الفروق التركيبية بين البكتيريا و حقيقيات النواة

في السيتوبلازم cytoplasm, الميكروبات حقيقية النواة eukaryotic microbes لديها مجموعة متنوعة من المقصورات الداخل خلوية subcellular compartments، المنفصلة تركيبياً، المحاطة بغشاء membrane غالباً، تسمى عضيات organelles لتنفذ وظائف متخصصة. الخلايا البكتيرية Bacterial cells أيضا لديها مقصورات داخل خلوية – فقط ليست مرئية بسهولة أو غير محاطة بغشاء.

1- نقل البروتين/الدهون Protein/Lipid Transport

الميكروبات حقيقية النواة لديها سلسلة من العضيات المحاطة بغشاء membrane-enclosed organelles والتي تكون النظام الغشائي الداخلي endomembrane system للخلية، والتي صممت لنقل شحنات البروتين protein والدهون lipid داخل وخارج الخلية. يشمل هذا النظام على الشبكة الإندوبلازمية endoplasmic reticulum (ER)، التي تتكون من أغشية مسطحة flat membranes ترتبط بها الريبوسومات ribosomes (الشبكة الإندوبلازمية الخشنة rough ER) وأغشية شبيهه بالأنابيب tube-like membranes بدون ريبوسومات (الشبكة الإندوبلازمية الناعمة smooth ER). تشارك هذه الأجزاء من الشبكة الإندوبلازمية في تخليق ونقل البروتين والدهون، على التوالي.

جهاز جولجي Golgi apparatus هو مجموعة من الأكوام المستقلة من الأغشية والحويصلات Vesicles المسطحة حيث يتم معالجة وفرز وتعبئة البروتينات والدهون القادمة من الشبكة الإندوبلازمية للنقل (الحويصلات: أجسام كروية محاطة بغشاء تشارك في الإفراز والتخزين). الجسيمات الحالة (الليسوسومات) Lysosomes، أكياس sacs محاطة بغشاء, دائرية إلى حد ما تحتوي على إنزيمات هضمية digestive enzymes (محلمه hydrolytic)، هي مشتقة من جهاز جولجي، وفي الخلايا البروتوزوية protozoal cells، تكسر المواد الغذائية الملتقطة.

تفتقر البكتيريا إلى نظام غشائي داخلي، ومع ذلك فهي قادرة على تصنيع وتعديل البروتينات والدهون تماما مثل ما تفعل حقيقيات النواة. ومع ذلك، تحتوي العديد من الخلايا البكتيرية على ما يسمى مقصورات دقيقة microcompartments محاطة بغلاف بروتيني protein shell. تمثل هذه المقصورات الدقيقة نوع من العضيات لأنه يمكن لبروتينات الغلاف أن تتحكم بالنقل بشكل مماثل للعضيات المحاطة بالغشاء.

2- أيض الطاقة Energy Metabolism

تنفذ الخلايا والكائنات الحية نوع أو نوعين من تحولات الطاقة energy transformations. من خلال عملية تسمى التنفس الخلوي cellular respiration، تحول جميع الخلايا الطاقة الكيميائية chemical energy إلى طاقة خلوية cellular energy للعمل الخلوي. في الميكروبات حقيقية النواة، يحدث هذا في العصارة الخلوية cytosol وفي عضيات محاطة بغشاء تسمى الميتوكندريا mitochondria. تفتقر خلايا البكتيريا (والأركيا) للميتوكندريا، فإنها تستخدم العصارة الخلوية والغشاء الخلوي لإكمال عملية تحويل الطاقة.

تحويل الطاقة الثاني، البناء الضوئي photosynthesis، يتضمن تحول الطاقة الضوئية light energy إلى طاقة كيميائية. في الطلائعيات الطحلبية algal protists، يحدث البناء الضوئي في بلاستيدات خضراء chloroplasts محاطة بغشاء. بعض البكتيريا, مثل السيانوبكتيريا cyanobacteria، تنفذ أيضا تحولات طاقة مماثلة تقريبا. مجدداً، الغشاء الخلوي أو التوسعات elaborations في الغشاء تمثل المنضدة الكيميائية chemical workbench لهذه العملية.

3- تركيب ونقل الخلية Cell Structure and Transport

يتنظم الهيكل الخلوي cytoskeleton في حقيقيات النواة في نظام مترابط من الألياف، والخيوط السيتوبلازمية cytoplasmic fibers, threads، والجزيئات المتشابكة interwoven molecules التي تعطي التركيب للخلية وتساعد في نقل المواد في جميع أنحاء الخلية. المكونات الرئيسية للهيكل الخلوي هي الأنيبيبات الدقيقة microtubules التي تنشأ من الجسيم المركزي centrosome والخيوط الدقيقة microfilaments، كل واحدة منها تتجمع من وحيدات بروتينية protein subunits مختلفة. الخلايا البكتيرية حتى الآن ليس لديها هيكل خلوي طبيعي مماثل، على الرغم من البروتينات ذات الصلة لتلك التي تبني الأنابيب الدقيقة والخيوط الدقيقة تساعد في تحديد الشكل في بعض الخلايا البكتيرية.

4- حركة الخلية Cell Motility

تعيش العديد من الكائنات الميكروبية في بيئات رطبة أو مائية وتستخدم عملية حركة الخلية للانتقال من مكان إلى آخر. العديد من الطحالب algae والبروتوزوا protozoa لها نتوءات projections بروتينية رقيقة طويلة تسمى الأسواط flagella (مفردها، سوط flagellum) والتي تغطى بالغشاء البلازمي، وممتدة من الخلية. عن طريق الضرب ذهابا وإيابا، توفر الأسواط قوة ميكانيكية للحركة. تظهر العديد من الخلايا البكتيرية أيضا الحركة، إلا أن الأسواط مختلفة تركيبيا وبدون أن تغطى بالغشاء الخلوي. نمط الحركة أيضا مختلف، توفر قوة دورانية شبيهه بالمروحة للحركة. بعض البروتوزوا أيضا لديها زوائد appendages أخرى مغلفة بغشاء تسمى الأهداب cilia (مفردها، هدب cilium) والتي هي أقصر وأكثر عددا من الأسواط. في بعض البروتوزوا المتحركة، تتموج في تزامن وتدفع الخلايا إلى الأمام. لا تحتوي الخلايا البكتيرية على أهداب.

5- توازن المياه Water Balance

البيئة المائية aqueous environment التي تعيش فيها العديد من الأحياء الدقيقة تقدم حالة تحدث فيها عملية الانتشار diffusion، تحديداً حركة المياه، تسمى التناضح (الأسموزية) osmosis، في الخلية (الإنتشار: حركة المادة من التركيز الأعلى إلى التركيز الأقل). بالاستمرار بلا هوادة، تنتفخ الخلية في نهاية المطاف وتنفجر (تحلل الخلية) لأن الغشاء الخلوي أو البلازمي لا توفر الكمال لمنع التحلل.

تحتوي معظم الخلايا البكتيرية وبعض الخلايا حقيقية النواة (الفطريات fungi والطحالب) على جدار خلوي cell wall خارج الغشاء الخلوي أو البلازمي. على الرغم من أن تركيب وتنظيم الجدار يختلف بين المجموعات، توفر كل الجدران الخلوية الدعم للخلايا، وتمنحها الشكل، وتساعدها على مقاومة الضغط الذي يمارسه ضغط الماء الداخلي internal water pressure.

ملخص لعمليات وتراكيب البكتيريا وحقيقيات النواة مقدمة في الجدول.

جدول: مقارنة تركيب الخلية البكتيرية والخلية حقيقية النواة

العملية	البكتيريا	حقيقيات النواة
التنظيم الوراثي	كروموسوم DNA دائري	كروموسومات DNA خطية
التحاوز	الغشاء الخلوي	الغشاء البلازمي
التنظيم الأيضي	السيتوبلازم	السيتوبلازم
تخليق البروتين	الريبوسومات	الريبوسومات
نقل البروتين/الدهون	السيتوبلازم	النظام الغشائي الداخلي
ايض الطاقة	السيتوبلازم والغشاء الخلوي	الميتوكندريا والبلاستيدات الخضراء
تركيب الخلية والنقل	البروتينات في السيتوبلازم	الخيوط البروتينية في السيتوبلازم
حركة الخلية	الأسواط البكتيرية	الأسواط أو الأهداب حقيقية النواة
توازن الماء	الجدار الخلوي	الجدار الخلوي