Пластиды – потомки цианобактерий


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Пластиды – потомки цианобактерий. Выполнила:Студентка 2 курса магистратуры, гр. Общая биологияЛевчук О.С. Пластиды органоиды, специфичные для клеток растений (они имеются в клетках всех растений, за исключением большинства бактерий, грибов и некоторых водорослей). В клетках высших растений находится обычно от 10 до 200 пластид размером 3–10 мкм, чаще всего имеющих форму двояковыпуклой линзы. У водорослей зеленые пластиды, называемые хроматофорами, очень разнообразны по форме и величине. Они могут иметь звездчатую, лентовидную, сетчатую и другие формы. Покрыты двойной мембраной, имеют в своём составе рибосомы (рибосомы пластид существенно отличаются от цитозольных рибосом растительной клетки, однако близки к рибосомам эубактерий) и множество копий кольцевой ДНК. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру. Происхождение пластид, особенности эволюции Подобно митохондриям, хлоропласты появились в клетке в результате эндосимбиоза. Примитивные эукариотические одноклеточные организмы, захватывая фотосинтезирующих прокариот, постепенно превратили их во внутриклеточные компоненты, продуцирующие энергию — пластиды Анализ первых секвенированных хлоропластных ДНК указывал на эволюционное родство пластидных и бактериальных геномов Общепринято, что предками хлоропластов являются цианобактерии. Данные о сходстве их 5S и 16S РНК появились еще в 80-е годы, а затем были многократно подтверждены для разных компонентов генома Размеры генома современных цианобактерий колеблются от 2700 т.п.н. (Synechococcus) до 6400 т.п.н. (Anabaena), тогда как величина пластидного генома варьирует от 89 т.п.н. (сифоновые водоросли Codium) до 292 т.п.н. (зеленая водоросль Chlamydomonas moewusii). В секвенированном геноме цианобактерии Synechocystis было идентифицировано 3229 генов Таким образом, как и в случае митохондрий, происходила редукция ДНК-пластид, в результате сохранилось 1—5% изначального прокариотического генома Полученные впоследствии полные нуклеотидные последовательности пластидной ДНК зеленых и незеленых фотосинтетических эукариот делают возможным сравнение набора генов и их последовательности у разных систематических групп. В этом случае реально проследить эволюционные изменения генетической компетентности пластид (рис.7.10) Слева: Hatena с поглощенным Nephroselmis внутри. Справа: дочерние клетки Hatena (фото с сайта www.sciam.com) В своем развитии бесцветная одноклеточная Hatena проходит через две стадии. На первой стадии она вступает в симбиотические отношения с зеленой водорослью вида Nephroselmis, тоже одноклеточной, позволяя ей жить внутри себя (и приобретая, таким образом, зеленый цвет). На второй — Hatena поглощает своего «жильца», полностью инкорпорируя его в состав собственной клетки. Последующее деление Hatena приводит к появлению на свет двух новых дочерних клеток, одна из которых всегда оказывается бесцветной, а вторая — зеленой. Одним из наименее редуцированных пластидных геномов из изученных у водорослей и наземных растений представляется пластом зеленой водоросли Nephroselmis olivaceae: в молекуле размером 200799 п.н. идентифицировано 127 генов; их спектр также подтверждает происхождение пластид от цианобактерий Три группы — красные водоросли (Rhodophytes), зеленые водоросли и наземные растения (Chlorophytes/Metaphytes) и глаукоцистофиты (Glauco- cystophyceae) — содержат пластиды, являющиеся результатом первичного эндосимбиоза с прокариотическим автотрофом (рис. 7.11). Такие пластиды ограничены двойной фосфолипидной мембраной и весьма сходны по множеству признаков (гены малой субъединицы рРНК, tufA, atpB, rpoCl,psbA), что позволяет говорить об их монофилетическом происхождении от общего предка Присутствие в пластидах всех групп генных кластеров atpA/rps2/rpo и psbB/NH, не обнаруживаемых в цианобактериях, также указывает на то, что эти кластеры сформировались у некоего общего предка уже после эндо- симбиотического образования пластид Наиболее изученным представителем Glaucocystophyceae является Суаnophoraparadoxa, своеобразные пластиды которой имеют даже свое название — цианеллы (cyanelle) Эти органеллы, так же как цианобактерии, сохранили пептидогликановую стенку и сходный набор пигментов, поэтому первоначально предполагалось, что Cyanophora — результат недавно происшедшего "позднего" эндосимбиоза. Однако обнаружение в геноме цианелл 192 генов при размере кольцевой молекулы ДНК 135599 п.н. показало, что они являются, несомненно, ранней ветвью пластидной эволюции, сохранившей многие примитивные признаки цианобактерий, и могут считаться так называемыми "молекулярными ископаемыми" В пластидах разных систематических групп имеется несколько различных пигментов светособирающего комплекса. Существуют два возможных варианта, объясняющих происхождение этих различий. Общий предок пластид мог содержать множество разных фотопигментов и связанных с ними светособирающих систем, но только один тип сохранялся в каждой филогенетической ветви после эндосимбиоза По другому сценарию, новые пигменты могли образовываться из первоначально существующей хлорофилл a-фикобилиновой системы в ходе эволюции. Полученные недавно данные о широком разнообразии пигментных комбинаций у прохлорофитных представителей цианобактерий, криптомонад и желто-зеленой водоросли Mantoniella squamata поддерживают первую гипотезу.Таким образом, с большой вероятностью можно предположить, что светособирающие комплексы всех фото синтезирующих эукариот имели монофилетическое происхождение, а хлоропласты — общего предка Пластиды и повторные эндосимбиозы Эндосимбиотические процессы с участием пластид неоднократно совершались в процессе эволюции и, возможно, происходят по сей день. Так называемые вторичные эндосимбиозы возникают при поглощении фаго- трофными простейшими уже не цианобактерий, а эукариотических одноклеточных водорослей, несущих первичные пластиды Таким путем, как полагают, приобрели пластиды несколько групп водорослей, в том числе динофлагелляты, эвгленовые, бурые, диатомовые, золотисто-коричневые (golden-brown) флагелляты, криптомонады и хлорарахниофиты Из этих водорослей только у криптомонад и хлорарахниофитов сохранились остатки ядер их эукариотических эндосимбионтов в виде так называемых нуклеоморфов – «пластидных ядер» (рис. 7.12)Криптомонады произошли путем повторного эндосимбиоза от красных, а хлорарахниофиты — от зеленых водорослей Возникновение вторичных эндосимбиотических пластид и нуклеоморфов происходило приблизительно 500—200 млн лет назад Литература Даниленко Н. Г., Давыденко О. Г. Миры геномов органелл / Н. Г.Даниленко, О. Г. Давыденко– Мн.:Технология, 2003 – 494 с.

Приложенные файлы

  • ppt 876947
    Размер файла: 418 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий