابة سابقة ومشتتة من الخارج. على سبيل المثال ، تركز Halobacterium salinarum KCl في داخل الخلية. لن تعمل الإنزيمات الموجودة في السيتوبلازم إلا في حالة وجود تركيز عالٍ من حمض الهيدروكلوريك. لكن البروتينات الخلوية التي تتصل بالبيئة تتطلب تركيزًا عاليًا من كلوريد الصوديوم.

تعيش هذه المجموعة من البكتيريا في بيئة شديدة الملوحة (وتركيز ملح بنسبة 3.5٪) مثل بحيرات الملح المحايدة أو مصدر الملح الصناعي مثل الأطعمة المملحة والأسماك وما إلى ذلك. لديهم نمو مثالي عند 2-4 مولار كلوريد الصوديوم (12.23٪). ويرد في الجدول 29.2 بعض الأمثلة على البكتيريا شديدة الملوحة بدائية النواة التي تحدث في الطبيعة.

(ط) علم وظائف الأعضاء:

تفتقر البكتيريا المحبة للملوحة إلى الببتيدوغليكان في جدران الخلايا وتحتوي على دهون مرتبطة بالإيثر وبوليميراز من النوع القديم من الحمض النووي الريبي ، لكن بكتيريا Natrobacterium شديدة القلوية أيضًا. يحتوي السابق أيضًا على دهون أثير غير موجودة في الهالوفيلات المتطرفة الأخرى.

إنها بكتيريا كيميائية عضوية تتطلب أحماض أمينية وأحماض عضوية وفيتامينات لتحقيق النمو الأمثل. في بعض الأحيان يؤكسدون الكربوهيدرات كمصدر للطاقة. توجد السيتوكرومات أ ، ب ، ج ، لكن الغشاء الكيميائي بوساطة الغشاء يولد القوة الدافعة للبروتون. كما أنها تتطلب الصوديوم لأيونات الصوديوم.

تزدهر الهالوباكتريوم بشكل استثنائي في بيئة مجهدة تناضحيًا ولا تنتج مواد مذابة متوافقة. الببتيدوغليكان غائب في جدار الخلية. الأسبارتات والغلوتامات (الأحماض الأمينية الحمضية) موجودة.

يتم حماية الشحنات السالبة لمجموعات الكربوكسيل لهذه الأحماض الأمينية بواسطة أيونات الصوديوم. تتطلب ريبوسومات الهالوباكتريوم أيونات عالية من K + لتحقيق الاستقرار ، وهي ميزة فريدة حيث لا تتطلبها أي مجموعة أخرى من بدائيات النوى للمكونات الداخلية.

تتكون الدهون الغشائية لهذه العتائق من diphytanylglycerol ، نظائرها من الجليسيروفوسفوليبيد. تحتوي الهالوفيلات الشديدة على تركيز عالٍ داخل الخلايا من Na + و K + ويبدو أن بروتيناتها قد تكيفت مع هذا التركيز العالي للملح من خلال وجود جزء أكبر من بقايا الأحماض الأمينية الحمضية وتعبئة أكثر إحكاما لسلسلة بولي ببتيد أكثر من البروتين من غير المحبة للملح. بكتيريا. في البكتيريا المحبة للملوحة بشكل عام ، يتم استخدام مضاد حمضي Na + / H + لضخ Na + للخارج وقد تبين أن امتصاص الذائبة هو Na + مقترنًا في العديد من الأنواع البكتيرية.

(ثانيا) التكيف الجزيئي:

في مثل هذه البكتيريا ، يكون K + أيونات داخل الخلية أكثر من أيونات الصوديوم خارج الخلية التي تعمل كمذاب لها. وبالتالي ، تحافظ الخلايا على السلامة الخلوية. تفتقر Halobacteria إلى الببتيدوغليكان في جدرانها الخلوية وتحتوي على دهون مرتبطة بالإيثر وبوليميرات من النوع القديم من الحمض النووي الريبي التي تحافظ على الصلابة في الظروف المالحة. تسمح هذه التغييرات في الغشاء السيتوبلازمي لهذه البكتيريا بالبقاء على قيد الحياة.

(ثالثا) التطبيقات:

تصنع بعض أنواع الهالوفيل الشديدة بروتينًا يسمى بكتيريورودوبسين في غشاءها. ينتج البعض ألكانات بولي هيدروكسي وعديد السكاريد والإنزيمات والمواد المذابة المتوافقة. كما أنها تستخدم في استعادة النفط ، واكتشاف السرطان ، وفحص الأدوية ، والتحلل البيولوجي للبقايا والمركبات السامة.

حدد كوشنر (1985) الهالوباكتيريا بناءً على الاستفادة من تركيز الملح الأمثل لنموها. في هذا النظام ، غير الملوثات هي تلك التي تنمو بشكل أفضل في الوسائط التي تحتوي على & lt 0.2 M NaCl ، وتنمو الهالوفيلات الطفيفة (البكتيريا البحرية) بشكل أفضل عند 0.2 إلى 0.5 M NaCl ، والهالوفيلات المعتدلة عند 0.5 إلى 2.5 M NaCl ، وتنمو الهالوفيلات الشديدة في الوسائط يحتوي على 2.5 م إلى 5.2 م (مشبع) كلوريد الصوديوم.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن جميع أنواع الهالوفيل المتطرفة هي عتائق باستثناء نوعين من Ectothiorhodospira التمثيل الضوئي ، أحدهما Acetohalobium وواحد Actinomycete Actinopolyspora. تم وصف بعض أنواع الفطريات الشعاعية من جنس الميثانوهالوبيوم. من المعروف الآن أن المياه ذات اللون الأحمر الفاتح للملح ناتجة عن أصباغ البكتريا الجرثومية في الهالوباكتيريا.

فيما يلي إمكانات التكنولوجيا الحيوية للبكتيريا ذات الاهتمام التجاري:

لوحظت بروتينات الهالوباكتيريا الشبكية كبروتينات متكاملة للغشاء الأرجواني ، وتحتوي على أحد البروتينات التي تسمى بكتيريورودوبسين. هذا البروتين يحركه الضوء ، ويحول ضوء الشمس إلى كهرباء.

يمتص بكتيريورودوبسين الضوء عند 570 نانومتر. يوجد في شكلين. تم تحويل التكوين العابر بعد الإثارة إلى شكل رابطة الدول المستقلة بعد امتصاص الضوء (الشكل 29.1). في هذه الحالة ، يتم منع تخليق ATP وستكون الإمكانات الكهربائية الناشئة عن التدرج البروتوني مصدرًا للكهرباء. يتم استخدامه في معالجة البيانات الضوئية وكمستشعرات للضوء.

يعرض فيلم فوتوغرافي يعتمد على غشاء أرجواني خصائص مثيرة للاهتمام لأنه لا يتطلب تطويرًا. الأفلام الثلاثية الأبعاد من هذا النوع مناسبة لذاكرة الكمبيوتر ، أي المعالجة المتوازية.

في الآونة الأخيرة ، تم إدخال الرقائق الحيوية في الجيل الجديد من أجهزة الكمبيوتر. في المستقبل ، قد يكون لدى الروبوتات ذات الرؤية أجهزة استشعار حيوية تعتمد على هذا البروتين. تتجلى أيضًا تحلية المياه من خلال تطبيق بكتيريورودوبسين.

(ب) ألكانات البلاستيك الحيوي أو متعدد الهيدروكسي (PHA):

هذا النوع من البوليمرات غير المتجانسة قابل للتحلل والخجل. يُظهر مقاومة تامة للماء ومتدهورة في الأنسجة البشرية وبالتالي فهو متوافق حيويًا. لها أهمية صيدلانية وسريرية ، بما في ذلك استخدامها في تأخير إطلاق الدواء ، واستبدال العظام والخيوط الجراحية. دائمًا ما يكون إنتاج PHA أعلى باستخدام Halof. البحر الأبيض المتوسط. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع هذه الهالوباكتريا باستقرار جيني عالي وهو شرط مسبق للأغراض الصناعية.

(ج) السكريات:

تستخدم الكريمات الخارجية الميكروبية كمثبتات وسمك وعوامل تبلور ومستحلبات في الصناعات الدوائية واستعادة الطلاء والزيوت والورق والمنسوجات وصناعة الأغذية. حلوف.ينتج البحر الأبيض المتوسط ​​عديدات السكاريد غير المتجانسة عالية الكبريت والحمضية (حتى 3 جم / لتر) والتي تحتوي على مانوز كمكون رئيسي. يجمع هذا البوليمر بين خصائص ريولوجية ممتازة ومقاومة ملحوظة للملوحة القصوى ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة.

