Протоклетки

Термин протоклетки, по-видимому, можно рассматривать в качестве аналога названия прогеноты . [c.194]

Эволюция протоклетки на пути возникновения первичной клетки [c.197]

Примером комплексов, возникших в результате сочетания различных молекул (органических и неорганических), могут быть современные коферменты. Число известных коферментов невелико, но они являются универсальными, присущими всем живым организмам катализаторами. Универсальность современных коферментов говорит об их раннем возникновении в процессе формирования метаболического аппарата, а их стабильность на протяжении столь длительного процесса эволюции — о наилучшем из всех возможных вариантов соответствии выполняемым функциям. Протоклетки, будучи предельно гетеротрофными, вначале, вероятно, просто заимствовали сложные коферменты из внешней среды и только значительно позднее у них (или у более совершенных клеток) развилась способность к самостоятельному синтезу коферментов. [c.199]

Как известно, в современных клетках функции ДНК заключаются в получении, хранении и передаче информации последующим поколениям. Без ДНК и РНК невозможно точное воспроизведение всех свойств клетки, в основе которых лежит функционирование специфических белков. В модельных опытах была показана относительная простота и легкость возникновения пространственно обособленных систем, построенных из протеиноидов, характеризовавшихся определенным постоянством аминокислотных последовательностей. Это могло служить указанием на то, что информация о полипептидах типа протеиноидов была заключена в них самих, а следовательно, подводило к следующему выводу на начальном этапе эволюции протоклетки могли воспроизводиться и передавать информацию потомству без участия нуклеиновых кислот. [c.200]

В гл. 11 и 12 были обсуждены проблемы возникновения первичной клетки из гипотетической протоклетки и последующего пути прогрессивной эволюции первичной клетки. Как было обнаружено в 70-х гг. XX в., на раннем этапе этого пути могло произойти выделение трех основных ветвей, каждая из которых самостоятельно и независимо эволюционировала, результатом чего явилось существование в рамках прокариотной клеточной организации двух крупных таксономических фупп эубактерий и архебактерий. [c.205]

Итак, клетку, а также протоклетку можно в какой-то мере сравнить с лабораторией , в которой идет расчленение на части поступающих молекулярных структур и синтез новых. Сборка идет в определенной последовательности с помощью специфических ферментативных систем. Все процессы развиваются в конечном итоге в том направлении, чтобы из расчлененных молекул субстрата создать ферментативные белки, характерные для данной клетки. [c.289]

Совершенно ясно, что возникновение таких координированных комплексов ферментативных белков достигается не сразу и не случайно. При их создании, как мы уже отмечали, действует принцип естественной отсортировки. Каждое целесообразное изменение в цикле развития, вызванное соответствующими условиями, передается новым циклам. Процессы, в которых возникали неблагоприятные изменения цикла развития, гибнут. Случайное новшество, присоединение какой-нибудь атомной группы к той или иной молекуле, тотчас апробируется на практике в условиях развития данного процесса в данной среде. Если это случайно возникшее новшество увеличивает стойкость циклического процесса в отношении ингибирующих факторов или увеличивает скорость процессов, в частности скорость роста протоклетки, то это новшество прививается, т. е. оно будет повторяться, ибо процесс является циклическим, и последующий цикл повторяет цикл развития измененного исходного. [c.289]

Вопрос о природе сил, которые вызывают деление, пока еще далек от своего решения, в частности, это могут быть силы хемо-осмотического давления, когда частица делится на две (или более) потоками молекул конечных продуктов реакции, идущих радиально от центральных частей протоклетки [c.291]

Однако даже эти способные к делению протоклетки все еще плохо приспособлены к развитию в меняющихся условиях среды. Пусть, например, для их бесперебойного развития необходимо наличие определенной кислотности среды. Между тем конвекционные потоки в среде, где идет развитие клеток, могут перенести их в области с весьма сильной кислотностью. Вместе с тем могут наступать и другие внезапные неблагоприятные для развития процесса условия в среде. [c.292]

