สิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว: ลักษณะการสืบพันธุ์โภชนาการ - ชีววิทยา - 2026

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

1. อเล็กซานเดอร์, M. (2504). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจุลชีววิทยาของดิน. John Wiley and Sons, Inc.
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003) ตรวจสอบและวิเคราะห์ใหม่ของไพรเมอร์ 16S เฉพาะโดเมน วารสารวิธีการทางจุลชีววิทยา, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF และ Weissfeld, AS (2007) จุลชีววิทยาวินิจฉัย. มอสบี้
4. ฟรีแมน, S. (2017). วิทยาศาสตร์ชีวภาพ. การศึกษาของเพียร์สัน.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS และ Pfaller, MA (2015) จุลชีววิทยาทางการแพทย์. วิทยาศาสตร์สุขภาพเอลส์เวียร์
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014) ชีววิทยาแคมป์เบล การศึกษาของ Pearson