(د) استخلاص الزيت المعزز الميكروبي:

يمكن استخراج النفط المتبقي في حقول النفط الطبيعي عن طريق حقن الماء المضغوط في بئر جديد. البوليمرات الحيوية البكتيرية ذات أهمية في الاستخلاص المعزز للنفط بسبب نشاط السطح الحيوي وخصائص المستحلبات الحيوية.

(هـ) كشف السرطان:

تم استخدام بروتين (84 كيلو دالتون) من Halobacterium halobium كمستضد للكشف عن الأجسام المضادة ضد منتج الجين الورمي e-myc البشري في مصل مرضى السرطان الذين يعانون من خط خلايا سرطان الدم الانحلالي الحراري (HL-60). يبدو أن استخدام مستضدات الهالوباكتيريا كمسبار لبعض أنواع السرطان واعد.

(F) فحص المخدرات:

يؤثر البلازميد ، pGRB-1 من سلالة الهالوباكتيريوم GRB-1 المستخدم في الفحص المسبق للمضادات الحيوية الجديدة والأدوية المضادة للأورام على عقاقير حقيقية النواة من النوع IIDNA topoisomerase وعقاقير الكينوتون التي تعمل على DNA gyrase. يسبب هذا الدواء انقسام الحمض النووي للبلازميد الصغير من العتائق الملحية في الجسم الحي.

يستخدم دهن الهالوباكتيريا المرتبط بالإيثر في تحضير الجسيمات الشحمية التي لها قيمة كبيرة في صناعة مستحضرات التجميل. ستكون هذه الجسيمات الشحمية أكثر مقاومة للتحلل الحيوي ، ومدة صلاحية جيدة ومقاومة للبكتيريا الأخرى.

تم الإبلاغ عن البروتياز والأميليز من Halobacterium salinarium و H. halobium و lipases من عدة هالوبكتيريا. تم الإبلاغ عن نشاط نوكلياز خاص بالموقع في H. هالوبيوم.

(أنا) المعالجة البيولوجية:

لاحظ برتراند (1990) أن السلالة البكتيرية EH4 المعزولة من علامة الملح وجدت أنها تتحلل من الألكانات والمركبات العطرية الأخرى في وجود الملح.

(ي) فجوات أو حويصلات الغاز:

بعض Halobacterium spp. تنتج عضيات مملوءة بالغاز داخل الخلايا تسمى فجوات من حويصلات الغاز التي توفر الطفو. في المستقبل ، يمكن هندسة جينات هذه الخصائص في كائنات دقيقة أخرى لإنتاج فجوات غازية لتطفو في الماء.

يتم تحضير صلصة تسمى & # 8216nam pla & # 8217 باللغة التايلاندية من الأسماك المخمرة في محلول ملحي مركّز يحتوي على عدد كبير من البكتريا الحلزونية المسؤولة عن إنتاج الرائحة. لأنها تنتج بروتياز خارج الخلية مستقر الملح. لها أهمية في عمليات التخمير وإنتاج النكهة والرائحة.

الهالوفيل المعتدل يزيل الفوسفات من البيئة المالحة. يرجع عزل الطفرات المستقرة المقاومة لمضادات الميكروبات إلى وجود استنساخ الجينات للإفراط في إنتاج المركبات المهمة في الصناعة والمهمة.

تستخدم زراعة سبيرولينا بلاتنسيس على نطاق واسع في إسرائيل المياه المالحة والخجولة غير المناسبة للزراعة وغير الزراعية ويتم تسويق الكتلة الحيوية سبيرولينا كغذاء صحي. ينمو السبيرولينا بالشكل الأمثل في البحيرات القلوية بتركيز ملح يتراوح من 2 إلى 7٪.

المجموعة رقم 4:

تعتبر درجة الحرارة عاملاً بيئيًا مهمًا يؤثر على مجموعات الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. تم إعطاء مجموعات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة بناءً على نظام درجات حرارة مختلفة في الشكل 29.2.

تعتبر البيئات الباردة أكثر شيوعًا في البيئة الحارة خلال فصل الصيف. تشكل المحيطات التي تحافظ على متوسط ​​درجة حرارة من 1-3 درجة مئوية نصف سطح الأرض & # 8217 s. تتجمد مساحات اليابسة الشاسعة في القطب الشمالي والقارة القطبية الجنوبية بشكل دائم أو يتم تجميدها لبضعة أسابيع فقط في الصيف.

أظهر جيمس تي ستالي وزملاؤه في جامعة واشنطن أن المجتمعات الميكروبية تسكن مياه المحيطات الجليدية لبحر أنتاركتيكا التي تظل مجمدة لجزء كبير من السنين. تشمل هذه المجتمعات حقيقيات النوى الضوئية ، ولا سيما الطحالب والدياتومات بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من البكتيريا.

Polasomonas vacuolata التي حصلت عليها مجموعة Staley & # 8217s هي ممثل رئيسي لمذيع نفسي. يمكن عزل المتسامح النفسي عن الموائل الموزعة على نطاق واسع أكثر من المتحمسين النفسيين. يمكن عزلها عن التربة والمياه في المناخ المعتدل وكذلك اللحوم والحليب ومنتجات الألبان الأخرى والخضروات والفواكه تحت التبريد.

تنمو بشكل أفضل بين 20 و 40 درجة مئوية ولكن لا يمكن أن تنمو عند 0 درجة مئوية. بعد عدة أسابيع من الحضانة يمكن ملاحظة نموها المرئي. درجة الحرارة المثلى للنمو هي 4 درجات مئوية و 12 درجة مئوية للتكاثر. بدأت الكائنات الحية الدقيقة المحبة للبرد تثير اهتمام الشركات المصنعة التي تحتاج إلى إنزيمات تعمل في درجة حرارة الثلاجة مثل معالجات الطعام وصانعي العطور ومنتجي منظفات الغسيل الباردة.

يمكن أن تكون بعض الكائنات النفسية كائنات خطرة للإنسان على سبيل المثال Pseudomonas syringae ، Erwinia sp. ، Yersinia enterocolitica ، إلخ. يتم تخزين معظم الأطعمة أو المنتجات الغذائية في درجة حرارة منعشة بحيث تتوقف الميكروبات المسببة للأمراض أو الرمية عن النمو.

غالبية الميكروبات البحرية هي نفسية بسبب موطنها (المحيط). بشكل عام ، هذه هي بكتيريا سالبة الجرام على شكل قضيب. من بينها ، pseudomonads التي يعتبر P. geniculata أكثرها شيوعًا.

الميكروبات الأخرى هي P. putrefaciens و P.fragi و P. fluorescens و Flavo bacterium spp و Alcaligenes spp و Achromobacter وعدد قليل من سلالات Escherichia و Aerobacter و Aeromonas و Serratia و Proteus و Chromobacter و Vibrio وهي ذات طبيعة نفسية. الخمائر الشائعة هي أنواع المبيضات ، المستخفية ، الرودوتورولا والتورولوبسيس.

من الناحية الفسيولوجية ، توجد خاصية البكتيريا سالبة الجرام ونسبة عالية من محتويات G + C في مثل هذه الكائنات الحية الدقيقة. تحتوي الأدوية النفسية على كمية متزايدة من الأحماض الدهنية غير المشبعة في الدهون. يختفي السوط بعد زيادة درجة الحرارة.

(ط) علم وظائف الأعضاء:

يفرز السايكروفيل الإنزيمات التي تعمل على النحو الأمثل في البرد. يحتوي غشاء الخلية على نسبة عالية من الأحماض الدهنية غير المشبعة التي تحافظ على حالة شبه سائلة عند درجة حرارة منخفضة. تحتوي أيضًا الدهون في بعض البكتيريا المحبة للقلق على أحماض دهنية متعددة غير مشبعة وهيدروكربونات طويلة السلسلة ذات روابط مزدوجة متعددة.

(2) التكيف الجزيئي:

يحدث النقل النشط في مثل هذه الكائنات عند درجة حرارة منخفضة. إنه يشير إلى أن الأغشية السيتوبلازمية للمسيرين يتم بناؤها بطريقة لا تمنع درجة الحرارة المنخفضة وظيفة الغشاء. يحتوي الغشاء على أحماض دهنية متعددة غير مشبعة في دهونها والتي تحافظ على الصلابة في درجات حرارة منخفضة وبالتالي تكون الكائنات الحية قادرة على البقاء على قيد الحياة.

(3) التطبيقات:

لدى الأشخاص النفسيين ومنتجاتهم العديد من التطبيقات كما هو موضح أدناه:

(أ) مصدر المستحضرات الصيدلانية:

تم عزل العديد من الكائنات النفسية مثل Streptomyces و Alteromonas و Bacillus و Micrococcus و Moraxella و Pseudomonas و Vibrio من رواسب أعماق البحار. تنمو في درجة حرارة تتراوح بين & # 8211 3 و -30 درجة مئوية. النباتات والحيوانات المائية معرضة بشدة للإصابة بالكائنات الحية الدقيقة والخجولة المسببة للأمراض. An Alteromonas sp. تم الإبلاغ عن توليف 2 ، 3-indolinedione (isatin).

يحمي هذا المركب Palaeoman macrodactylus من الفطريات المسببة للأمراض Lagenidium callinectes. وبالمثل ، سلالة أخرى من Alteromonas sp. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالإسفنج البحري Halichondria okada وينتج قلويد التتراسيكلين على سبيل المثال ألتيميد. هناك مجال واسع لاكتشاف مركبات جديدة نشطة بيولوجيًا في علم الأحياء الدقيقة البحرية.

تم عزل عديد السكاريد المضاد للأورام على شكل نارينكتين من الفطريات الشعاعية البحرية. مزيج من البروتياز والأميليز المعزول من Bacillus subtilis يزيل اللويحة السنية.

تُستخدم الليباز بشكل أساسي كمحفزات استريو محددة وفي عمليات النقل الأحيائي والتشكيلات لمختلف المركبات ذات القيمة العالية مثل عوامل النكهة والمستحضرات الصيدلانية الصيدلانية. يتكون التريهالوز من إنزيم تريهالاز الموجود في العديد من البكتيريا المحبة للقلق.

(ب) عوامل نواة الجليد البكتيرية:

هناك العديد من الاستخدامات لعوامل نواة الجليد (INA) التي تنتجها البكتيريا. يتم استخدامها في صنع الثلج الاصطناعي ، وفي إنتاج الآيس كريم والأطعمة المجمدة الأخرى.

تستخدم هذه أيضًا في مجموعات التشخيص المناعي كاتحاد للأجسام المضادة وكبديل عن يوديد الفضة في البذر السحابي. من بين العديد من الكائنات الحية ، جذبت INAs البكتيرية الكثير من الاهتمام بسبب قدرتها على تكوين نوى جليدية عند درجة حرارة عالية نسبيًا مقارنة بالمصادر الأخرى.

(ج) صناعة التخمير:

تم العثور على الخمائر المتوسطة التي تحتوي على الأحماض الدهنية غير المشبعة في الأغشية (الدهون) لتكون مقاومة بين -80 و -20 درجة مئوية. هذه هي المفضلة لتخزينها في الخبز والصناعات التحويلية الأخرى. التخمر عند 6-8 درجة مئوية يقلل من التأثير المثبط للإيثانول على غشاء الخلية لخلايا الخميرة.

(د) في الترشيح الميكروبي:

تتضمن عمليات النض الميكروبي حاليًا الذوبان التأكسدي لخامات النحاس واليورانيوم. تتم عملية الترشيح في البلدان المعتدلة في درجات حرارة محيطة منخفضة للغاية. يتم إجراء عملية النض الميكروبي من خامات الكبريتيد عند 4-37 درجة مئوية.

(هـ) في المعالجة البيولوجية:

يمتلك السايكروفيل القدرة على تحطيم المركبات المختلفة في بيئتها الطبيعية. يتم استخدامها في المعالجة الحيوية للعديد من الملوثات عند درجات حرارة منخفضة. تم العثور على السلالات البكتيرية لتمعدن الدوديكان ، هيكساديكان ، النفثالين ، التولوين ، إلخ.

وقد تم إثباته في التجارب المعملية والميدانية باستخدام سلالات بكتيرية محددة. بكتيريا محبة للقلق ، Rhodococcus sp. تمت دراسة السلالة Q15 لقدرتها على تحلل الألكانات ووقود الديزل عند درجة حرارة منخفضة.

(و) نزع النتروجين من مصادر مياه الشرب:

أصبح وجود نسبة عالية من النترات في الماء مشكلة رئيسية في العديد من البلدان. الممارسات الأكثر استخدامًا لإزالة NO3 هي نزع النتروجين البيولوجي. تتم معظم عمليات نزع النتروجين عند 10 درجات مئوية. يمكن تعزيز معدل نزع النتروجين في هذه الحالات عن طريق استخدام بكتيريا محبة للنفسية معزولة عن الموائل الباردة بشكل دائم.

(ز) الهضم اللاهوائي للنفايات العضوية:

اللاهوائية الملزمة التي تحول الأحماض العضوية إلى CH4 وشارك2 أي أن الميثانوجينات شديدة الحساسية لدرجات الحرارة المنخفضة. يمكن زيادة معدل تكوين الميثان عدة مرات عن طريق التكيف مع درجات الحرارة المنخفضة بواسطة الميثانوجينات.

يمكن جعل العملية ممكنة عن طريق الإثراء الانتقائي للميثانوجينات النفسانية من خلال التجارب المعملية طويلة المدى. ينمو Methanogenium frigidum المعزول من بحيرة Ace (أنتاركتيكا) على النحو الأمثل عند 15 درجة مئوية. تم العثور على هذه البكتيريا لإنتاج الميثان من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

المجموعة رقم 5:

البكتيريا شديدة الحرارة هي عتائق تمثل الكائن الحي عند حدود درجة الحرارة العليا للحياة. تم العثور على فرط الحرارة محبة للعدلات وحمضية قليلاً في الحقول الأرضية ، وخزان الزيوت العميقة. تعرض هذه تكيفات محددة لبيئاتها ومعظم البكتيريا لاهوائية تمامًا.

تسمى العوامل المختلفة على حد سواء اللاأحيائية والأحيائية التي تتحكم في نمو جميع الكائنات الحية biotope. تسمى المحاربات الحرارية المعتدلة بالحرارة الشديدة والتي تنمو على النحو الأمثل بين 80 درجة مئوية و KWC. لا تستطيع محاربات الحرارة العالية النمو إلى ما دون 80 درجة مئوية ولكنها تتكيف مع درجة الحرارة المرتفعة لأنها لا تنمو حتى عند 80 درجة مئوية.

بعض الأمثلة معطاة في الشكل 29.3. يحتوي Thermotoga على خلايا على شكل قضيب محاطة بهيكل مميز يشبه الغلاف (& # 8216toga & # 8217) والتي تخرج من البالونات في النهاية (A). مخفضات الكبريتات البدائية هي أعضاء من جنس Archeoglobus (B) و Methanopyrus kandleri عبارة عن ميثانوجين على شكل قضيب (C).

يمكن أن ينمو ارتفاع درجة الحرارة في الظروف البيئية الطبيعية وكذلك في الظروف البيئية الاصطناعية. عادة ما ترتبط البيولوجيا الطبيعية للكبريت بالنشاط البركاني النشط. في مثل هذه الحالة ، تستمر التربة والمياه السطحية من الحقول الحمضية المحتوية على S (درجة الحموضة 0.5-6.0) وبيئة الينابيع الحارة المحايدة إلى القلوية قليلاً.

البيئات الحيوية المعروفة (تحتوي البيولوجيا على حدود عليا وسفلية للنمو لكل عامل من العوامل البيئية) من عوامل ارتفاع درجة الحرارة هي مناطق بركانية مثل الينابيع الساخنة والحقول الصخرية ، أي الحقول ذات درجة الحرارة المرتفعة الموجودة داخل المناطق البركانية التي بها الكثير من التربة الحمضية الكبريتية والينابيع الساخنة الحمضية و الطين المغلي.

قلة من هواة ارتفاع درجة الحرارة يعيشون في أنظمة حرارية مائية ضحلة تحت سطح البحر وأنظمة تنفيس ساخنة سحيقة تسمى & # 8220 مدخنين أسود & # 8221 بدرجة حرارة تتراوح من حوالي 270 إلى 380 درجة مئوية. المدخنون السود عبارة عن ماء ساخن غني بالمعادن يجعل سحابة من المواد المترسبة عند الاختلاط بمياه البحر. البيئات الحيوية الأخرى هي أكوام نفايات الفحم المشتعلة التي تحتوي على درجة حموضة حمضية وخزانات تربة مسخنة بالحرارة الأرضية.

معظم الأشخاص الذين يعانون من ارتفاع درجة الحرارة هم من اللاهوائية بسبب انخفاض قابلية ذوبان الأكسجين عند درجة حرارة عالية ووجود الغازات الحمراء. لاهوائية مفرطة الحرارة كيميائيًا كيميائيًا ذاتي التغذية مستقلة تمامًا عن الشمس ، لكنها يمكن أن توجد أيضًا في كواكب أخرى. تبلغ درجة حرارة الفتحات الحرارية المائية في قاع المحيط 350 درجة مئوية أو أكثر ، كما تُظهر وجود محبي الحرارة العالية.

تم اكتشاف البيوت الحيوية غير البركانية المكتشفة مؤخرًا في طبقات الزيت الجيو الحرارية العميقة المسخنة للسوائل المستخرجة والتي أثبتت وجود مثل هذه المجتمعات الجرثومية.

لزراعة هذه البكتيريا ، يتم إحضار العينات إلى المختبر دون التحكم في درجة الحرارة. يتم عزلها بواسطة تقنية الاستزراع المخصب مع اختلاف في تكوين الركيزة والتحكم في درجة الحرارة في الموقع. Agar غير مناسب ، وبالتالي يتم استخدام البوليمر الأكثر استقرارًا للحرارة مثل صمغ جيلان أو البولي سيليكات الهلامية للتصلب.

العديد من الأنواع التصنيفية لمزارع فرط الحرارة معروفة بالفعل حتى الآن. إنهم يمثلون 52 نوعًا ينتمون إلى 23 جنسًا و 11 رتبة من البكتيريا شديدة الحرارة والأركيا المعروفة في الأدب. تسمى الكائنات التي تبلغ درجة حرارة نموها المثلى 45 درجة مئوية بالحرارة وتسمى الكائنات التي تزيد عن 80 درجة مئوية بالحرارة العالية.

(ط) علم وظائف الأعضاء:

تعتبر الإنزيمات والبروتينات أكثر استقرارًا من الأشكال الأخرى وتعمل هذه الجزيئات الكبيرة في درجة حرارة عالية. تحتوي البروتينات المحبة للحرارة على تسلسلات مختلفة من الأحماض الأمينية التي تحفز نفس التفاعل في mesophile مما يسمح لها بالثني بطريقة مختلفة وبالتالي تظهر تأثيرًا متسامحًا مع الحرارة. تحتوي جميع المواد المحببة للحرارة على gyrase العكسي ، وهو نوع فريد من نوع 1 DNA topoisomerase الذي يعمل على استقرار الحمض النووي.

كما يرجع الاستقرار الحراري للبروتينات الناتجة عن فرط الحرارة أيضًا إلى زيادة عدد جسور الملح (سد الشحنات على الأحماض الأمينية بواسطة Na + أو الكاتيونات الأخرى) الموجودة والمعبأة بكثافة داخلية شديدة الكراهية للماء من البروتين ، والتي تحتوي على أغشية غنية بالأحماض الدهنية المشبعة. هذا يسمح للغشاء بالبقاء مستقرًا ويعمل عند درجة حرارة عالية.

معظم محببات الحرارة العالية هي عتائق لا تحتوي على الأحماض الدهنية والدهون في أغشيتها ولكن بدلاً من ذلك تحتوي على هيدروكربونات بأطوال مختلفة تتكون من وحدات متكررة من 5-6 فيتان مركب مرتبط بربط الأثير بالجليسروفوسفات.

مع زيادة درجة حرارة النمو ، لوحظ زيادة في درجة التشبع وطول السلسلة و / أو التفرع المتساوي لسلاسل الأسيل. في بعض الأحيان ، توجد الدهون الخاصة (الستيرول مثل الهيبانويد) في الحرارة. قد تؤثر هذه أيضًا على التكيف مع الحياة في درجات الحرارة العالية عن طريق جعل الغشاء أكثر صلابة.

(2) التكيف الجزيئي:

تحتوي هذه البكتيريا على إنزيمات وبروتينات مستقرة الحرارة تنظم وظائف الجزيئات المختلفة في درجات حرارة عالية. الأحماض الأمينية الحرجة المستبدلة في مكان واحد أو أكثر في هذه الإنزيمات تسمح لها بالثني بطريقة مختلفة وبالتالي تحمل تأثير تغيير طبيعة الحرارة الذي يؤدي إلى بقاء هذه الكائنات الحية.

علاوة على ذلك ، يحتوي الغشاء السيتوبلازمي على دهون غنية بالأحماض الدهنية المشبعة ، مما يسمح للغشاء بالبقاء مستقرًا وعمليًا عند درجة حرارة عالية. لا تحتوي العتائق المحبة للحرارة على أحماض دهنية في دهونها ، ولا يحتوي غشاءها على روابط استر مع فوسفات الجلسرين. هذا يضفي مزيدًا من الصلابة على أنظمة الأغشية.

(3) التطبيقات:

تنتمي معظم الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش فوق نقطة غليان الماء إلى العتائق. إن إنزيمات المحبة الحرارية لها أهمية كبيرة. ركز محبي الحرارة المفرطة على الإنزيمات المقاومة للحرارة من الفتحات. تم اكتشاف البروتينات (المرافقون) أيضًا.

يتم التعبير عن هذه البروتينات تحت ظروف الإجهاد وتشارك في طيات البروتين:

خفضت إنزيمات جديدة من محبي الحرارة المفرطة عدد الخطوات اللازمة لتحويل النشا إلى شراب الفركتوز. الأميليز ، الجلوكومايلاز ، البولينازات والجلوكوزيداز هي الإنزيمات المستخدمة في صناعة النشا.

تم العثور على Pullunases في البكتيريا اللاهوائية. تستخدم الأميليز على نطاق واسع في صناعات النسيج والخداع والورق والتخمير والكحول. Simi & shylarly ، يتم استخدام الجلوكوزيدات في التحلل المائي لشراب اللاكتوز والخلائط إلى الجلوكوز والجالاكتوز.

قد يكون لها تطبيقات إكلينيكية نظرًا لوجود دليل على وجود نقص في اللاكتيز في السكان إما موروث أو ناتج عن الشيخوخة. يستخدم إيزوميراز الجلوكوز على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية التي تحوّل الجلوكوز وتحويله إلى سكر الفواكه لاستخدامه كمُحلي.

بسبب الاستقرار الحراري للإنزيمات ، كان ارتفاع درجة الحرارة موضوع تحقيق مكثف. الإنزيمات المقاومة للحرارة هي أكثر مقاومة لأنشطة تغيير طبيعة المنظفات والمذيبات العضوية. تم استخراج الأميليز من Pyrococcus furiosus و Pyrococcus woessei.

تم استغلال الإنزيمات من بعض العتائق على سبيل المثال مخاط ديسولفوروكوكس ، المكورات العنقودية البحرية ، المكورات الحرارية سيلير وثيروكوكوس ليتوراليس. تم اكتشاف الأميليز المرتبط بالتوغا أيضًا من Thermotoga maritima. هذا الإنزيم نشط بين 70 و 100 درجة مئوية عند الرقم الهيدروجيني 6. تمتلك Fervidobacterium pullunolyticum القدرة على إنتاج إنزيم Optima المقاوم للحرارة عند 90 درجة مئوية.

تم الإبلاغ عن بعض أنواع البكتيريا والأركيا مثل P. woesei و P. furiosus و Thermococcus litoralis و T. celer و F. pennavorans و D. mucosus وما إلى ذلك لإنتاج pullunase II (amylopullunase) بوزن جزيئي 90 كيلو دالتون مع درجة حرارة مثالية تبلغ 105 درجة C و pH 6. بعض هذه الأنواع (P. woesei و P. furiosus) تنتج أيضًا جلوكوزيداز مع درجة حرارة مثالية 110-115 درجة مئوية. هذه مفيدة للتحويل الحيوي للنشا إلى العديد من المنتجات المفيدة ذات الأهمية الصناعية.

تم عزل exo-4--cellobiohydrolase القابل للحرارة مع عمر نصف يبلغ 70 دقيقة عند 108 درجة مئوية من Thermotoga sp. سلالة FjSS3- ب وبالمثل ، تم الإبلاغ عن xylanases المستقرة حراريا من Thermotoga maritima ، T. neoplolitiana ، T. thermarum. أظهر P. furiosus نشاط β-xylanosidase. En & shyzymes من Thermotoga sp. مستقرة للغاية مع عمر نصف يبلغ 8 ساعات عند 90 درجة مئوية.

تم عزل إنزيمات التحلل البروتيني (pro & shyteases) وتنقيتها وتفحمها من عدد من الكائنات الحية الدقيقة المحبة للحرارة وفائقة الحرارة وخاصة Pyrococcus و Thermococcus و Sulfolobus و Staphylothermus و Desulfurococcus.

Pyrolysin هو إنزيم مرتبط بغلاف الخلية وهو عبارة عن بروتيز من نوع سيرين له درجة حرارة مثالية تبلغ 110 درجة مئوية وعمر نصف يبلغ 4 ساعات عند 100 درجة مئوية. تم التعرف عليه وتمييزه في P. furiosus و P. woesei. يظهر سيرين- بروتياز من مخاط الكبريتية نشاطه عند 100 درجة مئوية.

بروتياز فريد من نوعه يحلل كيراتين ريش الدجاج والشعر والصوف وقد تم تمييزه من بكتيريا F. pennavorans. كان إيزوميراز الجلوكوز المحب للحرارة ذو خصائص وخجول وتنقيته من Thermotoga maritima.

تم أيضًا فحص الفيروكسينات من Thermoplasma acidophilum و Sulfolobus acidocaldarius و Desulfurococcus mobilis. تم عزل الهيدروجيناز ، بعمر نصف يبلغ 21 ساعة عند 80-85 درجة مئوية من Pyr. فوريوس. بيروفات - فيرودوكسين - أوكسيريدوكتاز (POR) النشط حرارياً الذي يحفز نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات إلى أسيتيل CoA و CO2 تم اكتشافه في D. amylolyticus و H. butylicus و Thermococcus celer و Pyrococcus woesei و P. furiosus و Thermotoga maritima.

الإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي للأحماض الأمينية مثل aromatic aminotransferase من Thermococcus litoralis و Sul. solfataricus. تم أيضًا اكتشاف إنزيم قابل للحرارة للغاية مع نشاط مثالي عند 100 درجة مئوية من Methanobacterium thermoformicum. الإنزيم المنقى من P. woesei و P. furiosus له كتلة جزيئية من الوحدات الفرعية المتطابقة 45 كيلو دالتون لكل منهما. تتمتع الإنزيمات باستقرار حرارة يصل إلى 70٪ بعد المعالجة الحرارية عند 100 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

إن إنزيم الجلوتامات المركب (GS) مسؤول عن تخليق الجلوتامين من الغلوتامات والأمونيا. نصف العمر لـ GS المنقى جزئياً هو ساعتان عند 100 درجة مئوية. تم تنقية وتمييز اثنين من ناقلات الأمين العطرية النشطة حرارياً من Thermococcus lithoralis ، والتي تكون نشطة عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. تم الكشف عن إنزيم الأسبارتات أمينوترانسفيراز الذي ينقل المجموعة الأمينية من الجلوتامات إلى أوكسالو أسيتات في سول. solfataricus.

يعتبر Taq polymerase إنزيمًا مهمًا جدًا يستخدم في البيولوجيا الجزيئية لتضخيم الحمض النووي باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). هذا الإنزيم الموجود في Thermus aquaticus نشط عند 80 درجة مئوية عند الرقم الهيدروجيني 8.

قام Simpson (1990) بالتحقيق في بوليميريز الحمض النووي الآخر من Themotoga sp. عتائق معينة مثل Sul. أسيدوكالداريوس وسول. يتكون solfataricus من بوليميريز DNA لسلسلة بولي ببتيد واحدة بكتلة جزيئية 100 كيلو دالتون. كما تمت تنقية إنزيم DNA polymerase من P. furiosus.

تم تمييز DNA ligase من Thermus thermophilus. نوع Topoisomerases الأول المنقى من Sulfolobus acidocaldarius و Desulfurococcus amylolyticus و Thermoplasma acidophilum و Fervidobacterium islandicum و Thermotoga maritima و Methanopyrus kandleri ، بينما تم عزل Topoisomerase II حتى الآن من Sulfolobus acidocaldari. يحتوي Thermotoga maritima على كل من إنزيمات gyrase وإنزيمات gyrase العكسية. تم إثبات إصلاح تلف الحمض النووي الواسع الناجم عن الإشعاع المؤين عند 95 درجة مئوية في Pyrococcus furiosus.

المرافقون هي البروتينات التي تعبر تحت ظروف الإجهاد مثل درجات الحرارة المرتفعة. يشاركون في طي البروتين. تم الكشف عن هذه في Su. shibate وسو. سولفاكتاريكوس. يطلق عليه العامل المحبة للحرارة والتي لها كتلة جزيئية 55 كيلو دالتون. بسبب الزيادة في التركيز العالي للبروتين داخل الخلايا حتى 105 درجة مئوية ، يسمى مجمع البروتين هذا بالحرارة.

يتكون الثيرموسوم من مجمع أسطواني من حلقتين متطابقتين مكدستين ، تتكون كل وحدة من 8 وحدات فرعية حول قناة مركزية. تحتوي كلتا الوحدتين الفرعيتين على كتلة جزيئية 56 و 59 كيلو دالتون. كما أنها تربط البروتينات غير المطوية المشابهة للمرافقين. تم عزل وتمييز وتنقية إنزيم تشكيل رابطة ثنائي كبريتيد بالحرارة من Sul. solfataricus.

المجموعة رقم 6. محبو الباروفيل:

Barophiles هي تلك البكتيريا التي تنمو تحت ضغط مرتفع عند 400-500 جو (atm) في 2 إلى 3 درجات مئوية. توجد مثل هذه الظروف في موطن أعماق البحار حوالي 100 متر في العمق. كثير منها مقاوم للضغط ولا ينمو عند ضغوط تزيد عن 500 ضغط جوي. لكن البعض يعيش في أمعاء اللافقاريات (amphipods و holothurians).

تعيش بكتيريا Photobacterium Shewanella و Colwella بسرعة أكبر. بعض العتائق الحرارية و shyphilic هي باروفيل على سبيل المثال Purococcus spp. و Methanococcus jannaschii. يتكيف Barophiles مع الضغط الشديد (200-600 بار) الذي يتضمن الهياكل الجزيئية الكبيرة في الخلايا. زيادة الضغط تجعل الهياكل أكثر ضغطًا ، وكان هذا الاتجاه هو مبدأ الترتيب المجهري.

(أنا) علم وظائف الأعضاء:

هناك اختلافات في بنية الغشاء ووظيفته. تزداد كمية الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة في الغشاء بسبب زيادة الضغط. وبذلك يكون الكائن الحي قادرًا على التحايل على فقدان سيولة الغشاء الناتج عن زيادة الضغط. مع انخفاض الضغط ، من المفترض أن تزداد سيولة الغشاء وتستجيب الخلايا عن طريق خفض مستوى الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة.

يتضح أن الضغط المتزايد يقلل من قدرة ارتباط الإنزيمات على ركائزها. وبالتالي يجب طي الإنزيمات بطريقة تقلل من هذه الضغوط في محبي الباروفيل. من غير المعروف ما إذا كان H + أو Na + أو كليهما يستخدمان كاقتران أيونات في نقل الطاقة في هذه الكائنات.

(ثانيا) التكيف الجزيئي:

في الأغشية السيتوبلازمية للميكروبات عالية الضغط ، تكون كمية الأحماض الدهنية غير المشبعة أكثر مما يسمح بأهمية التكيف. علاوة على ذلك ، قد تكون القدرة على التكيف أيضًا بسبب التغيرات في تكوين البروتين في الغشاء الخارجي لجدار الخلية المسمى بروتين OmpH ، وهو نوع من البورين.

البورنينات عبارة عن بروتينات هيكلية تهدف إلى نشر الجزيئات العضوية عبر الغشاء الخارجي وفي المحيط المحيط. لوحظ أن نظام OompH يعتمد على الضغط ومطلوب للنمو عند الضغط العالي.

(ثالثا) التطبيقات:

الباروفيل هو المصدر الرئيسي للأحماض الدهنية غير المشبعة أو الأحماض الدهنية المتعددة الأحماض. إن الباروفيلية الميكروبية مفيدة في تعزيز التعدين. عادة ما تحدث عمليات التعدين تحت الأرض في ضغوط ودرجات حرارة متزايدة ، ويتم تكييف المحاربين الحراريين بشكل أفضل في مثل هذه الحالات.

في الآونة الأخيرة ، تم تصميم منطقة منجم الملح الشاغرة كمخمرات للتغويز البيولوجي للليغنيت المعالج مسبقًا أو المحاصيل الزراعية بناءً على مشاركة الكائنات الحية المتطرفة التي تتمتع بالتكيف مع الضغط المرتفع ودرجة الحرارة إلى جانب الملوحة.


التوصياتأكثر

موقع موارد مفيد بشكل لا يصدق - ربما وفر لي مئات الساعات من التخطيط. الكثير من الروابط وأوراق العمل والموارد التفاعلية التي تدعم دورة البكالوريا الدولية الجديدة.

سارة جاكسون ، مدرسة الأبرشية للبنات ، نيوزيلندا

أنشطة InThinking Biology ممتازة! كنت أبحث عن شيء لكسر رتابة درس الخلايا لذلك جربت النشاط التحري عن أنواع الخلايا. أحب الطلاب ذلك. كل من الوضع والأمثلة كانت رائعة

أميت خانا ، مدرسة جاكرتا متعددة الثقافات ، إندونيسيا

أنا أحب موضوع المسابقات. مفيد جدا جدا !!

إيما ناسون ، مدارس كاوست ، المملكة العربية السعودية


الطفيليات الفطرية والأولية لها دورات حياة معقدة بأشكال متعددة

الفطريات المسببة للأمراض والطفيليات الأولية هي حقيقيات النوى. لذلك يصعب العثور على مخدرات تقتلهم دون قتل المضيف. وبالتالي ، فإن الأدوية المضادة للفطريات والطفيليات غالبًا ما تكون أقل فعالية وأكثر سمية من المضادات الحيوية. السمة الثانية للعدوى الفطرية والطفيلية التي تجعل من الصعب علاجها هي ميل الكائنات المصابة إلى التبديل بين عدة أشكال مختلفة خلال دورات حياتها. غالبًا ما يكون الدواء الفعال في قتل شكل ما غير فعال في قتل شكل آخر ، وبالتالي ينجو من العلاج.

ال فطري يشمل فرع المملكة حقيقية النواة كلا الخلية أحادية الخلية الخمائر (مثل خميرة الخميرة و Schizosaccharomyces pombe) وخيطية ، متعددة الخلايا قوالب (مثل تلك الموجودة في الفاكهة أو الخبز المتعفن). معظم الفطريات المسببة للأمراض الهامة تظهر انخلطا& # x02014 القدرة على النمو سواء في شكل الخميرة أو العفن. غالبًا ما يرتبط انتقال الخميرة إلى العفن أو الانتقال من العفن إلى الخميرة بالعدوى. كبسولات الهستوبلازما، على سبيل المثال ، ينمو كعفن عند درجة حرارة منخفضة في التربة ، لكنه يتحول إلى شكل خميرة عند استنشاقه في الرئة ، حيث يمكن أن يسبب داء النوسجات (الشكل 25-9).

الشكل 25-9

ازدواج الشكل في الفطريات المسببة للأمراض كبسولات الهستوبلازما. (أ) عند درجة حرارة منخفضة في التربة ، الهستوبلازما ينمو كفطر خيطي. (ب) بعد استنشاقه في رئة حيوان ثديي ، الهستوبلازما يخضع للتبديل الصرفي الناجم عن (المزيد).

الطفيليات الأولية لديها دورات حياة أكثر تفصيلاً من الفطريات. تتطلب هذه الدورات في كثير من الأحيان خدمات أكثر من مضيف واحد. الملاريا هي أكثر الأمراض الأولية شيوعًا ، حيث تصيب 200 & # x02013300 مليون شخص كل عام وتقتل 1 & # x020133 مليون منهم. وهو ناتج عن أربعة أنواع من المتصورة، والتي تنتقل إلى البشر عن طريق لدغة أنثى من 60 نوعًا من أنوفيليس البعوض. المتصورة المنجلية& # x02014 أكثر الطفيليات المسببة للملاريا التي تمت دراستها بشكل مكثف & # x02014 موجودة في ما لا يقل عن ثمانية أشكال مميزة ، وتتطلب من كل من مضيفي البعوض والبشر إكمال الدورة الجنسية (الشكل 25-10). تتشكل الأمشاج في مجرى الدم للإنسان المصاب ، لكنها يمكن أن تندمج فقط لتكوين زيجوت في أمعاء البعوضة. ثلاثة من المتصورة الأشكال عالية التخصص للغزو والتكاثر في أنسجة معينة وبطانة أمعاء الحشرات وكبد الإنسان وخلايا الدم الحمراء البشرية.

الشكل 25-10

دورة الحياة المعقدة للملاريا. (أ) الدورة الجنسية المتصورة المنجلية يتطلب المرور بين مضيف بشري ومضيف حشرة. (ب) - (د) مسحات دم من مصابين بالملاريا تظهر ثلاثة أشكال مختلفة من الطفيلي تظهر (المزيد).

لأن الملاريا منتشرة ومدمرة للغاية ، فقد عملت كضغط انتقائي قوي على السكان في مناطق العالم التي تؤوي أنوفيليس البعوض. فقر الدم المنجلي، على سبيل المثال ، هو اضطراب وراثي متنحي ناتج عن طفرة نقطية في الجين الذي يشفر الهيموجلوبين وسلسلة # x003b2 ، وهو شائع في مناطق إفريقيا التي ترتفع فيها نسبة الإصابة بأخطر أشكال الملاريا (التي تسببها المتصورة المنجلية). تنمو طفيليات الملاريا بشكل سيئ في خلايا الدم الحمراء من مرضى الخلايا المنجلية متماثلة اللواقح أو من حاملي الخلايا غير المتجانسة ، ونتيجة لذلك ، نادرًا ما توجد الملاريا بين حاملي هذه الطفرة. لهذا السبب ، حافظت الملاريا على طفرة الخلايا المنجلية بوتيرة عالية في هذه المناطق من إفريقيا.


تنظيم الخلايا

التنظيم البيولوجي موجود على جميع المستويات في الكائنات الحية. يمكن رؤيته على أصغر مستوى ، في الجزيئات التي تتكون منها أشياء مثل الحمض النووي والبروتينات ، إلى المستوى الأكبر ، في كائن حي مثل الحوت الأزرق ، أكبر حيوان ثديي على الأرض. وبالمثل ، فإن بدائيات النوى وحقيقيات النوى أحادية الخلية تظهر ترتيبًا في طريقة ترتيب خلاياها. الكائنات وحيدة الخلية مثل الأميبا هي عائمة حرة ومستقلة. تستطيع أجسامهم أحادية الخلية & quot؛ & quot؛ إجراء جميع عمليات الحياة ، مثل التمثيل الغذائي والتنفس ، دون مساعدة من الخلايا الأخرى. يمكن لبعض الكائنات وحيدة الخلية ، مثل البكتيريا ، أن تتجمع معًا وتشكل غشاءً حيويًا. أ بيوفيلم عبارة عن مجموعة كبيرة من البكتيريا التي تلتصق بالسطح وتقوم بعمل طبقة واقية على نفسها. يمكن أن تظهر الأغشية الحيوية أوجه تشابه مع الكائنات متعددة الخلايا. تقسيم العمل هو العملية التي تقوم فيها مجموعة واحدة من الخلايا بوظيفة واحدة (مثل صنع & quotglue & quot الذي يعلق الغشاء الحيوي على السطح) ، بينما تقوم مجموعة أخرى من الخلايا بوظيفة أخرى (مثل تناول المغذيات). تقوم الكائنات متعددة الخلايا بعمليات حياتها من خلال تقسيم العمل. لديهم خلايا متخصصة تقوم بوظائف محددة. ومع ذلك ، لا تعتبر الأغشية الحيوية كائنات متعددة الخلايا وبدلاً من ذلك تسمى الكائنات المستعمرة. الفرق بين الكائن متعدد الخلايا والكائن الاستعماري هو أن الكائنات الحية الفردية من مستعمرة أو غشاء حيوي يمكن ، إذا تم فصلها ، البقاء على قيد الحياة بمفردها ، بينما لا تستطيع الخلايا من كائن متعدد الخلايا (مثل خلايا الكبد).

الطحالب المستعمرة من الجنس فولفوكس.

الكائنات الاستعمارية

الكائنات الاستعمارية ربما كانت واحدة من أولى الخطوات التطورية نحو الكائنات متعددة الخلايا. الطحالب من الجنس فولفوكس هي مثال على الحدود بين الكائنات المستعمرة والكائنات متعددة الخلايا.

كل فولفوكس، كما هو موضح في شكل أعلاه ، هو كائن استعماري. يتكون من ما بين 1000 إلى 3000 طحالب ضوئية مجمعة معًا في كرة مجوفة. للكرة واجهة أمامية وخلفية مميزة. تحتوي الخلايا على بقع عين ، والتي تتطور بشكل أكبر في الخلايا القريبة من الجبهة. هذا يمكن المستعمرة من السباحة نحو الضوء.

أصل تعدد الخلايا

أقدم كائن متعدد الخلايا معروف هو الطحالب الحمراء Bangiomorpha pubescens، تم العثور على حفريات في صخرة عمرها 1.2 مليار سنة. نظرًا لأن الكائنات الحية الأولى كانت وحيدة الخلية ، كان على هذه الكائنات أن تتطور إلى كائنات متعددة الخلايا.

يعتقد العلماء أن تعدد الخلايا نشأ من التعاون بين العديد من الكائنات الحية من نفس النوع. ال النظرية الاستعمارية يقترح أن هذا التعاون أدى إلى تطوير كائن متعدد الخلايا. تمت ملاحظة العديد من الأمثلة على التعاون بين الكائنات الحية في الطبيعة. على سبيل المثال ، تتجمع أنواع معينة من الأميبا (كائن حي وحيد الخلية) معًا خلال أوقات نقص الغذاء وتشكل مستعمرة تنتقل كواحدة إلى موقع جديد. ثم تصبح بعض هذه الأميبات متمايزة قليلاً عن بعضها البعض. فولفوكس، كما هو موضح في شكل أعلاه ، هو مثال آخر للكائن الاستعماري. يقبل معظم العلماء أن النظرية الاستعمارية تشرح كيف تطورت الكائنات متعددة الخلايا.

الكائنات متعددة الخلايا هي كائنات حية تتكون من أكثر من نوع واحد من الخلايا ولها خلايا متخصصة يتم تجميعها معًا للقيام بوظائف متخصصة. معظم الحياة التي يمكنك رؤيتها بدون مجهر متعددة الخلايا. كما نوقش سابقًا ، لن تعيش خلايا الكائن متعدد الخلايا كخلايا مستقلة. يُظهر جسم الكائن متعدد الخلايا ، مثل الشجرة أو القط ، تنظيمًا على عدة مستويات: الأنسجة والأعضاء وأنظمة الأعضاء. يتم تجميع الخلايا المماثلة في الأنسجة ، وتشكل مجموعات الأنسجة الأعضاء ، ويتم تجميع الأعضاء التي لها وظيفة مماثلة في نظام عضو.

مستويات التنظيم في الكائنات متعددة الخلايا

أبسط الكائنات الحية متعددة الخلايا ، الإسفنج ، مصنوعة من العديد من الأنواع المتخصصة من الخلايا التي تعمل معًا لتحقيق هدف مشترك. تشمل هذه الأنواع من الخلايا الخلايا الهضمية وخلايا المسام الأنبوبية وخلايا البشرة. على الرغم من أن أنواع الخلايا المختلفة تخلق بنية كبيرة ومنظمة ومتعددة الخلايا و [مدش] الإسفنج المرئي و [مدش] إلا أنها ليست منظمة في أنسجة مترابطة حقيقية. إذا تم كسر الإسفنج عن طريق تمريره من خلال غربال ، فسيتم إصلاح الإسفنج على الجانب الآخر. ومع ذلك ، إذا تم فصل خلايا الإسفنج و rsquos عن بعضها البعض ، فلن تتمكن أنواع الخلايا الفردية من البقاء بمفردها. أبسط الكائنات المستعمرة ، مثل أعضاء من الجنسفولفوكس، كما هو موضح في شكل أعلاه ، تختلف في أن خلاياها الفردية تعيش بحرية ويمكنها البقاء على قيد الحياة بمفردها إذا انفصلت عن المستعمرة.

هذه الدودة المستديرة ، وهي كائن حي متعدد الخلايا ، كانت ملطخة لتسليط الضوء على نوى جميع الخلايا في جسمها (النقاط الحمراء).

أ الانسجة هي مجموعة من الخلايا المتصلة التي لها وظيفة مماثلة داخل الكائن الحي. الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا مثل قنديل البحر والشعاب المرجانية وشقائق البحر لها مستوى نسيج من التنظيم. على سبيل المثال ، لقنديل البحر أنسجة لها وظائف وقائية وهضمية وحسية منفصلة.

حتى الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا ، مثل الدودة المستديرة الموضحة في شكل أعلاه ، مع وجود خلايا وأنسجة متمايزة ، يكون لها مستوى عضو من التطور. ان عضو هي مجموعة من الأنسجة لها وظيفة محددة أو مجموعة من الوظائف. يمكن أن تكون الأعضاء بدائية مثل دماغ الدودة المفلطحة (مجموعة من الخلايا العصبية) ، أو بحجم جذع السيكويا (يصل ارتفاعه إلى 90 مترًا ، أو 300 قدمًا) ، أو معقدًا مثل الكبد البشري.

تمتلك الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا (مثل الثدييات والأشجار والزهور) أنظمة عضوية. اننظام الجهاز هي مجموعة من الأعضاء التي تعمل معًا للقيام بوظائف معقدة ذات صلة ، مع تركيز كل عضو على جزء من المهمة. ومن الأمثلة على ذلك الجهاز الهضمي البشري ، حيث يبتلع الفم الطعام ، وتسحقه المعدة وتسييله ، والبنكرياس والمرارة يصنعان ويطلقان إنزيمات هضمية ، وتمتص الأمعاء المغذيات في الدم.


ما هو أكثر الكائنات الحية تحملاً للحرارة؟ - مادة الاحياء

انقر فوق الارتباط للعودة إلى جدول الأحياء 409
أو العودة إلى الفصل 13 أو قبل الفصل 15

دليل عام حول أسئلة المراجعة هذه هنا

ملاحظات للفصل 14: أصل الحياة

مجموعة من الروابط ذات الصلة من علم الأحياء 404

مقدمة

  • مقدمة في علم الكونيات
  • ملخص موجز لنظرية الانفجار العظيم
  • الوضع الحالي: كان الانفجار العظيم منذ حوالي 12 مليار سنة
  • دليل حديث على أن الانفجار العظيم يتسارع
  • ناسا أصل وتطور موقع ويب أو هنا
  • مواقع ناسا التعليمية الأخرى المختارة: 1 - 2 - 3 - 4

تشكيل النظام الشمسي

الحياة على أسطح الكواكب

  • د. أوراميك على الأرض المبكرة
  • ملاحظات محاضرة عن دورات الأرض
  • ملاحظات محاضرة عن الحياة المبكرة
  • تحديث البروفيسور كوين: هل كانت هناك حياة على المريخ أم أنها موجودة؟
  • تحفيز كتاب جديد من تأليف عالم الكيمياء الحيوية بجامعة كورنيل ، توماس جولد ، المحيط الحيوي الحار العميق.

إعادة بناء أصل الحياة

  • مقابلة مع رائد علم الأحياء الخارجية د. ستانلي ميللر
  • ملخص أحدث فرضية د. ميلر حول الحساء البدائي
  • د. ستانلي أوراميك حول كيف بدأت الحياة
  • تجربة الحساء البدائية من ستانلي ميلر وجهاز تفاعل تفريغ الشرر
  • روابط لأصول الحياة
  • اسأل عالم فلكي عن أصول الحياة

نحو الخلية الحية الأولى

  • مقال كارل زيمر ، الخلية الأولى
  • كتاب جديد رائع من تأليف John Maynard Smith & E & oumlrs Szathm & aacutery ، اصول الحياة.
    أو كتابهم الفني الأكثر في هذا الموضوع ، التحولات الكبرى في التطور
  • كتاب من تأليف جيه ويليام شوبف ، مهد الحياة: اكتشاف أقدم الحفريات على الأرض.


