Происхождение эукариотических клеток

Происхождение эукариотических  клеток

(скачать реферат)

КУРСОВАЯ   РАБОТА 
 
 

                         по биологии 

                               тема:

     “Происхождение  эукариотических

                              клеток” 
 

                      Выполнила:       Сурова  Вера

                                                  10-В класс,школа N55 

                       Проверила:        Струкова  Н.А. 
 
 

                               г.Рязань 1999 год 

                                    ПЛАН 

1 . Симбиотическая  теория :

     1.1  Фундаментальное  разграничение   между  прокариотами  и

эукариотами ;

  2.  Прокариотические  организмы ;

  3.  Эукариотические   клетки ;

  4.  Митохондрии   и  пластиды ;

  5.  Способность   эукариот  к  фотосинтезу ;

2.  Предшественники   жизни ;

3. Ферментирующие   организмы :

  1.  Источники   энергии  ранних  клеток ;

  2.  Метаногенез   как  источник  энергии ;

  3.  Цианобактерии   и  хлорооксибактерии ;

4. Фотосинтез  и   воздух ;

5. Ассоциации  и   эукариоты :

  1.  Теории  последовательных  симбиозов ;

  2.  Симбиотическое  приобретение  подвижности ;

  3.  Эукариоты  – фотосинтетики ;

6. Взгляд  на  эволюцию  клетки :

   6.1  Гипотеза   прямой  филиации ;

  2.  Гипотеза :  от  цианобактерий  к  водорослям ;

  3.  Совместимость  2 –х   гипотез :  прямой  филиации  и

           эндосимбиоза ;

7. Выводы ;

8. Литература . 
 
 

              ТЕОРИЯ    ЭНДОСИМБИОЗА 
 

        Все  живые  организмы    на   Земле  обычно  делят   на прокари-от

и  эукариот .  Главной   особенностью  прокариот  в  отличие  от  эукариот

является  отсутствие  у  них  полноценного  клеточного  ядра , покрытого

мембраной .  Клетки  прокариот  имеют  очень  не-большие  размеры  порядка

1 мкм .  Объем   эукариотических клеток, содержащих  полноценное  ядро,  в

800 – 1000  раз больше  объема  клеток  прокариот .  В связи с этим

клеткам – эукариотам  необходим  для  выполнения  жизненных  функций

гораздо  больший  мембранный  аппарат . Действительно , в эукариотической

клетке  выявлены  субклеточные  структуры , окруженные  незави-симыми  от

плазмалеммы  и  друг  от  друга  мембранами .  Эти  структуры  называются

органеллами . Каждой  органелле :  митохондрии ,  хлоропласту ,  ядру ,

лизосомам , аппарату  Гольджи  и  т. д .  присущи  свои  специфические

функции  в  жизни  клетки . 
 

С  помощью   молекулярно – биологических  подходов  получены  убедительные

доказательства  того ,что  все  живые  существа  должны  быть  разделены

на  3  надцарства :  бактерии ,  археи  и  эукариоты .   Бактерии  и  археи

 возникли  на  Земле  от  общего  предка  - так  называемого  прогенота -

около  4 млрд лет  назад ,  а  эукариоты  по  данным  палеонтологов

появились  на  Земле  через  500 млн  лет  после  прокариот .  Наиболее

популярной  и  достаточно  обоснованной  идеей  происхождения

эукариотических  клеток ,  в  настоящее  время  являктся  идея

многократного    эндосимбиоза  различных  прокариот . По  представлениям

известных  микробиологов  А. Клюйвера  и  К. Ван Ниля ,  именно  у  древних

  прокариот   произошел  отбор  клеток  с  наиболее  экономичными  и

зачастую  полифункциональными  биохи-мическими  реакциями ,  ставшими

основой  важнейших  путей  метаболизма . 

