Бактерія – клітина без ядра
Зміст
- Нуклеоїд – заміна ядру в клітці бактерії Форма нуклеоида і його положення Способи реплікації Мітохондрії
Унікальність зародження органічного життя на Землі полягає в тому, що в результаті складних реакцій, які природа неодноразово відтворювала з неорганічними сполуками, виникла структура, здатна сама себе повторювати. Говорячи сучасною мовою – наслідувати. Шлях, пройдений протонами, електронами і іонами при побудові складних макромолекул сьогодні намагаються відтворити в наукових лабораторіях. Першими помічниками вчених у цих дослідах є бактерії. В основі співпраці людини і найпростіших лежить та обставина, що в клітинах бактерій немає оформленого ядра із спадковою інформацією. Їх реплицирующихся механізм простий і, судячи з усього, є достовірною моделлю перших вдалих спроб природи передавати спадкові дані від одного організму іншому.
Гіпотеза виникнення життя на Землі
Гіпотеза виникнення життя Опаріна-Холдейна
Нуклеоїд – заміна ядру в клітці бактерії
Якщо спрощено описати живу клітину, то найпростіша схема буде виглядати наступним чином: відокремлене мембраною від зовнішнього світу простір, наповнений внутрішньоклітинним речовиною, в якому протікають біохімічні процеси, здатні організувати самостійне розмноження біоструктури. Ця місія є визначальною для існування органічного життя.
Передача спадкової інформації може здійснюватися двома різними шляхами, залежно від пристрою внутрішньоклітинного сховища, в якому ця інформація міститься:
У еукаріотів роль такого сховища грає оформлене ядро, яке складається з мембрани, ізолюючої ДНК від решти простору клітини, і самої макромолекули дезоксирибонуклеїнової кислоти, упакованої в хромосому. Ядро вважається органел еукаріотичної клітинної структури.
У прокаріотичних (бактеріальних) клітинних конструкціях ДНК ніяк не відділена від решти внутрішньоклітинного речовини, а тільки компактно упаковано в нуклеоїд – кільцеву хромосому з генетичною інформацією, що виконує роль ядра.
Є гіпотеза, згідно з якою предок оформленого еукаріотичного ядра – бактерія-симбіонт. На зорі зародження ядерних організмів ця бактерія-симбіонт стала частиною прототипу еукаріотичної клітинної конструкції і зуміла налагодити ефективну співпрацю з передачі спадкової інформації.
Будова еукаріотичної клітини
Будова клітини еукаріот
Бактерія постачала еукаріотичну клітку при діленні спадковою інформацією, а в якості винагороди за працю отримувала ті поживні речовини, які синтезувалися великим еукаріоти, а згодом стала ядром.
Так це було насправді чи ні, вченим ще належить розібратися, а на сьогодні вони мають майже повне уявлення про нуклеоиде бактерії і про ті функції, які він виконує в бактеріальної клітці.
Форма нуклеоида і його положення
Одна з основних характеристик нуклеоида – хранителя ДНК бактерії – його кільцеве будова. Проте вже сьогодні, за результатами сучасних досліджень, бактеріологи розрізняють різні форми влаштування нуклеоїд. Він може виглядати як:
Бобовідное тіло;
клубок поплутаних товстих мотузок;
кораллоподобная структура з гілками, Ширяєв по всьому простору мікроорганізму.
Форма нуклеоида залежить від того, які білки упаковували макромолекулу ДНК в хромосому.
У зв’язку з тим, що ядро в бактерії відсутня, в процесі еволюції був створений спосіб кріплення нуклеоида до цитоплазматичної мембрані. Це кріплення забезпечує швидку і надійну реплікацію хромосом.
Будова бактеріальної клітини
Крім того, згідно з даними останніх наукових досліджень, ДНК в нуклеоиде бактерії не є одиничною макромолекулою. У деяких випадках нуклеоїд бактерій містить від 9 до 18 кільцевих ДНК.
Також є дані, отримані лабораторним шляхом, що далеко не всі ДНК, які містяться в прокаріоти, мають кільцеву структуру. Так, наприклад, ДНК спірохети Бореллі (Borrelia burgdorferi), збудника кліщового спірохетозом, має лінійну будову.
Всі основні параметри нуклеоида, який містить спадкову інформацію бактерії, активно вивчаються, і сьогодні цей клітинний органоид характеризується як:
Кільцева структура (є винятки у вигляді лінійних макромолекул);
одиночна хромосома (є винятки).
Способи реплікації
Реплікація молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти безпосередньо пов’язана зі способом пакування та зберігання спадкової інформації.
Реплікація – відтворення дочірньої ДНК по матриці батьківської макромолекули ДНК. Виділяють три основних види:
Консервативний (без розкручування спіралі);
напівконсервативний (батьківська спіраль розкручується, і обидві частини є матрицями для синтезу дочірніх макромолекул);
дісперсівний (батьківська ДНК розпадається на безліч фрагментів, які і беруться за основу для синтезу дочірніх макромолекул).
Реплікація ДНК
У бактеріальній клітині реплікація йде по напівконсервативної шляху. Розкручування батьківської молекули відбувається в результаті впливу ферментів, а по завершенні процесу реплікації та оформлення двох нуклеоидов в тілі бактеріальної клітини, процес ділення входить у свою найактивнішу фазу.
Мітохондрії
Забезпечення живої клітини енергією – відповідальна місія. Якщо вона буде провалена, ніякої мови про поділ і спадщині йти не буде.
У бактерії, в якій відсутні спеціальні органели (мітохондрії) для синтезу АТФ, енергія виробляється безпосередньо в цитоплазмі і споживається усіма клітинними структурами.
У еукаріотів абсолютно інша картина. Великі клітинні конструкції не можуть собі дозволити пустити на самоплив процес забезпечення всіх своїх складових енергією. Саме для цих цілей служить своєрідна енергетична станція – мітохондрія.
Будова мітохондрії і її роль у великій клітці з ядром – ще одне підтвердження на користь еволюційного симбіозу бактерій, які спільними зусиллями створили еукаріотичну клітку.
Мітохондрія також містить ДНК із спадковою інформацією, і так само, як в бактерії, ця ДНК не упакована в оформлене ядро, а спочиває всередині мітохондрії, в якості двоспіральної кільцевої макромолекули.
Гіпотеза симбиогенеза
Незалежно від того, яка діяльність з передачі спадкової інформації відбувається в ядрі еукаріоти, мітохондрія самостійно здійснює процес реплікації власної ДНК.
Вироблення АТФ мітохондрій відбувається по тому ж шляху, що і у бактерій:
При окисно-відновних реакціях;
в результаті роботи мембранного (йдеться про мембрані мітохондрії) АТФ-синтетазної комплексу.
Саме ці процеси є основними при постачанні бактерії енергією, і мітохондрія еукаріоти їх дублює.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)