Содержание
Митохондрии помнят, что они были бактериями – Наука – Коммерсантъ
21K
8 мин.
…
Внутреннюю организацию клетки животных и растений можно сравнить с коммуной, где все равны и каждый выполняет одну, очень специфическую роль, создавая сбалансированный ансамбль. И вот только одна структура, митохондрия, может похвастаться множественностью внутриклеточных функций, которые определяют ее уникальность и обособленность, граничащие с некоторой самодостаточностью.
До сих пор идут споры, существуют ли эукариотические (имеющие ядра) клетки без митохондрий. Пока четко доказанных подтверждений тому нет, считается, что ядерных клеток без митохондрий не существует
Эту структуру открыли в середине XIX века, и в течение 150 лет почти все считали, что ее единственная функция — быть энергетической машиной клетки. Грубо говоря, организм получает питательные вещества, которые после определенной деградации доходят до митохондрии и дальше происходит окислительная деградация питательных веществ, сопряженная с запасанием энергии в виде богатой энергией фосфорной связи в молекуле АТФ. Организм повсеместно использует энергию АТФ, расходуя ее на проведение нервного сигнала, мышечное сокращение, образование тепла, синтез нужных клеточных компонентов, уничтожение ненужных веществ и пр. В сутки в организме человека генерируется АТФ, весом равная весу самого человека, и в основном это заслуга митохондрий.
До сих пор идут споры, существуют ли эукариотические (имеющие ядра) клетки без митохондрий. Пока четко доказанных подтверждений тому нет, считается, что ядерных клеток без митохондрий не существует.
Постулат доминирующей в клетке энергетической функции митохондрии как-то оставлял в тени уже давно высказанную и всеми поддерживаемую теорию бактериального происхождения митохондрий. В простой трактовке она выглядит так: около 600 млн лет назад в клетку т. н. гетеротрофов внедряется бактерия, которая умеет утилизировать кислород. Есть точка зрения, что появление внутри клетки нового типа бактерий было вызвано постоянным увеличением в атмосфере Земли кислорода, начавшим поступать из мирового океана в атмосферу около 2,4 млрд лет назад. Высокая окислительная способность кислорода представляла опасность для внутриклеточных органических и неорганических элементов, и появляются бактерии, уничтожающие кислород в присутствии ионов водорода с образованием воды. Таким образом внутри клетки содержание кислорода уменьшается, а с ним и уменьшается вероятность нежелательного окисления клеточных компонентов, что, наверно, полезно для клетки.
Однако попадание в ядерную клетку бактерий давало им и ряд преимуществ, в частности, оно дало им эволюционную нишу с ограниченным объемом и окруженную мембраной. Можно было обеспечить больший запас различных веществ, которые можно «складировать» не внутри ограниченного собственного объема, а снаружи, но в пределах своей «собственности», где они не будут разворованы другими организмами. Это соображение подтверждается в условиях, когда клетка вдруг перестает получать кислород и питательные вещества (например, при прекращении кровотока в участок ткани, что происходит при инфарктах и инсультах). Митохондрия в этих условиях уже не может быть энергетической машиной клетки (производить АТФ без кислорода трудно) и превращается в паразита — она начинает поглощать АТФ для того, чтобы обеспечить генерацию разницы мембранных потенциалов на своей мембране и поддержать свои собственные процессы. Для чего это нужно митохондрии — пока не понятно, но полуавтономный статус митохондрии в клетке тут проявляется особенно заметно — подобное поведение в кризисных условиях выглядит довольно эгоистичным.
Не для того ли она производит АТФ в количествах, превышающих нужды клетки, чтобы обеспечить себе «подушку безопасности» в условиях кризиса?
Попадание бактерий во внутриклеточную нишу обеспечивало и защиту от внешних врагов (а основные враги для бактерии — вирусы, то есть фаги). При этом было позволено выпускать сигнальные защитные вещества в ограниченный внутриклеточный объем; когда же бактерии существовали в «океане», выпуск таких сигнальных веществ был нерациональным — они немедленного разбавлялись в нем. Жизнь внутриклеточных бактерий в этой нише дала определенные преимущества: бактерии производят энергию и организуют в своей мембране белок, который выбрасывает в цитоплазму клетки синтезированный АТФ, чем клетка и пользуется. В итоге вроде бы наступает баланс: клетка дает митохондрии питательные субстраты, митохондрия дает клетке энергию,— что укрепляет теорию симбиотического взаимоотношения бактерий (они уже становятся митохондриями) с остальными частями клетки. Основными аргументами, подкрепляющими бактериальное происхождение митохондрий, является большое сходство химического состава бактерий и митохондрий и сходство элементов биоэнергетики.
Одним из родоначальников эндосимбиотической теории происхождения митохондрий можно считать русского ботаника Константина Мережковского, который в конце XIX — начале ХХ века предположил, что хлоропласты (структуры растительных клеток, отвечающие за фотосинтез) имеют бактериальное происхождение. Позже аналогичное предположение было сделано и для митохондрий.
Из сказанного видно, что понятие симбиоза и некоторого «эгоистического» поведения митохондрий довольно размыто. Да и идеалистическая картина симбиоза была «омрачена» в самом конце ХХ века открытием, что митохондрии, выпуская сигнальные молекулы, отдающие приказ на уничтожение клетки, отвечают за ее гибель. То есть вроде бы все по пословице «сколько волка ни корми…». Однако надо взглянуть на ситуацию с другой стороны. Нужна ли клеточная смерть организму? Да, но не для всех клеток. Это обязательный процесс для тех клеток, которые постоянно делятся — иначе будет разрастание ткани, которое может быть нежелательным. Принципиально это и для предотвращения и лечения различного опухолеобразования.
А вот для тех клеток, которые не очень умеют делиться, например, для нейронов или кардиомиоцитов, смерть не полезна. Если же рассматривать этот вопрос с позиции самих митохондрий, это выглядит как почти неприкрытый шантаж: или ты обеспечиваешь меня всем, что я хочу, или я убью тебя. С позиции же организма, все хорошо, когда митохондрия убивает неправильную клетку, и плохо, если убивает хорошую и нужную.
Основными аргументами, подкрепляющими бактериальное происхождение митохондрий, является большое сходство химического состава бактерий и митохондрий и сходство элементов биоэнергетики
Приведенные выше рассуждения — это явный конфликт эволюционной стратегии и человеческой логики, пытающейся оценить ситуацию с позиции субъекта, внутри которого живут существа, способные из друзей превратиться во врагов. Этот конфликт не мешает исследователям понимать, что митохондрия, хоть она и «помнит», что была бактерией, активно участвует в функционировании клетки; важная роль митохондрий объясняет необходимость предоставления им привилегий.
В определенных условиях они превращаются в источник наследуемых или приобретенных заболеваний — в частности, тех, которыми занимается митохондриальная медицина. Таких заболеваний — очень тяжелых и почти не поддающихся лечению — больше сотни. Да и помимо них есть великое множество болезней, предположительно обусловленных неправильным функционированием митохондрий. Существуют теории митохондриального происхождения рака, болезни Паркинсона, Альцгеймера и других — с весьма достойным научным подтверждением.
Сегодня выяснилось, что большинство болезней сопровождается сбоем в работе внутриклеточной машины проверки качества митохондрий, своеобразного ОТК, отбраковывающего плохие митохондрии и отправляющего их на внутриклеточное переваривание (митофагию). Сбой возникает, например, при старении организма, и ОТК пропускает неправильные митохондрии. В результате в клетке начинают сосуществовать хорошие и плохие митохондрии. Когда же доля плохих превышает некоторый порог, наступает т. н. «фенотипическое проявление» болезни, которая до сих пор носила невидимый, латентный характер.
Можно сделать два вывода. Во-первых, без митохондрий ядерные клетки существовать не могут. Во-вторых, чтобы защитить клетку от поражения (чем бы оно ни было вызвано: химией, физикой или просто временем), надо «договориться» с митохондриями, то есть обеспечить им «достойное» существование. Это означает не только постоянную подпитку их активности за счет доставки питательных субстратов и кислорода, но и предоставление им своеобразной медицинской страховки, которая при необходимости обеспечит восстановление их структуры и функций и/или правильную утилизацию поврежденных митохондрий. Отсутствие утилизации поврежденных митохондриальных структур может привести к «заражению» здоровых структур, что непременно повлечет за собой заболевание.