قم بزيارة مصدر صور تنفيس "المدخن الأسود" الساخن في أعماق البحار
والديدان التي لا تحتوي على فتحات تهوية ساخنة ، ريفتيا مضيفات التخليق الكيميائي التكافلي
الميكروبات ، في موقع Nova Living at Extremes

أين تطورت الحياة؟

  • مخطط محاضرة جيد بواسطة Bruce Walsh et al. حول أصل الحياة الذي يعزز تفاعل الجزيئات
  • نظرة عامة جيدة على علم الأحياء الميكروبي
  • نظرة عامة جيدة على التنوع الميكروبي والتطور
  • ملاحظات محاضرة ممتازة لجيمس براون حول التنوع الميكروبي
  • مقال كارل زيمر عن انتصار الأركيا
  • مقدمة إلى الأركيا
  • دليل المختبر اليدوي لثلاث مجموعات من الأركيا: 1-2-3
  • صور الأركيا: 1-2
  • المزيد من صور الأركيا ، أول عتائق متسلسلة بالكامل
  • بيان صحفي على استكمال تسلسل جينوم الميثانوكوكوس يجري التسلسل
  • قائمة محدثة للصفحة الرئيسية للجينوم المتسلسل
  • مقال عن المتطرفين
  • مقدمة إلى Crenarchaeota: أكثر الأركيا تحملاً للحرارة أو هنا
  • مقارنة بين الميكروبات المقاومة للحرارة للحرارة
  • مثال على Euryarchaea: المجموعة الكبيرة الأخرى من الأركيا
  • صورة الينابيع الساخنة يلوستون العتيقة
  • صور لموائل تنفيس المدخن الساخن للأركيا في أعماق البحار
  • ميزة نوفا في الحياة في فتحات الدخان الأسود في أعماق البحار
  • الأهمية المحتملة للحياة تحت السطحية
  • مفهوم السلالة الكونية
  • برنامج استكشاف المريخ التابع لناسا

الأشياء الحية

  • مقال البروفيسور كوين الصغير عن الانتقاء الطبيعي
  • روابط الويب الخاصة بالبروفيسور كوين حول كيفية عمل التطور
  • نظرة عامة كاملة جدا عن التطور
  • فيديو كويك تايم لستيفن جاي جولد يوضح حقيقة التطور مقابل قبول نموذج داروين للتطور
  • المزيد من تعليقات جولد على مغالطة معادلة التطور بزيادة التعقيد
  • بيان البابا حول التطور
  • موقع ويب لدورات التطور والإبداع في CSUF من Tom Morris ، كلية Fullerton ، أو عرض الفصل الخاص به حول أصل الأرض والحياة

الطاقة والحياة

آخر تحديث للروابط في 7/19/02 ونسخ D.J. إيرنيس 1998-2002

RQ UE 14.1: باستخدام الروابط أعلاه والنص ، قم بوصف كيف أن الظروف على الأرض قد اختلفت عندما نشأت الحياة كما نعرفها لأول مرة.

II. التوليف التجريبي للمركبات العضوية

RQ UE 14.2: ما هي أهمية التجارب من النوع الذي ابتكره الدكتور ستانلي ميللر؟

RQ UE 14.3: تستخدم مجالات الحياة الثلاثة الحمض النووي لتخزين الرموز اللازمة لاستمرار نجاحها. فلماذا يعتبر RNA الآن أول مادة وراثية ، وما علاقة ذلك بالجزيئات المعروفة باسم الريبوزيمات؟

RQ UE 14.4: إحدى المغالطات الشائعة حول أصول الحياة هي أن جميع الجوانب التي نراها مشتركة في الكائنات الحية اليوم يجب أن تكون قد تطورت في وقت واحد حتى يتمكن الكائن الحي من البقاء على قيد الحياة. ومع ذلك ، فإن آخر سلف مشترك للكائنات الحية اليوم قد انحدرت بالفعل من سلالة طويلة من الكائنات الحية الأبسط. ما هي أول سلائف تتكاثر ذاتيًا للكائنات الحية ، وأين كان من المحتمل العثور عليها؟ ما هي بعض الخطوات التي كانت ضرورية قبل وجود هذا الكائن الأكثر تعقيدًا؟ لماذا يعتبر الانتقاء الطبيعي مهمًا بشكل حيوي في مواجهة وجهة نظر na & iumlve * التي من المتوقع أن يحدث هذا الانتقال بالصدفة وحدها ، وبالتالي يُنظر إلى تطور الحياة على أنه سيناريو غير محتمل للغاية.

* فيما يلي مثال على هذا النوع من الجدل ، من هذا الموقع:

يشبه الكثير من الدعاية التطورية الشعبوية النظرية الافتراضية التالية حول أصل السيارة:

& # 145Design هو تفسير غير علمي ، لذلك يجب أن نجد تفسيرًا طبيعيًا بدلاً من ذلك. الآن ، أظهرت التجارب أن إحدى اللبنات الأساسية للسيارة & # 151 حديد & # 151 يمكن إنتاجها عن طريق تسخين المعادن الموجودة بشكل طبيعي مثل الهيماتيت إلى درجات حرارة موجودة في بعض المواقع على الأرض. ما هو & # 146s أكثر من ذلك ، يمكن إظهار الحديد على أنه يشكل صفائح رقيقة تحت ضغوط معروفة بوجودها في بعض التكوينات الجيولوجية & # 133. & # 146

إذا كان هذا يبدو بعيد المنال ، فلاحظ أنه حتى أبسط خلية ذاتية التكاثر ، والتي تحتوي على 482 جينًا ، تحتوي على محتوى معلومات أعلى بكثير من السيارة ، ومع ذلك فإن التكاثر الذاتي هو شرط مسبق للتطور الدارويني الجديد.

RQ UE 14.5: ما هي فكرة نورمان هورويتز عن التطور الرجعي ولماذا وصفها مؤلفو النص بأنها & مقتبس منها؟

RQ UE 14.6: ربما كان أعظم ابتكار في تاريخ الحياة هو التكيف بواسطة البكتيريا الزرقاء. (يشار إليها بشكل غير صحيح في النص باسمها القديم ، الطحالب الخضراء المزرقة). كانت البكتيريا الزرقاء هي أول الكائنات الحية التي تمكنت من استخدام الهيدروجين في الماء المتاح بسهولة كمصدر الهيدروجين لعملية التمثيل الضوئي. كانت المشكلة قبل ذلك أن إزالة الهيدروجين من الأكسجين يطلق الأكسجين الحر ، وهو شديد التأكسد ، ويميل إلى تمزيق الخلايا دون حماية. تقوم البكتيريا الزرقاء بذلك بمساعدة إنزيم ، SOD ، الذي يوصل الأكسجين بأمان إلى سطح الخلية ، حيث يتم تصريفه. فلماذا يعد هذا مهمًا جدًا في تاريخ الحياة ، حيث يقدم فرصًا جديدة ولكنه يؤدي أيضًا إلى & quot؛ أزمة التلوث & quot؟

السادس. الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة

RQ UE 14.7: مقارنة حقيقيات النوى بأشكال الحياة الأخرى. ما أوجه التشابه المشتقة الأولية المشتركة التي تشترك فيها حقيقيات النوى مع بعضها البعض والتي تفتقر إليها أشكال الحياة الأخرى ، وما هي الآثار المترتبة على تطور هذه الميزات الجديدة حقيقية النواة؟ الحذر ، الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء موجودة فقط في بعض حقيقيات النوى ، وربما لم تكن موجودة في السلف المشترك لجميع حقيقيات النوى - لقد كانت إضافات لاحقة ، على الرغم مما هو مضمن في النص.

رابط PBS: مثال على التعايش الحديث - المزارعون القدامى في منطقة الأمازون

سابعا. العضيات والتطور

RQ UE 14.8: وصف فرضية التعايش الداخلي لأصل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء في حقيقيات النوى ، ومراجعة الأدلة الأولية لهذه الفرضية. (ملاحظة: يوضح الشكل 14.5 فرضية مماثلة لأصل النواة و ER ، وهي ليست فرضية شائعة جدًا ، على حد علمي).

ثامنا. تصنيف الكائنات الحية

RQ UE 14.9: اعتادت غير حقيقيات النوى أن يتم تجميعها معًا حسب الاسم paraphyletic ، & quot؛ لماذا وما هي الآثار المترتبة على ذلك؟ ما الخطأ في نظام المملكة الخمسة الأقدم في ويتاكر ، والذي يحظى بشعبية كبيرة بين مؤلفي الكتب المدرسية؟ (يجب أن تكون الروابط الواردة أعلاه وملاحظات الفصل 13 مفيدة.)

انقر فوق الارتباط للعودة إلى جدول الأحياء 409
أو العودة إلى الفصل 13 أو قبل الفصل 15


شاهد الفيديو: خصائص الحياة (كانون الثاني 2022).