Прокариоты происхождение

Материал настоящего раздела посвящен общей характеристике прокариотных организмов (в основном эубактерий), отличающихся морфологическим и особенно физиологическим разнообразием. В основе морфологического разнообразия лежат различия в размерах и форме отдельных клеток, способах их деления, природе и наборе цитоплазматических включений, строении клеточной стенки и структур, локализованных снаружи от нее, наличии и типе дифференцированных форм, образующихся в процессе жизненного цикла. Всем этим вопросам посвящены главы 4 и 5. В главах 6 — 9 представлена общая картина физиологического разнообразия прокариот, складывающегося из различий в механизмах получения энергии и источниках питания, разного отношения к молекулярному кислороду и другим факторам внешней среды, прежде всего свету, температуре, кислотности среды. В главе 10 обсуждаются генетические механизмы, приведшие в процессе эволюции к структурно-физиологическому разнообразию прокариот. Глава II, посвященная проблемам систематики и описанию основных групп прокариот, иллюстрирует на конкретных примерах материал, представленный в предыдущих главах. Завершает раздел глава 12, в которой излагается наиболее общепринятая гипотеза происхождения жизни на Земле, приведшая к возникновению первичной клетки, и имеющийся в настоящее время экспериментальный материал, подтверждающий эту гипотезу. [c.24]

В предыдущей главе был рассмотрен ряд групп прокариот, относящихся к эубактериям, получающих энергию в реакциях субстратного фосфорилирования и не зависящих от молекулярного кислорода. Их предки появились на Земле, когда в ее атмосфере отсутствовал Оз. Единственным источником свободной энергии, доступным первобытным организмам, была химическая энергия органических молекул, возникших в основном абиогенным путем. Увеличение численности популяций приводило к возрастанию использования органических молекул в окружающей среде, которое на определенном этапе стало превышать их накопление. В результате органические вещества постепенно исчерпывались из среды. Создавалась критическая ситуация, вызываемая нехваткой соединений, которые могли бы служить источником свободной энергии для организмов. Перед ними возникла проблема поиска новых источников углеродного питания и свободной энергии. В энергетическом плане необходимо было найти способ получения энергии за счет постоянно действующего источника. Такой источник энергии представляет собой солнечная радиация. Глобальное значение развившейся способности использовать световую энергию в том, что фотосинтез — единственный процесс, приводящий к увеличению свободной энергии на нашей планете. Таким образом, фотосинтез обязан своим происхождением экологическому кризису, возникшему в результате исчерпания на определенном этапе развития жизни органических ресурсов планеты. [c.262]

Если каротины являются продуктами растительного и микробного происхождения, то витамин А и его производные образуются в животных тканях, есть одно исключение - галобактерии, которые также образуют витамин А. Именно ретиналь принимает очень большое участие в акте зрения. Витамин А требуется для роста костей, для процессов сперматогенеза и в поддержании секреторной функции слизистых оболочек. Витамин А необходим для нормального эмбрионального развития и во многих других важных процессах живых организмов. Каротиноиды заш иш ают клетки прокариот от губительного действия ультрафиолетовых лучей и т.д. [c.271]

Наиболее просто устроенные мельчайшие клетки, имеющие самое древнее происхождение, носят название прокариоты они представлены различными видами одноклеточных микроорганизмов - бак- [c.28]

Могли ли мы представить себе, что за последние годы методы исследования ДНК получат такое колоссальное развитие. К замечательным методам, с помощью которых в настоящее время можно изучать ДНК, относятся методы создания молекул ДНК путем соединения последовательностей, имеющих совершенно разное происхождение. Получаемый продукт часто называют рекомбинантной ДНК, а методы (более популярный термин)-генетической инженерией. Эти методы в равной степени применимы к прокариотам и к эукариотам, хотя их возможности особенно очевидны при изучении эукариотических геномов. Используя такие методы, можно выделить и охарактеризовать гены, недоступные для изучения другими способами. [c.236]

Рис. 1-22. Гипотеза о происхождении эукариот путем симбиоза аэробных и анаэробных прокариот

Основную массу атмосферы составляет инертный динитроген N2. По-видимому, он имеет эндогенное происхождение, хотя определение его содержания в магматических газах особенно ненадежно из-за загрязнения подсасываемым воздухом. Вместе с инертными газами его можно рассматривать как фон. Небольшая часть динитрогена усваивается в процессе синтеза биомассы сообществом и поступает в нее в стехиометрическом соотношении, определяемом содержанием белка и нуклеиновых кислот. Поэтому цикл азота и его летучих соединений жестко связан с циклом органического углерода отношением < 1/6. Единственным входом в цикл азота служит азот-фиксация, осуществляемая только прокариотами (рис. 2.3). Она служит для перевода азота из атмосферного резервуара в преходящий [c.132]

Таким образом, возникнув сначала как механизм синтеза клеткой Сб-соединений, т. е. для выполнения узкой специфической задачи, этот путь получил дальнейшее развитие и стал выполнять дополнительную функцию снабжения прокариот энергией в анаэробных условиях. Субстратная база для окислительного пентозофосфатного пути позднее была расширена, так как он стал использоваться и для сбраживания пентоз биогенного происхождения, накапливавшихся в окружающей среде. [c.219]

В настоящее время общепринято представление о том, что молекулярный кислород атмосферы имеет биогенное происхождение и его появление непосредственно связано с формированием нового типа фотосинтеза, при котором в качестве донора электронов используется вода. В условиях первобытной Земли до возникновения выделяющих кислород фотосинтезирующих прокариот единственным источником свободного кислорода была реакция фотолиза паров воды в атмосфере, происходящая под действием коротковолнового ультрафиолета. Одпако количество фотолитического кислорода было ничтожным. Образующийся кислород использовался для окисления газов первобытной атмосферы и восстановленных минералов, входящих в состав земной коры. [c.293]

Особенности строения и метаболизма метанобразующих бактерий послужили основанием для выделения их вместе с некоторыми другими прокариотами в группу архебактерий, рассматриваемых в качестве очень древней и особой линии эволюции. Однако эта точка зрения разделяется не всеми исследователями. Не исключено, что особенности метанобразующих бактерий вторичного происхождения и обусловлены занимаемой ими экологической нишей. [c.357]

Один из возможных способов увеличения фотосинтеза и, следовательно, продуктивности растений состоит в клонировании хлоро-пластных генов в клетках бактерий и их переносе в растения. Известно, что хлоропласты и прокариотические клетки сходны по ряду признаков. На основании этого возникла симбиотическая гипотеза происхождения хлоропластов, впервые выдвинутая А. С. Фамин-циньпл (1886). Согласно этой гипотезе, клетки прокариот и хлоропласты сходны. В них присутствуют кольцевые ДНК, 708-рибо-сомы синтез белков начинается с одной и той же аминокислоты — N-формилметионина, а синтез белка подавляется хлорамфенико-лом, а не циклогексимидом, как у эукариот. Позже было показано, что ДНК-зависимая РНК-полимераза Е. соН связывается с определенными участками ДНК хлоропластов шпината. [c.150]

Объединены прокариоты, по имеющимся данным, претендующие на более раннее происхождение, чем формы, включенные в I и П отделы. Клетки разной формы кокки, палочки, нити. Многие плеоморфны. Большинство имеют клеточную стенку, но она не содержит типичного пептидогликана. Клеточная стенка может быть построена только из белковых макромолекул или гетерополисахаридов. Окрашивание по Граму отрицательное или положительное. Большинство — строгие анаэробы. Многие имеют жгутики. Характеризуются экологическим и метаболическим разнообразием, способностью жить в экстремальных условиях. Объединены в класс АгсЬаеоЬас1ег1а [c.159]

Следует иметь в виду, что клетки прокариот и эукариот имеют отрицательный заряд и поэтому ионные взаимодействия, существующие между ними, присущи так же клеткам и субстратам, несущим электрический заряд Если этот заряд отрицательный (как и заряд клетки), то в среде должны быть двухвалентные катионы и адгезии, например, фибронектин клеточного или плазматического происхождения Фибронектин — гликопротеин с ММ 200-250 кДа Он найден на поверхности глиальных клеток и фибробластов, в плазме, амниотической и спинно-мозговой жидкостях [c.150]

АТР. Они обладают особым аппаратом дыхательной электрон-транспортной) цепью и ферментом АТР-синтазой, обе системы у прокариот находятря в плазматической мембране, а у эукариот-во внутренней мембране митохондрий. Ведущие свое происхождение от субстратов восстановительные эквиваленты (Н или электроны) в этих мембранах поступают в дыхательную цепь, и электроны переносятся на О 2 (или другие терминальные акцепторы электронов). В дыхательной цепи происходят реакции, представляющие собой биохимический аналог сгорания водорода. От химического горения молекулярного водорода они отли-чг ются тем, что значительная часть свободной энергии переводится при этом в биологически доступную форму, т.е. в АТР, и лишь небольшая доля рассецвается в виде тепла. [c.235]

Как видно из табл. 17, у большинства прокариотов преобладают поликапренолы с 11 изопреноидными остатками (С55), однако в микобактериях имеются переносчики с 10 остатками ( so). Поликапренолы эукариотов более высокомолекулярны, т. е. аналогичны долихолам (животного происхождения), их а-звено в отличие от такового подавляющего большинства прокариотов насыщенно. [c.215]

Все существующие ныне клетки подразделяются на два типа прокариотические (бактерии и их близкие родственники) и эукариотические. Считают, что первые близки в общих чертах с самыми ранними клетками-прарооителъницами Несмотря на сравнительную простоту строения, клетки прокариот весьма разнообразны в биохимическом отношении, например, у бактерий можно обнаружить все основные метаболические пути, включая три главных процесса получения энергии - гликолиз, дыхание и фотосинтез. Эукариотические клетки больше по размеру и имеют более сложную организацию, чем клетки прокариот. Они содержат больше ДНК и различных компонентов, обеспечивающих ее сложные функции. ДНК эукариот заключена в окруженное мембраной ядро, а в цитоплазме находится много других окруженных мембранами органелл. К ним относятся митохондрии, осуществляющие окончательное окисление молекул пищи, а также (в растительных клетках) хлоропласты, в которых идет фотосинтез. Целый ряд данных свидетельствует о происхождении митохондрий и хлоропластов от ранних прокариотических клеток, ставших внутренними симбионтами большей по размеру анаэробной клетки. Другая отличительная особенность эукариотических клеток - это наличие цитоскелета из белковых волокон, организующего цитоплазму и обеспечивающего механизм движения [c.41]

Рибосомам прокариот и эукариот свойственна высокая степень гомологии, несмотря на довольно существенные различия в числе и в размерах обоих видов компонентов - рРНК и белков. Преобладающая роль рРНК в структуре и функции рибосом, возможно, отражает происхождение белкового синтеза, на ранних этапах эволюционировавшего в среде, где катализ осуществляется с помощью РНК. [c.276]

Другую версию происхождения митоза выдвинул Гоксойр [714]. Несколько анаэробных прокариотических клеток установили между собой ценоцитные взаимоотношения, причем ДНК этих клеток собралась в центре. В результате возник анаэробный, но способный к митозу эукариот. Никаких подробностей относительно механизма концентрации автор не приводит. После появления в атмосфере кислорода эукариот вступил в симбиотические отношения с дышащими прокариотами (промитохондриями). Насс [1319] предположил, что в колонии прокариотов произошли слияние и крайняя специализация. Благожелательно обсуждая эту идею, Стэниер [1777] все же признал ее неприемлемой и отметил, что она несет на себе печать художественного вымысла. [c.192]

