الاحياء المجهرية حقيقية النواة

وتضم بشكل رئيس الخمائر والاعفان والتي يطلق عليها الفطريات، إضافة الى الخلايا النباتية والحيوانية.

أهم ميزات هذا النوع من الخلايا هو احتوائها على النواة أي تكون مادتها النووية محاطة بغشاء يظهر نضوحيه انتقائية نظراً لوجود الثقوب التي تتكون من معقدات بروتينية تسيطر على دخول المواد وخروجها من النواة، تتكون مادتها النووية من DNA تترتب بشكل حلزونات مزدوجة وتتصل بالهستونات وهي بروتينات قاعدية بواسطة تداخلات أيونية. وتحوي على النوية Nucleolus وتكون منطقة غنية بالحامض النووي RNA وهي مكان لتخليق RNA الرايبوزومي.

التراكيب السايتوبلازمية

تتميز الخلايا حقيقية النواة بوجود التخصص وانعزال العضيات Organelles عن بعضها بواسطة الأغشية. ويضم السايتوبلازم الفجوات والبلاستيدات والشبكة الاندوبلازمية Endoplasmic reticulum وأجسام اخرى اضافة الى وجود الهيكل الخلوي الذي يعطي الخلية شكلها ويتكون عادة من الخيوط الصغيرة Microfilaments والأنابيب الصغيرة Microtubules اضافة الى خيوط متوسطة، ويساهم الهيكل الخلوي أيضاً في تكوين خيوط المغزل عند الانقسام وكذلك تكوين الاسواط في الاحياء المتحركة، كما إنه يساعد في حركة الأميبا بدون اسواط. ويتكون من الناحية التركيبية من بروتين الأكتين Actin و Myosin والخيوط المتوسط تقوم بتكوين الخيوط الجديدة في السايتوبلازم. ويساعد الهيكل الخلوي في مقاومة الخلايا للإجهادات Stresses التي تتعرض لها الخلايا.

الشبكة الاندوبلازمية :

 شبكة من القنوات الغشائية المستمرة مع الغشاء النووي ويوجد منها الخشن الذي يرتبط على سطوحها الرايبوزومات. وتشارك الشبكة الخشنة في تخليق البروتينات السكرية وكذلك في تخليق الأوليات التي تصدر لتخليق الأغشية الخلوية. اما الملساء فهي تشارك في تخليق الدهون وكذلك في بعض العمليات الايضية للكربوهيدرات.

أجسام كولجي Golgi apparatus :

 تمثل تكدسات من الأغشية تعمل بشكل متناسق مع الشبكة الاندوبلازمية لإجراء التحويرات الكيمياوية على البروتينات المخلقة وافراز النواتج من الشبكة الاندوبلازمية وتوجيهها الى الافراز . اضافة الى عمل مجموعة منها في التراكيب الغشائية في الخلايا.

البلاستيدات و المايتوكوندريا :

تراكيب تقارب بحجمها الخلايا بدائية النواة وتتكون من تراكيب ثنائية الأغشية ويكون الداخلي منها في المايتوكوندريا مطويا مكونا ما يسمى بالأعراف Cristae وهي مراكز التنفس وتحوي على سلاسل نقل الإلكترونات.

والبلاستيدات الخضر Chloroplasts هي المراكز الخلوية التي تحدث فيها بعملية التخليق الضوئي في الأحياء التي تقوم بهذه العملية والتي يتم بواسطتها تحويل الطاقة الضوئية لضوء الشمس طاقة كيماوية على شكل ATP بشكل أساسي. وشكل البلاستيدات وحجمها وعددها يختلف بين الخلايا وهي عادة اكبر من الخلايا بدائية النواة.

وكل من البلاستيدات الخضر و  المايتوكوندريا تحوي على DNA خاص بها ويكون بشكل حلقي ولذلك يعتقد ان هذه العضيات نتجت من تطفل الخلايا بدائية النواة داخل الخلايا حقيقية النواة اثناء عمليات التطور. وتقوم جينومات هذه العضيات بالتشفير لبعض البروتينات وليست كلها وكذلك تشفر لتصنيع RNA الناقل tRNA. وتكون بعض الخلايا حقيقية النواة لا هوائية (وهي حالات قليلة) واخرى متحملة للهواء وبعضها لا تحوي على المايتوكوندريا مثل Trichomonas vaginalis  الذي يتطفل على الإنسان ولكن الطفيلي يحوي على تركيب غشائي تنفسي يسمى الجسم الهيدروجيني Hydrogenosomes ويماثل المايتوكوندريا في الحجم ولكن لا يحوي على الأعراف ولا يحوي على انزيمات دورة الحوامض ثلاثية الكربوكسيلية (Tricarboxylic acid cycle) TCA، ويتم نقل البايروفات الى الجسم الهيدروجيني وتكوين الهيدروجين وثنائي اوكسيد الكاربون والطاقة بشكل ATP.

والأحياء الميكروبية من الاحياء حقيقية النواة تحوي على جدار خارجي الذي يتكون من سكريات مكوثرة مثل السيليلوز والكايتين او يحوي على مواد لا عضوية مثل Silica كما في الدايوتومات Diatoms من الطحالب .

ومن أهم الأحياء المجهرية حقيقية النواة والتي لها دور فعال في التقنية الحيوية هي الخمائر والفطريات.

الخمائر

احياء فطرية وحيدة الخلايا في معظم الأحيان، تعيش بشكل رمي على المواد النباتية والحيوانية. خلاياها المفردة عامة كروية او بيضوية الشكل بأقطار تتراوح بين 3-15 مايكرومتر. وبعضها تتكاثر بالتبرعم وتحت ظروف معينة لا ينفصل البرعم وإنما يستطيل ويتكون عليه برعم آخر عند قطبه وهكذا مكونا سلسلة من خلايا الخمائر المتطاولة تسمى المايسليوم الكاذب Pseudomycelium أو الهايفات الكاذبة.

بعض الخمائر تكون ثنائية الأطوار Dimorphic اعتمادا على الظروف المحيطة مثل درجة الحرارة وبذاك تكون ثنائية الاطوار بالاعتماد على الحرارة فعند درجة حرارة 37م تكون بشكل الخمائر وعند 25م تكون بشكل اعفان، وتتكون الهايفات الكاذبة من الأنبوب الجرثومي خاصة في جنس Candida، الخمائر عندما تتبرعم يترك البرعم ندبة التبرعم Bud scar على الخلية الأم الذي يختلف في تركيبه عن باقي الجدران الخلوية، اما الخلية الجديدة فتحوي فقط على ما يسمى ندبة الولادة  Birth scar.

تساهم الخمائر في التقنية الحيوية بإنتاجها للعديد من المواد مثل الكحولات البسيطة والكحولات المتعددة والحوامض العضوية والأمينية وغيرها من المواد. كما انها تعد نموذجا دراسيا لفهم العديد من الجوانب الوراثية والفسلجية. وبما انها من الخلايا حقيقية النواة لذلك تعد مضيفا ملائما لإنتاج البروتينات العلاجية التي تجري عليها التحويرات اللازمة لفعاليتها مثل التسكر والتي لا يمكن ان تتم عند استعمال الخلايا بدائية النواة.

الفطريات

الصفة المميزة أنها احياء ذات تراكيب متفرعة لا تقوم بعمليات التخليق الضوئي، وحدة التركيب الجسمي لها هي الهايفات Hyphae وتكون بشكل تراكيب اسطوانية قد تكون مقسمة بحواجز عرضية وبقطر من 2-10 مايكرومتر والحواجز تحتوي على ثقوب تسمح بمرور الانوية والسايتوبلازم وتكون الهايفات المقسمة صفة مميزة للفطريات الراقية. اما عندما تكون الهايفات غير مقسمة فأنها تكون المدمج الخلوي Coenocyte يكون متعدد النوى وسايتوبلازم واحد وهو ميزة للفطريات الواطئة.

تتجمع الهايفات بشكل تراكيب يطلق على مجموعها المايسليوم او الحصيرة. وتتميز هايفات المايسليوم الى هايفات خضرية تقوم بامتصاص المواد الخضرية ومجموعة اخرى هوائية هي هايفات الخصوية المسئولة عن عمليات التكاثر وعند نمو الفطريات على سطوح الأوساط الغذائية تنتج مستعمرات مميزة من ناحية الحجم و النسجة واللون والناتج من الوان الأبواغ اللاجنسية والتي تسمى الكونيديا Conidia، وتستمل هذه الصفات في عمليات التصنيف.

وتتكون الجدران الخلوية من سكريات مكوثرة وتشكل حوالي 80% من الجدار وتشمل الكايتين، السيليلوز، المنان، الكلوكان وغيرها، وهناك سكريات مكوثرة تجعل الخلايا مقاومة لتأثير الحوامض والقواعد، وتحوي الجدران على البروتينات والبروتينات السكرية ومركبات اخرى مثل الدهون، وتساعد الجدران الخلوية الفطريات المرضية للالتصاق بالخلايا او المضايف اذن ان جدران بعض الفطريات تحتوي على اللاصقات Adhesins التي ترتبط الى خلايا المضيف، كما ان وجود الجدران الخلوية تجعل التغذية تنافذية ولذلك تفرز الفطريات العديد من الإنزيمات الخارجية لتحليل المواد العضوية لإنتاج المواد الغذائية الذائبة التي تنقل الى داخل الخلايا، ولذلك تكون الفطريات مهمة من ناحية انتاج العديد من الانزيمات الخارجية التي تستعمل في مجالات مختلفة اضافة الى انتاج مواد مفيدة اخرى مثل المضادات الحيوية ومحبطات المناعة مثل Cyclosporine وغيرها من المواد. كما الفطريات وكذلك الخمائر تنتج الصبغات أي انها Dematiaceous اي انتاج صبغات الملانين التي تكون ذات علاقة بضراوة Virulence الفطريات.

تصنيف الفطريات والخمائر

تستعمل الصفات الخارجية الشكلية بشكل اساسي في عمليات التصنيف، اضافة الى استعمال عملية تكوين الأبواغ الجنسية واللاجنسية. وتستعمل الحالة اللاجنسية في التصنيف الفطريات الناقصة Anamorphic او Imperfect اما الحالة الجنسية Teleomorph (اي الهوية الجنسية Sexual identity) يكون لها اسم مختلف للفطر نفسه وذلك لان الأطوار الجنسية واللاجنسية للعديد من الفطريات درست واكتشفت بشكل منفصل لذلك اعطيت اسماء مختلفة للفطر الواحد فمثلا Malassezia furfur هي الطور اللاجنسي Pityrosporum orbiculare وبصورة عامة تصنف الفطريات اعتمادا على الطور الجنسي الى:

1. (Phycomycetes) Zygomycotina وهي فطريات واطئة من حيث التطور، تكاثرها الجنسي يتم بتكوين Zygospores، اما التكاثر اللاجنسي فيتم بتكون ابواغ داخل علب Sporangiospores التي تكون صفة مميزة للفطريات الواطئة، وهايفاتها نادرة ما تكون مقسمة وتضم الأجناس المهمة للصناعات الحيوية وهي Mucor و Rhizopus
2. (Ascomycetes) Ascomycotina الفطريات الكيسية وهي أكثر الفطريات انتشارا، وتكون بعدا التكاثر الجنسي والانقسام الاختزالي Meiosis للنواة الأبواغ الكيسية وتقع خميرة الخبز Saccharomyces cerevisiaeتللنواة الأبواغ الكيسية وتقع خميرة الخبز ي والانقسام الاختزالي مقسمة وتضم الأجناس المهمة للصناعات الحيوية وهي  لذلك اعطيت اسماء  ضمن هذه المجموعة.
3. (Basidiomycetes) Basidiomycotina التكاثر الجنسي في هذه المجموعة يؤدي الى تكوين 4  من Basidiospores محمولة على تركيب منتفخ يدعى Basidium. هايفاتها مقسمة ودورة حياتها معقدة وتضم مجموعة العرهون Mushroom.
4. Deuteromycetes) Deuteromycotina) الفطريات الناقصة وهي مجموعة اصطناعية تجمع فيها كل الفطريات الناقصة يكون Teleomorph اي الطور الجنسي غير معروف، والطور اللاجنسي Anamorph يتكاثر بتكوين الكونيديا وهي المجموعة الوحيدة التي لها تسمية واحدة للفطر وهي تسمية للطور اللاجنسي ومنها Candida albicans

الطور اللاجنسي يؤدي الى انتاج Mitospores وأفراد ناتجة عن الانقسام التي تكون متشابهة وراثيا، في حين ان التكاثر الجنسي يسمح بتبادل المعلومات الوراثية، وتكون هذه الأدوار (اي الجنسي واللاجنسي) في بعض الأحيان معقدة وقد لا يكتمل اندماج النوى.

وتوجد مجموعة اخرى تسمى الفطريات المخاطية Slime molds التي تمتاز بأن الفطر في احد مراحل حياته يكون على شكل كتلة من السايتوبلازم اميبي الشكل متعدد النوى يسمى Plasmodium  وهو يماثل المايلسيوم في الفطريات الاخرى ويكون من نوع المدمج الخلوي.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .