Dowody na teorię endosymbiotyczną wspierają, że mitochondria i chloroplasty pochodzą z komórek prokariotycznych. W tym artykule omówiono 10 dowodów teorii endosymbiotycznej, które wspierają teorię endosymbiotyczną i pokazują, jak komórki eukariotyczne pochodzą od bakterii.
Pytanie brzmi – jak mitochondria i chloroplasty są podobne do bakterii lub jakie są dowody na to, że mitochondria i chloroplasty wyewoluowały z bakterii.
Spis treści
- Co to jest teoria endosymbiotyczna?
- 10 Dowody teorii endosymbiotycznej:
- i) Obecność DNA:
- ii) Wielkość rybosomów:
- iii) Zahamowanie przez antybiotyki:
- iv) Związek ewolucyjny:
- v) Ten sam rozmiar:
- vi) Błona plazmatyczna:
- vii) Wydzielanie enzymów:
- viii) Replikacja i synteza białek:
- ix) Bakteryjne rozszczepienie podwójne:
- x) Łańcuch transportu elektronów:
Co to jest teoria endosymbiotyczna?
Teoria endosymbiotyczna stwierdza, że współczesne komórki eukariotyczne (mitochondria) ewoluowały etapami poprzez współpracę w komórkach z linii jądrowej potomków chemoorganotroficznych i fototroficznych symbiontów.
Stwierdza, że mitochondria i chloroplast były wolno żyjącymi bakteriami, które osiedliły się w prymitywnych komórkach eukariotycznych, ostatecznie dając współczesną komórkę eukariotyczną.
Symbioza jest specyficznym rodzajem związku, w którym organizmy z dwóch różnych gatunków żyją w bliskim, zależnym związku i korzystają z siebie nawzajem.
Endosymbioza jest związkiem, w którym jeden organizm żyje wewnątrz drugiego i oba odnoszą korzyści. Uważa się, że eukariotyczne komórki przodków spożywały bakterie tlenowe i bakterie fotosyntetyzujące, prowadząc je do ewolucji w mitochondria i chloroplasty odpowiednio.
Na podstawie ich względnej autonomii i morfologicznego podobieństwa do bakterii, sugerowano dawno temu, że mitochondria i chloroplast były potomkami starożytnych organizmów prokariotycznych.
Teoria ta postuluje, że bakteria tlenowa ustanowiła rezydencję w cytoplazmie prymitywnej komórki eukariotycznej. Bakteria ta stanowiłaby prekursora obecnego mitochondrium.
W podobny sposób, endosymbiotyczny pobór tlenowej fototroficznej prokariota uczyniłby prymitywną eukariotyczną fotosyntezę. Ta fototroficzna bakteria byłaby wtedy uważana za prekursora obecnego chloroplastu.
10 Dowody teorii endosymbiotycznej:
i) Obecność DNA:
DNA mitochondriów i chloroplastu istnieje w zamkniętej kolistej formie, tak jak w komórce prokariotycznej. To DNA chloroplastu jest bardzo podobne do fotosyntetyzujących bakterii niebiesko-zielonych, natomiast DNA mitochondrium jest bardzo podobne do bakterii tlenowych. W obu organellach brakuje histonów i intronów jak u bakterii.
ii) Wielkość rybosomów:
Rybosom występuje albo w formie większej (lata 80.), typowej dla cytoplazmy komórek eukariotycznych, albo w formie mniejszej (lata 70.), unikalnej dla prokariotów. Rybosomy mitochondriów i chloroplastów mają rozmiar 70s, taki sam jak u prokariotów.
iii) Zahamowanie przez antybiotyki:
Kilka antybiotyków zabija lub hamuje bakterie poprzez zakłócanie ich funkcji rybosomalnej 70s. Te same antybiotyki hamują również funkcję rybosomalną w mitochondriach i chloroplastach. Podobnie jak bakterie, mitochondria i chloroplast są wrażliwe na chloramfenikol, streptomycynę, itp.
iv) Związek ewolucyjny:
Analizy filogenetyczne wykorzystujące metodę sekwencjonowania rybosomalnego RNA, przekonująco sugerowały, że mitochondria i chloroplast są ewolucyjnie spokrewnione z bakteriami. Porównanie sekwencji mitochondriów i chloroplastu pokazuje, że mitochondria pochodzą z linii bakteryjnych związanych z alfa-proteobakteriami, a chloroplast pochodzi z sinic.
v) Ten sam rozmiar:
Mitochondria i chloroplast są tej samej wielkości co bakterie. Wielkość bakterii wynosi zwykle 0,1-10 mikrometrów, podczas gdy wielkość mitochondriów i chloroplastu wynosi odpowiednio 0,5-10 mikrometrów i 1- 10 mikrometrów.
vi) Błona plazmatyczna:
Mitochondria i chloroplasty są otoczone przez dwie lub więcej błon jak bakterie. Mitochondria mają podwójną błonę, która jest dwuwarstwą fosfolipidową. Chloroplast ma trzy błony błonę zewnętrzną błonę wewnętrzną i błonę tylakoidu. Bakterie Gram-dodatnie mają błonę plazmatyczną i ścianę komórkową, chociaż bakterie Gram-ujemne mają dodatkową błonę zewnętrzną.
vii) Wydzielanie enzymów:
Mitochondria i chloroplast wydzielają kilka enzymów jak bakterie. Na przykład mitochondria wydzielają oksydazę monoaminową, hydroksylazę kynureniny, ligazę kwasu tłuszczowego Co-A c-reduktazy, syntazę ATP itp. Enzymy chloroplastu obejmują syntazę ATP, dehydrogenazę NADP-malonianową dehydrogenazę fruktozo-1, 6-bisfosfatazę, fosforybo-ulokinazę, dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową, itd.
ZNAJDŹ WIĘCEJ:
Chloroplast | Funkcja, lokalizacja, &Schematy
viii) Replikacja i synteza białek:
Podobnie jak bakterie, mitochondria i chloroplasty mogą replikować swój genom i tłumaczyć go na białko. Synteza białek w mitochondriach i chloroplastach odbywa się przez N-formylometionylowy tRNA, który przypomina bakteryjną syntezę białek.
ix) Bakteryjne rozszczepienie podwójne:
Mitochondria i chloroplast dzielą się przez rozszczepienie binarne podobnie jak bakterie. Podobnie jak bakteryjne rozszczepienie binarne, mitochondria i chloroplast również replikują swój genom i dzielą się na dwie nowe organelle.
x) Łańcuch transportu elektronów:
Łańcuch transportu elektronów jest jednym z najważniejszych dowodów teorii endosymbiotycznej.
Podobnie jak bakteryjne łańcuchy transportu elektronów, które występowały w bakteryjnej błonie plazmatycznej, mitochondria i chloroplast mają również łańcuch transportu elektronów występujący odpowiednio w wewnętrznej błonie mitochondrialnej i błonie tylakoidalnej chloroplastu.
Zobacz więcej:
10 Znaczenie mikrobiologii w życiu codziennym
Wyrażenia molekularne Biologia komórki: Mitochondria