Skip to main content
Global

4: גיוון פרוקריוטי

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209107

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מדענים חקרו פרוקריוטים במשך מאות שנים, אך רק בשנת 1966 גילה המדען תומאס ברוק (1926—) שחיידקים מסוימים יכולים לחיות במים רותחים. זה גרם לרבים לתהות האם פרוקריוטים עשויים לחיות גם בסביבות קיצוניות אחרות, כמו בקרקעית האוקיינוס, בגובה רב, או בתוך הרי געש, או אפילו בכוכבי לכת אחרים.

    לפרוקריוטים תפקיד חשוב בשינוי, עיצוב ושמירה על הביוספרה כולה. הם יכולים לייצר חלבונים וחומרים אחרים המשמשים ביולוגים מולקולריים במחקר בסיסי וברפואה ובתעשייה. לדוגמה, החיידק Shewanella חי בים העמוק, שם החמצן הוא נדיר. הוא מגדל נספחים ארוכים, שיש בהם חיישנים מיוחדים המשמשים לחיפוש החמצן המוגבל בסביבתו. זה יכול גם לעכל פסולת רעילה ולייצר חשמל. מינים אחרים של פרוקריוטים יכולים לייצר יותר חמצן מכל יער הגשם באמזונס, בעוד שאחרים מספקים לצמחים, לבעלי חיים ולבני אדם צורות חנקן שמישות; ומאכלסים את גופנו, מגנים עלינו מפני מיקרואורגניזמים מזיקים ומייצרים כמה חומרים חשובים ביותר. פרק זה יבחן את המגוון, המבנה והתפקוד של פרוקריוטים.

    מיקרוגרף של תא בצורת מוט עם הקרנות ארוכות. התא הוא כ 5 מיקרומטר ארוך. מיקרוגרף נוסף המציג תאים רבים בצורת מוט המחוברים למטריצה.
    איור\(\PageIndex{1}\): החיידק שוונלה חי בים העמוק, שם יש מעט חמצן מפוזר במים. הוא מסוגל לשרוד בסביבה קשה זו על ידי חיבור לקרקעית הים ושימוש בנספחים ארוכים, המכונים "ננו-כבלים", כדי לחוש חמצן. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי נאס"א; אשראי ב: שינוי עבודה על ידי ליזה גרוס)

    • 4.1: בתי גידול פרוקריוטים, מערכות יחסים ומיקרוביומים
      פרוקריוטים הם מיקרואורגניזמים חד-תאיים שלתאים שלהם אין גרעין. פרוקריוטים ניתן למצוא בכל מקום על הפלנטה שלנו, אפילו בסביבות הקיצוניות ביותר. פרוקריוטים גמישים מאוד מבחינה מטבולית, כך שהם מסוגלים להתאים את האכלה שלהם למשאבי הטבע הזמינים. פרוקריוטים חיים בקהילות המקיימות אינטראקציה בינם לבין עצמם ועם אורגניזמים גדולים שהם משתמשים בהם כמארחים (כולל בני אדם).
    • 4.2: פרוטאובקטריה
      פרוטאובקטריה היא קבוצה של חיידקים גרם שליליים ומסווגים למחלקות אלפא, בטא, גמא, דלתא ואפסילון-פרוטאובקטריה, כאשר לכל מחלקה יש סדרים נפרדים, משפחות, סוגים ומינים. אלפפרוטובקטריה הם אוליגוטרופים. ה-taxa chlamydias ו-rickettsias הם פתוגנים תוך-תאיים מחייבים, הניזונים מתאי אורגניזמים מארחים; הם אינם פעילים מטבולית מחוץ לתא המארח. כמה אלפפרוטאובקטריות יכולות להמיר חנקן אטמוספרי לניטריטים.
    • 4.3: חיידקים גראם שליליים וחיידקים פוטוטרופיים שאינם פרוטובקטריה
      לא-פרוטאובקטריות גראם שליליות כוללות את ספירוצטים המוניים; קבוצת ציטופאגה, פוסובקטריה, בקטריואידים; Planctomycetes; ונציגים רבים של חיידקים פוטוטרופיים. Spirochetes הם חיידקים ספירליים תנועתיים עם גוף צר וארוך; הם קשים או בלתי אפשריים לתרבות. כמה סוגים של spirochetes מכילים פתוגנים אנושיים הגורמים למחלות כגון עגבת ומחלת ליים. ציטופאגה, פוסובקטריה ובקטריואידים מסווגים יחד כקבוצה הנקראת קבוצת CFB.
    • 4.4: חיידקים גראם חיוביים
      חיידקים גראם חיוביים הם קבוצה גדולה מאוד ומגוונת של מיקרואורגניזמים. הבנת הטקסונומיה שלהם והכרת התכונות הייחודיות שלהם חשובה לאבחון וטיפול במחלות זיהומיות. חיידקים גראם חיוביים מסווגים לחיידקים G+C בעלי G+C חיוביים לגרם G+C נמוכים, בהתבסס על השכיחות של נוקלאוטידים גואנין וציטוסין בגנום שלהם.
    • 4.5: חיידקים מסתעפים עמוק
      חיידקים המסתעפים עמוק הם פילוגנטית צורות החיים העתיקות ביותר, בהיותם הקרובים ביותר לאב הקדמון המשותף האוניברסלי האחרון. חיידקים מסתעפים עמוק כוללים מינים רבים המשגשגים בסביבות קיצוניות שנחשבות דומות לתנאים על פני כדור הארץ לפני מיליארדי שנים. חיידקים מסתעפים עמוק חשובים להבנתנו את האבולוציה; חלקם משמשים בתעשייה
    • 4.6: ארכאה
      ארכאים הם מיקרואורגניזמים חד-תאיים, פרוקריוטיים הנבדלים מחיידקים בגנטיקה, בביוכימיה ובאקולוגיה שלהם. חלק מהארכאים הם אקסטרופילים, החיים בסביבות עם טמפרטורות גבוהות או נמוכות במיוחד, או מליחות קיצונית. ידוע שרק ארכאים מייצרים מתאן. ארכאים המייצרים מתאן נקראים מתנוגנים. ארכיאה הלופילית מעדיפה ריכוז מלח קרוב לרוויה ומבצעת פוטוסינתזה באמצעות בקטריורודופסין.
    • 4.E: גיוון פרוקריוטי (תרגילים)

    תמונה ממוזערת: קלדוגרמה המקשרת את כל הקבוצות העיקריות של אורגניזמים חיים ל-LUCA (הגזע השחור בתחתית), המבוססת על נתוני רצף RNA ריבוזומלי.