Строение клеток эукариот. Двумембранные органеллы
7. Двумя мембранами окружены особые органеллы эукариот — митохондрии и пластиды. 8. Митохондрии осуществляют кислородный этап дыхания, играя роль «энергетических станций» клетки. 9. Двумембранные органеллы называют также полуавтономными, подчеркивая большую степень их самостоятельности в клетке. Прежде всего, это означает, что они могут делиться. Новые митохондрии и пластиды образуются только путем деления существующих. У этих органелл имеется собственный геном — кольцевая молекула ДНК, напоминающая ДНК бактерий. Она содержит гены, кодирующие часть белков органеллы. Другая часть кодируется в ядре и поступает из цитоплазмы (поэтому митохондрии и пластиды не могут жить свободно, вне клетки). Также эти органеллы имеют свой собственный аппарат синтеза белка, то есть рибосомы. Эти рибосомы более мелкие, чем в цитоплазме, и также похожи на рибосомы прокариот. 10. Все эти факты указывают на то, что двумембранные органеллы — это и есть прокариоты, которые когда-то вступили в симбиоз с древней эукариотической клеткой, поселившись внутри нее. Эукариоты часто фагоцитируют те или иные организмы, но не переваривают их, и они остаются жить в вакуолях. Часто в таких случаях встречается симбиоз, например у кораллов с некоторыми типами водорослей. Подобным же образом в эукариотической клетке поселились прокариоты — предки митохондрий, аэробные (способные к кислородному дыханию) бактерии из группы альфа-протеобактерий, а у растений — еще и предки хлоропластов — цианобактерии (зеленые прокариоты-фотосинтетики). 11. Когда в атмосфере накопился кислород, использование его для дыхания стало давать конкурентное преимущество. Кислородное окисление дает огромный выигрыш в энергии по сравнению с бескислородным. Поэтому симбиоз с предками митохондрий оказался полезным. Митохондрии имеются в клетках большинства эукариот (кроме тех, что утратили их вторично при переходе в бескислородные экологические ниши). 12. Цианобактерии обладали прогрессивным типом фотосинтеза, что дало преимущество «приютившим» их организмам. Все растения имеют тот же механизм фотосинтеза, что и цианобактерии, так как именно за счет симбиоза с ними «научились» фотосинтезировать. 13. Внешняя мембрана двумембранных органелл сходна по составу с мембранами эукариот, внутренняя сходна с мембранами прокариот. Это согласуется с гипотезой о том, что внешняя мембрана органеллы — это бывшая мембрана пищеварительной вакуоли (фагосомы), где оказался прокариотический симбионт, а внутренняя — это его собственная мембрана. 14. Такой внутренний симбиоз называют эндосимбиозом, а эту теорию происхождения двумембранных органелл — теорией эндосимбиогенеза. 15. 16. Рис. 1. Теория эндосимбиогенеза: мембрана эукариот обозначена синим цветом, а мембраны прокариот-симбионтов — красным и зеленым; черным обозначена ДНК, точками — рибосомы 17. 18. Рис. 2. Митохондрия: мембрана эукариотного происхождения обозначена синим цветом, а мембрана прокариоты-симбионта — красным; черным обозначена ДНК, точками — рибосомы 19. 20. Рис. 3. Хлоропласт: мембрана эукариотного происхождения обозначена синим цветом, а мембрана цианобактерии-симбионта — зеленым. У цианобактерии уже имелись внутренние впячивания, образовавшие мешочки — тилакоиды, на мембране которых происходит фотосинтез. Черным обозначена ДНК, точками — рибосомы
|
