السمات المميزة الرئيسية لحقيقيات النوى

جينوم حقيقيات النوىأكثر تعقيدًا بكثير من بدائيات النوى. يتم عزل الجهاز الجيني لخلية حقيقية النواة في الشكل نواة الخلية، ضمنها الناقلون الرئيسيون للوراثة - الكروموسومات. عدد الكروموسومات خاص بالأنواع ويتراوح من اثنين (دودة الحصان) إلى ألف ( النباتات السفلية). كمية الحمض النووي في الخلايا حقيقية النواة أعلى بكثير من البكتيريا. يتم تقديرها باستخدام قيمة C ، كمية الحمض النووي لكل عدد فردي من الكروموسومات ، أي على الجينوم. تتقلب في أنواع مختلفةمن 10 4 إلى 10 11 وغالبًا لا يرتبط بمستوى تنظيم الأنواع. معظم قيم كبيرةتعد قيم C التي تتجاوز محتوى الحمض النووي في الجينوم البشري من سمات بعض الأسماك والبرمائيات الذيل والزنابق.

واحد من سماتالجينوم حقيقيات النوى هو العلاقة الهيكلية والوظيفية للحمض النووي بالبروتينات. يرجع ذلك إلى خصوصيات عملية نقل المعلومات الوراثية والوظيفة التنظيمية للبروتينات. يتم تمرير المعلومات من خلية إلى أخرى في هذه العملية عملية معقدةانقسام الخلايا (الانقسام أو الانقسام الاختزالي). من أجل التوزيع الكامل والدقيق لها بين الخلايا الوليدة في الطور البيني ، تحدث عملية مضاعفة كمية الحمض النووي ، وفي بداية الانقسام (الطور) - عملية تكثيف الصبغيات البينية. نتيجة لذلك ، تأخذ الكروموسومات شكل أجسام كثيفة مدمجة. يزيل ضغط الكروموسومات خطر تشابكها أثناء التباعد إلى أقطاب مختلفة في الطور. تتضمن هذه التحولات الهيكلية للكروموسومات البروتينات النووية - هيستونات ، التي تقوم بتنفيذ الالتفاف الفائق للحمض النووي. تعمل الهستونات أيضًا كمنظمين لنشاط المصفوفة لكروموسومات الطور البيني ، tk. إن اتصال الهيستون بجزء عامل من الكروموسوم يترجمه إلى متغاير اللون ، أي حالة ملفوفة للغاية وبالتالي غير نشطة.

إن وجود البروتينات في تكوين الكروموسومات حقيقية النواة ، والتي يتضاعف عددها بشكل متزامن مع تكرار الحمض النووي ، يجعل عملية تكرار الكروموسومات أطول.

السمة المميزة للجينوم حقيقيات النواة هي تكرار الحمض النووي، المقدار الذي يتجاوز بكثير ما هو ضروري لتشفير بنية جميع البروتينات الخلوية. أحد أسباب التكرار هو وجود متواليات النوكليوتيدات المتكررة. تم تأسيس وجودهم لأول مرة في أواخر الستينيات. القرن ال 20 الباحثان الأمريكيان ر. بريتن ود. ديفيدسون أثناء دراسة حركية إعادة تشبع الحمض النووي (لم شمل الخيوط المفردة). لقد ثبت الآن أن الحمض النووي حقيقي النواة يحتوي على نوعين من التكرارات: b.p. ومتكرر للغاية ب. تحدث التكرارات المعتدلة في شكل عشرات ومئات النسخ ؛ متوسط ​​الحجمهم ≈ 300-400 برميل. يمكن أن تكون مباشرة ومقلوبة (متناظرة). بين التكرارات هي أقسام غير مكررة من الحمض النووي. متكرر للغاية b.s. عبارة عن شظايا قصيرة من الحمض النووي (عشرات bp) ، والتي يتم تمثيلها بعدد كبير من النسخ (حتى 106). في بعض الحالات ، يختلف تكوين القواعد في هذه التكرارات عن تلك الموجودة في الجينوم ككل ، ونتيجة لذلك يمكن أن تشكل التكرارات جزءًا منفصلًا بكثافة طفو معينة. يسمى هذا الجزء بالحمض النووي الساتلي. لا يتم نسخها أبدًا ، ولهذا يطلق عليها أيضًا اسم "صامت". لقد ثبت أن الحمض النووي الساتلي يتم توطينه في مناطق الكروموسومات غير المتجانسة: في التيلوميرات ، بالقرب من المركز ، في النواة. يُعتقد أنه يؤدي وظيفة تنظيمية ، حيث يوفر تحولات هيكلية للكروموسومات أثناء عملية نقل المعلومات الجينية من خلية إلى أخرى.

يرجع التكرار في الحمض النووي في جينوم حقيقيات النوى إلى حد كبير إلى حقيقة أنه يحتوي على العديد من متواليات النيوكليوتيدات التي لا تشفر بنية البروتينات. بعضها جزء من الجينات ، مثل الإنترونات - إدراج. بالإضافة إلى ذلك ، هناك ما يسمى بتسلسلات الإشارات التي لا يتم نسخها ، ولكنها تعمل فقط لربط البروتينات التنظيمية. وتشمل هذه المحفزات ، والمواقع التي تتحكم في تصاعد الكروموسومات ؛ مواقع ارتباط الكروموسومات بالمغزل ، إلخ.

فقط عدد قليل من الجينات موجود في جينوم حقيقيات النواة في نسخة واحدة. يتم تمثيل معظمهم عدد مختلفنسخ. الجينات المتطابقة الموجودة بجانب بعضها البعض عناقيد المجموعات. يشير وجود العناقيد إلى الدور المهم لازدواج الجينات في تطور الجينوم. مثال على العناقيد: جينات بروتينات كرات الدم الحمراء - الغلوبينات. الهيموغلوبين عبارة عن رباعي الببتيد يتكون من 4 سلاسل متعددة الببتيد: 2α و 2β. يتم ترميز كل نوع من أنواع السلاسل بواسطة جينات منظمة في كتلة. في البشر ، توجد مجموعة α على الكروموسوم الحادي عشر ، وتقع المجموعة β على الكروموسوم السادس عشر. تحتل الكتلة β منطقة DNA 50 كيلو بايت. ويشمل خمسة جينات نشطة وظيفيًا وجينًا كاذبًا واحدًا. الجينات الكاذبة- هذه جينات بقايا غير عاملة حدثت نتيجة لتغيرات طفرية من جينات نشطة مرة واحدة. لم يتم التعبير عنها. يتم فصل الجينات في الكتلة عن بعضها البعض الفواصل- إدخالات غير مكتوبة ، والتي قد تحتوي في بعض الأحيان على مناطق تنظيمية.

الفرق الرئيسي بين الجينات حقيقية النواة والجينات بدائية النواةهو أن معظمهم لديهم بنية متقطعة وتتكون من أقسام ترميز - exonsوإدخالات غير مشفرة - الإنترونات. يتراوح طول exons من 100 إلى 600 زوج أساس ، ويتراوح طول الإنترونات من عدة عشرات إلى عدة آلاف من نقاط أساس. يمكن أن تشكل الإنترونات ما يصل إلى 75٪ من طول الجين. تخلق البنية غير المستمرة للجينات الأساس للتحكم الدقيق في عملهم.

نتيجة لنسخ الجينات المتقطعة ، يتم تكوين المنتج الأساسي - pro-mRNA ، وهو نسخة كاملة من الجين ويحتوي على أقسام تتوافق مع كل من exons و introns. تتضمن عملية النسخ ثلاثة أنواع مختلفةبوليميرات RNA التي تقرأ جينات مختلفة. يقرأ RNAP-I الجينات التي ترميز البنية أشكال مختلفةالرنا الريباسي (5.8S ، 18S ، 28S). يقوم RNAP-II بنسخ الجينات التي تشفر بنية البروتينات وبعض snRNAs. أخيرًا ، يقرأ RNAP-III جينات 5S rRNA ونقل RNA و snRNA. يشارك في بدء عملية النسخ مجمع البروتين، تتكون من عدد مختلف من عوامل نسخ البروتين. في الثدييات ، يتكون من 12-14 عديد ببتيد مع الوزن الكليبسعر 600 دينار كويتي. تشارك مناطق تنظيمية محددة في تنظيم كثافة النسخ - معززاتو كاتمات الصوت. الأول يعزز ، والثاني يضعف عملية النسخ. يمكن أن تكون آلاف النقاط الأساسية بعيدًا عن المروج. تحت سيطرتهم ، يتم تصنيع البروتينات التنظيمية. أثناء النسخ ، يقترب المروج والمحسن (أو كاتم الصوت) من بعضهما البعض بسبب التغيرات الهيكلية في الحمض النووي ، وتتفاعل البروتينات التنظيمية مع عوامل النسخ أو مع بوليميراز الحمض النووي الريبي.

من أجل أن يلعب pro-mRNA دور نموذج لتخليق البروتين ، يجب أن يخضع لفترة من النضج (المعالجة). كان الحدث الرئيسي لهذه الفترة هو إزالة المناطق المقابلة للإنترونات من pro-mRNA وضم الإكسونات المتبقية في سلسلة واحدة. تسمى عملية "ربط" exons الربط. تلعب RNAs الصغيرة (snRNAs) والبروتينات دورًا مهمًا في التضفير. تستمر العملية بالمثل في جميع حقيقيات النوى. تتفاعل جزيئات snRNA بشكل متكامل مع كل من pro-mRNA ومع بعضها البعض. أنها تضمن إزالة الإنترونات وإبقاء exons قريبة من بعضها البعض.

قد تكون عملية الربط ذات طبيعة بديلة ، أي يمكن إجراء الربط المتقاطع مع exon في مجموعات مختلفة. تحتوي العديد من الجينات على اثني عشر أو أكثر من exons ، وبالتالي فإن عدد متغيرات mRNA الناضجة = 2 ن، أين نهو عدد exons. يجعل التضفير البديل نظام تسجيل المعلومات اقتصاديًا ، حيث يمكن قراءة المعلومات من جين واحد لتخليق البروتينات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يخلق إمكانية تنظيم تدفق المعلومات اعتمادًا على احتياجات الخلية لواحد أو آخر منتج بروتين. يستخدم التضفير البديل ، على وجه الخصوص ، في تخليق الغلوبولين المناعي وعوامل النسخ والبروتينات الأخرى.

يتضمن نضج mRNA الكامل تعديل طرفيه: إرفاق هيكل غطاء من الطرف 5 وإضافة سلسلة بولي أدينيل من الطرف 3. يتم تشكيل هيكل الغطاء عن طريق ربط الطرف 5 من نيوكليوتيد الجوانين بالقاعدة النهائية لمركب الرنا المرسال.

آلية الترجمةلا تختلف حقيقيات النوى جوهريًا عن بدائيات النوى. ومع ذلك ، فإن عددًا أكبر بكثير من عوامل ترجمة البروتين تشارك في خدمة هذه المرحلة من تخليق البروتين مقارنةً بالبكتيريا.

عند توصيف بنية جينوم حقيقيات النوى ، لا يسع المرء إلا أن يذكر أقسامًا نهائية متخصصة من الكروموسومات - التيلوميرات. يتكون DNA Telomeric من كتل قصيرة من النيوكليوتيدات تتكرر عدة مرات. لأول مرة ، تمت دراسة الحمض النووي التيلومري في البروتوزوا وحيدة الخلية.

يتكون من كتل من 6-8 أزواج من النيوكليوتيدات. في سلسلة واحدة ، هذه هي كتلة TTGGGG (سلسلة G-rich) ، في الأخرى ، هي AACCCC (سلسلة C-rich chain). في البشر ، يختلف هذا التسلسل من خلال قاعدة واحدة TTAGGG ، في النباتات هناك كتلة عالمية TTTAGGG. يتراوح طول الحمض النووي التيلومري في البشر من 2 إلى 20 ألف نقطة أساس. لا يتم نسخ الحمض النووي التيلومري أبدًا وهو جزء من الحمض النووي الساتلي. يتفاعل إنزيم التيلوميراز مع المناطق التيلوميرية للكروموسومات ، مما يزيل الضرر الذي يحدث فيها. مع تقصير التيلوميرات نتيجة فقدان المقاطع الطرفية بسبب انخفاض نشاط هذا الإنزيم ، ترتبط عملية شيخوخة الخلية.

هناك اختلاف كبير في أداء جينوم حقيقيات النوى مقارنة بالجينوم بدائية النواة هو الطبيعة متعددة المستويات لتنظيم عمل الجينات. في بدائيات النوى ، يمكن تنظيم نوع واحد فقط - على مستوى النسخ بمساعدة نظام التشغيل. في حقيقيات النوى ، نظرًا للتركيب المتقطع للجينات ، تمت إضافة التنظيم والتنظيم اللاحق (التضفير والتعديل) على مستوى الترجمة (الغموض الترجمي) إلى هذا النوع من التنظيم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وجود الهيستونات في الكروموسومات يجعل من الممكن إجراء سيطرة جماعية على عمل الجينات باستخدام آلية التحولات الهيكلية للحمض النووي - نقل أقسام الكروموسوم من حالة نشطة (متماثل اللون) إلى حالة غير نشطة (غير متجانسة) . تؤثر هذه التحولات أحيانًا على الكروموسومات بأكملها وحتى على الجينوم بأكمله. مثال على مستوى تنظيم الكروموسومات هو تكوين الكروماتين الجنسي (أجسام بار) في خلايا الثدييات والبشر الأنثوية. هذه حبيبة كبيرة من الكروماتين ، وهي واحدة من اثنين من الكروموسومات X ، مكثفة إلى أقصى حد ، وبالتالي فهي غير نشطة. مثال على التعطيل على مستوى الجينوم هو عملية تكوين الحيوانات المنوية في الحيوانات ، والتي يتم خلالها تكثيف جميع كروموسومات الحيوانات المنوية ، مما يجعلها غير نشطة. هذه آلية وقائية للخلايا الجرثومية في حالة تلف حمضها النووي (على سبيل المثال ، أثناء التشعيع). الطفرات التي تنشأ فيها ، إذا لم تكن قاتلة ، يمكن أن تظهر فقط عند استعادة النشاط الوظيفي. الجينوم الذكريخلال التمايز الجنيني. ومع ذلك ، فإن الطبيعة المتنحية لمعظم الطفرات تدفعهم إلى الوراء. مظهر محتمل، على الأقل حتى الجيل التالي (قبل الانتقال إلى الحالة المتماثلة اللواقح) أو استبعادها تمامًا.

حقيقيات النواة، هو المجال (الملك الفائق) للكائنات الحية التي تحتوي خلاياها على نوى. جميع الكائنات الحية باستثناء البكتيريا والعتائق هي كائنات نووية (الفيروسات وأشياء الفيروسات ليست أيضًا حقيقيات النوى ، ولكن ليس كل علماء الأحياء يعتبرونها كائنات حية).

الحيوانات والنباتات والفطريات ، وكذلك مجموعات من الكائنات الحية اسم شائعالطلائعيات كلها كائنات حقيقية النواة. يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا ، لكن جميعها تمتلك خطة شاملةهياكل الخلايا. من المعتقد أن كل هذه الكائنات غير المتشابهة لديها الأصل المشتركلذلك ، تعتبر المجموعة النووية تصنيفًا أحادي الخلية من أعلى رتبة. وفقًا للفرضيات الأكثر شيوعًا ، ظهرت حقيقيات النوى منذ 1.5-2 مليار سنة.

- يقع الجهاز الوراثي لجميع حقيقيات النوى في النواة ومحمي بواسطة الغلاف النووي (ولكن ليس في جميع الحالات - لا تحتوي كريات الدم الحمراء على نواة على الإطلاق).

الحمض النووي حقيقيات النوى الخطي

في دورة الحياةتحتوي حقيقيات النوى عادةً على مرحلتين نوويتين (الطور الفرداني والمرحلة المزدوجة). تتميز المرحلة الأولى بمجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات ، ثم دمج اثنين خلايا أحادية العدد(أو نواتان) تشكلان خلية ثنائية الصبغيات (نواة) تحتوي على مجموعة مزدوجة (ثنائية الصبغيات) من الكروموسومات.

التوفر الخلايا حقيقية النواةالمقصورات (الشبكة الإندوبلازمية ، جهاز جولجي ، الجسيمات الحالة) التي لها أجهزتها الوراثية الخاصة ، تتكاثر بالتقسيم وتحيط بها غشاء. هذه العضيات هي الميتوكوندريا والبلاستيدات. في بنيتها ونشاطها ، فهي تشبه البكتيريا بشكل لافت للنظر.

وجود البلعمة في حقيقيات النوى

له جدار خلوي

هناك نوعان من انقسام الخلايا: الانقسام والانقسام الاختزالي. النسخ والترجمة منفصلان مكانيًا.

نهاية العمل -

هذا الموضوع ينتمي إلى:

طريقة علمية. ميزاته الرئيسية

المنهج العلمي ملامحه ... العلم نوع النشاط البشريتهدف إلى الحصول و ... الموضوعية تتكون ...

اذا احتجت مواد اضافيةحول هذا الموضوع ، أو لم تجد ما كنت تبحث عنه ، نوصي باستخدام البحث في قاعدة بيانات الأعمال لدينا:

ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:

إذا كانت هذه المادة مفيدة لك ، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:

سقسقة

جميع المواضيع في هذا القسم:

ما هي الحياة. الخصائص الأساسية للأنظمة الحية
بواسطة الأفكار الحديثة، الحياة هي طريقة لوجود الأنظمة الغروية المفتوحة التي لها خصائص التنظيم الذاتي والتكاثر والتنمية القائمة على التفاعل الكيميائي الحيوي

السكريات
هذه هي الجزيئات الحيوية البوليمرية عالية الوزن الجزيئي تتكون من عدد كبيرمونومرات - سكريات بسيطةومشتقاتها. يمكن أن تتكون السكريات من السكريات الأحادية من نفس النوع أو من أنواع مختلفة.

وظائف الكربوهيدرات
طاقة. الجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة المنبعثة في خلايا الكائنات الحية أثناء التنفس الخلوي (يطلق 1 جرام من الكربوهيدرات 17.6 كيلو جول من الطاقة أثناء الأكسدة).

وظائف الدهون
الهيكلي. تشكل الدهون الفسفورية مع البروتينات أغشية بيولوجية. طاقة. عندما يتأكسد 1 جرام من الدهون ، يتم تحرير 38.9 كيلو جول من الطاقة ، والتي تذهب إلى التكوين

وظائف البروتينات
الهيكلي. البروتينات هي جزء من أغشية الخلايا وعضيات الخلية. الجدران الأوعية الدمويةوالغضاريف والأوتار والشعر والأظافر والمخالب في الحيوانات العليا تتكون بشكل رئيسي

الهيكل الثانوي - الترتيب المحلي لجزء من سلسلة بولي ببتيد ، مثبت بواسطة روابط هيدروجينية
α-helices - ملفات ضيقة حول المحور الطويل للجزيء ، يتم تثبيت اللولب بواسطة روابط هيدروجينية بين مجموعات H و O الببتيد. في البروتينات ، يسود الشخص الأيمن. اللولب مكسور

تركيب ووظائف الأحماض النووية
الأحماض النووية عبارة عن بوليمرات حيوية تحتوي على الفوسفور للكائنات الحية التي توفر تخزين ونقل المعلومات الوراثية. تم اكتشافها في عام 1869 من قبل الكيميائي السويسري ف. ميش

خصائص عملية النسخ المتماثل
• المصفوفة - يتم تحديد تسلسل سلسلة DNA المركبة بشكل فريد من خلال تسلسل السلسلة الأصلية وفقًا لمبدأ التكامل. شبه محافظ

عملية تحقيق المعلومات الجينية. أهم مراحلها.
معلومات وراثية - معلومات حول بنية البروتينات ، مشفرة باستخدام سلسلة من النيوكليوتيدات - الكود الجيني- في الجينات (حساب وظيفي خاص

الكائنات الوحدوية والوحدات
وحدات المعيشة مقسمة إلى حقيقية وشرطية. الكائنات الحية والخلايا الموجودة بالفعل. يمكن أن تكون الكائنات وحدوية (في الواقع كائنات حية) ووحدات معيارية. الفرد على وشك

الخلية كوحدة للحياة
الخلية عبارة عن هيكل منفصل ، أصغر ، متأصل في مجموعة كاملة من خصائص الحياة والتي يمكنها ، في ظل ظروف مناسبة ، بيئةدعم هؤلاء

السمات المميزة الرئيسية بدائيات النوى.
ليس لديهم نواة رسمية وغيرها عضيات الغشاء، اكتب ar و mx DNA مزدوج الشريطة الدائري. ليس كروموسومًا لأنه غير متصل بالهيستونات ، فلديهم ريبوسوم سبعينيات القرن الماضي

تنوع عضيات الخلية حقيقية النواة
تنقسم العضيات حقيقية النواة إلى مجموعتين: 1) الغشاء: الشبكة الإندوبلازمية (الشبكة) (EPR ، EPS) ، جهاز جولجي (AG) ، الجسيمات الحالة ، البيروكسيسومات. إنه غشاء واحد. الميتوكوندريا

الوحدات التقليدية للمعيشة. تنوعهم
1. الوحدات التصنيفية (أو المنهجية) (الأنواع ، والجنس ، والعائلة ، والترتيب ، والطبقة ، والنوع ، والمملكة) 2. وحدات المجتمعات البيولوجية. شكلتها رابطة الأفراد الذين يعيشون في

أفكار حديثة حول تنوع الممالك.
المملكة ، أي مجموعة من أقرب الأنواع. هناك 5 ممالك أثرية: 1. البكتيريا والفطريات الشعاعية: لا توجد مقصورات داخل الخلايا ، أنواع التغذية - تلقائية وغيرية التغذية ، خلية مورين

الوحدات الهيكلية للكائنات متعددة الخلايا.
1) الأنسجة.وحدات تركيبية تجمع بين الخلايا المتشابهة من الناحية الهيكلية والوظيفية للكائنات متعددة الخلايا. إلى أقصى حد ، مفهوم النسيج قابل للتطبيق فيما يتعلق بـ

مبدأ المراسلات الهيكلية الوظيفية.
إذا كانت الوحدة تؤدي وظيفة معينة ، فإن لها بنية معينة. يحتاج عدد من الكائنات الحية لالتقاط وطحن أكثر أو أقل من الطعام الصلب. للقيام بذلك ، حيوانات مختلفة

الآليات الجزيئية لإمداد طاقة الخلية.
مع مجموعة متنوعة من أنواع E ، وليس واحد كائن حيغير قادر على استهلاكها مباشرة ، إلا من خلال امتصاص الطاقة. الطاقة هي ملكها للجسم ، إذا - الطاقات الكلية العالمية

الآليات الجزيئية للاستجابات البيولوجية السريعة.
الرابط المركزي لأي علاقة بيئية هو مجموعة متنوعة من الاستجابات البيولوجية - هذا نظام من ردود الفعل الكافية للجسم على إشارة خارجية أو داخلية معينة. ونبسب

الآليات الجزيئية لانتقال النبضات العصبية عبر المشبك.
المشبك الكهربائي هو اتصال ميكانيكي وموصل كهربائيًا بين خليتين عصبيتين متجاورتين. الشق المشبكي ضيق للغاية. وتتمثل الوظيفة الرئيسية في إجراء دفعة للعضلات التي تعمل بنشاط.

العلاقات بين التركيب والوظيفة في خلايا الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة وحقيقية النواة.

خلية حقيقية النواة (نووي حقيقي)معقد الوحدة الهيكليةفي النباتات والحيوانات متعددة الخلايا والأوليات والفطريات وجميع المجموعات التي يشار إليها عادة باسم الطحالب (باستثناء البكتيريا الزرقاء).

خلية بدائية النواة(ما قبل النووية)هي وحدة هيكلية أقل تعقيدًا من البكتيريا والبكتيريا الزرقاء والفطريات الشعاعية.

خلية بكتيريةمحاط جدار الخلية. السيتوبلازم غني بالريبوزومات. يقع جزيء الحمض النووي عادة في وسط الخلية. السيتوبلازم خلية حقيقية النواةمحاط تذكر الذكريات(CPM) ، وتشمل الميتوكوندريا ، والفجوات ، والشبكة الإندوبلازمية الخشنة مع الريبوسومات ، والشبكة الإندوبلازمية الملساء ، وحبيبات التخزين والنواة.

ل خلية حقيقية النواةتتميز بوجود العديد من الأنظمة بداخلها الأغشية الأوليةتختلف في الهيكل والطوبولوجيا عن غشاء البلازما. تعمل على عزل عدد من المكونات الوظيفية للخلية حقيقية النواة في مناطق متخصصة ومغلقة جزئيًا والتي تتبادل المواد بشكل أساسي عن طريق النقل الغشائي.

بفضل تطور البيولوجيا الجزيئية ، أصبح من الواضح أن الاختلافات الهيكلية بين الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة تعكس بشكل كبير اختلافات مهمةفي آليات تنفيذ عدد من الوظائف الحيوية للخلية. نحن نتحدث ، أولاً وقبل كل شيء ، عن نقل المعلومات الجينية وإظهارها ، وعن استقلاب الطاقة وعن آلية امتصاص وإطلاق المواد بواسطة الخلية.

1. الحجم الميكروبي.

تتراوح الأبعاد الخطية للكائنات الدقيقة في المتوسط ​​بين 0.5-3 ميكرون ، ولكن هناك عمالقة وأقزام: على سبيل المثال الخلاياالبكتيريا الخيطية بيجياتوا ألبايصل قطرها إلى 500 ميكرومتر. أصغر بدائيات النوى المعروفة هي الميكوبلازما ، قطرها الخلوي هو 0.1 - 0.15 ميكرون.

الكائنات الدقيقة ، نظرًا لصغر حجمها ، لديها نسبة كبيرة جدًا من مساحة سطح الخلية إلى حجمها ، مما يخلق ظروفًا مواتية للتبادل النشط مع بيئة خارجية. النشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة لكل وحدة من الكتلة الحيوية أعلى بكثير من نشاط الخلايا حقيقية النواة الأكبر.

واحدة من أهم سمات الكائنات الحية الدقيقة هي اللدونة العالية لعملية التمثيل الغذائي ، مما يؤدي إلى سهولة التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة. ترتبط هذه الخاصية أيضًا بأحجام الخلايا الصغيرة. لا يمكن أن تحتوي الخلايا الميكروبية عدد كبير منجزيئات البروتين. لذلك ، لا يمكن الاحتفاظ بالأنزيمات غير الضرورية في ظل ظروف الوجود المعينة في خلايا الكائنات الحية الدقيقة. يتم تصنيعها فقط عندما المقابلة العناصر الغذائية(الركيزة) تظهر في الوسط. تسمى هذه الإنزيمات محرضيمكن أن تصل إلى 10٪ البروتين الكليالواردة في الخلية في وقت معين. وبالتالي ، تتميز الكائنات الحية الدقيقة بمجموعة أكبر من أنظمة الإنزيم وأكثر من ذلك طرق المحمولتنظيم التمثيل الغذائي من الكائنات الحية الدقيقة.

نتيجة أخرى بسبب اللدونة العالية لعملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة هي ، وفقًا لتعريف VI Vernadsky ، "انتشارها في كل مكان". يمكن العثور عليها في مناطق القطب الشمالي ، في الينابيع الساخنة ، في طبقات الغلاف الجوي العالية ، في المناجم التي تحتوي على نسبة عالية من كبريتيد الهيدروجين ، وما إلى ذلك ، والتي تختلف فيها عن جميع حقيقيات النوى تقريبًا.

الهياكل الغشائية من بدائيات النوى وحقيقيات النوى.

يذوب مع اختراق جزيئات صغيرة خلية حقيقية النواةمن خلال غشاء سطحه. الجزيئات والجزيئات الأكبر تخترق الالتقام. وظيفة فجوة مقلصالعديد من البروتوزوا التي لا تحتوي على جدران خلوية - أحد الأصناف طرد خلوي،التي تعمل كآلية نشطة لتنظيم التناضح. بدائيات النوىلا تحتوي على عضيات تؤدي وظيفة فجوة مقلصة ، وبالتالي فهي غير قادرة على الحفاظ بنشاط على التوازن التناضحي في بيئة منخفضة التوتر. في هذا الصدد ، يمكنهم تجنب خطر التحلل التناضحي بطريقة واحدة فقط - لتجميع جدار خلوي قوي بما فيه الكفاية قادر على تحمل ضغط التمزق للبروتوبلاست. تُحاط خلايا معظم بدائيات النوى بجدار خلوي أكثر سمكًا من الغشاء ؛ فقط ممثلو مجموعة الميكوبلازما ليس لديهم. إنها حساسة للضغط الاسموزي ولا يمكن زراعتها إلا في البيئات التناضحية العالية. قد يكون عدم وجود جدار خلوي ظاهرة مؤقتة تحدث تحت تأثير أي منها عوامل خارجية(الإنزيمات والمضادات الحيوية). تسمى هذه البكتيريا أشكال L ، فهي قادرة على التكاثر وتشكيل مستعمرات على وسائط مغذية مضغوطة. أو يمكنهم العودة إلى شكلهم الأصلي.

يحتوي جدار الخلية بدائيات النوى دائمًا على نوع معين من البوليمر يسمى ببتيدوغليكان(أو مورين)وتوفير القوة الميكانيكية اللازمة. تعتبر القدرة على تصنيع هذا النوع من البوليمر فريدة من نوعها بالنسبة إلى بدائيات النوى ؛ هذا واحد من الميزات البيوكيميائيةالذي يميز بدائيات النوى من حقيقيات النوى.الاستثناء هو البكتيريا البدائية. في البكتيريا القديمة المنتجة للميثان ، يتكون جدار الخلية من ببتيدوغليكان آخر ، وهو السودومورين. في الهالوبكتيريا والبكتيريا البدائية المحبة للحمض والحرارة ومعظم البكتيريا المنتجة للميثان ، يتم بناء جدار الخلية من البروتين.

كان تطوير جدار خلوي قوي أيضًا سببًا في الانتشار في كل مكان للكائنات الحية الدقيقة ، بما في ذلك في الظروف القاسيةمقيم.

تذكر الذكرياتتعمل بدائيات النوى كحاجز أكثر انتقائية بين الجزء الداخلي للخلية والبيئة الخارجية مما يفعله الغشاء حقيقية النواة. أكبر الجسيمات التي يمكن أن تمر عبر هذا الحاجز هي الحجم الجزيئي: شظايا الحمض النووي والبروتينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض نسبيًا (على سبيل المثال ، الإنزيمات خارج الخلية التي تفرزها الخلية). الظواهر طرد خلويو الالتقامغير معروفة تمامًا في بدائيات النوى ، حتى في تلك (مجموعة من الميكوبلازما) التي لا تحتوي على جدار خلوي وبالتالي لا توجد عوائق ميكانيكية لنقل أي جزيئات أو قطرات سائلة عبر سطح الخلية. نتيجة لذلك ، تفتقر بدائيات النوى الخصائص البيولوجيةالمرتبطة بالقدرة على الالتقام ،على وجه الخصوص القدرة على الهضم داخل الخلايا والقدرة على التعايش الخلوي (غير الفيروسي).

في العديد من بدائيات النوى ، يلعب غشاء البلازما دورًا فيها تبادل الطاقة ،الذي لا يحدث أبدًا في الخلايا حقيقية النواة. في البكتيريا الهوائية الجهاز التنفسينقل الإلكترون "مدمج" غشاء الخلية. في حقيقيات النوى ، يقع هذا الجزء من آلية الجهاز التنفسي في نظام الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

غشاء بلازميكما أن لديها مواقع خاصة لربط الحمض النووي لخلية بدائية النواة ، ونمو الغشاء هو الذي يضمن فصل الجينومات بعد اكتمال تكرارها. هذه وظيفة أخرى ، بالطبع ، لا يؤديها غشاء البلازما أبدًا في حقيقيات النوى ؛ ففيها يحدث انقسام الجينومات عن طريق الانقسام الفتيلي.

تكوين أغشية الخلايا الدهنية. الدهون المتعلقة ستيرول ،هي بالضرورة جزء من غشاء الخلية لحقيقيات النوى ، ولكنها غير موجودة فيها كميات كبيرةفي غشاء الخلية بدائيات النوى ، باستثناء مجموعة الميكوبلازما. ممثلو هذه المجموعة غير قادرين على تصنيع هذه المواد ، لكنهم يدمجون الستيرولات الخارجية من وسط المزرعة في غشاء الخلية. من بين الأحماض الدهنية التي تتكون منها الدهون الغشائية لجميع حقيقيات النوى ، توجد أحماض غير مشبعة متعددة (أي. حمض دهنيتحتوي على أكثر من رابطة مزدوجة واحدة). تحتوي معظم بدائيات النوى على أحماض دهنية مشبعة أو أحادية غير مشبعة ؛ الاستثناءات الوحيدة هي بعض البكتيريا الزرقاء القادرة على تصنيع الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة.

تتميز الخلية بدائية النواة عدم وجود تجزئة داخلية ناتجة عن أنظمة الأغشية الأولية.غشاء البلازما في الغالبية العظمى من بدائيات النوى هو نظام الغشاء الوحيد للخلية. البكتيريا الزرقاء هي الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة. في هذه الكائنات الحية ، يوجد جهاز التمثيل الضوئي على صفوف من الحويصلات الغشائية المسطحة ، أو ثايلاكويدات ،مماثلة في الهيكل والوظيفة ل thylakoids من البلاستيدات الخضراء. ومع ذلك ، في البكتيريا الزرقاء ، لا يتم وضع الثايلاكويدات في عضية خاصة ، ولكنها تقع مباشرة في السيتوبلازم.

2. المادة الوراثية من بدائيات النوى وحقيقيات النوى .

في الخلية حقيقية النواة ، تعمل النواة كمكان رئيسي ، ولكن ليس المكان الوحيد لتخزين المعلومات الوراثية. تم العثور على جزء صغير ولكن مهم وظيفيًا من الجينوم الخلوي في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (في الكائنات الحية الضوئية). يحدد DNA العضوي بعض خصائص العضيات المقابلة ويحتوي على آليات النسخ والترجمة الخاصة به. الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، المقيدة بالأغشية ، هي الهياكل المسؤولة عن التنفس والتمثيل الضوئي (في حقيقيات النوى الضوئية).

في الصور المجهرية الإلكترونية لمعظم بدائيات النوى ، يمكن رؤية منطقتين مختلفتين هيكليًا داخل الخلية: السيتوبلازم والنيوكليوبلازم. يبدو السيتوبلازم على شكل كتلة دقيقة الحبيبات ، حيث يحتوي على الريبوسومات. هذه دائمًا ما يسمى 70S-ribosomes ، وهي أصغر من الريبوسومات السيتوبلازمية لحقيقيات النوى ، ولكنها مماثلة في الحجم لريبوسومات عضياتها. تحتوي النيوكليوبلازم على ملامح غير منتظمة ، لكنها محددة بوضوح من السيتوبلازم ، على الرغم من أن المنطقتين لا يفصل بينهما غشاء. المعلومات الوراثية لخلية بدائية النواة موجودة في النيوكليوبلازم في بنية تسمى كروموسوم بكتيري.إنه ببساطة جزيء DNA مزدوج الشريطة له شكل دائري.

إن الكروموسوم البكتيري لا يشبه من الناحية الهيكلية الكروموسومات النووية للخلايا حقيقية النواة ، بل بالحمض النووي الموجود في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. من الممكن أن تكون هذه العضيات قد نشأت من بعض بدائيات النوى القديمة التي دخلت ، أثناء التطور ، الخلية حقيقية النواة كمتعايشين ، وفي النهاية فقدت القدرة على الوجود بشكل مستقل عن الكائن الحي المضيف.

قد تشتمل العديد من البكتيريا أيضًا على جزيئات DNA صغيرة على شكل حلقة خارج الصبغية قادرة على التكرار الذاتي ، وهو ما يسمى البلازميدات.تحمل البلازميدات التي تمت دراستها حتى الآن محددات للخصائص المظهرية مثل المقاومة المواد الطبيةو اخرين الأدوية المضادة للبكتيريا، بالإضافة إلى معلومات عن إنزيمات بعض المسارات الأيضية الثانوية. كمية الحمض النووي في البلازميد 20-1000 مرة أقل من الكروموسوم البكتيري ؛ يمكن أن تفقد الخلية البلازميدات دون المساس بقدرتها على البقاء.

لا تحتوي الجينات بدائية النواة على إنترونات. يشير هذا إلى أن بدائيات النوى هي فرع مسدود للتطور ، نظرًا لأن مجموعة التغييرات في الجينوم محدودة نوعًا ما ، فإن وجود الإنترونات في حقيقيات النوى يسمح لها بالخضوع لتغييرات إلى أجل غير مسمى.

النشاط البدني . لا يتم ملاحظة الحركة الموجهة للسيتوبلازم ، والتي تتميز بها معظم الخلايا حقيقية النواة ، في بدائيات النوى. ومع ذلك ، يمكن للعديد من بدائيات النوى لجدار الخلية أن تتحرك بنشاط. أحد أنواع الحركة النشطة انزلاق -يتجلى فقط عندما تتلامس الخلية مع ركيزة صلبة ؛ يتم تنفيذه دون مشاركة أي عضيات حركية خاصة. يعد الانزلاق خاصية مميزة للعديد من البكتيريا الزرقاء ، وكذلك بعض مجموعات البكتيريا غير القادرة على التمثيل الضوئي. النوع الثاني من الحركة - السباحة النشطة - هو سمة من سمات الخلايا في وسط سائل ، ويتم تنفيذها بمساعدة الأسواط.

خاتمة.

إذا تطورت بدائيات النوى من تلقاء نفسها لمليارات السنين ، فإن حقيقيات النوى لم تُترك بمفردها أبدًا. كان عليهم مواجهة بدائيات النوى طوال الوقت. لقد قدموا للأخيرة منافذ إيكولوجية جديدة ، والحماية وكانوا ضحاياهم. الكائنات متعددة الخلاياترجع تكيفاتها المتطورة للغاية والوقائية والتكيفات الأخرى جزئيًا إلى عدوانية بدائيات النوى. من ناحية أخرى ، تعلمت حقيقيات النوى الاستفادة من الارتباط الوثيق بدائيات النوى ووضعها في خدمتهم بصفتهم متعايشين خارجيين (في المسالك المعوية، ندبة ، على الجلد) ، ومعايشات داخلية (لتثبيت النيتروجين).

يعتمد نشاط الكائن الحي على الخلية ؛ تقوم الخلية بتخزين المعلومات الوراثية ومعالجتها. الخلية هي الوحدة الأساسية التي يتم من خلالها تخزين ومعالجة الطاقة والمادة. أبسط خلية خالدة عمليا. في التكاثر الجنسي ، الأمشاج أبدية. في الخلية ، تكون الهياكل الخلوية مترابطة ، وتحدث جميع العمليات الكيميائية الحيوية في الهيكل المقابل.

حاليًا ، تم إنشاء نوعين من التنظيم الخلوي: بدائيات النوى وحقيقيات النوى. تختلف اختلافا كبيرا عن بعضها البعض. ل بدائية النواة الكائنات الحية البكتيريا ، SZO والبكتيريا الأثرية(البكتيريا التي تعيش في ظروف قاسية للغاية). 0.5-0.3 ميكرون - الحجم. المعلومات الجينية في كروموسوم واحد هي DNA مزدوج الشريطة ، على شكل حلقة. تكوين الكروموسوم: لا توجد بروتينات هيستون. الكروموسوم عارٍ. موزعة في كل مكان. تجديد قصير ، وقت تكاثر قصير ، نمو سريع ، تنوع بيوكيميائي كبير. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على أغشية شديدة التشعب داخل الخلايا. تحتوي النوى على نوى وكروموسومات (عدد الكروموسومات أكبر من 2). يتضمن تكوين الكروموسومات أيضًا بروتينات هيستون و RNA وخلايا حقيقية النواة الأخرى قادرة على الوجود مع خلايا حقيقية النواة الأخرى وهي وحدات فرعية لكائن متعدد الخلايا. بدائيات النوى وحقيقيات النوى تعالج الأكسجين بشكل مختلف. معظم بدائيات النوى هي اللاهوائية الملزمة ، وأقل في كثير من الأحيان اللاهوائية الاختيارية ، وهناك أيضًا الأيروبس الملزم. بين حقيقيات النوى - التوحيد - تلزم الهوائية.

نشأت بدائيات النوى في وقت كان فيه محتوى الأكسجين في البيئة يتغير ، وبحلول الوقت الذي نشأت فيه حقيقيات النوى ، كانت كميتها عالية ومستقرة.

هناك روابط تطورية قوية بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى. لديهم مسارات التمثيل الغذائي مماثلة. في بدائيات النوى ، التخمير ؛ في حقيقيات النوى ، تحلل السكر. ردود الفعل متشابهة ، الآلية متشابهة تقريبًا. التخمر اللاهوائي كمصدر للطاقة نشأ في المراحل الأولىتطور. مع ظهور الأكسجين ، ظهرت إمكانية إجراء عملية أكسدة أكثر كفاءة - 36 جزيء ATP من جزيء جلوكوز واحد - الفسفرة المؤكسدة. علاوة على ذلك ، في حقيقيات النوى ، تحدث كلتا العمليتين. لذلك ، الكفاءة 38ATF. وجود كلا العمليتين له أهمية عظيمة، يمكن لعملية واحدة أن تعوض مؤقتًا أخرى.

تقوم SSOs بعملية التمثيل الضوئي الهوائية. من المفترض أن البكتيريا الزرقاء ساهمت في تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي الأولي (منذ حوالي 1.5 مليار سنة).

السمات المميزة للخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة

علامات	بدائيات النوى	حقيقيات النواة
مجموعة من الكائنات الحية	البكتيريا والبكتيريا الزرقاء	الفطر والنباتات والحيوانات
أبعاد الخلية	عادة 1-10 ميكرومتر	عادة 10-100 ميكرومتر
غشاء بلازمي
الغشاء النووي	غائب	غائب في الحيوانات ، في النباتات يتكون بشكل رئيسي من السليلوز
عضيات من أصل غشائي: الميتوكوندريا ، ER ، مجمع جولجي	مفتقد
الريبوسومات
الجسيمات المحللة	مفتقد
الكروموسومات	تتكون الهياكل العارية المفردة فقط من جزيء DNA	الهياكل المكونة من الحمض النووي والبروتين
جهاز التمثيل الضوئي	الأغشية التي تحتوي على الكلوروفيل أ والفيكوسيانين في البكتيريا الزرقاء ومع البكتيريا الموجودة في البكتيريا	البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على الكلوروفيل أ وب ، مكدسة
إمكانية التنقل	غير متحرك أو بسوط مكون من بروتين فلاجيلين	عادة ما تتكون الأهداب المتحركة أو الأسواط من الأنابيب الدقيقة.
	ثنائي (نصفين)	ميتوتيك
يبدأ تكرار الحمض النووي	من نقطة واحدة	من عدة نقاط
تسلسل الحمض النووي المتكرر
وجود الحمض النووي خارج النواة
فيما يتعلق بالأكسجين	الهوائية واللاهوائية

9. فرضيات أصل الخلايا حقيقية النواة (تكافلية ، غزو)

الفرضية التكافلية

الأساس ، أو الخلية المضيفة ، في تطور نوع الخلية حقيقية النواة كان بدائيات النوى اللاهوائية ،قادرة فقط على الحركة الأميبية.

أرز. 1.4 أصل الخلية حقيقية النواة حسب التكافلية ( أنا) وغازية ( ثانيًا) الفرضيات:

1 - بدائيات النوى اللاهوائية (الخلية المضيفة) ، 2 - بدائيات النوى التي تحتوي على الميتوكوندريا 3 - الطحالب الخضراء المزرقة (البلاستيدات الخضراء المفترضة) ، 4 - بكتيريا Syrochaetoid (السوط المفترض) ، 5 - حقيقيات النوى البدائية مع السوط ، 6 - خلية نباتية ، 7 - خلية حيوانية بسوط ، 8 - بدائيات النوى الهوائية (الميتوكوندريا الافتراضية) ، 9 - بدائيات النوى الهوائية (الخلية السلفية وفقًا للفرضية ثانيًا), 10 - غشاء غشاء الخلية الذي أعطى النواة والميتوكوندريا ، 11 - حقيقيات النوى البدائية 12 - غشاء غشاء الخلية ، مما أدى إلى ظهور البلاستيدات الخضراء ، 13 - الخلية النباتية؛ أ- DNA الخلية بدائية النواة ب - ميتوكوندريا الخامس - نواة الخلية حقيقية النواة جي - السوط د - البلاستيدات الخضراء

يقترح أصل مماثل

يرتبط الانتقال إلى التنفس الهوائي بوجود الميتوكوندريا في الخلية ، والذي حدث من خلال التغييرات في المتعايشات - البكتيريا الهوائية التي اخترقت الخلية المضيفة وتعايشت معها. تم اقتراح أصل مماثل للأسواط ، التي كان أسلافها من المتعايشين البكتيرية التي كان لها سوط وتشبه اللولبيات الحديثة.

كان لاكتساب خلية الأسواط ، إلى جانب تطوير نمط نشط من الحركة ، نتيجة مهمة للنظام العام. من المفترض أن الأجسام القاعدية ، التي يتم تزويدها بالسوط ، يمكن أن تتطور إلى مريكزات أثناء ظهور آلية الانقسام الفتيلي.

تعود قدرة النباتات الخضراء على التمثيل الضوئي إلى وجود البلاستيدات الخضراء في خلاياها. كانت المتعايشات مع الخلية المضيفة التي أدت إلى ظهور البلاستيدات الخضراء عبارة عن طحالب بدائية النواة زرقاء وخضراء.

هناك حجة جادة لصالح الأصل التكافلي للميتوكوندريا والمريكزات والبلاستيدات الخضراء ، وهي أن هذه العضيات لها حمضها النووي الخاص بها. في الوقت نفسه ، فإن البروتينات العصوية والتوبولين ، التي تشكل الأسواط والأهداب ، على التوالي ، من بدائيات النوى الحديثة وحقيقيات النوى ، لها بنية مختلفة. في البكتيريا ، الهياكل التي تحتوي على مزيج من الأنابيب الدقيقة المميزة للأسواط والأهداب والأجسام القاعدية ومريكزات الخلايا حقيقية النواة: "9 + 2" أو "9 + 0».

تعتبر الأغشية داخل الخلايا للشبكة السيتوبلازمية الملساء والخشنة والمركب الرقائقي والحويصلات والفجوات من مشتقات الغشاء الخارجي المغلف النووي، القادر على تكوين الفتحات.

من المفترض أن النواة يمكن أيضًا أن تتشكل من متعايش بدائي النواة. يبدو أن الزيادة في كمية الحمض النووي النووي ، التي كانت أكبر بعدة مرات من الخلايا حقيقية النواة الحديثة ، ومقدارها في الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء ، قد حدثت تدريجيًا عن طريق تحريك مجموعات الجينات من جينومات المتعايشين. ومع ذلك ، لا يمكن استبعاد أن الجينوم النووي قد تشكل عن طريق تمديد جينوم الخلية المضيفة (بدون مشاركة المتعايشين).

وفق فرضية الانقلاب , كان شكل الأجداد للخلية حقيقية النواة بدائيات النوى الهوائية. داخل مثل هذه الخلية المضيفة ، تم تحديد موقع العديد من الجينومات في وقت واحد ، مرتبطًا في البداية بغشاء الخلية. نشأت العضيات التي تحتوي على الحمض النووي ، وكذلك النواة ، عن طريق غزو وربط أجزاء من الغشاء ، يليه تخصص وظيفي في النواة ، والميتوكوندريا ، والبلاستيدات الخضراء. في عملية مزيد من التطور ، أصبح الجينوم النووي أكثر تعقيدًا ، وظهر نظام من الأغشية السيتوبلازمية.

تشرح فرضية الانغلاف جيدًا وجود قذائف النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء وغشاءان في قذائف. ومع ذلك ، لا يمكنها الإجابة على السؤال الذي يجعل التخليق الحيوي للبروتين في البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا يتوافق بالتفصيل مع ذلك في الخلايا بدائية النواة الحديثة ، ولكنه يختلف عن التخليق الحيوي للبروتين في السيتوبلازم لخلية حقيقية النواة.

لقد أظهر التاريخ أن الإمكانات التطورية للخلايا من النوع حقيقيات النوى أعلى بما لا يقاس من تلك الموجودة في النوع بدائية النواة. الدور القيادي هنا ينتمي إلى الجينوم النووي لحقيقيات النوىوهو أكبر بعدة مرات من جينوم بدائية النواة. عدد الجينات في بكتيريا وفي خلية بشرية ، على سبيل المثال ، يرتبط بـ 1: (100-1000). الاختلافات المهمة هي ازدواج الصبغيات في الخلايا حقيقية النواة بسبب وجود مجموعتين من الجينات في النوى ، وكذلك التكرار المتعدد لبعض الجينات. هذا يوسع نطاق التباين الطفري دون التهديد بانخفاض حاد في قابلية البقاء ، والنتيجة المهمة تطوريًا هي تكوين احتياطي من التباين الوراثي.

على الانتقال إلى نوع حقيقيات النوى يعقد آلية التنظيمالنشاط الحيوي للخلية ، والذي يتجلى على مستوى المادة الوراثية في زيادة العدد النسبي للجينات التنظيمية ، واستبدال جزيئات الدنا الدائرية "العارية" من بدائيات النوى بالكروموسومات التي يرتبط فيها الحمض النووي بالبروتينات. نتيجة لذلك ، أصبح من الممكن قراءة المعلومات البيولوجية في أجزاء من مجموعات مختلفة من الجينات في مجموعاتها المختلفة في أنواع مختلفةالخلايا في أوقات مختلفة. في خلية بكتيريةعلى العكس من ذلك ، يتم قراءة ما يصل إلى 80-100٪ من معلومات الجينوم في وقت واحد. في خلايا الشخص البالغ ، في أعضائه المختلفة ، يتم نسخ ما بين 8-10٪ (الكبد والكلى) إلى 44٪ (الدماغ) من المعلومات. استخدام المعلومات البيولوجية بالأجزاءيلعب دورًا استثنائيًا في تطور الكائنات متعددة الخلايا ، نظرًا لأن هذا هو بالضبط ما يسمح لمجموعات مختلفة من الخلايا بالتخصص في مجالات وظيفية مختلفة.

كان الوجود في الخلايا حقيقية النواة ذا أهمية كبيرة في الانتقال إلى تعدد الخلايا قذيفة مرنة ،وهو أمر ضروري لتكوين مجمعات خلوية مستقرة.

من بين السمات الفيزيولوجية الخلوية لحقيقيات النوى التي تزيد من إمكانياتها التطورية ، من الضروري تسميتها التنفس الهوائي،والتي كانت أيضًا بمثابة شرط أساسي لتطوير الأشكال متعددة الخلايا. ومن المثير للاهتمام أن الخلايا حقيقية النواة نفسها ظهرت على الأرض بعد أن وصل تركيز O 2 في الغلاف الجوي إلى 1٪ (نقطة باستير). التركيز المسمى شرط ضروري التنفس الهوائي.

في سياق تعقيد الجهاز الجيني لحقيقيات النوى ، زيادة الكمية الإجمالية للحمض النووي وتوزيعه على الكروموسومات ، من الصعب المبالغة في تقدير أهمية حدوثه في التطور الانقسام المتساويكآلية للتكاثر في أجيال من الخلايا المتشابهة وراثيا.

المظهر بسبب التحولات التطورية للانقسام الفتيلي لطريقة انقسام الخلايا مثل الانقسام الاختزالي،مما يجعل من الممكن الحفاظ على ثبات الكروموسومات في عدد من الأجيال ، بأفضل طريقة حل مشكلة تكاثر الكائنات متعددة الخلايا. عزز الانتقال إلى التكاثر الجنسي المرتبط بالانقسام الاختزالي الدور التطوري للتباين التوليفي وساهم في زيادة معدل التطور.

بفضل الميزات الملحوظة ، على مدى أكثر من مليار سنة من التطور ، أدى النوع حقيقيات النوى من التنظيم الخلوي إلى ظهور مجموعة متنوعة من الأشكال الحية من الكائنات الأولية أحادية الخلية إلى الثدييات والبشر.