Возникновение клеточной организации в процессе эволюции. Теории происхождения эукариотических клеток.

Коацерватная гипотеза возникновения клеточной организации (биохимическая эволюция) (1924 г. русский ученый Александр Иванович Опарин). Первые белковые структуры (протобионты, по терминологии Опарина) появились в период, когда молекулы белков отграничивались от окружающей среды мембраной. Эти структуры могли возникнуть из первичного "бульона" благодаря коацервации — самопроизвольному разделению водного раствора полимеров на фазы с различной их концентрацией. Процесс коацервации приводил к образованию микроскопических капелек с высокой концентрацией полимеров. Часть этих капелек поглощали из среды низкомолекулярные соединения: аминокислоты, глюкозу, примитивные катализаторы. Взаимодействие молекулярного субстрата и катализаторов уже означало возникновение простейшего метаболизма внутри протобионтов.
Схема образования коацерватной капли следующая: молекула белка в растворе → сближение молекул белка с потерей воды → образование коацерватной капли.

Обладавшие метаболизмом капельки включали в себя из окружающей среды новые соединения и увеличивались в объеме. Когда коацерваты достигли размера, максимально допустимого в данных физических условиях, они распадались на более мелкие капельки, например, под действием волн, как это происходит при встряхивании сосуда с эмульсией масла в воде. Мелкие капельки вновь продолжали расти и затем образовывали новые поколения коацерватов. Постепенное усложнение протобионтов осуществлялось отбором таких коацерватных капель, которые обладали преимуществом в лучшем использовании вещества и энергии среды. Раньше всего, возможно, возникли фотосинтезирующие гетеротрофы, использующие ультрафиолет.

Синтетическая теория возникновения эукариотических клеток. 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.

Согласно инвагинационной гипотезе, предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот. Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран.

1.2. Тема: "Реализация генетической информации в клетке"

1. Дайте определение понятия "ген" и охарактеризуйте его функциональное значение.

Ген - участок молекулы ДНК, кодирующий последовательность ами­нокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК и рРНК. В процессе реализации наследственной информации, за­ключенной в гене, проявляется ряд его свойств:

1. Ген - это участок молекулы ДНК, имеющий линейный характер.

2. Ген дискретен, т.е. имеет начало и конец.

3. Ген способен к прямым и обратным мутациям (за исключением деле- ций, у которых невозможны обратные мутации).

4. Кроссинговер осуществляется как между генами так и внутри гена.

5. Ген контролирует последовательность аминокислот в полипептиде, или последовательность нуклеотидов в тРНК и рРНК.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: