Izvor glavnih teorij celic (prokariot in evkariota)

On Celični izvor sega v več kot 3.500 milijonov let. Način, kako te funkcionalne enote izvirajo, je že več stoletij vzbudil radovednost znanstvenikov.

Izvor življenja po sebi Vino, ki ga spremlja izvor celic. V primitivnem okolju so se okoljski pogoji zelo razlikovali od tistih, ki smo jih danes opazili. Koncentracija kisika je bila praktično nič, v atmosferi pa je prevladovala še ena sestava plina.

Vir: Pixabay.com

Različne izkušnje v laboratoriju so dokazale, da je v začetnih okoljskih razmerah na Zemlji polimerizacija več značilnosti, značilnih za organske sisteme, in sicer: aminokisline, sladkorje itd.

Molekula s katalitično sposobnostjo in ponovitev (potencialno RNA) bi lahko zaklenila v fosfolipidno membrano, ki tvori prve primitivne prokariotske celice, ki so se razvile po darvinskih načelih.

Prav tako je izvor evkariontske celice običajno razložen z uporabo endosimbiotske teorije. Ta ideja podpira, da je velika bakterija pogoltnila manjše in sčasoma izvirala iz organelov, ki jih poznamo danes (kloroplasti in mitohondrije).

[TOC]

Teorija celic

Celica To je izraz, ki prihaja iz latinskega korena Cellala, Kaj pomeni luknja. To so funkcionalne in strukturne enote živih bitij. Izraz je v sedemnajstem stoletju prvič uporabil raziskovalec Robert Hooke, ko je pod lučjo mikroskopa pregledoval plutovino in opazil nekakšne celice.

S tem odkritjem se je mikroskopska struktura žive snovi zanimalo več znanstvenikov - ki poudarjajo prispevke Theodorja Schwanna in Matthiasa Schleidena. Na ta način se rodi eden najpomembnejših stebrov: teorija celic.

Teorija trdi, da: (a) vsa organska bitja so sestavljena iz celic; (b) celice so enotnost življenja; (c) Kemične reakcije, ki podpirajo življenje, se pojavljajo v mejah celice in (d) vse življenje izvira iz življenja.

Ta zadnji postulat je povzet v znamenito besedno zvezo Rudolf Virchow: "omnis cellula e celula” - Vse celice izhajajo iz drugih obstoječih celic. Toda od kod je prišla prva celica? Nato bomo opisali glavne teorije, ki želijo razložiti izvor prvih celičnih struktur.

Evolucija prokariotske celice

Izvor življenja je pojav, ki je tesno povezan z izvorom celic. Na zemlji sta dve celični obliki življenja: prokariote in evkariote.

Obe rodu se v bistvu razlikujeta glede na njihovo zapletenost in strukturo, saj sta evkariontski organizmi večji in zapleteni. To ne pomeni, da so prokarioti preprosti - ena sama prokariotska agencija je organizirana in zapletena aglomeracija različnih molekularnih kompleksov.

Vam lahko služi: parietalne celice: značilnosti, histologija, funkcije, bolezni

Evolucija obeh vej življenja je eno najbolj vznemirljivih vprašanj v svetu biologije.

Kronološko je ocenjeno, da ima življenje 3.500 do 3.800 milijonov let. To se je pojavilo približno 750 milijonov let po nastanku zemljišč.

Evolucija prvih načinov življenja: Millerjevi poskusi

Na začetku 20 -ih je ideja, da bi organske makromolekule lahko spontano polimerizirale v okoljskih pogojih primitivne atmosfere - z nizkimi koncentracijami kisika in visokimi koncentracijami co -koncentracij,₂ in n₂, Poleg niza plinov, kot je H₂, H₂S, in co.

Domneva se, da je hipotetična primitivna atmosfera zagotavljala redukcijsko okolje, ki je skupaj z virom energije (na primer sončna svetloba ali električni udarci) postavilo ugodne pogoje za polimerizacijo organskih molekul.

To teorijo je leta 1950 eksperimentalno potrdil raziskovalec Stanley Miller med podiplomskim študijem.

Potreba po molekuli z lastnosti samoaplikacije in katalize: svet RNA

Po določitvi potrebnih pogojev za nastanek molekul, ki jih najdemo pri vseh živih bitjih, so potrebni nukleotidi v molekuli DNK.

Do danes je najboljši kandidat za to molekulo RNA. Šele leta 1980, ko sta raziskovalca Sid Altman in Tom Cech odkrila katalitične zmogljivosti te nukleinske kisline, vključno s polimerizacijo nukleotidov - kritični korak za razvoj življenja in celic.

Zaradi teh razlogov se verjame, da je življenje začelo uporabljati RNA kot genetski material in ne DNK, kot to počnejo velika večina trenutnih oblik.

Omejevanje življenjskih ovir: fosfolipidi

Ko dobimo makromolekule in molekula, ki lahko shrani informacije in se ponovi, je potrebna obstoj biološke membrane, ki določa meje med živim in zunajceličnim okoljem. Evolucijsko je ta korak zaznamoval izvor prvih celic.

Verjame se, da je prva celica nastala iz molekule RNA, ki jo je zaklenila membrana, sestavljena iz fosfolipidov. Slednje so amfipatične molekule, kar pomeni, da je porcija hidrofilna (topna v vodi), preostali drugi pa hidrofobni (ne topni v vodi).

Ko se fosfolipidi raztopijo v vodi, imajo možnost, da spontano dodajajo in tvorijo lipidni dvoplast. Polarne glave so razvrščene v vodno okolje in hidrofobne repe v notranjosti, v stiku med seboj.