Сейчас трансплантация органов стала вполне рутинной процедурой, хотя все еще сложной и дорогостоящей. Развивается и клеточная терапия, то есть пересадка стволовых клеток. А вот о возможности пересадки здоровых митохондрий говорить только начинают.
Проблем много, но ключевая роль митохондрий в жизнедеятельности клетки стоит того, чтобы их решить. Часто достаточно вылечить митохондрии — и вылечится клетка. Недавно для лечения последствий инсульта головного мозга оказалось достаточным обеспечить должное функционирование митохондрий почек. То есть налицо «разговоры» (по-английски это звучит более научно — cross-talk) между органами, и почка со своими митохондриями помогает восстановлению головного мозга.
На каком языке «общаются» органы, еще предстоит выяснить,— пока предполагают химический язык общения. Хорошая и здоровая почка со своими здоровыми митохондриями вырабатывает и посылает в кровь эритропоэтин (тот самый, приемом которого увлекались спортсмены и который не только стимулирует выработку эритроцитов, но и мобилизует общий метаболизм, что повышает выносливость). Эритропоэтин обладает сильными нейрозащитными свойствами. Стоит повредить почку, скажем, неумеренным приемом антибиотиков (антибиотики убивают и митохондрии, потому что они — бывшие бактерии), и последствия инсульта головного мозга становятся более драматическими.
Так на базе фундаментальных открытий начинает просматриваться стратегия лечения болезней.
Есть великое множество болезней, предположительно обусловленных неправильным функционированием митохондрий
Возьмем, к примеру, сепсис — бактериальную инфекцию, одну из ведущих причин человеческой смертности. Сейчас уже можно — правда, пока шепотом — говорить и о «митохондриальном сепсисе», когда в кровь попадают компоненты митохондрий. Это не менее опасно, чем бактериальный сепсис, так как приводит к гиперактивации иммунного ответа (так называемый синдром системного воспаления, SIRS) и возможной гибели организма.
Как уже было упомянуто, естественными врагами бактерий являются вирусы. Это также верно и для митохондрий. Недавно открытая бактериальная система защиты от вирусов CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), имеющая все признаки элементарно организованной иммунной системы, заставила задуматься: нет ли иммунной системы у митохондрий? У бактерий эта иммунная система устроена следующим образом: в бактериальном геноме (структурно очень похожем на митохондриальный) располагаются своего рода библиотеки, или антивирусные базы данных — куски генов тех вирусов, с которыми эта бактерия когда-либо встречалась.
При считывании информации с этих участков синтезируются так называемые малые РНК. Эти РНК связываются с внедрившимися в бактерию вирусными нуклеиновыми кислотами, а затем такой комплекс расщепляется внутрибактериальными ферментами с нейтрализацией вируса. В чистом виде подобных структур в митохондриальном геноме обнаружено не было, кроме одного-единственного случая, описанного еще на заре исследования CRISPR-системы. Однако мы обнаружили отдельные случаи включения вирусных последовательностей в митохондриальный геном (вирусов гепатита B и гриппа), хотя и довольно редкие для того, чтобы говорить о системе. С другой стороны, наибольшее количество различных структур в геноме мы обнаружили в митохондриях растений, чей геном в разы больше митохондриального генома животных. Это особенно любопытно, учитывая, что растения в целом гораздо больше полагаются на противовирусную защиту на основе интерферирующих РНК, чем животные, поскольку не обладают особыми иммунными клетками, свободно перемещающимися по организму в кровотоке.
Кроме того, не стоит забывать, что митохондрии делегируют значительную часть функций клетке, включая передачу части своего генетического материала в клеточное ядро, оставляя себе только «контрольный пакет акций», обеспечивающий их контроль над ключевыми функциями. Вполне возможно, что подобные клеточные библиотеки также были переданы в ядро — явление передачи малых РНК из цитоплазмы внутрь митохондрий известно. А значит, среди них могут быть и иммунные РНК. С другой стороны, возможно, что митохондрии полностью передали функции защиты клетке, довольствуясь возможностью убить клетку, которая их плохо защищает.
Приняв тезис «митохондрии помнят, что они были бактериями», мы можем поменять многое в стратегии базового научного мышления и практической медицинской деятельности, так или иначе связанных с митохондриями. А учитывая количество функций, выполняемых митохондриями в клетке, это большая часть всех биомедицинских задач: от рака до нейродегенеративных заболеваний.
Проблем много, но ключевая роль митохондрий в жизнедеятельности клетки стоит того, чтобы их решить.
Часто достаточно вылечить митохондрии — и вылечится клетка
Дмитрий Зоров, доктор биологических наук, МГУ им. М.В. Ломоносова
KLETOCHNYI_UROVEN — Стр 3
О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Какую функцию выполняют пероксисомы? В клетках каких органов человека присутствуют крупные пероксисомы, окисляющие алкоголь до ацетальдегида?
Представители каких царств имеют в клетках рибосомы? Сколько разновидностей рибосом (в зависимости от константы седиментации) существует в клетках эукариот?
Где в клетке эукариот происходит синтез субчастиц рибосом? Какие элементы цитоскелета обеспечивают способность ПМ к
эндо- и экзоцитозу?
Что такое включения? Какие выделяют типы включений в зависимости от их состава и способа использования клеткой?
З а д а н и е 7 . П р о в е р к а у с в о е н и я м а т е р и а л а
Проверьте усвоение материала занятия по тестовым заданиям с выбором одного или нескольких правильных ответов (стр. 41).
А у д и т о р н а я р а б о т а
Задание 8.
Основные компоненты прокариотической клетки
Изучите схему субмикроскопического строения бактериальной клетки (рис. 1). На рисунке обозначьте: слизистый слой, клеточную стенку, плазмалемму, мезосомы, фотосинтетические мембраны, цитоплазму, рибосомы на иРНК, хромосомную ДНК, плазмиду, скопления запасных веществ, жгутики.
О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Какие древнейшие прокариоты, живущие в настоящее время, занимают промежуточное положение между вирусами и бактериями?
В каких структурах клетки происходит синтез АТФ у гетеротрофных а автотрофных прокариот?
2
Какие системы жизнеобеспечения присущи любой клетке? Чем представлена система самовоспроизведения в прокариотической клетке?
Рис. 1. Обобщенная схема строения клетки бактерий
Задание 9. Строение эукариотической растительной клетки
Рассмотрите схему строения растительной клетки (рис. 2). На рисунке обозначьте: оболочку, плазмалемму, цитоплазму, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, ЭПС, вакуоли, рибосомы, ядро, ядрышко, ядерную мембрану, кариоплазму.
Перечислите структуры, свойственные только растительным клеткам.
Какие органеллы, характерные для животных клеток, отсутствуют в клетках высших растений?
2
Приготовьте временный препарат листа элодеи. Зарисуйте 1 – 2 клетки, обозначьте: оболочку, плазмалемму, цитоплазму, ядро, хлоропласты. Обратите внимание на движение хлоропластов под воздействием света. Укажите основные структурные отличия между животными и растительными клетками.
Рис. 2. Схема строения эукариотической растительной клетки
Рис. 3. Схема строения эукариотической животной клетки
2
За д а н и е 1 0 . С т р о е н и е ж и в о тн о й э у к а р и о ти ч е с к о й
кл е тк и
Рассмотрите схему субмикроскопического строения животной клетки (рис. 3). На рисунке обозначьте: плазмалемму, цитоплазму, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, рибосомы, клеточный центр. Обратите внимание на компартментацию клетки, определяемую большим количеством внутриклеточных мембран.
Рассмотрите электронные микрофотографии органелл эукариотической клетки.
На микропрепаратах под малым и большим увеличениями микроскопа рассмотрите строение клеток слизистой оболочки рта человека или клеток печени крысы. Зарисуйте 1 – 2 клетки, обозначьте: плазмалемму, цитоплазму, ядро, включения гликогена (клетки печени).
За д а н и е 1 1 . П о в е р х н о с т н ы й к о м п л е к с ж и в о т н о й
кл е т к и
В клеточной оболочке животной клетки различают надмембранный комплекс (гликокаликс), плазмалемму и кортикальный (корковый) слой, который изнутри примыкает к плазмалемме.
Изучите по табл. 6 особенности организации и функции компонентов поверхностного комплекса животной клетки.
Изучите по рис. 4 схему строения плазматической мембраны и обозначьте: фосфолипидный бислой, полярные гидрофильные головки и неполярные гидрофобные хвосты молекул фосфолипидов, периферические и интегральные (погруженные) белки, молекулы гликопротеидов и гликолипидов, слой гликокаликса.
2
Рис. 4. Схема строения плазматической мембраны О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Как поступают в клетку неполярные (холестерин и его производные) вещества (1), полярные высокомолекулярные соединения (2) и ионы (3), вода (4):
а) свободно без участия мембранных пузырьков; б) через белковые ионные насосы;
в) только путем эндо- и экзоцитоза при помощи мембранных пузырьков;
г) путем осмоса?
Для каких клеток крови человека важное значение имеет транспорт веществ в мембранной упаковке (пино- и фагоцитоз)? Какие элементы цитоскелета клетки, соединяясь с плазмалеммой, обеспечивают изменение ее конфигурации и далее пино- и фагоцитоз?
Липосомы – это искусственно приготовленные из фосфолипидов мембранные пузырьки. Почему их можно использовать для введения внутрь клеток лекарственных препаратов?
2
Таблица 6
П о в е р х н о с т н ы й к о м п л е к с ж и в о т н о й э у к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Компонент | Особенности и функции |
| |
|
| ||
Гликокаликс | Представлен периферическими белками ПМ и | ||
| углеводами (2 – 10 %) в составе гликолипидов и | ||
| гликопротеидов. | Определяет | межклеточные |
| узнавания, антигенные, адгезивные и рецепторные | ||
| свойства клетки |
|
|
|
| ||
Плазмалемма | Бислой фосфолипидов (25 – 60 %) в комплексе с | ||
| белками (40 – 75%). Периферические белки | ||
| расположены на поверхности ПМ, связаны с | ||
| полярными головками липидных молекул. Основная | ||
| их функция – рецепторная. Полупогруженные в | ||
| бислой белки связаны с липидами гидрофобными | ||
| взаимодействиями. | ||
| определяют рецепторную, ферментативную и | ||
| транспортную функции |
| |
|
| ||
Кортикальный | Представлен микротрубочками и микрофиламентами. | ||
слой | Определяет форму клетки, передачу внешних | ||
| сигналов глубинным структурам клетки | ||
|
|
|
|
Пронизывающие бислой белкиЗ а д а н и е 1 2 . Я д р о
Изучите по табл. 7 особенности строения и функции компонентов ядра. На электронной микрофотографии ядра найдите оболочку, поры, хроматин, ядрышко. Обратите внимание на связь наружной мембраны ядерной оболочки с каналами эндоплазматической сети.
О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Сколько ядер имеют большинство клеток человека? Какие клетки человека безъядерные? Имеют два и много ядер?
2
Зависит ли количество пор в ядерной мембране от функционального состояния клетки? Увеличивается или уменьшается их количество с повышением синтетической активности в клетке? Чем это можно объяснить?
Таблица 7
Ф у н к ц и и к о м п о н е н т о в я д р а
Компонент |
|
| Функции |
|
|
|
|
|
| ||||||
Оболочка | Состоит из двух мембран, пронизана порами. | ||||||
| Разъединяет | процессы | транскрипции | и | |||
| трансляции, обеспечивает передачу внешних | ||||||
| воздействий на хромосомы |
|
|
|
| ||
|
| ||||||
Плотная | Белковый слой, подстилающий внутреннюю | ||||||
пластинка | ядерную мембрану, сохраняет форму ядра, | ||||||
| способствует | упорядоченному | расположению | ||||
| хромосом в ядре |
|
|
|
| ||
|
|
| |||||
Перинуклеолярное | Регулирует | ядерно-цитоплазматические | |||||
пространство | перемещения веществ и структур |
|
|
| |||
|
| ||||||
Поровый | Состоит из двух рядов белковых гранул, | ||||||
комплекс | отверстие поры закрыто тонкой диафрагмой. | ||||||
| Через поры | осуществляется | избирательный | ||||
| транспорт молекул и частиц в цитоплазму и | ||||||
| обратно |
|
|
|
|
| |
|
| ||||||
Кариоплазма | Коллоид в форме геля, выполняет опорную | ||||||
| функцию за счет фибриллярных белков, | ||||||
| обеспечивает | нормальное | функционирование | ||||
| генетического материала |
|
|
|
| ||
|
| ||||||
Ядрышко | Одно или несколько в одном ядре. | ||||||
| синтезируется рРНК и образуются субчастицы | ||||||
| рибосом |
|
|
|
|
| |
|
| ||||||
Хроматин | Форма существования хромосом в интерфазе. | ||||||
| Комплекс ДНК и белков. Обеспечивает хранение | ||||||
| и | передачу | наследственного | материала, | |||
| регулирует все обменные процессы в клетке |
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
В ядрышкеЗ а д а н и е 1 3 .
М и т о х о н д р и и
Рассмотрите на электронной микрофотографии субмикроскопическое строение митохондрии. Найдите наружную и внутреннюю мембраны, кристы, матрикс, рибосомы. Пользуясь материалом табл. 8, о т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Какие факты свидетельствуют о том, что митохондрии – потомки древних прокариотических клеток, вступивших на ранних этапах происхождения эукариотической клетки в эндосимбиотические отношения с другими прокариотическими клетками?
Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?
В каких клетках человека – эмбриональных или взрослого организма митохондрии более многочисленны?
|
|
| Таблица 8 |
| С т р о е н и е и ф у н к ц и и м и т о х о н д р и й | ||
|
| ||
Элемент | Особенности и функции | ||
органеллы |
|
|
|
|
| ||
Наружная | Не образует впячиваний, способна растягиваться, | ||
мембрана | содержит 15% белков и 85% липидов. | ||
| высокой неспецифической проницаемостью, имеет | ||
| туннельные белки с широкими проками, проницаема | ||
| для большинства | растворимых | низкомолекулярных |
| соединений |
|
|
|
| ||
Внутренняя | Легко меняет форму, образует листовидные (кристы) | ||
мембрана | или трубчатые (тубулы) впячивания. Сходна по составу | ||
| с ПМ прокариот, содержит 75% белков, 20% липидов, | ||
| значительное | количество | кардиолипинов. |
| Непроницаема для ионов. | ||
| кислородного этапа дыхания |
| |
|
|
|
|
|
| 2 |
|
Характеризуется
Содержит ферментыЭлемент | Особенности и функции |
органеллы |
|
|
|
Матрикс | Внутренняя среда митохондрии, в которой размещена |
| ДНК, мелкие рибосомы, ферменты репликации, |
| транскрипции, трансляции, цикла Кребса |
|
|
У ч е б н о — и с с л е д о в а т е л ь с к а я р а б о т а с т у д е н т о в ( У И Р С )
З а д а н и е 1 4 . В л и я н и е и з о — , г и п о — и г и п е р т о н и ч е с к о г о р а с т в о р о в н а э р и т р о ц и т ы к р о в и ч е л о в е к а
Если к одной капле крови добавить изотонический (0,85%) раствор хлористого натрия, к другой – гипертонический (10%), к третьей – гипотонический (0,5%), то можно наблюдать разное влияние растворов на эритроциты.
В изотоническом растворе эритроциты не изменяются, в гипертоническом – они сморщиваются, в гипотоническом – набухают и лопаются (происходит гемолиз). Объясните наблюдаемые явления.
2
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ
Ц е л ь з а н я т и я :
З н а т ь Характеристику основных периодов жизненного цикла клетки.
Динамику структуры хромосом, функции, количества ДНК и числа хромосом в жизненном цикле клетки.
Биологическое значение митоза.
У м е т ь определять на микропрепаратах фазы митоза.
О з н а к о м и т ь с я с основными механизмами регуляции митоза и его патологией.
Вн е а у д и т о р н а я р а б о т а
За д а н и е 1 . Ж и з н е н н ы й ц и к л к л е т к и
Жизненный цикл клетки (ЖЦК) – период существования клетки от ее образования (путем деления материнской клетки) до собственного деления или смерти.
Жизненный цикл клеток, способных к делению, складывается из гетерокаталитической интерфазы и митотического цикла.
В период гетерокаталитической интерфазы клетка растет, дифференцируется и выполняет свои специфические функции.
В митотическом цикле выделяют период подготовки клетки к делению (автокаталитическая интерфаза) и само деление – митоз. Автокаталитическая интерфаза подразделяется на периоды: G1 (пресинтетический), S (синтетический), G2 (постсинтетический).
В многоклеточном организме есть клетки, которые после своего рождения вступают в период покоя (G0), они представлены: клетками, выполняющими специфические функции в составе той или иной ткани; клетками, выходящими из митотического цикла;
3
Дом | Лаборатория Исследования | Ведение учета, Письмо, и анализ данных | Лаборатория Методы | |
| Обзор Микроскоп исследования Жгутики эксперимент Лаборатория математика Кровь фракционирование Гель электрофорез Белок гель-анализ Митохондрии Концепции/ теория | Обзор Хранение лабораторная тетрадь Написание исследований бумаги Размеры и единицы измерения Использование рисунки (графики) Примеры графиков Экспериментальный ошибка Представление ошибка Применение статистика | Обзор Принципы микроскопии Растворы и разведения Белок анализы Спектрофотометрия Фракционирование и центрифугирование Радиоизотопы и обнаружение | ||
Введение/Обучение
Теория митохондрий
Митохондрииin vitro
Дополнительные темы
| В отличие от любой другой органеллы, кроме Некоторые виды современных простейших Протисты, конечно же, эукариоты, т.е. Митохондрии не содержат и близко количества | |||
Авторское право | ||||
Они содержат свои
Способность бактерий-симбионтов
Доказательства эндосимбиоза — Понимание эволюции
Главная страница → Требуется командная работа: как эндосимбиоз изменил жизнь на Земле → Доказательства эндосимбиоза
Биолог Линн Маргулис впервые высказалась в пользу эндосимбиоза в 1960-х годах, но многие годы другие биологи относились к этому скептически. Хотя Чон наблюдал, как его амебы заражаются х-бактериями, а затем эволюционировали, чтобы зависеть от них, более миллиарда лет назад не было никого, кто мог бы наблюдать за событиями эндосимбиоза.
Почему мы должны думать, что митохондрия раньше была самостоятельным свободноживущим организмом? Оказывается, многие линии доказательств поддерживают эту идею. Наиболее важными являются многочисленные поразительные сходства между прокариотами (например, бактериями) и митохондриями:
- Мембраны — Митохондрии имеют собственные клеточные мембраны, как и прокариотическая клетка.
- ДНК — Каждая митохондрия имеет свой собственный кольцевой геном ДНК, похожий на геном бактерии, но намного меньший. Эта ДНК передается от митохондрии к ее потомству и отделена от генома клетки-«хозяина» в ядре.
- Размножение — Митохондрии размножаются сжатием пополам — тот же процесс используется бактериями. Таким образом, каждая новая митохондрия должна быть получена из родительской митохондрии; если митохондрии клетки удалены, она не сможет построить новые с нуля.
Если посмотреть на это с этой точки зрения, митохондрии действительно напоминают крошечные бактерии, живущие внутри эукариотических клеток! На основе накопленных за десятилетия доказательств научное сообщество поддерживает идеи Маргулиса: эндосимбиоз — лучшее объяснение эволюции эукариотической клетки.
Более того, доказательства эндосимбиоза относятся не только к митохондриям, но и к другим клеточным органеллам. Хлоропласты похожи на крошечные зеленые фабрики внутри растительных клеток, которые помогают преобразовывать энергию солнечного света в сахара, и они во многом похожи на митохондрии. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что эти органеллы хлоропластов также когда-то были свободноживущими бактериями.
Эндосимбиотическое событие, породившее митохондрии, должно было произойти в начале истории эукариот, потому что они есть у всех эукариот. Затем, позже, подобное событие принесло хлоропласты в некоторые эукариотические клетки, создав линию, которая привела к растениям.
Несмотря на большое сходство, митохондрии (и хлоропласты) больше не являются свободноживущими бактериями. Первая эукариотическая клетка возникла более миллиарда лет назад. С тех пор эти органеллы стали полностью зависеть от своих клеток-хозяев. Например, многие ключевые белки, необходимые митохондриям, импортируются из остальной части клетки.