 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Прокариоты: генетические механизмы кодирования биологической сложности
Бактерии в естественной среде, как правило, существуют в виде сообществ, в которых имеется общий пул метаболитов и генов (метагеном), взаимодействующих друг с другом на основе гибридных генных сетей (состоящих из компонентов – генов, белков, небелковых веществ – относящихся к различным организмам), сформированных бактериями разных видов или штаммов одного и того же вида. Информационная емкость метагенома потенциально неограничена и может возрастать без увеличения размеров отдельного генома. Кроме того, в таких сообществах
| Организмы | Прокариоты | Эукариоты |
| Бактерии, сине-зеленые водоросли | Простейшие, грибы, растения и животные | |
| Ядро | Лишены истинного ядра | Имеют оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой и содержащее хромосомы |
| Хромосома | Двойная спираль кольцевой формы и небольшого размера (около 1 млн п.о.) Гаплоидность. Нет гистонов (придают компактную структуру). | Несколько хром-м и количество ДНК даже у самых примитивных эукариотических простейших более чем в 10 раз превышает количество ДНК, имеющееся у наиболее сложно организованных прокариот. Диплоидность. Гистоны, хроматин. |
| Гены | Последовательность аминокислот в белках у прокариот является прямым отражением нуклеотидной последовательности в молекуле их ДНК. | Гены эукариот имеют более сложную структуру. Кодирующая белок ДНК часто бывает разделена таким образом, что полная последовательность аминокислот в белке кодируется разобщенными ее участками |
| Механизмы генной регуляции | Транскрипция и трансляция происходят одновременно и координированно. Новосинтезированная мРНК немедленно начинает транслироваться с образованием белка, в то время как другой конец еще продолжает транскрибироваться с ДНК (оперон). | Существование ядерной оболочки делает возможным другой тип регуляции. Транскрипция происходит по одну стороны ядерной оболочки, трансляция - по-другую. Регулируя выход мРНК в цитоплазму, клетка способна отбирать те, которые должны транслироваться. |
| Клеточное деление | Не по типу митоза: после репликации ДНК дочерние хромосомы остаются прикрепленными к соседним участкам на клеточной мембране. Расстояние между этими участками увеличивается в результате роста клеточной мембраны между ними, так что хромосомы в конечном счете оказываются в разных дочерних клетках. | В процессе митоза ядерная оболочка разрушается и два набора реплицированных хромосом равномерно распределяются между дочерними клетками |
| Тип питания | Пиноцитоз | Разных типов |
| Строение клетки | Отсутствие компартментов – невозможность разделения метаболических процессов в постранстве, отсутствие активного внутриклеточного транспорта. | Компартментализация |
| Направление эволюции | Усложнение не морфологии, а метаболизма (в том числе путем формирования бактериальных сообществ). В итоге, благодаря разнообразию их метаболизмов, бактерии замкнули биогеохимические циклы, что впоследствие стало основой существования биосферы. | Дифференцировка Морфогенез Межклеточные коммуникации Движение Поведение |
решается проблема компартментализации – роль компартментов играют бактерии с разным метаболизмом. Межклеточные коммуникации у бактерий ограничены экзоскелетом, поэтому могут осуществляться небольшими молекулами, неуниверсальными механизмами (пили, белковые комплексы), фагами и плазмидами. У ряда бактерий (циано-, миксобактерии и др.) существует более консолидированная форма организации, сравнимая с многоклеточностью (напрмер, у цианобактерий азотный голод индуцирует дифференцировку азотфиксирующих клеток – гетероцист- из обычных клеток).
Что же помешало появлению многоклеточных организмов на основе прокариотного мира? Мы полагаем, что это – отсутствие в метагеноме централизованного, иерархически высокого уровня регуляции, а также – оперонная система (ограничивала разнообразие генетических программ), ограниченное число генов (не хватало для кодирования сложных процессов, таких как дифференцировка, транспорт, поведенческие реакции), экзоскелет – препятствовал межклеточным взаимодействиям и ограничивал морфологическое разнообразие клеток.
Поиск по сайту: