Pôvod teórií hlavných buniek (Prokaryot a Eukaryota)

On Pôvod siaha na viac ako 3.500 miliónov rokov. Spôsob, akým tieto funkčné jednotky vznikli, vzbudil zvedavosť vedcov niekoľko storočí.

Pôvod života samy Víno sprevádzané pôvodom buniek. V primitívnom prostredí sa podmienky životného prostredia veľmi líšili od podmienok, ktoré sme dnes pozorovali. Koncentrácia kyslíka bola prakticky nulová a v atmosfére dominovalo ďalšie zloženie plynu.

Zdroj: Pixabay.com

Rôzne skúsenosti v laboratóriu dokázali, že za počiatočných podmienok prostredia Zeme je možné polymerizáciu niekoľkých charakteristík charakteristických pre organické systémy, konkrétne: aminokyseliny, cukry atď.

Molekula s katalytickou kapacitou a replikovať sa (potenciálne RNA) by mohla byť zamknutá vo fosfolipidovej membráne, ktorá tvorí prvé primitívne prokaryotické bunky, ktoré sa vyvinuli podľa darwinovských princípov.

Podobne je pôvod eukaryotickej bunky zvyčajne vysvetlený pomocou endosimbotickej teórie. Táto myšlienka podporuje, že veľká baktéria prehltla menšie a časom, ktoré v priebehu času vznikli v organelách, ktoré dnes poznáme (chloroplasty a mitochondrie).

[TOC]

Teória buniek

Bunka Je to termín, ktorý pochádza z latinského koreňa Cellula, Čo znamená otvor. Toto sú funkčné a štrukturálne jednotky živých bytostí. Tento termín bol prvýkrát použitý v sedemnástom storočí výskumným pracovníkom Robertom Hooke, keď skúmal korkový list pod svetlom mikroskopu a pozoroval určitý druh buniek.

S týmto objavom sa viac vedcov - zdôrazňovali príspevky Theodora Schwanna a Matthiasa Schleidena - sa zaujímalo o mikroskopickú štruktúru živej hmoty. Týmto spôsobom sa zrodí jeden z najdôležitejších pilierov biológie: teória buniek.

Teória tvrdí, že: a) všetky organické bytosti sú zložené z buniek; b) bunky sú jednota života; c) Chemické reakcie, ktoré podporujú život, sa vyskytujú v rámci limitov bunky a (d) celý život pochádza zo života.

Tento posledný postulát je zhrnutý v slávnej fráze Rudolf Virchow: “Omnis Cellula E Cellula” - Všetky bunky pochádzajú z iných existujúcich buniek. Ale odkiaľ pochádza prvá bunka? Ďalej popíšeme hlavné teórie, ktoré sa snažia vysvetliť pôvod prvých bunkových štruktúr.

Vývoj prokaryotickej bunky

Pôvod života je jav úzko spojený s pôvodom buniek. Na Zemi sú dve bunkové formy života: prokaryoty a eukaryoty.

Obe línie sa líšia v podstate z hľadiska ich zložitosti a štruktúry, čo je eukaryotické organizmy väčšie a komplexné. To neznamená, že prokaryoty sú jednoduché - jediná prokaryotická agentúra je organizovaná a zložitá aglomerácia rôznych molekulárnych komplexov.

Môže vám slúžiť: Parietálne bunky: Charakteristiky, histológia, funkcie, choroby

Vývoj oboch odvetví života je jednou z najzaujímavejších otázok vo svete biológie.

Chronologicky sa odhaduje, že život má 3.500 až 3.800 miliónov rokov. To sa objavilo približne 750 miliónov rokov po vytvorení pôdy.

Vývoj prvých spôsobov života: Millerove experimenty

Na začiatku 20. rokov myšlienka, že organické makromolekuly môžu spontánne polymerizovať za prostredia primitívnej atmosféry - s nízkymi koncentráciami kyslíka a vysokými koncentráciami CO -koncentrácií,₂ a n₂, Okrem série plynov ako H₂, H₂S a Co.

Predpokladá sa, že hypotetická primitívna atmosféra poskytla redukčné prostredie, ktoré spolu so zdrojom energie (ako je slnečné svetlo alebo elektrické otrasy), položilo vodivé podmienky na polymerizáciu organických molekúl.

Túto teóriu experimentálne potvrdil v roku 1950 výskumník Stanley Miller počas jeho postgraduálnych štúdií.

Potreba molekuly s vlastným aplikáciou a vlastnosťami katalýzy: Svet RNA

Po špecifikovaní potrebných podmienok na tvorbu molekúl, ktoré nachádzame u všetkých živých bytostí, je to potrebné nukleotidy v molekule DNA.

K dnešnému dňu je najlepším kandidátom na túto molekulu RNA. Až v roku 1980, keď vedci Sid Altman a Tom Cech objavili katalytické schopnosti tejto nukleovej kyseliny, vrátane polymerizácie nukleotidov - kritický krok pre vývoj života a buniek.

Z týchto dôvodov sa verí, že život začal používať RNA ako genetický materiál a nie DNA, pretože robia prevažnú väčšinu súčasných foriem.

Obmedzenie prekážok života: fosfolipidy

Akonáhle sa získajú makromolekuly a molekula schopná ukladať informácie a replikovať sa, je potrebná existencia biologickej membrány, ktorá určuje hranice medzi živým a extracelulárnym prostredím. Tento krok evolučne označil pôvod prvých buniek.

Predpokladá sa, že prvá bunka vznikla z molekuly RNA, ktorá bola zamknutá membránom zloženou z fosfolipidov. Posledne menované sú amfipatické molekuly, čo znamená, že časť je hydrofilná (rozpustná vo vode) a zvyšné iné je hydrofóbne (nie sú rozpustné vo vode).

Keď sa fosfolipidy rozpustia vo vode, majú schopnosť spontánne pridávať a tvoriť lipidovú dvojvrstvovú dvojvrstvu. Polárne hlavy sú zoskupené pri pohľade na vodné prostredie a hydrofóbne chvosty vo vnútri, v kontakte medzi sebou.

Môže vám slúžiť: Basofily: Charakteristiky, morfológia, funkcie, choroby

Táto bariéra je termodynamicky stabilná a vytvára kompartment, ktorý umožňuje oddelenie bunkovej bunky.

S plynulým časom RNA uzamknutá vo vnútri lipidovej membrány pokračovala vo svojom vývojovom priebehu po darwinovských mechanizmoch - kým nepredstavujú komplexné procesy, ako je syntéza proteínov, ako je syntéza proteínov.

Vývoj metabolizmu

Akonáhle sa vytvorili tieto primitívne bunky, začal sa vývoj metabolických trás, ktoré dnes poznáme. Najpravdepodobnejším scenárom pre pôvod prvých buniek je oceán, takže prvé bunky boli schopné získať jedlo a energiu priamo z prostredia.

Keď sa jedlo začalo zriediť, určité varianty buniek by sa mali objaviť alternatívnymi metódami získania potravín a výroby energie, ktoré im umožňujú pokračovať v replikácii.

Generovanie a kontrola metabolizmu buniek sú nevyhnutné pre ich kontinuitu. V skutočnosti sú hlavné metabolické cesty široko zachované medzi súčasnými organizmami. Napríklad baktéria aj cicavca vykonávajú glykolýzu.

Navrhlo sa, že tvorba energie sa vyvinula v troch štádiách, počnúc glykolýzou, po ktorej nasledovala fotosyntéza a končí oxidačným metabolizmom.

Pretože primitívne prostredie chýbala kyslík, je pravdepodobné, že prvé metabolické reakcie s ním vydali.

Evolúcia euchy

Bunky boli iba prokaryoty až do 1.500 miliónov rokov. V tejto fáze sa prvé bunky objavili so skutočným jadrom a samotnými organelmi. Najvýznamnejšou teóriou v literatúre, ktorá vysvetľuje vývoj organel, je endosimbotická teória (endo znamená interné).

Organizmy nie sú izolované vo svojom prostredí. Biologické spoločenstvá majú viac interakcií, antagonistov aj synergistov. Termín dáždnik používaný pre rôzne interakcie je symbióza - predtým používané iba pre vzájomné vzťahy medzi dvoma druhmi.

