تکامل فتوسنتز کننده ها

در اوایل تاریخ تکاملی زمین، مهم ترین موجودات فتوسنتز کننده به صورت سلول های میکروسکوپی غوطه ور در زیر سطح آب های موجود در زیر نور آفتاب بوده اند.

گرچه این موجودات ذخیره انرژی بالایی داشتند، ولی به هنگام تولید مثل و تکثیر، به سرعت منابع معدنی موجود در اقیانوس را مصرف نموده و باعث کاهش شدید آن می‌شدند (همین موضوع کمبود عناصر معدنی ضروری است که امروزه نیز به عنوان فاکتوری محدود کننده مانع از موفقیت هر گونه طرحی جهت بهره برداری از دریاها می شود).

در نتیجه این محدودیت، حیات بیشتر به سمت سواحل گسترش پیدا کرد، مناطقی که غنی از نیترات ها و مواد معدنی حمل شده از نواحی کوهستانی توسط رودخانه ها و و سیلاب ها بودند که به دنبال وقوع امواج دائمی، از سواحل زدوده می شدند.

موجودات فتوسنتزی چند سلولی، در مراحل اولیه تکامل خود، به سواحل صخره ای متصل بودند. این کلبها (Durvillaea potatorum) که هنگام جزر و مد خفیف در روی صخره های موجود در حاشیه سواحل ویکتوریا و تاسمانیا واقع در استرالیا دیده می شوند، مربوط به جلبکهای قهوه ای (رده Phaeophyceae) بوده که ایجاد حالت چند سلولی در این گروه، به طور مستقل از سایر گروههای موجودات زنده تکامل پیدا کرده است.

موجودات اتوتروف

موجودات اتوتروف، مواد غذایی مورد نیاز خود را تولید می نمایند، ولی موجودات هتروتروف باید مواد غذایی مورد نیاز خود را از منابع خارجی کسب نمایند.

سلول هایی که نیازهای انرژی خود را با مصرف ترکیبات آلی تولید شده توسط منابع خارجی تأمین می کنند، موسوم به موجودات هتروتروف (Heterotrophs) هستند (از کلمات یونانی Heteros به معنای "دیگری" و Trophos به معنای "تغذیه کننده").

یک موجود هتروتروف برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به منبع خارجی از ترکیبات آلی وابسته است. جانوران، قارچها  و بسیاری از موجودات تک سلولی، همچون برخی باکتری ها و آغازیان، جزو هتروتروف ها به شمار می آیند.

با افزایش تعداد موجودات هتروتروف باستانی، میزان استفاده از مولکول های پیچیده جهت تأمین انرژی نیز افزایش یافت، مولکول هایی که طی میلیونها سال در زمین انباشته شده بودند. با کاهش پیوسته مولکولهای آلی موجود در محلول آزاد (یعنی در داخل سلول نیست)، رقابت نیز آغاز شد.

با اعمال فشار ناشی از رقابت، سلول های دارای توانایی بیشتر جهت استفاده از منابع محدود انرژی، شانس بیشتری برای بقا داشتند.

طی یک دوره زمانی و به واسطه فرآیند طولانی و آهسته حذف سلول های دارای کمترین سازگاری، سلولهایی تکامل پیدا کردند که قادر به تولید انرژی از طریق مواد غیر آلی ساده بودند. چنین موجوداتی موسوم به موجودات اتوتروف خود تغذیه کنندگان هستند. بدون تکامل این گروه از موجودات، حیات در روی زمین به زودی به اتمام می رسید.

موفق ترین گروه موجودات اتوتروف، موجوداتی بودند که سیستمی جهت بهره برداری مستقیم از انرژی خورشید تعبیه کرده و فرآیند فتوسنتز را انجام میدادند (شکل ۱-۵).

موجودات فتوسنتز کننده اولیه، گرچه در مقایسه با گیاهان، دارای ساختاری ساده بودند، ولی در مقایسه با هتروتروف های اولیه ساختاری به مراتب پیچیده تر داشتند. استفاده از انرژی خورشید، نیازمند سیستم رنگیزه ای پیچیده ای جهت به دام انداختن انرژی نورانی و همچنین وجود راهکاری برای ذخیره انرژی در یک مولکول آلی بود.

شواهدی دال بر فعالیتهای موجودات فتوسنتز کننده در صخره های مربوط به 3.4 میلیارد سال پیش، یعنی در حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از اولین شواهد فسیلی حاکی از وجود حیات در روی کره زمین به دست آمده است.

البته ما تقریبا مطمئن هستیم که هم حیات و هم موجودات فتوسنتز کننده در زمانهای قدیمی تری از آنچه شواهد پیشنهاد می کنند، ایجاد شده اند. به علاوه، به نظر می رسد که هیچ شکی وجود ندارد که هتروتروفها قبل از اتوتروفها تکامل پیدا کرده اند. با ظهور موجودات اتوتروف،جریان انرژی در بیوسفرBiosphere) ) یعنی جهان زنده و محیط پیرامونی آن به شکل امروزی آن تبدیل شد: انرژی نورانی خورشید از کانال موجودات اتوتروف فتوسنتز کننده به تمامی اشکال حیات منتقل شد.

فیزیولوژی سلول

سلول پدری + سلول مادری – سلول 2n کروموزومی

این سلول تقسیم شده و 12- 10*100- 75 سلول تولید می کند که در طول دوران جنینی رخ می دهد.

 این سلولها وارد ارگانوژنز شده به تدریج بخشهایی را در خودشان بوجود می آورند و تمایزها شروع می شوند. از جمله سلولهای عضلانی – استخوانی – عصب و ....

پس سلولها دارای بخش های مشترکات و موارد تمایز متعددی می شوند .

•بیش از 100تریلیون سلول در بدن وجود دارد

•گویچه های قرمزفراوانترین سلول بدن است :25 تریلیون25.000.000.000.000

•وجود   شباهت  و  اختلاف  بین سلول ها

      تامین انرژی              سوخت اولیه

      دفع مواد زاید            ا عمال ویژه

      قابلیت تولید مثل       شکل سلولها

Òتامین انرژی:برای تامین انرژی در طبیعت از عمل سوختن استفاده میشود که نیازمند 3 عامل است اکسیژن- ماده سوختی و سیستم سوزاننده و تولید کننده انرژی

Òدر بدن ما هم همینطور است هر سلولی موظف به تولید انرژی برای خودش است پس باید....

Òنگاه به ارگانوژنز در همین رابطه....

Òحفظ محیط داخلی هموستاز: تنظیم اب- فشار خون-گرما- pH

Òفیدبک منفی: co2 بالا افزایش تنفس و کاهش ان- فشار خون

Òفید بک مثبت: بد: بدخیمی سرطانها خوب:زایمان- لخنه- پتانسیل عمل

Òفید فوروارد. تصمیم های پیش رس و پیش بینی کردن حرکات

Òترکیب کلی سلول ها بصورت زیر است:

Ò                                             N 1%

ÒO 26%

Ò-C 9%-

Ò H 63%

Òمینرال ها 0.7 % شامل (Ca-P-K-S-Na-Cl – Mg) : و

Òمواد کمیاب 0.01 % شاملFe-Cu-I-MO-Zn-Mn-Co-F-Cr-Se)  :)

Òکه در ترکیب کلی بدن بصورت زیر میباشند.

Òپروتئین        15-18%

Òچربی         15%

Òآب              60%

Òمینرال        7%

Ò 

Ò

متابولیسم نوکلئیک اسیدها

در متابولیسم نوکلئیکاسیدها، متابولیسم بازهای آلی را بررسی خواهیم کرد، که

بخشیاز ساختمان نوکلئیکاسیدها هستند. منشاء بازهای آلی:

1 ) نوکلئوپروتئینها منبع اصلی بازهای آلی هستند، که از طریق مواد غذایی وارد

دستگاه گوارش میشوند.  توسط آنزیمهای گوارشی معده به پروتئین و

نوکلئیکاسید تبدیل میشوند.  نوکلیئکاسید در روده باریک توسط آنزیمهای

اندونوکلئاز ) RNase/DNase ( به نوکلئوتید تبدیل میشود.  یک فسفات از

نوکلئوتیدها به وسیله نوکلئتیداز جدا شده و به نوکلئوزیدها تبدیل میشوند. 

نوکلئوزیدها به وسیله نوکلئوزیداز به قند و باز آلی تبدیل میشوند.

نکته: نوکلئوپروتئین تحت تاثیر آنزیمهای دستگاه گوارش به باز آلی تبدیل میشود و در نهایت باز آلی وارد سلول لومن و گردش خون میشود.

2 ) بخشیاز بازهای آلی پلاسما از تجزیهی سلولهای هستهدار بدن منشاء میگیرد )مرگ طبیعی سلول یا در اثر دارو و آسیب( برای مثال در

شیمیدرمانی، تخریب سلولهای سرطانی صورت میگیرد و بازهای آلی آزاد میشوند.

تفاوت یوکاریوت ها و پروکاریوت ها

تفاوت یوکاریوت ها  و پروکاریوت ها عمدتا به ساختار هسته برمی گردد.

پرو: اولیه       یو:واقعی      کاریوم :هسته

یوکاریوت ها هسته ی سازمان یافته و مجزا از سیتوپلاسم دارند اما باکتری ها چیزی مشخصا به اسم هسته ندارند بلکه نوکلئوئید

(شبه هسته ) دارند که توسط غشا، سیتوپلاسم از هسته جدا نشده.

اندامک های سلولی در یوکاریوت ها توسعه یافته اند  اما پروکاریوت ها اندامک ندارند.

تفاوت ها و شباهت های سلول های یوکاریوتی با پروکاریوتی

تفاوت‌های یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها
یوکاریوت‌ها	پروکاریوت‌ها
فاقد هسته	فاقد هسته
دارای اندامک‌های غشادار و مشخص و دستگاه غشایی درونی	فاقد اندامک‌های محدود به غشا
فاقد اندامک‌های محدود به غشا	اندازه یک سلول پروکاریوت ۱ تا ۱۰ میکرومتر است.
اندازه بسیار متنوعی دارند.	ماده ژنتیکی سلول در ناحیه شبه‌هسته‌ای موسوم به نوکلئوئید متمرکز شده است.
ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتاً در هسته متمرکز است.	سلول‌های دارای یک نوع RNA پلی مراز هستند.
ماده ژنتیکی سلول در ناحیه شبه‌هسته‌ای موسوم به نوکلئوئید متمرکز شده است.سلول‌های یوکاریوتی دارای سه نوع RNA پلی مراز اصلی هستند. البته کلروپلاست و میتوکندری آن نیز RNA پلی مراز دارند.	ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی از لحاظ کمیت ۷۰۰ مرتبه کم‌تر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است.
ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی از لحاظ کمیت ۷۰۰ مرتبه کم‌تر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است.	تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فلاژلین است.
تاژک سلول یوکاریوتی عمدتاً از جنس پروتئین استوانه‌ای شکل میکروتوبول است.	تاژک در حال حرکت، دارای حرکت چرخشی است
تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فلاژلین است.تاژک در حال حرکت، دارای حرکت شلاقی است	فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را نمی‌توان یافت
فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکاریوتی می‌توان یافت	حجم یک سلول پروکاریوتی کم است.
حجم یک سلول یوکاریوتی هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاریوتی است.	فرمانروی باکتری‌ها شاخص‌ترین نوع پروکاریوت‌ها هستند.
فرمانروهای آغازیان -گیاهان- جانوران – قارچ‌ها در این گروه قرار دارند.	فرایند رونویسی در سلول‌های پروکاریوت‌ها کمی ساده‌تر از سلول‌های یوکاریوتی است؛ و فاقد اینترون و اگزون (البته در آرکی‌باکتری‌ها استثا)
فرایند رونویسی در سلول‌های یوکاریوت کمی پیچیده‌تر از سلول‌های پروکاریوتی است. دارای اینترون و اگزون	دارای معدودی پروتئین (اکثراً آنزیم) است و فاقد هیستون
فرایند رونویسی در سلول‌های پروکاریوت‌ها کمی ساده‌تر از سلول‌های یوکاریوتی است؛ و فاقد اینترون و اگزون (البته در آرکی‌باکتری‌ها استثا)دارای پروتئین‌های متنوع است و دارای ۴ تا ۵ نوع هیستون که به دی‌ان‌ای پیوسته‌اند.	فاقد پروتئین‌های اکتین یا شبه میوزین
دارای معدودی پروتئین (اکثراً آنزیم) است و فاقد هیستون	فاقد میکروتوبول
دارای پروتئین‌های اکتین یا میوزین است.	کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین ندارند.
فاقد پروتئین‌های اکتین یا شبه میوزیندارای میکروتوبول است.	میتوز ندارند.
فاقد میکروتوبول	دارای یک مولکول دی‌ان‌ای حلقوی
کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین دارند.	ریبوزوم S۷۰ دارند؛ کوچکتر و ساده‌تر
کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین ندارند.	سانترومر یا کینه توکور ندارند.
میتوز و میوز دارند.	هستک ندارند.
میتوز ندارند.ژنوم آن‌ها بیش از یک مولکول دی‌ان‌ای خطی است.	از هر ژن یکی دارند.
دارای یک مولکول دی‌ان‌ای حلقویریبوزوم S۸۰ دارند. بزرگتر و پیچیده‌تر البته در کلروپلاست و میتوکندری خود از نوع S۷۰ دارند.	یک نقطه شروع همانندسازی دارند؛ و دوجهتی
ریبوزوم S۷۰ دارند؛ کوچکتر و ساده‌ترسانترومر یا کینه توکور دارند.	سنتز همه زنجیره‌های پلی پپتیدی با متیونین فرمیله آغاز می‌شود.
سانترومر یا کینه توکور ندارند.	ردیف پرینبو (TATAATG) در نزدیکی نقطه آغاز راه‌انداز جای دارد.
یک یا چند هستک دارند	کلاهک ندارد.
هستک ندارند.	فاقد پروتئین‌های پیوسته به انتهای mRNA است.
دارای کیپه‌های متعدد از یک ژن	وجود ردیف پلی A در انتهای ۳پریم در mRNA نادر است.
از هر ژن یکی دارند.	mRNA چندژنی (پلی سیسترونی) در آن‌ها متداول است.

 

 

برای کسب درآمد وارد لینک زیر شده و ارز دیجیتال pi را استخدام کنید. کد دعوت: wight

https://minepi.com/wight

ویژگی ها و انواع پروکاریوت ها

در زیست‌شناسی به جانداری که سلول های آن هستهٔ واقعی و غشای هسته ندارد پروکاریوت (نام علمی: prokaryota) یا پیش‌هسته‌ای گفته می‌شود. فرمانروی جاندارانی که یاخته‌های آنها هستهٔ واقعی و غشای هسته ندارد پیش‌هسته‌ای‌ها Prokaryotae نامیده می‌شوند. وضعیتی در یاخته‌ها که در آن مواد هسته‌ای به‌وسیلهٔ غشایی مشخص از سایر محتویات یاخته جدا نمی‌شود پیش‌هلستگی prokaryosis نام دارد. پروکاریوتها اغلب به دو گروه عمده باکتری ها و باستانیان تقسیم می شوند.

 

چرخه سلولی

 

میوزفاصله بین انتهای یک تقسیم تا انتهای تقسیم دیگر تحت عنوان چرخه سلولی شناخته می­شود که در پروکاریوت­ها و از جمله باکتری­ها شامل دو مرحله سنتز  (synthesis) و تقسیم (division) می­باشد. چرخه سلولی در یوکاریوت­ها به دو مرحله اینترفازی شامل G2, S, G1 و مرحله M شامل تقسیم هسته (کاریوکینز) و تقسیم سیتوپلاسم (سیتوکینز) می­باشد.