Поэтому в ходе естественной отсортировки выделяются такие морфологически дифференцированные протоклетки, которые состоят из центрального ядра и окружающей протоплазменной оболочки. Последняя играет роль физико-химического буфера, где по известным физико-химическим законам происходит подготовительная обработка питательного продукта. Продукты этих реакций диффундируют затем к ядру и вступают здесь в новую систему реакций. Таким образом, на этом этапе эволюции цепных процессов появились морфологически дифференцированные простейшие формы клеток. [c.292]

ВИЛЬНО приготовленные микросферы устойчивы, однообразны и обладают определенной ультраструктурой. В некоторых случаях они имеют двуслойную оболочку и избирательно поглощают растворенные вещества путем диффузии. В гипер-или гипотонических растворах они соответственно сморщиваются или набухают. Микросферы могут расти путем аккреции и размножаться посредством почкования или сходных процессов, несколько напоминая этим микроорганизмы. На какой-то стадии их можно рассматривать как протоклетки [622—624, 626, 627]. [c.56]

Простых молекулярных систем, возможно, даст нам ключ к выяснению процессов развития протоклетки. [c.263]

Было показано, что таким же способом протоклетки могут образовываться в системах с другими комбинациями аминокислот [391. У таких микросфер имелись вакуоли, включения и внешние стенки, что говорит в пользу предположения, согласно которому [c.279]

Колотилов Н. H., Литвинов Н. Я. Размер протоклетки как функция физико-химических характеристик каталитической системы // Тез. Всесоюз. конф. Современные проблемы эволюционной биохимии и происхождения жизни (Петрозаводск, 6—10 августа 1984 г.).— Петрозаводск Б. и., [c.204]

ЛОТЫ, обладающие ферментативной активностью (их называют также рибозимами), появились раньше белковых ферментов, поскольку полирибонуклеотиды, по-видимому, обладают как способностью к самовоспроизведению, так и каталитическими свойствами. Эти примитивные молекулы, вероятно, давали возможность протоклетке функционировать в отсутствие ДНК или белка. Сложные ферменты, такие, как рибонуклеаза Р, можно рассматривать как ископаемые макромолекулы, сохранившие свое функциональное значение с добиологического периода. [c.330]

Характерно, что в современных теориях происхождения жизни вновь выплыло подобие модных когда-то осмотических клеток сейчас их называют протоклетками, полагают, что они отделены от питательной среды мембранной оболочкой и содержат все необходимые ингредиенты — нуклеотиды, полипептиды, липиды и полисахариды или их различные комбинации. Можно —и пора — поставить вопрос так какие суперпозиции различных фазовых, агрегатных и релаксационных состояний полимеров, внутри которых (состояний) возможны разнообразные переходы — и при учете особых свойств полимеров, лишь часть которых отражена в книге [268] —неживая система пре- вратится в живую — и обязательно ли для подобного рода опытов пользоваться естественным сырьем Примерно таким вопросом заканчивался очерк [5] и сейчас, когда физика полимеров сделала гигантский скачок вперед (точнее, она сейчас находится в состоянии этого скачка), а многие проблемы и перспективы прояснились, уместно вновь задать этот вопрос. [c.401]

С. Фокс, охлаждая растворенные в воде протеиноды, получил микроскопические частицы, названные им микросферами, которые обладали определенной внутренней организацией и рядом интересных, с биологической точки зрения, свойств. Смешивание раствора гуммиарабика и желатины приводит к формированию другого вида микроскопических структур, названных коацер-ватными каплями. Позднее было показано, что коацерваты возникают в результате объединения различных полимеров, например полипептидов и полинуклеотидов, при этом для получения коацерватов основное значение имеет не специфичность внутримолекулярного строения образующих их компонентов, а степень их полимеризации. Такие пространственно обособленные открытые системы, построенные из полимеров, были названы протоклеткам и . [c.194]

Рассмотрим коротко некоторые свойства микросфер, взяв их в качестве модели протоклетки. Протеиноидные микросферы имеют сферическую форму, диаметр их в зависимости от условий получения колеблется от 0,5 до 7 мкм (рис. 50). По величине и форме они напоминают кокковые формы бактерий, иногда образуют цепочки, похожие на цепочки стрептококков. Каждая микросфера содержит около Ю молекул протеиноида. Протеиноид- [c.194]

Как из гипотетической протоклетки возникла первичная клетка, способная к самовоспроизведению, до сих пор не известно. В лабораторных условиях не удалось получить самореплицирую-щуюся систему из простых предшественников. Поэтому мы можем остановиться только на некоторых процессах, имеющих определенное теоретическое или экспериментальное обоснование, необходимых для зарождения первичной клетки появлении асимметрии живых организмов, возникновении и эволюции каталитической активности и матричного синтеза. [c.197]

Дальнейщее усложнение структуры и совершенствование функции полипептидов приводило к появлению в них определенных аминокислотных группировок, которым в какой-то степени была присуща полезная для протоклетки каталитическая активность. Однако возникновение более совершенного полипептида создавало преимущество для породившей его протоклетки только в том случае, если появившееся определенное сочетание аминокислотных остатков в полипептиде могло быть передано дочерним протоклеткам. При отсутствии такой способности возникшее удачное сочетание аминокислотных остатков в полипептиде терялось при последующем разрастании протоклеток. Таким образом, для дальнейшей эволюции протоклеток необходимо было создание специального аппарата, который обеспечивал бы в ряду их поколений точное воспроизведение полипептидов с определенно закрепленным расположением аминокислотных остатков. Это привело к формированию принципиально нового механизма синтеза — матричного синтеза, в основе которого лежит использование свойств нового класса органических соединений — полинуклеотидов. [c.200]

Современные живые клетки обладают сложной, высокоорганизованной системой реакций, катализируемых ферментами. Специализированные компоненты клеток улавливают солнечную энергию и превращают ее в энергию химических связей, запасаемую в форме АГФ, глюкозы и подобных им соединений. Другие клетки способны расщеплять эти соединенил и использовать образующуюся энергию для поддержания своей внутренней целостности и для роста. Влолне вероятно, чго простейшие протоклетки не имели интегрированных систем биохимических реакций, аналогичных, тем которые сущесгвуюг в современных клетках. Скорее всего эти первичные развивающиеся единицы живой материи использовали для поддержания своей структуры вещества, которые поставлялись в результате простых реакций при действии. малоэффективных катализаторов. [c.263]

Не является уникальным свойством живых систем и способность их к росту, ибо этой способностью обладают также кристаллы [21. Точно также и репродуктивную функцию нельзя считать тем свойством, на основе которого мы можем счесть данный объект живым ведь, скажем, амеба, лишенная ядра, будучи живой, не способна тем не менее к воспроизведению 13]. Она еще долго сохраняет свои обычные метаболические функции и все характерные свойства живых систем, за исключением способности к размножению. Протоклетки могли расти за счет непрерывного накопления веществ, проходящих через избирательно действующие мембраны и каталитически превращающихся в различные протоклеточные компоненты. Деление в таком случае могло бы происходить по достижении некоторого критического размера, когда клетка уже не в состоянии сохранять интактпость за счет сил поверхностного натяжения. В результате клегка должна разделиться на меньшие единицы, каждая из которых имеет необходимые для ее функционирования компоненты (например, катализаторы и мембраны). [c.264]

Все эти наблюдения подтверждают предположение, согласно которому тем самым ссединениям, из которых состоит клетка, присущи свойства, необходимые для организации клеточных образований. Поэтому можно думать, что протоклетки.появились в первобытных условиях тогда, когда посредством любого из способов, обсуждавшихся в предыдущих главах, возник необходимый для этого материал. Хотя смеси, использовавшиеся для образования аутосинтетических клеток, весьма сложны и скорее всего не могут служить моделью ранних стадий биогенеза, тем не менее явление самоорганизации, наблюдаемое в этих смесях, имеет близкое отношение к нашей проблеме. [c.286]

Анаэробный метаболизм Образование клеточной мембраны Протоклетки Полимеризация макрамаяекдл [c.298]

А. Это предположение совершенно справедливо. Я отчетливо представляю себе, что между эволюционно-химическими исследованиями и изучением современных организмов имеется, так сказать, двусторонняя связь. Прежде всего, чем больше мы узнаем о процессах, происходящих в клетке на молекулярном уровне, тем легче нам планировать эксперименты, предназначенные для изучения процесса возникиовения клетки. Вы помните, например, что в гл. V мы высказали предположение, согласно которому образование упорядоченных полипептидов на первобытной Земле могло предшествовать появлению упорядоченных полинуклеотидов. По этой модели информация, заключенная в упорядоченных полипептидах, могла затем использоваться для образования упорядоченных нуклеотидных последовательностей (или каким-либо образом влиять на этот процесс). Однако попытка продемонстрировать наличие такого рода взаимоотношений в экспе-римепте окончилась неудачей. Живая клетка не способна непосредственно использовать информацию РНК-посредника для построения аминокислотных последовательностей в новых белках (эта информация переносится через ряд промежуточных стадий с участием ферментов) в связи с этим вполне возможно, что и при развитии примитивных биодинамических функций в процессы взаимодействия м жду полипептидами и полинуклеотидами был вовлечен какой-то дополнительныйфактор. Наша работа в области изучения проблем химической эволюции и примитивного метаболизма непосредственно зависит от выяснения того, каким образом клетка выполняет свои функции. Только тогда, когда выяснится, как клетка выполняет свои многообразные функции, мы сможем планировать эксперимен гы, целью которых будет выяснение того, как эти явления могли развиться из простых реакций, протекавших в протоклетках. [c.319]

С. Фокс, охлаждая растворенные в воде протеииоиды, получил микроскопические частицы, названные им микросферами, которые обладали определенной внутренней организацией и рядом интересных, с биологической точки зрения, свойств. Голландский исследователь X. Г, Б. де Ионг (Н. G. В. de Jong), смешивая раствор гуммиарабика и желатины, наблюдал формирование микроскопических структур, названных им коацерватными каплями. Позднее было показано, что коацерваты возникают в результате объединения различных полимеров, например полипептидов и полинуклеотидов, при этом для получения коацерватов основное значение имеет не специфичность внутримолекулярного строения образующих их компонентов, а степень их полимеризации. Такие пространственно обособленные открытые системы, построенные из полимеров и обладающие, как это будет лока-зано, способностью к росту и отбору, были названы протоклетками, или протобионтами (пробионтами). Рассмотрим коротко некоторые свойства микросфер, взяв их в качестве модели протоклетки, поскольку весь ход предыдущего изложения позволяет представить процесс эволюции в виде следующих последовательных этапов ами-нокислоты->протеиноиды->микросферы (протоклетки) первичные клетки- -- современные прокариотные клетки. [c.169]

При изменении условий внешней среды наблюдали движение материала внутри частицы от центра к периферии, деление микрочастицы и образование двойного пограничного слоя. Окрашивание по Граму обнаружило, что микрооферы, образованные из кислых про-теиноидов, грамотрицательны микросферы, в состав которых входят в достаточном количестве основные протшноиды, грамположительны. Из других свойств, присуш их микросферам и представляющих интерес с эволюционной точки зрения, можно указать на существование у них барьеров с избирательной проницаемостью способность к делению и почкованию подвижность, возрастающую после добавления к суспензии микросфер АТФ способность к росту путем наращивания массы микрочастицы тенденцию к контактированию друг с другом. В протеиноидных микросферах найдена ферментоподобная активность, которой обладали образующие их протеиноиды. Однако этот вопрос для микросфер нуждается в дальнейшем исследовании, поэтому проблему каталитической активности в протоклетках мы разберем на модели коацерватных капель. [c.170]

Как можно видеть из изложенного выше, уже пространственно обособленные открытые системы обладали примитивным метаболизмом в том смысле, что их структурная организация создавала благоприятные условия для протекания определенной последовательности биохимических реакций. Одни ш продуктов этих реакций ассимилировались протоклеткой, другие выделялись в среду. Как следствие этого происходило увеличение объема и массы протоклеток, приводящее к их последующему дроблению ( делению ) И образованию дочерних протоклеток. Возникшие дочерние протоклетки, вероятно, до известной степени сохранял1И специфичность своего взаимодействия с внешней средой, поглощая из нее определенные компоненты и подвергая их превращениям также в определенном направлении. Если в ряду поколений протоклеток сохранялось относительное постоянство их свойств, его можно рассматривать как формирование способности закреплять ( наследовать ) определенные признаки. Находясь под постоянным давлением пред биологического естественного отбора, про-то клетки эволюционировали в сторону совершенствования своих метаболических способностей, т. е. определенными преимуществами обладали те протоклетки, метаболический аппарат которых был более приспособлен к условиям внешней среды, приводил к более активному обмену с ней, а отсюда И к более интенсивному разрастанию популяции определенного типа протоклеток. [c.172]

Известно, что в основе метаболизма современных клеток лежит совершенный каталитический аппарат. Поэтому эволюционное развитие протоклеток, прежде всего, связано с развитием и совершенство-ва1нием их каталитических активностей. Первыми катализаторами, доступными для прото клеток, были относительно простые органические и неорганические соединения внешней среды. Хорошо известна способность солей ряда металлов ускорять реакции переноса водорода. Каталитическая активность этих неорганических соединений очень невысока. Оказалось, что ее можно существенно повысить при сочетании неорганических соединений с некоторыми органическими молекулами. Например, ионы железа могут в незначительной степени ускорять реакции переноса водорода. Если железо ввести в порфири-новое кольцо, -каталитическая активность этого комплекса будет в 1000 раз выше, чем каталитическая активность ионов железа. Можно представить, что аналогичный путь усовершенствования простых катализаторов имел место в процессе эволюции прото клеток. При этом следует подчеркнуть, что эволюция каталитической активности могла иметь место только в условиях включения этих катализаторов в систему метаболического аппарата протоклетки. (Молекулы катализаторов, находящиеся просто в растворе, эволюционировать не могут, так как самим молекулам их способность хуже. или лучше (катализировать определенные реакции не создает каких-либо преимуществ па [c.172]

Возможность образования органических веществ на первобытной Земле Возникновение пространственно обособленных микросистем Эволюция протоклетки на пути возникновеиия первичной клетки Возникновение и эволюция каталитической активности [c.375]

Так что, похоже, клетка возникла раньше жизни. Репликаторы размножались а первичных пузырьках, ограниченных полупроницаемыми мембранами, которые сейчас получают в эксперименте (коацерваты Опарина, микросферы Факса) или находят в морской пене (маригранулы Эгами). И с первой протоклетки, которую можно было бы без особой натяжки признать живой, преимущество в борьбе за существование получал репликатор, реплицирующий не только себя (эти нарциссы как раз вымирали), но и структуры первичной цитоплазмы и мембраны. Для генов лучший способ выжить — реплицироваться в клетке один раз, а все остальное время и ресурсы потратить на репликацию иных полимеров. [c.8]

Физико-химические процессы, ведущие к образованию протоклетки. Автосинтез полипептидных цепей и упорядоченные реакции [c.216]

Фокс II др. (Fox et ai., 1974) обнаружили, что богатые лизином протеиноиды катализируют оба основных типа биосинтетических реакций синтез пептидов и синтез полинуклеотидов. По мнению авторов, эти опыты показывают, на какой основе мог возникнуть генетический код. Протоклетки, состоящие из основных и кислых протенноидов, обладают каталитической активностью термические пептиды, богатые основными аминокислотами, катализируют некоторые реакции синтеза (Syren et al., 1985). [c.217]

Повторение. Пока не было гена, протоклетке приходилось всякий раз заново синтезировать белок, РНК или любое другое вещество из диспергированных в среде молекул, осуществляя весь процесс от начала и до конца. С появлением гена клетка приобрела некий шаблон , который позволяет синтезировать макромолекулы с определенной последовательностью атомов в ответ на один сигнал. Как только такой шаблон был создан, с его помощою всякий раз можно было получать одинаковые отливки и повторять этот процесс бесконечное число раз. [c.333]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология