Originea celulei eucariote

ORIGINEA CELULEI EUARARIOTICE

Resturile fosile ale celulelor eucariote au fost găsite în roci a căror vârstă nu depășește 1,0-1,4 miliarde de ani. Un aspect mai recent, precum și similitudinea în termeni generali, procesele lor de bază biochimice (auto-dublare a ADN-ului, sinteza proteinelor la ribozom) ne fac să credem că celulele eucariote au evoluat dintr-un strămoș care avea structura procariot.







Cele mai populare la ipoteza simbiotice momentul pentru originea celulelor eucariote, în conformitate cu care bază (Fig. 1.4), sau de către celula gazdă, în evoluția tipurilor de celule eucariote deservite procariotelor anaerobe, sunt capabile doar de mișcare amoeboid. Tranziția la respirație aerobă este asociată cu prezența în mitocondriile celulare, care au avut loc prin schimbări simbionți - bacteriile aerobe, pătrunde în celula gazdă și coexistând cu ea.

Fig. 1.4. Originea celulei eucariote conform ipotezelor simbiotice (I) și invaginative (II):

1 - procariotă anaerob (celula gazdă), 2 - procariotele cu mitocondriile 3 - albastru-verde alga (cloroplastidiană prezumtiv) 4 - bacteria siirohetoobraznaya (flagellum prezumpgivny), 5 - eucariotele primitivi cu flagellum, 6 - celula vegetală 7 - celula animal cu flagellums, 8 - procariotele aerobe (mitochondrion prezumtiv), 9 - procariotele aerobe (strămoș celular prin ipoteza II), 10 - invaginare a membranei celulare, care a dat nucleul si mitocondriile, 11 - eucariotelor primitive 12 - invaginarea membranei celulare, care a dat cloroplast, 1 3 - celulă de plante; a- celula ADN procariotă, b - mitochondrion in - nucleul celulei eucariote, g - flagellum, d - chloroplast

O origine similară este sugerată pentru flagelii, strămoșii cărora au fost symbionți-bacterii, care aveau flagelă și seamănă cu spirochetele moderne. Achiziționarea de flagelă de către celulă a avut, împreună cu dezvoltarea modului activ de mișcare, o consecință importantă a ordinii generale. Se sugerează că corpurile bazale cu flagelă pot evolua în centrioli, pe măsură ce se dezvoltă mecanismul mitozei.

Capacitatea plantelor verzi de fotosinteza se datorează prezenței cloroplastelor în celulele lor. Suporterii ipotezei simbiotice cred că symbionții celulei gazdă, care au dat naștere la cloroplaste, au fost algele procariotice albastre-verzi.

Un argument serios în favoarea originii simbiotice a mitocondriilor, centriolilor și cloroplastelor este că organelele listate au propriul ADN. În același timp, proteinele bacilină și tubulină, care constau din flagelă și, respectiv, cilia de procariote și eucariote moderne, au o structură diferită. Bacteriile nu au, de asemenea, structuri cu flagelă, cilia, corpuri bazale și centrioli de celule eucariote cu o combinație de microtubuli: 9 + 2 sau 9 + 0.

Membranele intracelulare ale unei rețele cytoplasmice netede și brute, complexul de plachete, vezicule și vacuole sunt considerate ca derivate ale membranei exterioare a anvelopei nucleare, care este capabilă să formeze invaginări.







Problema originii nucleului este centrală și dificil de răspuns. Se crede că, de asemenea, ar putea fi format dintr-un simbiontului-procariote. Creșterea cantității de ADN-ul nuclear, de multe ori mai mare decât în ​​număr de celule eucariote moderne în mitocondrial sau cloroplastul sa a avut loc, se pare că, prin mutarea treptat grupurile de gene din genomuri simbionți. Nu putem exclude, cu toate acestea, că genomul nuclear format prin construirea genomul celulei gazdă (fără simbionți).

Conform ipotezei de invaginație, forma ancestrală a celulei eucariote a fost procarioții aerobi (Figura 1.4). În această celulă gazdă au fost mai multe genomuri, atașate inițial membranei celulare. Organelle care au ADN, precum și nucleul, au apărut prin invagarea și deșurubarea secțiunilor cochiliei urmate de specializarea funcțională în nucleu, mitocondriile, cloroplastele. În evoluția ulterioară, genomul nuclear a devenit mai complicat, a apărut un sistem de membrane citoplasmatice.

Ipoteza Invaginative explică bine prezența cochilii de bază, mitocondriile, cloroplastele, cele două membrane. Cu toate acestea, nu poate răspunde la întrebarea de ce biosintezei proteinelor in cloroplaste si mitocondrii in detaliu corespunde cu cea a celulelor procariote moderne, dar diferă de sinteza proteinelor în citoplasmă celulelor eucariote.

Istoria a arătat că potențialul evolutiv al celulelor eucariote este incomparabil mai ridicat decât cel al celulelor procariote. Rolul de conducere aici aparține genomului nuclear al eucariotelor, care de multe ori depășește dimensiunea genomului procariotic. Numărul de gene într-o bacterie și într-o celulă umană, de exemplu, este asociat ca 1: (100-1000). Diferențe importante sunt diploiditatea celulelor eucariote datorită prezenței în nuclee a două seturi de gene, precum și în repetarea mai multor gene. Aceasta extinde amploarea variabilității mutaționale fără amenințarea unei scăderi accentuate a viabilității, o consecință semnificativă din punct de vedere evolutiv fiind formarea unei rezerve de variabilitate ereditară.

În tranziția la eucariot mecanismul complicat tip de reglementare a activității celulei, care la nivelul materialului genetic sa manifestat într-o creștere a numărului relativ de gene de reglementare, înlocuind inel „naked“ molecule ADN procariote cromozomi in care ADN-ul este cuplat la proteine. Ca urmare, a devenit posibilă citirea informațiilor biologice de porțiuni cu diferite grupuri de gene în diferite combinații ale acestora în diferite tipuri de celule și la momente diferite. Într-o celulă bacteriană, dimpotrivă, se citește simultan până la 80-100% din informația genomului. In celulele umane adulte din diferite organe este transcris din 8-10% (ficat, rinichi), până la 44% (creier) informații. Utilizarea unităților de informații biologice un rol exclusiv în evoluția organismelor multicelulare, deoarece acest lucru permite diferitelor grupuri de celule să se specializeze în diferite zone funcționale.

O mare importanță în tranziția la multicellularitate a fost prezența unei membrane elastice în celulele eucariote, care este necesară pentru formarea de complexe celulare stabile.

Printre eucariotelor caracteristici cytophysiological care cresc posibilitățile lor de evoluție, trebuie să apelați respirația aerobă, care a servit, de asemenea, ca o precondiție pentru dezvoltarea formelor multicelulare. Interesant, celulele eucariote ele însele au apărut pe Pământ după concentrația de O2 din atmosferă a ajuns la 1% (punctul Pasteur). Această concentrație este o condiție necesară pentru respirația aerobă.

În condițiile complicării aparatului genetic al eucariotelor, creșterea cantității totale de ADN și distribuirea acesteia pe cromozomi este dificil să se supraestimeze importanța apariției în evoluția mitozei ca mecanism de reproducere în generațiile de celule similare din punct de vedere genetic.

Apariția unor schimbări evolutive datorate mitozei, un astfel de proces de diviziune celulară ca meiozei, ceea ce face posibilă menținerea constanței cromozomilor într-un număr de generații, este rezolvat cel mai bine problema reproducerii organismelor multicelulare. Asociat cu trecerea meioză la reproducerea sexuală a intensificat rolul evolutiv variabilitate combinatorie a contribuit la rata de creștere a evoluției.

Datorită caracteristicilor consemnate pentru 1 miliard de ani de evoluție, tipul eucariot al organizării celulare a dat o mare varietate de forme vii de la protozoare unicelulare la mamifere și la oameni.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: