- คุณสมบัติหลัก
- ส่วนประกอบของเซลล์โปรคาริโอต
- วัสดุทั่วไป
- ไรโบโซม
- เครื่องจักรสังเคราะห์แสง
- โครงร่าง
- ออร์แกเนลล์ในโปรคาริโอต
- ส่วนประกอบของเซลล์ยูคาริโอตเซลล์เดียว
- ความแตกต่างระหว่างแบคทีเรียและอาร์เคีย
- เยื่อหุ้มเซลล์
- ผนังเซลล์
- องค์กรจีโนม
- ความแตกต่างกับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
- การทำสำเนา
- การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ
- การถ่ายยีนในแนวนอน
- ความอุดมสมบูรณ์
- อาหารการกิน
- ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
- Escherichia coli
- Trypanosoma cruzi
- อ้างอิง
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีสารพันธุกรรม, เครื่องจักรเอนไซม์โปรตีนและโมเลกุลอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับชีวิตถูกกักบริเวณให้เซลล์เดียว ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงเป็นหน่วยงานทางชีววิทยาที่ซับซ้อนมากซึ่งมักมีขนาดเล็กมาก
ในสามโดเมนของชีวิตสองในนั้นคืออาร์เคียและแบคทีเรียประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว นอกเหนือจากการเป็นเซลล์เดียวแล้วสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตเหล่านี้ยังไม่มีนิวเคลียสและมีความหลากหลายและมากมาย

ที่มา pixabay.com
ในโดเมนที่เหลือคือยูคาริโอตเราพบสิ่งมีชีวิตทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์ ภายในเซลล์เดียวเรามีโปรโตซัวเชื้อราบางชนิดและสาหร่ายบางชนิด
คุณสมบัติหลัก
ประมาณ 200 ปีที่แล้วนักชีววิทยาในสมัยนั้นถือว่าสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยเซลล์เดียวนั้นค่อนข้างเรียบง่าย ข้อสรุปนี้เกิดจากข้อมูลเพียงเล็กน้อยที่พวกเขาได้รับจากเลนส์ที่พวกเขาใช้ในการรับชม
ปัจจุบันด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกล้องจุลทรรศน์เราสามารถมองเห็นโครงข่ายที่ซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวและความหลากหลายมากมายที่เชื้อสายเหล่านี้จัดแสดง ต่อไปเราจะกล่าวถึงโครงสร้างที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวทั้งในยูคาริโอตและโปรคาริโอต
ส่วนประกอบของเซลล์โปรคาริโอต
วัสดุทั่วไป
ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของเซลล์โปรคาริโอตคือการขาดเยื่อหุ้มเซลล์ที่กั้นสารพันธุกรรม นั่นคือการไม่มีนิวเคลียสที่แท้จริง
ในทางตรงกันข้าม DNA ตั้งอยู่ในโครงสร้างที่โดดเด่นนั่นคือโครโมโซม ในแบคทีเรียและอาร์เคียส่วนใหญ่ DNA จะถูกจัดเป็นโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนเป็นวงกลมขนาดใหญ่
ในแบคทีเรียรุ่นเช่น Escherichia coli (เพิ่มเติมเกี่ยวกับชีววิทยาในส่วนต่อไปนี้) โครโมโซมมีความยาวเชิงเส้นสูงถึง 1 มม. ซึ่งมีขนาดเกือบ 500 เท่าของขนาดเซลล์
ในการจัดเก็บสารทั้งหมดนี้ DNA จะต้องมีโครงสร้างแบบขดลวดยิ่งยวด ตัวอย่างนี้สามารถอนุมานได้กับสมาชิกส่วนใหญ่ของแบคทีเรีย บริเวณทางกายภาพที่มีโครงสร้างขนาดกะทัดรัดของสารพันธุกรรมนี้เรียกว่านิวคลีออยด์
นอกจากโครโมโซมแล้วสิ่งมีชีวิตที่มีโปรคาริโอตยังมีโมเลกุลดีเอ็นเอขนาดเล็กอีกหลายร้อยโมเลกุลที่เรียกว่าพลาสมิด
สิ่งเหล่านี้เช่นเดียวกับโครโมโซมเป็นรหัสสำหรับยีนที่เฉพาะเจาะจง แต่แยกออกจากร่างกายได้ เนื่องจากมีประโยชน์ในสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงมากจึงประกอบเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมเสริมชนิดหนึ่ง
ไรโบโซม
สำหรับการผลิตโปรตีนเซลล์โปรคาริโอตมีกลไกที่ซับซ้อนของเอนไซม์ที่เรียกว่าไรโบโซมซึ่งกระจายไปทั่วภายในเซลล์ แต่ละเซลล์สามารถมีไรโบโซมได้ประมาณ 10,000
เครื่องจักรสังเคราะห์แสง
แบคทีเรียที่สังเคราะห์แสงมีเครื่องจักรเพิ่มเติมที่ช่วยให้พวกมันจับแสงแดดและเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีในภายหลัง เยื่อหุ้มของแบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีการบุกรุกที่ซึ่งเอนไซม์และเม็ดสีที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อนจะถูกเก็บไว้
ถุงสังเคราะห์แสงเหล่านี้สามารถติดอยู่กับเมมเบรนของพลาสมาหรือสามารถถอดออกและอยู่ภายในเซลล์ได้
โครงร่าง
ตามชื่อที่แสดงถึงโครงร่างโครงร่างโครงกระดูกเป็นโครงกระดูกของเซลล์ พื้นฐานของโครงสร้างนี้ประกอบด้วยเส้นใยที่มีลักษณะของโปรตีนซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการแบ่งเซลล์และเพื่อการรักษารูปร่างของเซลล์
การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าโครงร่างโครงกระดูกในโปรคาริโอตประกอบด้วยเครือข่ายเส้นใยที่ซับซ้อนและไม่ง่ายอย่างที่เคยคิด
ออร์แกเนลล์ในโปรคาริโอต
ในอดีตลักษณะที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตคือการขาดช่องภายในหรือออร์แกเนลล์
ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับว่าแบคทีเรียมีออร์แกเนลล์บางชนิด (ช่องที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้ม) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกักเก็บแคลเซียมไอออนผลึกแร่ที่มีส่วนร่วมในการวางแนวเซลล์และเอนไซม์
ส่วนประกอบของเซลล์ยูคาริโอตเซลล์เดียว
ภายในเชื้อสายของยูคาริโอตเรายังมีสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว สิ่งเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือมีสารพันธุกรรมที่ถูกกักขังอยู่ในออร์แกเนลล์ที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนแบบไดนามิกและซับซ้อน
เครื่องจักรในการสร้างโปรตีนประกอบด้วยไรโบโซมในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ อย่างไรก็ตามในยูคาริโอตจะมีขนาดใหญ่กว่า ในความเป็นจริงความแตกต่างของขนาดในไรโบโซมเป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักระหว่างสองกลุ่ม
เซลล์ยูคาริโอตมีความซับซ้อนมากกว่าเซลล์โปรคาริโอตที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้าเนื่องจากมีหน่วยย่อยล้อมรอบด้วยเยื่อหนึ่งหรือมากกว่าที่เรียกว่าออร์แกเนลล์ ในหมู่พวกเขาเรามีไมโทคอนเดรียเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกอุปกรณ์กอลจิแวคิวโอลและไลโซโซมเป็นต้น
ในกรณีของสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์แสงได้พวกมันมีเครื่องจักรและเม็ดสีของเอนไซม์ที่เก็บไว้ในโครงสร้างที่เรียกว่าพลาสต์ ที่รู้จักกันดีคือคลอโรพลาสต์แม้ว่าจะมีอะมิโลพลาสต์โครโมพลาสต์เอทิโอพลาสต์และอื่น ๆ
ยูคาริโอตที่มีเซลล์เดียวบางชนิดมีผนังเซลล์เช่นสาหร่ายและเชื้อรา (แม้ว่าจะแตกต่างกันไปตามลักษณะทางเคมีก็ตาม)
ความแตกต่างระหว่างแบคทีเรียและอาร์เคีย
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วโดเมนของอาร์เคียและแบคทีเรียประกอบด้วยบุคคลที่มีเซลล์เดียว อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงของการแบ่งปันลักษณะนี้ไม่ได้หมายความว่าเชื้อสายจะเหมือนกัน
หากเราเปรียบเทียบทั้งสองกลุ่มอย่างละเอียดเราจะรู้ว่าพวกมันแตกต่างกันในลักษณะเดียวกับที่เราหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ แตกต่างจากปลา ความแตกต่างพื้นฐานมีดังนี้
เยื่อหุ้มเซลล์
เริ่มจากขอบเขตเซลล์โมเลกุลที่ประกอบเป็นผนังและเยื่อหุ้มของเชื้อสายทั้งสองต่างกันอย่างลึกซึ้ง ในแบคทีเรียฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยกรดไขมันที่ติดกับกลีเซอรอล ในทางตรงกันข้ามอาร์เคียมีฟอสโฟลิปิด (isoprenoids) ที่แตกแขนงสูงซึ่งติดกับกลีเซอรอล
นอกจากนี้พันธะที่สร้างฟอสโฟลิปิดยังแตกต่างกันส่งผลให้เมมเบรนในอาร์เคียมีเสถียรภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้อาร์เคียจึงสามารถอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ pH และสภาวะอื่น ๆ สูงมาก
ผนังเซลล์
ผนังเซลล์เป็นโครงสร้างที่ปกป้องสิ่งมีชีวิตของเซลล์จากความเครียดออสโมติกที่เกิดจากความแตกต่างของความเข้มข้นระหว่างภายในเซลล์และสิ่งแวดล้อมก่อตัวเป็นโครงกระดูกภายนอกชนิดหนึ่ง
โดยทั่วไปเซลล์จะแสดงตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นสูง ตามหลักการของการออสโมซิสและการแพร่กระจายน้ำจะเข้าสู่เซลล์โดยขยายปริมาตร
ผนังช่วยปกป้องเซลล์จากการแตกเนื่องจากโครงสร้างที่มั่นคงและเป็นเส้นใย ในแบคทีเรียส่วนประกอบโครงสร้างหลักคือเพปทิโดไกลแคนแม้ว่าอาจมีโมเลกุลบางชนิดเช่นไกลโคลิปิด
ในกรณีของอาร์เคียลักษณะของผนังเซลล์ค่อนข้างแปรปรวนและในบางกรณีไม่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตามยังไม่มีการศึกษา peptidoglycan ในปัจจุบัน
องค์กรจีโนม
ในแง่ของการจัดโครงสร้างของสารพันธุกรรม archaea มีความคล้ายคลึงกับสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตมากขึ้นเนื่องจากยีนถูกขัดจังหวะโดยพื้นที่ที่ไม่ได้รับการแปลเรียกว่า introns - คำที่ใช้สำหรับพื้นที่ที่จะแปลคือ "exon ».
ในทางตรงกันข้ามการจัดระเบียบจีโนมของแบคทีเรียส่วนใหญ่ดำเนินการใน operons ซึ่งยีนอยู่ในหน่วยการทำงานที่ตั้งอยู่ทีละคนโดยไม่มีการหยุดชะงัก
ความแตกต่างกับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์เดียวคือจำนวนเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ประกอบด้วยเซลล์มากกว่าหนึ่งเซลล์และโดยทั่วไปแต่ละเซลล์มีความเชี่ยวชาญในงานเฉพาะการแบ่งงานเป็นลักษณะที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่ง
กล่าวอีกนัยหนึ่งเนื่องจากเซลล์ไม่จำเป็นต้องทำกิจกรรมทั้งหมดที่จำเป็นเพื่อให้สิ่งมีชีวิตมีชีวิตอีกต่อไปจึงมีการแบ่งงาน
ตัวอย่างเช่นเซลล์ประสาททำหน้าที่แตกต่างไปจากไตหรือเซลล์กล้ามเนื้อโดยสิ้นเชิง
ความแตกต่างในงานที่ทำนี้แสดงด้วยความแตกต่างทางสัณฐานวิทยา นั่นคือไม่ใช่เซลล์ทั้งหมดที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะมีรูปร่างเหมือนกัน - เซลล์ประสาทเป็นรูปต้นไม้เซลล์กล้ามเนื้อจะยาวและอื่น ๆ
เซลล์พิเศษของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ถูกจัดกลุ่มในเนื้อเยื่อและจะเปลี่ยนเป็นอวัยวะ อวัยวะที่ทำหน้าที่คล้ายกันหรือเสริมกันจะถูกจัดกลุ่มเป็นระบบ ดังนั้นเราจึงมีการจัดลำดับชั้นโครงสร้างที่ไม่ปรากฏในเอนทิตีเซลล์เดียว
การทำสำเนา
การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ โปรดสังเกตว่าในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่มีโครงสร้างพิเศษที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์เหมือนกับที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์หลายชนิด
ในการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศประเภทนี้พ่อก่อให้เกิดลูกหลานโดยไม่จำเป็นต้องมีคู่นอนหรือเพื่อการรวมตัวกันของ gametes
การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศแบ่งออกได้หลายวิธีโดยทั่วไปจะใช้อ้างอิงระนาบหรือรูปแบบของการแบ่งที่สิ่งมีชีวิตใช้ในการแบ่ง
ประเภทที่พบบ่อยคือฟิชชันแบบไบนารีซึ่งแต่ละบุคคลก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตสองชนิดซึ่งเหมือนกับผู้ปกครอง บางตัวมีความสามารถในการทำฟิชชันโดยการสร้างลูกหลานมากกว่าสองตัวซึ่งเรียกว่าฟิชชันหลายตัว
อีกประเภทหนึ่งคือการแตกหน่อซึ่งสิ่งมีชีวิตก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่เล็กกว่า ในกรณีเหล่านี้สิ่งมีชีวิตของพ่อแม่จะแตกหน่อขยายออกไปซึ่งยังคงเติบโตจนมีขนาดที่เพียงพอและต่อมาจะถูกแยกออกจากพ่อแม่ สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอื่น ๆ สามารถแพร่พันธุ์ได้โดยสร้างสปอร์
แม้ว่าการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศจะเป็นเรื่องปกติของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แต่ก็ไม่ได้มีลักษณะเฉพาะสำหรับเชื้อสายนี้ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บางชนิดเช่นสาหร่ายฟองน้ำเอ็กไคโนเดอร์มเป็นต้นสามารถแพร่พันธุ์ผ่านรูปแบบนี้ได้
การถ่ายยีนในแนวนอน
แม้ว่าจะไม่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต แต่ก็สามารถแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมกับบุคคลอื่นผ่านเหตุการณ์ที่เรียกว่าการถ่ายโอนยีนในแนวนอน การแลกเปลี่ยนนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการส่งผ่านสื่อจากพ่อแม่ไปยังเด็ก ๆ แต่เกิดขึ้นระหว่างบุคคลในรุ่นเดียวกัน
สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยกลไกพื้นฐานสามประการ: การผันคำกริยาการแปลงและการแปลงสัญญาณ ในประเภทแรก DNA ที่มีความยาวสามารถแลกเปลี่ยนผ่านการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างบุคคลสองคนโดยใช้ pili ทางเพศ
ในทั้งสองกลไกขนาดของดีเอ็นเอที่แลกเปลี่ยนมีขนาดเล็กลง การเปลี่ยนแปลงคือการรับดีเอ็นเอที่เปลือยเปล่าโดยแบคทีเรียและการถ่ายทอดคือการรับ DNA จากต่างประเทศอันเป็นผลมาจากการติดเชื้อไวรัส
ความอุดมสมบูรณ์
ชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นสามโดเมนหลัก ได้แก่ อาร์เคียแบคทีเรียและยูคาริโอต สองชนิดแรกเป็นโปรคาริโอตเนื่องจากนิวเคลียสไม่ได้ล้อมรอบด้วยเมมเบรนและเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
ตามการประมาณการปัจจุบันมีแบคทีเรียและอาร์เคียมากกว่า 3.10 30ตัวบนโลกโดยส่วนใหญ่ไม่มีชื่อและไม่มีคำอธิบาย ในความเป็นจริงร่างกายของเราประกอบด้วยประชากรที่มีพลวัตของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับเรา
อาหารการกิน
โภชนาการในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมีความหลากหลายอย่างมาก มีทั้งสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันและออโตโทรฟิก
อดีตต้องบริโภคอาหารจากสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปจะกลืนกินอนุภาคทางโภชนาการ ตัวแปร Autotrophic มีเครื่องจักรทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นเคมีซึ่งเก็บไว้ในน้ำตาล
เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตใด ๆ พืชเซลล์เดียวต้องการสารอาหารบางอย่างเช่นน้ำแหล่งคาร์บอนแร่ธาตุและอื่น ๆ เพื่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตามบางชนิดก็ต้องการสารอาหารที่เฉพาะเจาะจง
ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
เนื่องจากสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวมีความหลากหลายมากจึงเป็นเรื่องยากที่จะแสดงรายการตัวอย่าง อย่างไรก็ตามเราจะกล่าวถึงสิ่งมีชีวิตแบบจำลองในชีววิทยาและสิ่งมีชีวิตที่มีความเกี่ยวข้องทางการแพทย์และอุตสาหกรรม:
Escherichia coli
สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดคือแบคทีเรีย Escherichia coli อย่างไม่ต้องสงสัย แม้ว่าบางสายพันธุ์อาจส่งผลเสียต่อสุขภาพ แต่อีโคไลเป็นองค์ประกอบปกติและมีอยู่มากมายของไมโครไบโอตาของมนุษย์
เป็นประโยชน์จากมุมมองที่แตกต่างกัน ในระบบทางเดินอาหารของเราแบคทีเรียช่วยในการผลิตวิตามินบางชนิดและไม่รวมจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคที่สามารถเข้าสู่ร่างกายของเราได้
นอกจากนี้ในห้องปฏิบัติการชีววิทยายังเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตแบบจำลองที่ใช้มากที่สุดซึ่งมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์
Trypanosoma cruzi
มันเป็นปรสิตโปรโตซัวที่อาศัยอยู่ภายในเซลล์และทำให้เกิดโรคชากัส นี่ถือเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญในกว่า 17 ประเทศที่ตั้งอยู่ในเขตร้อน
ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของปรสิตชนิดนี้คือการมีแฟลเจลลัมเพื่อการเคลื่อนที่และไมโทคอนดรีออนเดี่ยว พวกมันถูกส่งไปยังสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยแมลงที่อยู่ในตระกูล Hemiptera เรียกว่า triatomines
ตัวอย่างอื่น ๆ ของจุลินทรีย์ ได้แก่ Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae และอื่น ๆ
อ้างอิง
- อเล็กซานเดอร์, M. (2504). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจุลชีววิทยาของดิน. John Wiley and Sons, Inc.
- Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003) ตรวจสอบและวิเคราะห์ใหม่ของไพรเมอร์ 16S เฉพาะโดเมน วารสารวิธีการทางจุลชีววิทยา, 55 (3), 541-555.
- Forbes, BA, Sahm, DF และ Weissfeld, AS (2007) จุลชีววิทยาวินิจฉัย. มอสบี้
- ฟรีแมน, S. (2017). วิทยาศาสตร์ชีวภาพ. การศึกษาของเพียร์สัน.
- Murray, PR, Rosenthal, KS และ Pfaller, MA (2015) จุลชีววิทยาทางการแพทย์. วิทยาศาสตร์สุขภาพเอลส์เวียร์
- Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014) ชีววิทยาแคมป์เบล การศึกษาของ Pearson
