TEK HÜCRELI ORGANIZMALAR: ÖZELLIKLER, ÜREME, BESLENME - BIYOLOJI - 2025

Tek hücreli organizmalar , genetik materyalleri, enzimatik mekanizmaları, proteinleri ve yaşam için gerekli diğer molekülleri tek bir hücreye hapsedilmiş varlıklardır. Bu sayede, oldukça karmaşık biyolojik varlıklardır ve genellikle çok küçük boyuttadırlar.

Yaşamın üç alanından ikisi - arkeler ve bakteriler - tek hücreli organizmalardan oluşur. Tek hücreli olmalarına ek olarak, bu prokaryotik organizmalar bir çekirdekten yoksundur ve son derece çeşitli ve bol miktarda bulunur.

Kaynak Pixabay.com

Kalan alanda, ökaryotlarda hem tek hücreli hem de çok hücreli organizmalar buluyoruz. Tek hücreli içinde protozoa, bazı mantarlar ve bazı algler var.

Ana Özellikler

Yaklaşık 200 yıl önce, o zamanlar biyologlar tek bir hücreden oluşan organizmaların nispeten basit olduğunu düşünüyorlardı. Bu sonuç, görüntüleme için kullandıkları lenslerden aldıkları az bilgiden kaynaklanıyordu.

Bugün, mikroskopi ile ilgili teknolojik gelişmeler sayesinde, tek hücreli varlıkların sahip olduğu karmaşık yapı ağını ve bu soyların sergilediği büyük çeşitliliği görselleştirebiliyoruz. Daha sonra, hem ökaryotlarda hem de prokaryotlarda tek hücreli organizmalardaki en uygun yapıları tartışacağız.

Prokaryotik bir hücrenin bileşenleri

Genetik materyal

Prokaryotik bir hücrenin en göze çarpan özelliği, genetik materyali sınırlandıran bir zarın olmamasıdır. Yani, gerçek bir çekirdeğin olmaması.

Buna karşılık, DNA, belirgin bir yapı olarak bulunur: kromozom. Çoğu bakteri ve arkede DNA, proteinle ilişkili büyük dairesel bir kromozom halinde düzenlenir.

Escherichia coli gibi bir model bakteride (aşağıdaki bölümlerde biyolojisi hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz), kromozom hücre boyutunun neredeyse 500 katı olan 1 mm'ye kadar doğrusal bir uzunluğa ulaşır.

Tüm bu materyali depolamak için DNA'nın süper kıvrımlı bir yapıya bürünmesi gerekir. Bu örnek, bakteri üyelerinin çoğu için tahmin edilebilir. Genetik materyalin bu kompakt yapısının bulunduğu fiziksel bölgeye nükleoid denir.

Kromozoma ek olarak, prokaryotik organizmalar, plazmit adı verilen yüzlerce ek küçük DNA molekülüne sahip olabilir.

Bunlar, kromozom gibi, belirli genleri kodlar, ancak ondan fiziksel olarak izole edilir. Çok özel durumlarda faydalı olduklarından, bir tür yardımcı genetik element oluştururlar.

Ribozomlar

Proteinlerin üretimi için prokaryotik hücreler, hücre içinde dağılmış olan ribozom adı verilen karmaşık bir enzimatik mekanizmaya sahiptir. Her hücre yaklaşık 10.000 ribozom içerebilir.

Fotosentetik makineler

Fotosentez yapan bakteriler, güneş ışığını yakalamalarına ve daha sonra onu kimyasal enerjiye dönüştürmelerine izin veren ek makinelere sahiptir. Fotosentetik bakterilerin zarları, gerçekleştirdikleri karmaşık reaksiyonlar için gerekli enzim ve pigmentlerin depolandığı istilalara sahiptir.

Bu fotosentetik veziküller, plazma zarına bağlı kalabilir veya hücre içinde yerinden çıkıp yerleştirilebilir.

Hücre iskeleti

Adından da anlaşılacağı gibi hücre iskeleti, hücrenin iskeletidir. Bu yapının temeli, hücre bölünmesi süreci ve hücre şeklinin korunması için gerekli olan protein yapısındaki liflerden oluşur.

Son araştırmalar, prokaryotlardaki hücre iskeletinin karmaşık bir filamentler ağından oluştuğunu ve daha önce düşünüldüğü kadar basit olmadığını göstermiştir.

Prokaryotlarda organeller

Tarihsel olarak, bir prokaryotik organizmanın en çarpıcı özelliklerinden biri, iç bölmeleri veya organellerinin olmamasıydı.

Günümüzde bakterilerin kalsiyum iyonlarının depolanması, hücre oryantasyonuna katılan mineral kristalleri ve enzimlerle ilgili belirli organel türlerine (zarlarla çevrili bölmeler) sahip olduğu kabul edilmektedir.

Tek hücreli ökaryotik bir hücrenin bileşenleri

Ökaryot soyunda ayrıca tek hücreli organizmalara sahibiz. Bunlar, genetik materyalin, dinamik ve karmaşık bir zarla çevrili bir organelde hapsedilmesiyle karakterize edilir.

Protein üretme mekanizması da bu organizmalardaki ribozomlardan oluşur. Ancak ökaryotlarda bunlar daha büyüktür. Aslında ribozomlardaki boyut farkı, iki grup arasındaki temel farklardan biridir.

Ökaryotik hücreler, organel adı verilen bir veya daha fazla zarla çevrili alt bölmelere sahip olduklarından, önceki bölümde açıklanan prokaryotlardan daha karmaşıktır. Bunların arasında mitokondri, endoplazmik retikulum, Golgi aparatı, vakuoller ve lizozomlar var.

Fotosentez yapabilen organizmalar söz konusu olduğunda, enzimatik mekanizmaya ve plasts adı verilen yapılarda depolanan pigmentlere sahiptirler. En iyi bilinenler kloroplastlardır, ancak diğerleri arasında amiloplastlar, kromoplastlar, etiyoplastlar da vardır.

Bazı tek hücreli ökaryotlar, algler ve mantarlar gibi hücre duvarlarına sahiptir (kimyasal yapıları değişse de).

Bakteriler ve arkeler arasındaki farklar

Bahsettiğimiz gibi, arkeler ve bakterilerin alanları tek hücreli bireylerden oluşur. Ancak bu özelliğin paylaşılması, soyların aynı olduğu anlamına gelmez.

Her iki grubu da iyice karşılaştırırsak, onların da bizim veya başka bir memelinin bir balıktan farklı olduğu kadar farklı olduklarını anlayacağız. Temel farklılıklar aşağıdaki gibidir.

Hücresel membran

Hücre sınırlarından başlayarak, her iki soyun duvarını ve zarını oluşturan moleküller büyük ölçüde farklılık gösterir. Bakterilerde fosfolipitler, bir gliserole bağlanmış yağ asitlerinden oluşur. Aksine, arkeler, gliserole bağlı oldukça dallanmış fosfolipidler (izoprenoidler) sunar.

Ek olarak, fosfolipidleri oluşturan bağlar da farklılık göstererek arkelerde daha kararlı bir zar oluşturur. Bu nedenle arkeler, sıcaklık, pH ve diğer koşulların aşırı olduğu ortamlarda yaşayabilir.

Hücresel duvar

Hücre duvarı, hücre organizmasını, hücre içi ile çevre arasındaki konsantrasyon farkının yarattığı ozmotik stresten koruyan ve bir tür dış iskelet oluşturan bir yapıdır.

Genel olarak, hücre yüksek konsantrasyonda çözünen maddeler sergiler. Ozmoz ve difüzyon prensiplerine göre su hücreye girerek hacmini genişletirdi.

Duvar, sağlam ve lifli yapısı sayesinde hücreyi yırtılmaya karşı korur. Bakterilerde ana yapısal bileşen peptidoglikandır, ancak glikolipitler gibi belirli moleküller mevcut olabilir.

Archaea söz konusu olduğunda, hücre duvarının doğası oldukça değişkendir ve bazı durumlarda bilinmemektedir. Bununla birlikte, peptidoglikan bugüne kadar yapılan çalışmalarda yoktu.

Genom organizasyonu

Genetik materyalin yapısal organizasyonu açısından, arkeler ökaryotik organizmalara daha benzerdir, çünkü genler, intron adı verilen, çevrilemeyecek bölgeler tarafından kesintiye uğratılır - tercüme edilecek bölgeler için kullanılan terim "ekson ».

Aksine, bakteriyel genomun organizasyonu, esas olarak genlerin birbiri ardına yerleştirilmiş fonksiyonel birimlerde olduğu operonlarda kesintisiz olarak gerçekleştirilir.

Çok hücreli organizmalarla farklılıklar

Çok hücreli bir organizma ile tek hücreli bir organizma arasındaki en önemli fark, organizmayı oluşturan hücrelerin sayısıdır.

Çok hücreli organizmalar birden fazla hücreden oluşur ve genellikle her biri belirli bir görevde uzmanlaşmıştır, görevler bölümü en önemli özelliklerinden biridir.

Başka bir deyişle, hücrenin artık bir organizmayı canlı tutmak için gerekli tüm faaliyetleri yerine getirmesi gerekmediğinden, bir görev bölümü ortaya çıkar.

Örneğin, nöronal hücreler, böbrek veya kas hücrelerinden tamamen farklı görevleri yerine getirir.

Yapılan görevlerdeki bu farklılık morfolojik farklılıklarla ifade edilmektedir. Yani, çok hücreli bir organizmayı oluşturan tüm hücrelerin şekli aynı değildir - nöronlar ağaç şeklindedir, kas hücreleri uzamıştır vb.

Çok hücreli organizmaların özelleşmiş hücreleri, dokularda ve bunlar da organlarda gruplandırılır. Benzer veya tamamlayıcı işlevleri yerine getiren organlar, sistemler halinde gruplandırılır. Bu nedenle, tek hücreli varlıklarda görünmeyen yapısal bir hiyerarşik organizasyonumuz var.

üreme

Eşeysiz üreme

Tek hücreli organizmalar eşeysiz olarak çoğalırlar. Bu organizmalarda, farklı çok hücreli canlı türlerinde olduğu gibi, üremeyle ilgili özel yapılar olmadığına dikkat edin.

Bu tür eşeysiz üremede, bir baba, cinsel bir partnere ihtiyaç duymadan veya gametlerin kaynaşması için yavrular doğurur.

Eşeysiz üreme, genellikle organizmanın bölmek için kullandığı düzlem veya bölünme biçimini referans olarak kullanarak farklı şekillerde sınıflandırılır.

Yaygın bir tür, bir bireyin ebeveynle aynı olan iki organizmaya yol açtığı ikili bölünmedir. Bazıları, çoklu fisyon olarak bilinen ikiden fazla yavru üreterek fisyon gerçekleştirme yeteneğine sahiptir.

Başka bir tür, bir organizmanın daha küçük bir organizmaya yol açtığı tomurcuklanma türüdür. Bu durumlarda, ebeveyn organizması, yeterli bir boyuta büyümeye devam eden ve daha sonra ebeveyninden kopan bir uzama filizler. Diğer tek hücreli organizmalar spor oluşturarak çoğalabilir.

Eşeysiz üreme, tek hücreli organizmalar için tipik olmasına rağmen, bu soyla ilgili değildir. Algler, süngerler, ekinodermler gibi bazı çok hücreli organizmalar bu yöntemle çoğalabilir.

Yatay gen transferi

Prokaryotik organizmalarda eşeyli üreme olmamasına rağmen, yatay gen transferi adı verilen bir olay ile diğer bireylerle genetik materyal alışverişi yapabilirler. Bu alışveriş, materyalin ebeveynlerden çocuklara aktarılmasını içermez, ancak aynı nesilden bireyler arasında gerçekleşir.

Bu, üç temel mekanizma ile gerçekleşir: konjugasyon, dönüşüm ve transdüksiyon. Birinci tipte, uzun DNA parçaları, iki birey arasında bir cinsel pili aracılığıyla fiziksel bağlantılar yoluyla değiştirilebilir.

Her iki mekanizmada da, değiştirilen DNA'nın boyutu daha küçüktür. Dönüşüm, bir bakteri tarafından çıplak DNA'nın alınmasıdır ve transdüksiyon, viral bir enfeksiyonun bir sonucu olarak yabancı DNA'nın alınmasıdır.

bolluk

Hayat üç ana alana bölünebilir: arkeler, bakteriler ve ökaryotlar. İlk ikisi prokaryotiktir, çünkü çekirdekleri bir zarla çevrili değildir ve hepsi tek hücreli organizmalardır.

Mevcut tahminlere göre , yeryüzünde çoğu isimsiz ve tanımsız 3.10 ^30'dan fazla bakteri ve arkeler var. Aslında vücudumuz, bizimle simbiyotik ilişkiler kuran bu organizmaların dinamik popülasyonlarından oluşur.

Beslenme

Tek hücreli organizmalardaki beslenme çok çeşitlidir. Hem heterotrofik hem de ototrofik organizmalar vardır.

İlki, yiyeceklerini genellikle besleyici partikülleri yutan çevreden tüketmek zorundadır. Ototrofik varyantlar, şekerlerde depolanan ışık enerjisinin kimyaya dönüştürülmesi için gerekli tüm makinelere sahiptir.

Herhangi bir canlı organizma gibi, tek hücreli bitkiler de optimum büyüme ve çoğalmaları için su, karbon kaynağı, mineral iyonları gibi belirli besin maddelerine ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, bazıları ayrıca belirli besinler gerektirir.

Tek hücreli organizma örnekleri

Tek hücreli organizmaların çok çeşitli olması nedeniyle, örnekleri listelemek zordur. Bununla birlikte, biyolojideki model organizmalardan ve tıbbi ve endüstriyel uygunluktaki organizmalardan bahsedeceğiz:

Escherichia coli

En çok çalışılan organizma şüphesiz Escherichia coli bakterisidir. Bazı suşların sağlık açısından olumsuz sonuçları olabilmesine rağmen, E. coli, insan mikrobiyotasının normal ve bol bir bileşenidir.

Farklı bakış açılarından faydalıdır. Sindirim sistemimizde bakteriler, belirli vitaminlerin üretimine yardımcı olur ve vücudumuza girebilecek patojenik mikroorganizmaları rekabetçi bir şekilde dışlar.

Ayrıca biyoloji laboratuvarlarında en çok kullanılan model organizmalardan biridir ve bilimdeki keşifler için çok yararlıdır.

Trypanosoma cruzi

Hücrelerin içinde yaşayan ve Chagas hastalığına neden olan protozoan bir parazittir. Bu, tropik kuşakta bulunan 17'den fazla ülkede önemli bir halk sağlığı sorunu olarak kabul edilmektedir.

Bu parazitin en göze çarpan özelliklerinden biri, hareket için bir kamçı ve tek bir mitokondrinin varlığıdır. Hemiptera ailesine ait olan triatominler adı verilen böcekler tarafından memeli konakçılarına bulaşırlar.

Mikroorganizmaların diğer örnekleri, diğerleri arasında Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae'dir.

Referanslar

1. Alexander, M. (1961). Toprak mikrobiyolojisine giriş. John Wiley and Sons, Inc.
2. Baker, GC, Smith, JJ ve Cowan, DA (2003). Alana özgü 16S primerlerinin gözden geçirilmesi ve yeniden analizi. Mikrobiyolojik yöntemler dergisi, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF ve Weissfeld, AS (2007). Teşhis mikrobiyolojisi. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Biyolojik bilim. Pearson Education.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS ve Pfaller, MA (2015). Tıbbi mikrobiyoloji. Elsevier Sağlık Bilimleri.
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV ve Jackson, RB (2014). Campbell biyolojisi. Pearson eğitimi.