Симбиотическая   теория   происхождения   и  эволюции  клеток  основана

на    двух   концепциях , новых  для  биологии .Согласно  первой  из  этих

концепций, самое  фундаментальное  разграни-чение  в  живой  природе  - это

 разграничение   между  прокариотами  и  эукариотами  ,т.е. между  бактериями

 и  организмами,  состоящими  из  клеток  с   истинными   ядрами -

протистами , животными , грибами  и  растениями .  Вторая  концепция

состоит  в  том , что  источником  некоторых частей  эукариотических

клеток  была  эволюция  симбиозов , т.е.  формирование  постоянных

ассоциаций  между  организмами  разных  видов .  Предполагается , что  три

класса  органелл  - митохондрии , реснички  и  фотосинтезирующие  пластиды

– произошли   от  свободно  живущих  бактерий , которые  в результате

симбиоза   были  в  определенной  последовательности   включены  в  состав

клеток  прокариот -  хозяев  .  Эта  теория  в  большой  мере  опирается

на  неодарвинистские   представления  ,  развитые   генетиками, экологами

,  цитологами  и  другими  учеными  ,  которые  связали  Менделевскую

генетику   с  дар-виновской  идеей  естественного  отбора .Она  опирается

также  на  совершенно  новые  или  недавно  возрожденные  научные  направ-

ления :  на  молекулярную  биологию ,особенно  на  данные  о  структуре

белков  и  последовательности  аминокислот ,  на  микро  палеонтологию ,

изучающую  наиболее  ранние  следы  жизни  на  Земле ,  и  даже  на  физику

 и  химию   атмосферы   ,  поскольку   эти  науки  имеют  отношение   к  газам

 биологического  происхсждения . Все  организмы,   состоящие  из  клеток,

могут  быть  сгруппиро-ваны  в  пять   царств :  царство прокариот

(Monera,  куда  относятся   бактерии )  и  четыре  царства   эукариот

(Protoctista,  Animalia,   Fungi ,  Plantae).  Протоктисты-  это

эукариотические  организмы,  не  относящиеся  к  животным,  грибам  или

растениям.  В  царство  протоктистов  входят   водоросли ,  протозои,

слизевики   и  другие   эукариотические   организмы   неясной

принадлежности .    Протисты   определены   более   ограничительно-  как

однокле-точные   эукариоты .  Таким  образом , царство  Protoctista

включает  не  только  протистов – одноклеточных эукариот , но  и их

ближай-ших   многоклеточных  потомков,  таких  как  красные  и  бурые

водоросли ,а  также  многие  микроорганизмы ,сходные  с  грибами  ,например

 хитридиевые .   Согласно  традиционному  представ-лению   о   прямой

филиации ,  такие  клеточные  органеллы ,  как  митохондрии  и  пластиды ,

возникли  путем  компартментализации  самой  клетки . 
 

НЕСКОЛЬКО ПРОКАРИОТ  ОБРАЗУЮТ 
 

                  ОДНУ ЭУКАРИОТУ 

  Клетки -  это   ограниченные   мембранами   системы ,  наименьшие  из

биологических   единиц ,  способных   к   саморепродукции .   Даже

мельчайшие   клетки   содержат   гены  в  форме   молекул  ДНК (одной  или

нескольких )  и  белоксинтезирующий  аппарат  ,  состоящий  из  нескольких

типов  РНК  и  множества   белков.  Все  клетки  содержат  рибосомы –

тельца  диаметром   около  0,02  мкм  ,  состоящие  из  РНК  по   меньшей

мере  трех  типов , и   примерно   пятидесяти   различных  белков.

Прокариотичесие   организмы – наименьшие   биологические   единицы ,

которые   удовлетворяют   этому  определению  клетки .  У  них  нет  ядер .

С  другой  стороны ,  одиночные   эукариотические  ( имеющие   ядро  )

клетки  в  известном  смысле  вообще  не  являются   единицами .   Это

комплексы   различных   белоксинтезирующих   единиц    ( ну-клеоцитоплазмы

,  митохондрий   и  пластид ) ,  тип  и   число  которых   варьирует   в

зависимости  от  видовой  принадлежности .   Таким  образом ,  согласно

этой   теории ,   эукариотические     клетки      возникли    в

результате    кооперации    первоначально  независимых    элементов,

объединившихся   в  определенном   порядке .    Тэйлор   назвал  такое

представление   о   раздельном   происхождении   и  развитии   частей

эукариотической   клетки   и  их   последующем   объединении  - теорией

последовательных    эндосимбиозов  .  Условия   высокой   температуры    и

  кислотности   привели    к  выработке   в   нуклеоцитоплазме    особого

класса  белков -  гистонов -  для   защиты    ее   ДНК .  Митохондрии

были  способны   расщеплять  трехуглеродные  соединения    до  углекислоты

  и  воды .   Симбиотическая   ассоци-ация   нуклеоцитоплазмы   и

митохондрий    начала   изменяться    в  сторону   усиления    их  взаимной

   зависимости  .   Этот  комплекс  включил   в себя  двигательные  органеллы

  -   реснички   и   жгутики .   За  этой  трансформацией  последовало

морфогенетическое  преобразование   ,   которое   состояло   в  развитии

выраженных   клеточных   асимметрий .  С интеграцией взаимозависимых

нуклеоцитоплазмы, митохондрий, ундулиподий  - завершилось создание

полигеномной структуры  эукариотической клетки. Первая эукариотическая

клетка была гетеротрофной. Она питалась готовыми органическими

соединениями. У этих эукариот возникли процессы митоза, а  затем  и мейоза.

И наконец , приобретение эукариотами способности к фотосинтезу , имело

место в процессе становления основной эукариотической  организации и после

его завершения- последнее  событие в зтой эпопее. Симбиозы становились более

и более интегрированными . В настоящее время зависимость каждой

органеллы    от  продуктов    метаболизма   других  органелл  стала

настолько  полной ,  что  только   современные  методы  анализа  позволяют

проследить  метаболические  пути    исходных  партнеров .   Эукариоты

разнообразны   по   своему   строению ,  но  метаболически   они  остаются

единообразными .  Метаболические  ухищрения  эукариот  были  разработаны

различными  бактериями   еще   до  того   времени ,  когда  они

объединились,  превратившись  в  хозяина  и  его  органеллы .  Прокариоты

достигли    большого  разнообразия  в  способах  получения   энергии   и  в

 тонкостях   биосинтеза .  Они  оставили  след   своего  существования

задолго  до  того ,   как  на  основе   эукариотической     клетки

сформировались  такие крупные организмы ,  как животные ,   обладающие

скелетом . 
 
 

  Схема происхождения  эукариотических клеток путем  симбиоза

[pic] 
 

        ПРЕДШЕСТВЕННИКИ ЖИЗНИ 

        Предки  нынешних  организмов  возникли  более  трех милли-ардов

лет  назад  из  органических  соединений ,  образовавшихся  на