Eukaryotik hujayralar yirtqichlar sifatida paydo bo'lishi mumkin

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26909/
Hujayraning molekulyar biologiyasi. 4-nashr.
Tafsilotlarni ko'rsatish
Qidiruv atamasi
Eukaryotlarda genetik ma'lumotlar
Eukaryotik hujayralar, umuman olganda, prokaryotik hujayralarga qaraganda kattaroq va murakkabroqdir va ularning genomlari ham kattaroq va batafsilroqdir. Kattaroq hajm hujayra tuzilishi va funktsiyasidagi tub farqlar bilan birga keladi. Bundan tashqari, evkaryot hujayralarining ko'p sinflari ko'p hujayrali organizmlarni hosil qiladi, ular hech qanday prokariot bilan teng bo'lmaydigan murakkablik darajasiga erishadilar.

Ular juda murakkab bo'lganligi sababli , eukaryotlar molekulyar biologlarga ushbu kitobning qolgan qismida bizni qiziqtiradigan maxsus muammolar to'plamiga duch kelishadi. Hujayralar va organizmlar ichidagi genetik ma'lumotlarni tahlil qilish va manipulyatsiya qilish orqali biologlar tobora ko'proq bu muammolarni hal qilmoqdalar. Shuning uchun ökaryotik genomning o'ziga xos xususiyatlari haqida bir narsa bilish eng boshida muhimdir . Biz eukaryotik hujayralar qanday tashkil etilganligini, bu ularning hayot tarzini qanday aks ettirishini va ularning genomlari prokariotlarnikidan qanday farq qilishini qisqacha ko'rib chiqishdan boshlaymiz. Bu bizni molekulyar biologlar genetik ma'lumotlardan foydalanib, eukaryotik organizmlar qanday ishlashini aniqlashga harakat qilayotgan strategiyaning konturiga olib keladi.

Eukaryotik hujayralar yirtqichlar sifatida paydo bo'lishi mumkin
Ta'rifga ko'ra, eukaryotik hujayralar o'zlarining DNKlarini alohida ichki bo'linmada , yadroda saqlaydilar . DNK sitoplazmadan ikki qavatli membranadan tashkil topgan yadro qobig'i bilan ajratiladi . Eukaryotlar, shuningdek, ularni prokaryotlardan ajratib turadigan boshqa xususiyatlarga ega ( 1-31-rasm ). Ularning hujayralari, odatda, chiziqli o'lchamlari bo'yicha 10 marta va hajmi bo'yicha 1000 marta kattaroqdir. Ularda sitoskeleton - oqsil tizimi mavjudfilamentlar sitoplazmani kesib o'tadi va ularga biriktiruvchi ko'plab oqsillar bilan birgalikda hujayraga mexanik kuch beradigan, uning shaklini boshqaradigan, harakatini boshqaradigan va boshqaradigan to'sinlar, arqonlar va motorlar tizimini hosil qiladi. Yadro qobig'i ichki membranalar to'plamining faqat bir qismi bo'lib , ularning har biri tuzilishi jihatidan plazma membranasiga o'xshaydi va hujayra ichidagi turli xil bo'shliqlarni o'z ichiga oladi, ularning aksariyati ovqat hazm qilish va sekretsiya bilan bog'liq jarayonlarda ishtirok etadi. Aksariyat bakteriyalarning mustahkam hujayra devoriga ega bo‘lmagan hayvonlar hujayralari va protozoa deb ataladigan erkin yashovchi eukaryotik hujayralar fagotsitoz orqali o‘z shakllarini tez o‘zgartirib, boshqa hujayralar va mayda jismlarni yutib yuborishi mumkin.1-32-rasm ).

1-31 -rasm Eukaryotik hujayralarning asosiy xususiyatlari
Rasmda odatiy hayvon hujayrasi tasvirlangan, ammo deyarli barchasi bir xil komponentlar o'simliklar va zamburug'larda va xamirturush va protozoa kabi bir hujayrali evkaryotlarda uchraydi . O'simlik hujayralarida bu erda ko'rsatilgan komponentlarga qo'shimcha ravishda xloroplastlar mavjud va ularning plazma membranasi tsellyulozadan hosil bo'lgan qattiq tashqi devor bilan o'ralgan .

1-32-rasm Fagotsitoz
Filmdan olingan ushbu kadrlar seriyasi antikor bilan ishlov berilgan qizil qon tanachasini (sun'iy ravishda qizil rangga bo'yalgan) yutib yuborayotgan inson oq qon hujayralarini ( neytrofilni ) ko'rsatadi . (Stiven E. Malavista va Enn de Boisfleury Chevansning izni bilan.)

Bu xususiyatlarning barchasi qanday va qanday ketma-ketlikda rivojlanganligi haligacha sir bo'lib qolmoqda. Biroq, bir to'g'ri fikr shundaki, ularning barchasi yirtqich bo'lgan, boshqa hujayralarni qo'lga olish va ularni eyish orqali yashaydigan ibtidoiy eukaryotik hujayraning hayot tarzini aks ettiradi (1-33-rasm). Bunday turmush tarzi moslashuvchan plazma membranasiga ega bo'lgan katta hujayrani , shuningdek, ushbu membranani qo'llab-quvvatlash va harakatlantirish uchun ishlab chiqilgan sitoskeletonni talab qiladi. Bundan tashqari , genomni sitoskeleton harakatining shikastlanishidan himoya qilish uchun hujayraning uzun, mo'rt DNK molekulalarini alohida yadro bo'linmasida saqlashni talab qilishi mumkin.

1-33- rasm Boshqa hujayralarni yeydigan bir hujayrali evkaryot
(A) Didinium - yirtqich hayvonlar, kipriklilar deb nomlanuvchi guruhga tegishli . Uning diametri taxminan 150 mkm bo'lgan sharsimon tanasi bor, uni ikki chekka kiprikchalar bilan o'ralgan - doimiy ravishda urib turadigan qiyshiq, qamchiga o'xshash qo'shimchalar; uning oldingi uchi tumshug'iga o'xshab, bitta o'simtadan tashqari tekislangan. (B) Didinium odatda suvda kirpiklarini sinxron urish orqali yuqori tezlikda suzadi. U mos o'ljaga, odatda boshqa turdagi protozoalarga duch kelganida, tumshug'idan ko'plab mayda shol qiluvchi o'qlarni chiqaradi. Keyin Didinium fagotsitoz orqali boshqa hujayraga yopishadi va uni yutadi, o'zi kabi deyarli katta bo'lgan qurbonini yutish uchun ichi bo'sh to'p kabi teskari. (D. Barlouning izni bilan.)

Eukaryotik hujayralar simbiozdan paydo bo'lgan

Yirtqich hayot tarzi eukaryotik hujayralarning yana bir xususiyatini tushuntirishga yordam beradi. Deyarli barcha bunday hujayralar mitoxondriyalarni ham o'z ichiga oladi ( 1-34-rasm ). Bular sitoplazmadagi kichik jismlar bo'lib , ikki qavatli membrana bilan o'ralgan bo'lib, ular kislorodni o'zlashtiradi va oziq-ovqat molekulalarining, masalan, shakarning oksidlanishidan energiya oladi va hujayra faoliyatini quvvatlaydigan ATPning katta qismini ishlab chiqaradi. Mitoxondriyalar hajmi bo'yicha kichik bakteriyalarga o'xshaydi va ular bakteriyalar kabi dumaloq DNK molekulasi shaklida o'z genomiga ega. , eukaryotik hujayraning boshqa joylaridan farq qiladigan o'zlarining ribosomalari va o'zlarining o'tkazuvchi RNKlari. Mitoxondriyalar erkin yashovchi kislorod almashinuvchi ( aerob ) eubakteriyalardan kelib chiqqanligi, aks holda kisloroddan bunday foydalana olmaydigan (ya'ni anaerobik ) ajdodlar eukaryotik hujayrasi tomonidan yutilgani deyarli aniq. Ovqat hazm qilishdan qochib, bu bakteriyalar simbiozda rivojlanib , uy egalari uchun energiya ishlab chiqarish evaziga boshpana va oziqlanish oldi ( 1-35-rasm ). rivojlandi ). Ibtidoiy anaerob evkaryot yirtqich hujayrasi va aerob bakteriya hujayrasi o'rtasidagi bu hamkorlik taxminan 1,5 milliard yil oldin, Yer atmosferasi kislorodga birinchi marta boy bo'lgan paytda o'rnatilgan deb taxmin qilinadi.

1-34-rasm A mitoxondriya
(A) Elektron mikroskopda ko'rinib turganidek, kesma . (B) Uch o'lchamli tuzilishni ko'rsatish uchun uning bir qismi kesilgan mitoxondriyaning chizmasi. (C) Sxematik eukaryotik hujayra, mitoxondriyaning ichki bo'shlig'i, mitoxondriyal DNK va ribosomalarni o'z ichiga olgan, rangli. Oziq-ovqat molekulalarining oksidlanishidan ATP hosil qiluvchi oqsillarni o'z ichiga olgan silliq tashqi membrana va konvolyutsiyalangan ichki membranaga e'tibor bering. (A, Daniel S. Friendning izni bilan.)

1-35 -rasm Mitoxondriyalarning kelib chiqishi
Ajdodlar eukaryotik hujayrasi mitoxondriyaning bakterial ajdodini yutib, simbiotik munosabatlarni boshlagan deb taxmin qilinadi.

Ko'pgina eukaryotik hujayralar, xususan, o'simliklar va suv o'tlari, shuningdek , mitoxondriyaga o'xshash kichik membrana bilan chegaralangan organellalarning yana bir sinfini - xloroplastlarni o'z ichiga oladi ( 1-36-rasm ). Xloroplastlar atmosferadagi karbonat angidrid va suvdan uglevodlarni sintez qilish uchun quyosh nuri energiyasidan foydalanib, fotosintezni amalga oshiradi va mahsulotlarni oziq-ovqat sifatida xost hujayrasiga etkazib beradi. Mitoxondriyalar singari, xloroplastlar ham o'z genomiga ega va deyarli shubhasiz, mitoxondriyaga ega bo'lgan hujayralar tomonidan olingan simbiotik fotosintetik bakteriyalar sifatida paydo bo'lgan ( 1-37-rasm ).

1-36-rasm Xloroplastlar
Bu organellalar quyosh nuri energiyasini o'simlik hujayralarida va ba'zi bir hujayrali evkaryotlarda ushlab turadi. (A) Yashil xloroplastlarni ko'rsatadigan yorug'lik mikroskopida ko'rinadigan moxdagi barg hujayralari. B) o‘t bargidagi xloroplastning elektron mikrografigi , yorug‘lik so‘rilishi uchun xlorofill molekulalarini o‘z ichiga olgan ichki membranalarning juda burmalangan tizimini ko‘rsatadi. (C) (B) ning izohli chizmasi. (B, Eldon Nyukomning izni bilan.)

1-37-rasm Xloroplastlarning kelib chiqishi
Mitoxondriyaga ega bo'lgan erta evkaryot hujayra fotosintetik bakteriyani (siyanobakteriya) yutib yubordi va uni simbiozda saqlab qoldi . Barcha zamonaviy xloroplastlar o'zlarining ajdodlarini bir milliard yil oldin ichki simbiont (endosimbiont) sifatida qabul qilingan siyanobakteriyalarning bir turiga borib taqaladilar.
Xloroplastlar bilan jihozlangan eukaryotik hujayra boshqa hujayralarni o'lja sifatida ta'qib qilishning hojati yo'q; u ajdodlaridan meros qolgan tutqun xloroplastlar bilan oziqlanadi. Shunga mos ravishda, o'simlik hujayralari, harakatlanish uchun sitoskeletal uskunaga ega bo'lsa-da, shaklini tez o'zgartirish va fagotsitoz orqali boshqa hujayralarni yutish qobiliyatini yo'qotdi . Buning o'rniga ular o'z atrofida qattiq, himoya hujayra devorini yaratadilar . Agar ajdodlar evkariotlari haqiqatan ham boshqa organizmlar uchun yirtqich bo'lgan bo'lsa, biz o'simlik hujayralarini ovchilikdan dehqonchilikka o'tgan evkaryotlar sifatida ko'rishimiz mumkin.

Zamburug'lar yana bir eukaryotik hayot tarzini ifodalaydi. Zamburug'li hujayralar, hayvonlar hujayralari kabi, mitoxondriyalarga ega, ammo xloroplastlarga ega emas; lekin hayvonlar hujayralari va protozoalardan farqli o'laroq , ular qattiq tashqi devorga ega bo'lib, ularning tez harakat qilish yoki boshqa hujayralarni yutib yuborish qobiliyatini cheklaydi. Qo'ziqorinlar ovchilardan tozalovchiga aylanganga o'xshaydi: boshqa hujayralar ozuqa molekulalarini chiqaradi yoki o'limdan keyin ularni chiqaradi va zamburug'lar bu qoldiqlar bilan oziqlanadi - ovqat hazm qilish fermentlarini tashqariga chiqarish orqali hujayradan tashqarida zarur bo'lgan barcha hazm qilishni amalga oshiradi.