الأنماط التنظيمية المشتركة بين البكتيريا و حقيقيات النواة

في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، طور ماتياس شليدين Matthias Schleiden وثيودور شوان Theodor Schwann جزء من نظرية الخلية cell theory بإثبات أن جميع النباتات والحيوانات تتكون من خلية واحدة أو أكثر، مما يجعل الخلية الوحدة الأساسية fundamental unit للحياة. (ملاحظة: بعد حوالي 20 عاما، أضاف رودولف فيرشو Rudolph Virchow أن جميع الخلايا cells نشأت من خلايا موجودة مسبقاً). على الرغم من أن مفهوم الأحياء الدقيقة microorganism كان فقط في بداياته في ذلك الوقت، تقترح هذه النظرية أن هناك أنماط تنظيمية organizational patterns معينة مشتركة بين جميع الكائنات الحية.

1- التنظيم الوراثي Genetic Organization

جميع الكائنات الحية لديها تنظيم وراثي مماثل حيث يتم نقل أو تعبير المادة الوراثية hereditary material. النمط التنظيمي للمادة الوراثية هي في شكل واحد أو أكثر من الكروموسومات chromosomes. من الناحية التركيبية، معظم الخلايا البكتيرية لديها جزيء DNA دائري circular DNA molecule واحد بدون غشاء مطوق enclosing membrane. الخلايا حقيقية النواة Eukaryotic cells، مع ذلك، لديها عدة كروموسومات خطية linear محاطة بغلاف غشائي membrane envelope لنواة nucleus الخلية.

2- التحاوز Compartmentation

جميع الكائنات الحية لديها نمط تنظيمي يفصل المقصورات الداخلية internal compartments من البيئة المحيطة surrounding environment ولكن يسمح بتبادل المواد المذابة والفضلات. يمثل نمط التحاوز compartmentation بالخلية. تحاط جميع الخلايا بالغشاء الخلوي cell membrane (المعروف باسم الغشاء البلازمي plasma membrane في حقيقيات النواة)، حيث تشكل الدهون الفوسفاتية phospholipids الحدود غير المنفذة impermeable boundary للمواد المذابة بينما البروتينات الغشائية membrane proteins هي البوابات التي يحدث من خلالها تبادل المواد المذابة والفضلات، وتنتقل عبرها الإشارات الكيميائية chemical signals.

3- التنظيم الأيضي Metabolic Organization

عملية الأيض metabolism هي نتيجة للتحاوز (الأيض: جميع التفاعلات الكيميائية chemical reactions التي تحدث في الكائن الحي أو الخلية). لكونها محاطة بغشاء، جميع الخلايا لديها بيئة داخلية internal environment تحدث فيها التفاعلات الكيميائية. هذه المساحة، تسمى السيتوبلازم cytoplasm، تمثل كل شيء محاط بالغشاء, وفي الخلايا حقيقية النواة، المساحة الخارجية من نواة الخلية. إذا ازيلت التراكيب الخلوية من السيتوبلازم، ما يتبقى هو العصارة الخلوية cytosol، والتي تتكون من الماء water، الأملاح salts، الأيونات ions، والمركبات العضوية  organic compounds.

4- تخليق البروتين Protein Synthesis

يجب على  جميع الكائنات الحية صنع البروتينات، والتي هي عماد العمل workhorses في الخلايا والكائنات الحية. تركيب مشترك في جميع الخلايا هو الريبوسومات ribosome، آلة RNA - بروتين RNA-protein machine والتي تفرز البروتينات إستناداً على التعليمات الوراثية  genetic instructions التي تتلقاها من DNA. على الرغم من أن نمط تخليق البروتين متطابق، الريبوسومات البكتيرية bacterial ribosomes هي أصغر تركيبياً من نظيراتها في الخلايا حقيقية النواة.