Vam lahko služi: bazofili: značilnosti, morfologija, funkcije, bolezni

Ta pregrada je termodinamično stabilna in ustvarja predal, ki omogoča ločitev celične celice.

S časom je RNA, zaklenjena znotraj lipidne membrane, nadaljevala svoj evolucijski potek po darvinskih mehanizmih - dokler ne predstavijo zapletenih procesov, kot je sinteza beljakovin.

Evolucija metabolizma

Ko so nastale te primitivne celice, se je začel razvoj presnovnih poti, za katere danes vemo. Najbolj verjeten scenarij za izvor prvih celic je ocean, zato so prve celice lahko pridobile hrano in energijo neposredno iz okolja.

Ko je hrana začela primanjkovati, se morajo nekatere celične različice pojaviti z alternativnimi metodami pridobivanja hrane in ustvarjanja energije, ki jim omogočajo nadaljevanje ponovitve.

Generacija in nadzor presnove celic sta nujno potrebna za njihovo kontinuiteto. Pravzaprav so glavne presnovne poti široko ohranjene med sedanjimi organizmi. Na primer, bakterija in sesalec izvajata glikolizo.

Predlagano je, da se je proizvodnja energije razvijala v treh stopnjah, začenši z glikolizo, ki ji sledi fotosinteza in konec z oksidativnim presnovo.

Ker primitivnemu okolju manjka kisik, je verjetno, da so se prve presnovne reakcije odpovedale.

Evolucija celic Euchy

Celice so bile prokariote le okoli 1.500 milijonov let. Na tej stopnji so se prve celice pojavile s pravim jedrom in samimi organeli. Najbolj izjemna teorija v literaturi, ki pojasnjuje evolucijo organelov, je Endosimbiotična teorija (endo pomeni notranje).

Organizmi niso osamljeni v svojem okolju. Biološke skupnosti imajo več interakcij, tako antagonisti kot sinergiste. Izraz dežnik, ki se uporablja za različne interakcije simbioza - prej se uporablja samo za medsebojna razmerja med dvema vrstama.

Interakcije med organizmi imajo pomembne evolucijske posledice, najbolj dramatičen primer tega dejstva.

Postulati endosimbiotske teorije

V skladu s to teorijo so bili nekateri evkarioti - na primer kloroplasti in mitohondrije - sprva prokariotske življenjske organizacije. V enem trenutku evolucije je prokariota zajela večja, vendar je ni bila prebavljena. Namesto tega je preživel in bil ujet v največje telo.

Poleg preživetja so se sinhronizirali časi razmnoževanja med obema organizmi in se uspeli premakniti na zaporedne generacije.

V primeru kloroplastov je organizem ENGULF pokazal vse encimske stroje za izvajanje fotosinteze, kar je največje telo oskrbelo z produkti teh kemičnih reakcij: monosaharidi. V primeru mitohondrijev je postavljeno, da sočasni prokariji.

Vam lahko služi: polisom

Vendar je potencialna identiteta večjega gostiteljskega organizma odprto vprašanje v literaturi.

Prokariotski organizem je izgubil svojo celično steno in ves čas evolucije je doživel ustrezne modifikacije, ki so nastale v sodobnih organelih. To je v bistvu endosimbiotska teorija.

Dokazi o teoriji endosimbiotika

Trenutno obstaja več dejstev, ki podpirajo teorijo endosimbioze, in sicer: (a) velikost trenutnih mitohondrijev in kloroplastov je podobna kot pri prokariotih; ".

Prednosti eukariotke

Evolucija evkariontskih celic je povezana z vrsto prednosti pred prokarioti. Povečanje velikosti, kompleksnosti in razdelitve je omogočilo hiter razvoj novih biokemijskih funkcij.

Po prihodu evkariontske celice je prišla večceličnost. Če celica "želi" uživati ​​prednosti večje velikosti, ne more preprosto rasti, saj mora biti površina celice velika glede na njegovo volumen.

Tako so organizmi z več kot eni celici uspeli povečati svojo velikost in naloge razdeliti med več celic, ki jih sestavljajo.

Reference

1. Altstein, a. D. (2015). Hipoteza progena: svet nukleoproteina in kako se je začelo življenje. Biologija neposredna, 10, 67.
2. Anderson, str. W. (1983). Predlagani model za prebiotično evolucijo: uporaba kaosa. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 80(11), 3386-3390.
3. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. In. (2003). Biologija: življenje na zemlji. Pearson Education.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologija. Pan -american Medical uredništvo.
5. Domet, m. (2007). Biologija 1: konstruktivistični pristop. Pearson Education.
6. Hogeweg, str., & Takeuchi, n. (2003). Izbira na več ravneh v modelih prebiotične evolucije: predelki in prostorska samoorganizacija. Izvor življenja in evolucija biosfere, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, s. L. (devetnajst devetdeset šest). Izvor in zgodnja evolucija življenja: prebiotična kemija, svet pred RNA in čas. Celica, 85(6), 793–798.
8. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Od prebiotikov do probiotikov: evolucija in funkcije sprememb tRNA. Življenje, 6(1), 13.
9. Schrum, J. Str., Zhu, t. F., & Szostak, j. W. (2010). Izvor celičnega življenja. Perspektive hladnega spomladanskega pristanišča v biologiji, A002212.
10. Silvestre, d. Do., & Fontanari, J. F. (2008). Paketni modeli in informacijska kriza prebiotične evolucije. Časopis teoretične biologije, 252(2), 326–337.
11. Stano, str., & Mavelli, f. (2015). Protocelice modelov v izvoru življenja in sintetične biologije. Življenje, 5(4), 1700-1702.