Le prove della teoria endosimbiotica sostengono che i mitocondri e i cloroplasti hanno avuto origine da cellule procariotiche. In questo articolo, vengono discusse 10 prove della teoria endosimbiotica che supportano la teoria endosimbiotica e mostrano come le cellule eucariotiche hanno avuto origine dai batteri.
La domanda è: come i mitocondri e i cloroplasti assomigliano ai batteri o quali sono le prove che i mitocondri e i cloroplasti si sono evoluti dai batteri.
Tabella dei contenuti
- Cos’è la teoria endosimbiotica?
- 10 Prove della teoria endosimbiotica:
- i) Presenza di DNA:
- ii) Dimensione dei ribosomi:
- iii) Inibizione da parte degli antibiotici:
- iv) Relazione evolutiva:
- v) Stesse dimensioni:
- vi) Plasma-Membrana:
- vii) Secrezione di enzimi:
- viii) Replicazione e sintesi proteica:
- ix) Fissione binaria batterica:
- x) Catena di trasporto degli elettroni:
Cos’è la teoria endosimbiotica?
La teoria endosimbiotica afferma che le moderne cellule eucariotiche (mitocondri) si sono evolute per gradi attraverso la cooperazione tra cellule da una linea nucleare di discendenti di simbionti chemioorganotrofi e fototrofi.
Afferma che i mitocondri e il cloroplasto erano batteri a vita libera che hanno stabilito la residenza nelle cellule eucariotiche primitive, dando infine origine alla moderna cellula eucariotica.
La simbiosi è un tipo specifico di relazione in cui organismi di due specie diverse vivono in una stretta relazione di dipendenza e traggono vantaggio l’uno dall’altro.
L’endosimbiosi è una relazione in cui un organismo vive dentro l’altro ed entrambi ne beneficiano. Si pensa che le cellule eucariotiche ancestrali abbiano consumato batteri aerobici e batteri fotosintetici portandoli ad evolversi rispettivamente in mitocondri e cloroplasti.
Sulla base della loro relativa autonomia e della somiglianza morfologica con i batteri, è stato suggerito molto tempo fa che i mitocondri e il cloroplasto fossero discendenti di antichi organismi procarioti.
La teoria postula che un batterio aerobico abbia stabilito la propria residenza all’interno del citoplasma di una cellula eucariotica primitiva. Questo batterio rappresenterebbe il precursore dell’attuale mitocondrio.
In modo simile, l’assorbimento endosimbiotico di un procariote fototrofo ossigenato avrebbe realizzato la fotosintesi eucariotica primitiva. Questo batterio fototrofico sarebbe allora considerato il precursore dell’attuale cloroplasto.
10 Prove della teoria endosimbiotica:
i) Presenza di DNA:
Il DNA dei mitocondri e del cloroplasto esiste in forma circolare chiusa come in una cellula procariote. Questo DNA del cloroplasto è molto simile ai batteri fotosintetici blu-verdi, mentre il DNA del mitocondrio è molto simile ai batteri aerobi. Entrambi gli organelli mancano di istoni e introni come i batteri.
ii) Dimensione dei ribosomi:
Il ribosoma esiste sia in una forma più grande (gli 80), tipica del citoplasma delle cellule eucariotiche, sia in una forma più piccola (gli 70), unica dei procarioti. I ribosomi dei mitocondri e dei cloroplasti sono di dimensioni 70, le stesse di quelli dei procarioti.
iii) Inibizione da parte degli antibiotici:
Diversi antibiotici uccidono o inibiscono i batteri interrompendo la loro funzione ribosomiale anni 70. Gli stessi antibiotici inibiscono anche la funzione ribosomiale nei mitocondri e nei cloroplasti. Come i batteri, i mitocondri e i cloroplasti sono sensibili al cloramfenicolo, alla streptomicina, ecc.
iv) Relazione evolutiva:
Le analisi filogenetiche che utilizzano il metodo di sequenziamento dell’RNA ribosomiale, hanno suggerito in modo convincente che i mitocondri e il cloroplasto sono evolutivamente legati ai batteri. Il confronto delle sequenze dei mitocondri e del cloroplasto mostra che i mitocondri provengono da linee batteriche legate agli alfa-proteobatteri e il cloroplasto ha origine dai cianobatteri.
v) Stesse dimensioni:
Mitocondri e cloroplasto hanno le stesse dimensioni dei batteri. La dimensione dei batteri è comunemente 0,1-10 micrometri, mentre la dimensione dei mitocondri e del cloroplasto è 0,5-10 micrometri e 1- 10 micrometri rispettivamente.
vi) Plasma-Membrana:
Mitocondri e cloroplasti sono circondati da due o più membrane come i batteri. I mitocondri hanno una doppia membrana che è un bilayer fosfolipidico. Il cloroplasto ha tre membrane: membrana esterna, membrana interna e membrana del tilakoide. I batteri gram-positivi hanno una membrana plasmatica e una parete cellulare anche se i batteri gram-negativi hanno una membrana esterna supplementare.
vii) Secrezione di enzimi:
Mitocondri e cloroplasti secernono diversi enzimi come i batteri. Per esempio, i mitocondri secernono la monoammina ossidasi, la chinurenina idrossilasi, la c-reduttasi Co-A ligasi degli acidi grassi, l’ATP sintasi, ecc. Gli enzimi del cloroplasto includono ATP sintasi, NADP-malato deidrogenasi fruttosio-1, 6-bisfosfatasi, fosforibulokinasi, glucosio-6-fosfato deidrogenasi, ecc.
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viii) Replicazione e sintesi proteica:
Come i batteri, i mitocondri e i cloroplasti possono replicare il loro genoma e tradurlo in proteine. La sintesi proteica nei mitocondri e nei cloroplasti avviene tramite N-formile metionile tRNA che assomiglia alla sintesi proteica batterica.
ix) Fissione binaria batterica:
Mitocondri e cloroplasto sono divisi per fissione binaria come i batteri. Come la fissione binaria batterica, anche i mitocondri e il cloroplasto replicano il loro genoma e si dividono in due nuovi organelli.
x) Catena di trasporto degli elettroni:
La catena di trasporto degli elettroni è una delle prove più importanti della teoria endosimbiotica.
Come le catene di trasporto degli elettroni batteriche che si sono verificate nella membrana plasmatica batterica, anche i mitocondri e il cloroplasto hanno una catena di trasporto degli elettroni che si verifica rispettivamente nella membrana mitocondriale interna e nella membrana tilaconica del cloroplasto.
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