Interakcie medzi organizmami majú dôležité evolučné následky a najdramatickejším príkladom tejto skutočnosti je endosimbotická teória, ktorú pôvodne navrhol americký výskumník Lynn Margulis v 80. rokoch 20. storočia.

Postuláty endosimbotickej teórie

Podľa tejto teórie boli niektoré eukaryoty - napríklad chloroplasty a mitochondrie - spočiatku prokaryotické životné organizácie. V jednom bode evolúcie bola prokaryota pohltená väčším, ale nebola strávená. Namiesto toho prežil a bol chytený vo vnútri najväčšieho tela.

Okrem prežitia sa reprodukčné časy medzi obom.

V prípade chloroplastov vykazoval pohonovací organizmus všetky enzymatické mechanizmy na vykonávanie fotosyntézy, pričom najväčšiemu telu dodávali produkty týchto chemických reakcií: monosacharidy. V prípade mitochondrií sa predpokladá, že spoločný prokaryot.

Môže vám slúžiť: polysome

Potenciálna identita väčšieho hostiteľského organizmu je však otvorenou otázkou v literatúre.

Prokaryotický organizmus stratil svoju bunkovú stenu a počas celého vývoja utrpel relevantné modifikácie, ktoré vznikli v moderných organelách. Toto je v podstate endosimbotická teória.

Dôkaz endosimbotickej teórie

V súčasnosti existuje viac faktov, ktoré podporujú teóriu endosimbiózy, a to: a) veľkosť súčasných mitochondrií a chloroplastov je podobná ako v prípade prokaryotov; b) Tieto organely majú svoj vlastný genetický materiál a syntetizujú časť proteínov, hoci nie sú úplne nezávislé od jadra a (c) Existuje viac biochemických podobností medzi oboma biologickými entitami.

Výhody eukaryotického

Vývoj eukaryotických buniek je spojený so sériou výhod oproti prokaryotom. Zvýšenie veľkosti, zložitosti a rozdelenia umožnilo rýchly vývoj nových biochemických funkcií.

Po príchode eukaryotickej bunky prišla multicelulárnosť. Ak si bunka „želá“, aby si užila výhody väčšej veľkosti, nemôže jednoducho rásť, pretože bunkový povrch musí byť vo vzťahu k jej objemu veľký.

Organizmy s viac ako jednou bunkou sa teda podarilo zväčšiť svoju veľkosť a distribuovať úlohy medzi viacerými bunkami, ktoré ich tvoria.

Odkazy

1. Altstein, a. D. (2015). Progénna hypotéza: Nukleoproteínový svet a ako sa začal život. Biológia, 10, 67.
2. Anderson, P. W. (1983). Navrhovaný model pre prebiotický vývoj: použitie chaosu. Zborník Národnej akadémie vied, 80(11), 3386-3390.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. A. (2003). Biológia: Život na Zemi. Pearson Vzdelanie.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biológia. PAN -AMERICKÝ ZDROJE.
5. Rozsah, m. (2007). Biológia 1: Konštruktivistický prístup. Pearson Vzdelanie.
6. Hogeweg, P., & Takeuchi, n. (2003). Viacúrovňový výber v modeloch prebiotického vývoja: kompartmenty a priestorová samoorganizácia. Pôvod života a vývoj biosféry, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, s. L. (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Pôvod a skorý vývoj života: Prebiotická chémia, svet pred RNA a čas. Bunka, 85(6), 793-798.
8. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Od prebiotík po probiotiká: Vývoj a funkcie modifikácií tRNA. Životnosť, 6(1), 13.
9. Schrum, J. P., Zhu, T. F., & Szostak, J. W. (2010). Pôvod bunkového života. Perspektívy studeného jarného prístavu v biológii, A002212.
10. Silvestre, D. Do., & Fontanari, J. F. (2008). Modely balíkov a informačná kríza prebiotického vývoja. Časopis teoretickej biológie, 252(2), 326-337.
11. Stano, P., & Mavelli, f. (2015). Protocells modely v pôvode života a syntetickej biológie. Životnosť, 5(4), 1700-1702.