Endosymbioza

1 Pochodzenie komórki  prokariotycznej i eukariotycznej Historia Ziemi Najstarsze formy życia 1 mld lat, Australia 3.45 mld lat, Płd. Afryka 3.5 mld lat, Australia Stromatolity są mocnym dowodem na obecność  bogatego gatunkowo życia 3,5 mld lat temu 3,5 mld lat, Australia               Współczesne stromatolity sinice 2 Charakterystyczne cechy żywych  systemów Definicja życia:  „każdy autonomiczny system zdolny  do ewolucji” Komórki jako maszyny metaboliczne i  urządzenia kodujące informacje Kontrowersyjne pytania dotyczące pochodzenie życia na Ziemi: co było pierwsze? Pierwsze geny: spontaniczne, samoreplikujące się polimery Pierwszy metabolizm: prymitywne, bioenergetyczne mechanizmy Komórki jako późne struktury: komórki stanowiły tylko  kompartment dla replikatorów Komórki jako wczesne struktury: komórki były niezbędne do  rozwinięcia metabolizmu 3 DNA       RNA      białko Hipoteza pierwotnego świata RNA Dowody na poparcie hipotezy świata RNA • RNA może wycinać introny z własnej cząsteczki bez udziału białek (Tom Cech, 1982) • Wirusy RNA; informacja zapisana tylko w RNA  • Cząsteczka rozpoznająca sygnał (SRP), która bierze udział w dostarczaniu rybosomów do retikulum endoplazmatycznego zawiera 300-nukleotydową cząsteczką RNA zw. 7SL  RNA • Telomeraza używa matrycy RNA do odtworzenia końców chromosomów po replikacji • Małe jądrowe RNA (snRNA) katalizują wycinanie intronów z mRNA podczas splicingu • Regulacyjne krótkie miRNA (22-25 nt) • RNaza P odpowiedzialna za dojrzewanie końca 5’ tRNA zawiera cząsteczkę RNA o  właściwościach katalitycznych • Pierwotny  rybosom składał się prawdopodobnie tylko z RNA; centrum aktywne  syntetyzujące wiązanie peptydowe składa się wyłącznie z RNA • tRNA mogą mieć też inne funkcje enzymatyczne oprócz translacji; pętle antykodonów mogły powstać później • Składnikiem koenzymów (NAD, FAD) i ATP jest ryboza, a nie deoksyryboza Samoreplikujący się system 4 Samoreplikujący się system – R3C rybozym ligaza Samoreplikujący się system – rybozym polimeraza Samoreplikujące się liposomy Cząsteczka RNA Synteza komórki Replikaza Proto- komórka  Samoreplikujący się pęcherzyk  Komórka  Połączenie obu funkcji 5 Jako powinno wyglądać drzewo życia? Gdzie umieścić LUCA – last universal common ancestor - przodka wszystkich  żyjących dzisiaj organizmów oraz LECA - last eukaryotic common ancestor – wspólnego przodka wszystkich eukariontów Bac: bakterie Ark: archebakterie Euk: eukarionty A-E: wspólny przodek archebakterii i eukariontów Uniwersalne drzewo życia z jednym wspólnym przodkiem 

(…)

… w tych organellach blokowana jest
przez antybiotyki (np. chloramfenikol), które blokują
translację tylko u bakterii; brak wrażliwości na
inhibitory działające na eukariotyczne rybosomy
Jak powstało jądro komórkowe, retikulum endoplazmatyczne, cytoszkielet,
mitochondria i chloroplasty i jaka była kolejność powstawania tych organelli?
Jak powstało jądro komórkowe?
Co było pierwsze jądro czy mitochondrium?
Gram +
eubakteria
Inwaginacje błon
Archebakteria
Gram +
eubakteria
Tworzenie endospory
Gram +
eubakteria
Pochłonięcie
archebakterii
Archebakteria
Eukariont bez
mitochondriów
Eukariont bez
mitochondriów
• Polimeraza RNA w mitochondriach jest wrażliwa na
rifampicynę
• Przechodzą amitotyczny podział
Jak powstało jądro komórkowe?
Co było pierwsze jądro czy mitochondrium?
Eukariont +jako wynik partnerstwa bakterii…
… RNA typu
bakteryjnego (u pozostałych polimeraza
RNA jest kodowana jądrowo i jest podobna
do polimerazy RNA z bakteriofaga T3/T7)
> 1,5 mld lat temu
Rośliny
Bakterie
Protista
falciparum
Wielkość genów mitochondrialnych w
porównaniu z genomem przodka Rickettsia
Kolor czerwony: geny o znanej funkcji
Kolor niebieski: sekwencje niekodujące lub
geny o nieznanej funkcji
8
Transfer genów endosymbionta…
… mitochondriów i plastydów oraz zdolności do
endocytozy i fagocytozy
cechy eukariotyczne występujące u niektórych archebakterii:
cytoszkielet, homologi tubulin
liniowy chromosom
genom otoczony wewnętrzną błoną
białka histonowe
introny w genach
eukariotyczna regulacja ekspresji genów
Ale (!!!!) geny operacyjne eukariontów pochodzą od
archebakterii a geny metaboliczne pochodzą od bakterii,
co sugeruje zajście…
…, gdzie akceptorem elektronów jest
siarczan (powstaje wtedy siarka i siarczki jako produkty uboczne)
•
rzęski i wici - spirochety
symbioza z alfa-proteobakterią – powstanie mitochondriów
Syntrofia metaboliczna/hipoteza wodorowa
Metanotroficzna
eubakteria
Metanogeny
Metanogen archebakteria
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O
Fuzja
delta-proteobakteria
produkująca wodór
Eukariont bez
mitochondriów
Metanogeny
Fuzja
Beztlenowa…
... zobacz całą notatkę