תנועה באבי טיפוס
לא כל האבי טיפוס הם בעלי תנועה אבל יש כאלה שיכולים לנוע ממקום למקום. באבי טיפוס אלה יש אברונים כזנבות- פלג'לה (flagellar) או שוטונים. לא כל אבטיפוס מכיל את השוטונים אבל אלה שיש להם את יכולת התנועה מהווים נושא למחקר על אופן התנועה ומטרתה.
במחקר של פוטוסינתזה שנעשה באצה ירוקה, נלקחו אבי טיפוס אירוביים ואבי טיפוס בעלי יכולת התנועה והם הוספו לתרחיף עם תאי האצה. הם היו בכל מקום מסיס ובהקרנת קרן אור האבי טיפוס לא הגיבו לתופעה. שהאור היה ממוקד על הכלורופלסט לא הייתה תנועה של אבי טיפוס. זה הוכיח שהחמצן נוצר רק במקום מסוים ושאבי הטיפוס מזהים את המקום הזה ומצטברים שם.
כאמור, לא לכל אבטיפוס יש שוטונים. לחלק אין בכלל כושר תנועה. יש מודלים שפותרים את בעיית המיקום בצורה אחרת ולא רק באופן פעיל עם שוטונים. לדוגמא, הכחוליות- מודלים פרוקריוטים שמבצעים פוטוסינתזה. לכן הדרישות שלהן לקיום הן נוכחות אור. באגם או בים הנטייה שלהן להיות למעלה, איפה שעוצמת האור חזקה יותר. בחתך דק דרך הכחוליות, יש כמה מינים שלהן, ואפשר להבחין בדופן גרם שלילית קלאסית, בתוך התא יש ממברנות שמגדילות את פני השטח לתפיסת האור ויש גרגירים גדולים של חומרי תשמורת אבל רוב התא הוא צינורות חלולים (שלחופיות גז) שבנויים מחלבונים. חלבון מאוד הידרופובי כך שמים לא נכנסים לצינור, זה דוחה מים עד כדי כך שמה שיש בצינורות זה רק גזים בשיווי משקל עם המים שבהם חי התא. הצינור הוא מעין צינורות אוויר לציפה. התופעה הזאת של הצינורות מופיעה רק בתאים פרוקריוטים. לא לכולם יש אותם. יש דוגמא נוספת של אבי טיפוס מרובעים (1) שחיים בסביבה מלוחה מאוד ובהן צינורות גז שמטרתם להעניק ציפה לתא לתנועה פיסיקאלית של התא למקומות טובים יותר. זה לא נותן שליטה על כיוון התנועה כמו בשוטונים אך זה גם לא לגמרי :
באבטיפוס אור רגיל מאוד קשה עד בלתי אפשרי לראות שוטונים אלא אם כן מפעילים שיטות צביעה מיוחדות כדי שגם באבטיפוס אר רגיל ופשוט נראה שוטונים. כאשר מפעילים את השיטות האלה אפשר לראות שיש טיפוסים שונים עם שוטון אחד או מספק רב של שוטונים בקצה אחד של התא או טופוסים שהשוטונים הרבים שלהם מפוזרים על התא. כלומר מיקום ומספר השוטונים אופייניים למין האבטיפוס המדובר. באבטיפוס אלקטרונים אפשר לראות את זה יותר בקלות. E. coli למשל מכיל הרבה שוטונים שמפוזרים סביב התא.
כיום יודעים לא מעט על מבנה השוטון הפרוקריוטי. מסתבר שזה מבנה די מסובך כאשר כולו מעוגן בתוך קרום התא ודופן התא. בתמונה אפשר לראות תא קלאסי גרם שלילי. השוטון נעוץ בממברנה עם חלבונים בבסיס שלו שמהווים את המנוע לתנועה שלו. החלבונים נעים ומסובבים חיצוניות יותר, המקובעות בדופן, כך שהשוטון מסתובב. צורת התנועה היא סיבובית. רק החלבונים מקובעים, הכירסוםות זזות ומזיזות את חוט השוטון הארוך שבנוי מחלבון אחד Flagellin.
באבי טיפוס גרם חיוביים אין ממברנה חיצונית אז הכירסוםת השנייה חסרה אבל המבנה בגדול אותו דבר.
הפפטידוגליקאן לממברנה החיצונית ומרווח בין הממברנה הציטופלזמטית לחיצונית. זה נקרא- periplasmic space ו- periplasm, בהתאמה. על כך נדבר בהמשך.
כדי שחומרים יכנסו לתא הם צריכים לעבור את כל המבנה הזה לכן יש בממברנה החיצונית חלבונים לשם כך. יש את הפורינים Porines שהם תעלות להעברת חומרים. הם מובילים מולקולות קטנות מהחוץ לפנים. הם בנויים משלש תת יחידות שכל אחת היא צינור חלול עם פתח אליו נכנסים החומרים. חלק מהפורינים הם צינורות פשוטים שדרכם עוברים בדיפוזיה אבל יחד עם זאת יש סוגים שונים של פורינים שיש להם אתרים ספציפיים לקשירת חומרים ספציפיים. כך יש פורינים להובלת רישום פטנטים למשל. כלומר לחלקם יש יכולת להעביר חומרים חופשית ולחלקם יש סלקטיביות.
כמו שראינו בסופו של תהליך החנקן נוצרת האמוניה. בהמשך יש תהליך ניטריפיקציה- תהליך מיקרוביאלי. האבי טיפוס אחראים על הפיכת החנקן המחוזר לחנקן מחומצן. יעילות התהליך לאבטיפוס עצמו היא אנרגיה. בצורה כזאת, לאותה קבוצה של אבטיפוסי ניטריפיקציה יש חשיבות גדולה לחקלאות בשדה. מעבר לזה יש אבי טיפוס אחרים שיקרו את הניטראט ויהפכו אותו לחנקן גזי שברובו לא זמין (N2).
מחזור הפחמן- כל מני חומרי פסולת מצטברים וזה עולם האבי טיפוס שהופך אותה חזרה לפחמן דו חמצני. האבי טיפוס הרבה יותר מגוונים בחומרים שהם יודעים לנצל מצמחים ופטנטים. אפשר לנצל את זה גם לניקוי- למשל מתקנים לטיהור מים (הפיכת מי ביוב למי שתייה ע"י חמצון הפחמן האורגני חזרה לפחמן דו חמצני).
— ניצול האבי טיפוס לכל מני צרכים
למשל חולי סכרת שצריכים להזריק אינסולין. לפני האבטיפוס היו משתמשים באינסולין של החזירים שכן הוא דומה מאוד. היום אפשר לייצר אותו בצורה מלאכותית. מחדירים פלסמיד עם הגן ליצירת אינסולין לאבטיפוס שייצר אותו. עם כמה טכניקות של ההנדסה הגנטית והביוטכנולוגיה אפשר להפיק כמויות גדולות של המוצר.
— אנטיביוטיקה - חומרים נגד אבי טיפוס שמיוצרים ע"י פטריות למשל (פניצילין).
מראה האבטיפוס:
כל נושא מה זה האבטיפוס- תא אאוקריוטי או פרוקריוטי, הוא לא נושא חדש מכיוון שכבר ב-1937 כבר זיהו את המבנה והחלוקה לאאוקריוטי ופרוקריוטי. מאמר ב-1962 הבהיר בצורה חדה יותר את האופן שבו צריך להסתכל על הנושא. פיתוח האבטיפוס האלקטרוני (אמצע שנות החמישים במאה הקודמת) אפשר בפעם הראשונה להיכנס לתוך האבטיפוס ולהבין איך הוא בנוי. ברגע זה מתברר למה תא של אבי טיפוס כל כך שונה מתא אנימאלי, צמחי, פטריות וכד'. תא אאוקריוטי (שמרים למשל) גדול יותר. חתך של תא שמרים לעומת חתך תא אבטיפוס רואים את השוני הגדול- ראשית יש גרעין בשמרים, ממברנות פנימיות (שעוטפות את הגרעין למשל), כרומוזומים בגרעין. בהשוואה לזה, תא האבטיפוס מאוד פשוט, בחתך נראה את הדופן (השכבות החיצוניות), בציטופלסמה אין קרומים וממברנות וגם לא גרעין מוקף בקרום. אפשר רק לראות ששטח התא בהיר באזור המכיל את החומר התורשתי ושהחלק הקרוב לדופן הרבה יותר כהה. כל המבנים המיוחדים של תא צמחי למשל (גולג'י, שוטונים, כלורופלסט וכד') לא קיימים בעולם האבטיפוסי. מבנה האבטיפוס כפי שאנו רואים באבטיפוס אלקטרוני די משעמם ולא מרמז על פעילות האבטיפוס והאופן שבו הוא חי.
תכונות תא האבטיפוס בהשוואה לתא אאוקריוטי אנימאלי או צמחי:
אורגנלות- כלורופלסטים ומיטוכונדריות שמוקפות בקרומים קיימות רק באאוקריוטי.
ציטוסקלטון ועיצוב צורת התא אופייני יותר לאאוקריוטי.
אין אורגנלות מיטוכונדריות וכלורופלסטים בפרוקריוטים.
החומר התורשתי בפרוקריוטים הוא בד"כ בצורה מעגלית.
התא הדיפלואידי מופיע רק באאוקריוטים, בפרוקריוטים יש רק עותק אחד- הפלואידים.
גנום האבטיפוס בד"כ מולקולה אחת מעגלית אבל להרבה אבי טיפוס יש מקטעי דנ"א נוספים בערך כ-300 זוגות בסיסים שנמצאים בנפרד.
אבטיפוס
Antoni van leewenhoek- גילה את האבי טיפוס, הראה כיצד הם נראים.
איש עסקים, פיתח תחביב הסתכלות בכירסום תוך כך שהוא ליטש זכוכית. הוא פיתח את אבי הטיפוס במיומנות טובה. האבטיפוס הראשוני היה אומנם מאוד פשוט אבל איכות העדשה גבוהה. קשה להגיד בדיוק מה הוא ראה אבל נשמר אחד או שני אבטיפוסים מזמנו כך שאפשר לנסות לשחזר את מה שהוא ראה.
1676- פרסם את התגלית הראשונה על אבי טיפוס קטנים שנראו בתוך מים, שלוליות וכו'. הנושא הזה המשיך להעסיק אותו ובהמשך הוא פרסם ציורים של המודלים שראה.
חשיבות חקר העולם המיקרוביאלי:
— שימושים בחקלאות
לדוגמא, צמח ממשפחת הקטניות. על השורשים אפשר לראות פקעיות. זו סימביוזה של הצמח עם אבטיפוס (בשם ריזוביום). הם פיתחו קשר הדוק עם אבטיפוס מסוים כשהאבטיפוס הזה ממלא את כל חלל הפקעיות, בתוכן ניתן לראות תאים. האבי טיפוס האלה תופסים חנקן אטמוספרי ומחזרים אותו. זו ריאקציה שקיימת רק בעולם הפרוקריוטי. מבחינה תרמודינמית וקינטית אין עוד מודלים שיכולים לעשות את זה. אלה אבי טיפוס שיודעים לקבע חנקן והצמח סיפח אליו את האבי טיפוס ושיתף איתם פעולה כך שהצמחים והאבי טיפוס יוצרים את הדשן של עצמם. כך חלק ניכר ממחזור החנקן בכירסום מבוסס על השלב הזה של קיבוע החנקן ע"י האבטיפוס הפרוקריוטי. אחד השלבים החשובים במחזור של החנקן הוא הפיכת חנקן אטמוספרי לאמוניה ע"י כמה אבי טיפוס מקבעי חנקן, גם כאלה שחיים חופשית בכירסום.
