Důkazy endosymbiotické teorie podporují, že mitochondrie a chloroplasty vznikly z prokaryotických buněk. V tomto článku je diskutováno 10 důkazů endosymbiotické teorie, které podporují endosymbiotickou teorii a ukazují, jak eukaryotické buňky vznikly z bakterií.
Otázkou je – jak se mitochondrie a chloroplasty podobají s bakteriemi nebo jaké jsou důkazy, že se mitochondrie a chloroplasty vyvinuly z bakterií.
Obsah
- Co je to endosymbiotická teorie?
- 10 Důkazy endosymbiotické teorie:
- i) Přítomnost DNA:
- ii) Velikost ribozomů:
- iii) Inhibice antibiotiky:
- iv) Evoluční vztah:
- v) Stejná velikost:
- vi) Plazmatická membrána:
- vii) Vylučování enzymů:
- viii) Replikace a syntéza bílkovin:
- ix) Bakteriální binární dělení:
- x) Elektronový transportní řetězec:
Co je to endosymbiotická teorie?
Endosymbiotická teorie tvrdí, že moderní eukaryotické buňky (mitochondrie) se vyvinuly postupně prostřednictvím vzájemné spolupráce do buněk z jaderné linie potomků chemoorganotrofních a fototrofních symbiontů.
Uvádí, že mitochondrie a chloroplasty byly volně žijící bakterie, které se usadily v primitivních eukaryotických buňkách a nakonec daly vzniknout moderní eukaryotické buňce.
Symbióza je specifický typ vztahu, kdy organismy dvou různých druhů žijí v těsném, závislém vztahu využívají jeden druhého.
Endosymbióza je vztah, kdy jeden organismus žije uvnitř druhého a oba z toho mají prospěch. Předpokládá se, že předkové eukaryotických buněk konzumovali aerobní bakterie a fotosyntetické bakterie, což vedlo k jejich vývoji v mitochondrie, respektive chloroplasty.
Na základě jejich relativní autonomie a morfologické podobnosti s bakteriemi se již dávno předpokládalo, že mitochondrie a chloroplast jsou potomky dávných prokaryotických organismů.
Teorie postuluje, že aerobní bakterie se usídlila v cytoplazmě primitivní eukaryotické buňky. Tato bakterie by představovala předchůdce současného mitochondria.
Podobným způsobem by endosymbiotické pohlcení kyslíkatého fototrofního prokaryota vytvořilo primitivní eukaryotickou fotosyntézu. Tato fototrofní bakterie by pak byla považována za předchůdce současného chloroplastu.
10 Důkazy endosymbiotické teorie:
i) Přítomnost DNA:
Mitochondriální a chloroplastová DNA existuje v uzavřené kruhové formě stejně jako v prokaryotické buňce. Tato DNA chloroplastu je velmi podobná fotosyntetickým modrozeleným bakteriím, zatímco DNA mitochondrie je velmi podobná aerobním bakteriím. Obě organely postrádají histony a introny jako bakterie.
ii) Velikost ribozomů:
Ribosomy existují buď ve větší formě (80.), typické pro cytoplazmu eukaryotických buněk, nebo v menší formě (70.), jedinečné pro prokaryota. Ribozom mitochondrie a chloroplastu má velikost 70s, tedy stejnou jako u prokaryot.
iii) Inhibice antibiotiky:
Některá antibiotika zabíjejí nebo inhibují bakterie tím, že narušují funkci jejich ribozomů 70s. Stejná antibiotika také inhibují ribozomální funkci v mitochondriích a chloroplastech. Stejně jako bakterie jsou i mitochondrie a chloroplast citlivé na chloramfenikol, streptomycin atd.
iv) Evoluční vztah:
Fylogenetické analýzy pomocí metody sekvenování ribozomální RNA přesvědčivě naznačily, že mitochondrie a chloroplast jsou evolučně příbuzné bakteriím. Srovnání sekvencí mitochondrií a chloroplastu ukazuje, že mitochondrie pocházejí z bakteriálních linií příbuzných alfa-proteobakteriím a chloroplast pochází ze sinic.
v) Stejná velikost:
Mitochondrie a chloroplast jsou stejně velké jako bakterie. Velikost bakterií je běžně 0,1-10 mikrometrů, zatímco velikost mitochondrií a chloroplastů je 0,5-10 mikrometrů, respektive 1- 10 mikrometrů.
vi) Plazmatická membrána:
Mitochondrie a chloroplasty jsou podobně jako bakterie obklopeny dvěma nebo více membránami. Mitochondrie mají dvojitou membránu, která je tvořena fosfolipidovou dvojvrstvou. Chloroplast má tři membrány vnější membránu vnitřní membránu a thylakoidní membránu. Grampozitivní bakterie mají plazmatickou membránu a buněčnou stěnu, i když gramnegativní bakterie mají další vnější membránu.
vii) Vylučování enzymů:
Mitochondrie a chloroplasty vylučují několik enzymů jako bakterie. Například mitochondrie vylučují monoaminooxidázu, kynureninhydroxylázu, c-reduktázu ligázy mastných kyselin Co-A, ATP syntázu atd. Mezi enzymy chloroplastů patří ATP syntáza, NADP-malát dehydrogenáza fruktóza-1, 6-bisfosfatáza, fosforibulokináza, glukóza-6-fosfát dehydrogenáza atd.
VÍCE:
Chloroplast | Funkce, umístění, & Schéma
viii) Replikace a syntéza bílkovin:
Stejně jako bakterie mohou mitochondrie a chloroplasty replikovat svůj genom a překládat jej na bílkoviny. Syntéza bílkovin v mitochondriích a chloroplastech probíhá pomocí N-formylmethionyl tRNA, která se podobá bakteriální syntéze bílkovin.
ix) Bakteriální binární dělení:
Mitochondrie a chloroplasty se dělí binárním dělením podobně jako bakterie. Stejně jako bakteriální binární dělení i mitochondrie a chloroplast replikují svůj genom a dělí se na dvě nové organely.
x) Elektronový transportní řetězec:
Elektronový transportní řetězec je jedním z nejdůležitějších důkazů endosymbiotické teorie.
Stejně jako bakteriální elektronové transportní řetězce, které se vyskytovaly v bakteriální plazmatické membráně, mají i mitochondrie a chloroplasty elektronový transportní řetězec vyskytující se ve vnitřní mitochondriální membráně, respektive tylakoidní membráně chloroplastu.
Více:
10 Význam mikrobiologie v každodenním životě
Molekulární výrazy Buněčná biologie: Mitochondrie