Цикл серы сопрягается с циклом органического углерода в реакциях сульфидогенеза, катализируемых только прокариотами, сульфат- и сероредуцирующими организмами. Окисление соединений серы осуществляется в двух направлениях анаэробного окисления аноксигеннымй фототрофными и аэробного - хемолитотрофными организмами. В биогеохимическом цикле серы участвуют следующие формы соединений серы, создающие значительные резервуары 1) сульфаты, преимущественно сульфаты моря 2) сульфиды в виде растворенного H2S и нерастворимых сульфидов металлов, частично эндогенного (вулканического) и в основном экзогенного (биогенного) происхождения 3) сера, в значительной части эндогенного происхождения. Разнообразные промежуточные соединения неполного окисления серы, как тиосульфат или SO2, появляются в транзитных формах и незначительной концентрации, не образуя резервуары. Подобно тому как конечным результатом сопряженных циклов углекислоты, органического углерода, кислорода оказывается накопление кислорода атмосферы, конечным продуктом серного цикла оказываются сульфаты океана. [c.15]

В литературе имеются сообщения о трансформации и трансдукции у эукариот. Такие примеры есть как для растений [2315], так и для культивируемых клеток животных. В некоторых случаях удавалось достигнуть экспрессии генов прокариот в клетках эукариот. ДНК прокариот в большинстве случаев принадлежала вирусам, но иногда была бактериального происхождения. Наиболее известный пример-перенос и экспрессия Gal-оперона Е. соИ в фибробласты человека, осуществленный в 1971 г. [2341]. У человека галактоза мета-болизируется так же, как у Е. соИ, и известны мутации, связанные с недостаточностью каждого из трех участвующих в метаболизме ферментов. Самой распространенной является галактоземия (23040), обусловленная дефектом P-gal-уридил-трансферазы. Инкубация таких клеток in vitro с лямбда-фагами, несущими Gal-one- [c.167]

В природе витамин В12 и родственные корриноидные соединения находят в клетках микроорганизмов, в тканях животных и некоторых высших растениях (горох, лотос, побеги бамбука, листья и стручки фасоли). Однако происхождение витамина В12 в высших растениях окончательно не установлено. Такие низшие эукариоты, как дрожжи и мицелиальные грибы, корриноиды, по-видимому, не образуют. Организм животных не способен к самостоятельному синтезу витамина. Среди прокариот способность к биосинтезу корриноидов широко распространена. Активно продуцируют витамин Bi2 представители рода Propioniba terium. Природные штаммы пропиоьовокислых бактерий образуют 1,0— 8,5 мг/л корриноидов, но получен мутант Р. shermanii М-82, с помощью которого получают до 58 мг/л витамина. [c.285]

Было обнаружено, что многие бактерии способны в больших количествах вырабатывать ферменты (гликозидазы, протеазы, липазы и др.), гидролизующие все типы полимерных молекул. Последними могут быть как молекулы внутриклеточного происхождения, т. е. синтезируемые самой клеткой, так и чужеродные, попавшие в клетку извне. Отрицательные последствия гидролиза собственных молекул (самопереваривание) очевидны. В то же время прокариоты нуждаются в гидролитических ферментах, так как это расширяет круг используемых ими веществ, включая в него полимеры разного типа. Становится понятна необходимость изолирования этих ферментов от цитоплазматического содержимого. Грамположительные бактерии выделяют гидролитические ферменты во внешнюю среду, у грамотрицательных они локализованы в периплазматическом просгранстве. Там же содержатся и водорастворимые белки, участвующие совместно с другими ферментными белками в активном транспорге веществ. [c.32]

Содержимое клетки отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной (ЦПМ) — обязательным структурным элементом любой клетки, нарушение целостности которого приводит к потере клеткой жизнеспособности. На долю ЦПМ приходится 8—15% сухого вещества клеток. У большинства прокариотных клеток ЦПМ — единственная мембрана. В клетках фототрофных и ряда хемотрофных прокариот содержатся также мембранные структуры, располагающиеся в цитоплазме и получившие название внутрицитоплазматических мембран. Их происхождение и функции будут рассмотрены ниже. [c.38]

Традиционная общая схема клеточной эволюции основывается иа следующих постулатах из популяции первичных клеток в результате целого ряда событий, приведших к повышению уровня клеточной организации, под давлением естественного отбора возникла популяция предковых прокариотных клеток, из которых в конечном итоге произошли разные группы прокариот. Маловероятно, чтобы предковые прокариотные клетки все были на одно лицо . Единственная их общая черта — прокариотная организация (см. табл. 1). Согласно этой схеме прокариоты имеют общее происхождение, т. е. являются монофилетической группой. Эукариотная клетка возникла в результате зндосимбиоза, в котором клеткой-хозяином и эндосимбионтом были существенно различающиеся между собой прокариотные клетки (рис. 44, Л). Одной из [c.140]

Новая общая схема клеточной эволюции, акцентирующая внимание на различиях между тремя группами, исходит из того, что эубактерии, архебактерии и ядерно-ци-топлазмагический компонент эукариотных клеток дивергировали от общего предка намного раньше, чем по традиционной схеме, когда уровень организации был ниже "современного прокариотного уровня. Каждая группа, самостоятельно и независимо. эволюционируя, достигла уровня организации, характерного для клеток прокариот (рис. 44,5). В соответствии с этой гипотезой существующие прокариоты имеют по-лифилетическое происхождение. [c.141]

О2 в группе кислородвыделяющих фототрофных прокариот — цианобактерий. У всех цианобактерий нитрогеназа чувствительна к О2, имеющему экзогенное и эндогенное происхождение. В соответствии с этим из всей совокупности обнаруженных у цианобактерий приспособлений можно выделить те, которые направлены на защиту от экзогенного кислорода, и те, которые предназначены для нейтрализации О2, образующегося внутри клетки в процессе фотосинтеза. [c.307]

Появление молекулярного кислорода открыло новые возможности для совершенствования системы получения живой клеткой энергии из химических соединений. Формируется способ получения энергии, основанный на глубоком окислении неорганических и органических соединений окружающей среды. (Органические соединения — теперь соединения, имеющие биогенное происхождение). Этот способ связан с созданием новой системы электронного транспорта, в принципе сходной, но не идентичной фотосинтетической системе переноса электронов, и сопряженному с ней механизму фосфорилирования, так называемому окислительному фосфорилированию. Последний, по современным представлениям, аналогичен механизму фотофосфорилирования. В мире прокариот обнаружено огромное разнообразие тршов жизни, у которых основным источником энергии служит окислительное фосфорилирование. Различия заключаются в природе доноров и акцепторов-электронов. [c.366]

Молекулярный кислород в метаболизме прокариот. ... Формирование у прокариот оксидазного механизма взапмодейстзи с молекулярным кислородом, сопряженного с запасанием энергии О происхождении обратимой протонной АТФазы Растворимые системы переноса электронов на Ог у первично ана [c.376]

Каждый вид микроорганизма может быть представлен рядом штаммов. В генетике микроорганизмов термином штамм обозначают генетически однородную культуру определенного вида, выделенную из одной клетки и отличающуюся от других штаммов происхождением, а часто и рядом признаков, несущественных для систематики. Штамм, выделенный из природы, называют диким типом. Одним из основных методов генетического анализа микроорганизмов является метод клонирования культуры. Клон — это генетически однородное потомство, полученное при размножении одной клетки (у прокариот) или вирусной частицы. У эукариотических микроорганизмов клон — потомство одной клетки (споры), делящейся митотически. [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология