Origine delle principali teorie delle cellule (Prokaryot ed Eucariota)

Lui Origine cellulare risale a più di 3.500 milioni di anni. Il modo in cui hanno avuto origine queste unità funzionali ha suscitato la curiosità degli scienziati per diversi secoli.

L'origine della vita di per sé Vino accompagnato dall'origine delle cellule. In un ambiente primitivo, le condizioni ambientali erano molto diverse da quelle che abbiamo osservato oggi. La concentrazione di ossigeno era praticamente nulle e nell'atmosfera un'altra composizione del gas dominava.

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Diverse esperienze in laboratorio hanno dimostrato che nelle condizioni ambientali iniziali della Terra è possibile per la polimerizzazione di diverse caratteristiche caratteristiche dei sistemi organici, vale a dire: aminoacidi, zuccheri, ecc.

Una molecola con capacità catalitica e per replicarsi (potenzialmente, un RNA) potrebbe essere bloccata in una membrana fosfolipidica, formando le prime cellule procariotiche primitive, che si sono evolute seguendo i principi darwiniani.

Allo stesso modo, l'origine della cellula eucariotica viene solitamente spiegata usando la teoria endosimbiotica. Questa idea supporta che un grande batterio deglutì un più piccolo e nel tempo ha originato gli organelli che conosciamo oggi (cloroplasti e mitocondri).

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Teoria delle cellule

Cellula È un termine che viene dalla radice latina Cella, Cosa significa Hole. Queste sono le unità funzionali e strutturali degli esseri viventi. Il termine fu usato per la prima volta nel diciassettesimo secolo dal ricercatore Robert Hooke, quando stava esaminando un foglio di sughero alla luce del microscopio e osservò una sorta di cellule.

Con questa scoperta, più scienziati - evidenziando i contributi di Theodor Schwann e Matthias Schleiden - erano interessati alla struttura microscopica della materia vivente. In questo modo nasce uno dei pilastri più importanti della biologia: teoria cellulare.

La teoria sostiene che: (a) tutti gli esseri organici sono composti da cellule; (b) le cellule sono l'unità della vita; (c) Le reazioni chimiche che supportano la vita si verificano all'interno dei limiti della cellula e (d) tutta la vita viene dalla vita.

Quest'ultimo postulato è riassunto nella famosa frase Rudolf Virchow: "Omnis cellula E cellula" - Tutte le cellule derivano da altre cellule esistenti. Ma da dove viene la prima cella? Successivamente descriveremo le principali teorie che cercano di spiegare l'origine delle prime strutture cellulari.

Evoluzione della cellula procariotica

L'origine della vita è un fenomeno strettamente legato all'origine delle cellule. Sulla terra, ci sono due forme cellulari di vita: prokaryotes ed eucarioti.

Entrambi i lignaggi differiscono sostanzialmente in termini di complessità e struttura, essendo gli organismi eucariotici più grandi e complessi. Ciò non significa che i procarioti siano semplici: una singola agenzia procariotica è un agglomerato organizzato e intricato di vari complessi molecolari.

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L'evoluzione di entrambi i rami della vita è una delle domande più interessanti nel mondo della biologia.

Cronologicamente, si stima che la vita ne abbia 3.500 a 3.800 milioni di anni. Ciò è apparso circa 750 milioni di anni dopo la formazione di terreni.

Evoluzione dei primi modi di vivere: gli esperimenti di Miller

All'inizio degli anni '20, l'idea che le macromolecole organiche possano polimerizzare spontaneamente nelle condizioni ambientali di un'atmosfera primitiva - con basse concentrazioni di ossigeno e alte concentrazioni di co -concentrazioni,₂ e n₂, Oltre a una serie di gas come H₂, H₂S e il co.

Si presume che l'ipotetica atmosfera primitiva abbia fornito un ambiente riducente, che insieme a una fonte di energia (come la luce solare o le scosse elettriche), gettava le condizioni favorevoli per la polimerizzazione delle molecole organiche.

Questa teoria è stata confermata sperimentalmente nel 1950 dal ricercatore Stanley Miller durante i suoi studi post -laurea.

Necessità di una molecola con auto -applicazione e proprietà di catalisi: il mondo dell'RNA

Dopo aver specificato le condizioni necessarie per la formazione delle molecole che troviamo in tutti gli esseri viventi, sono i nucleotidi necessari nella molecola di DNA.

Ad oggi, il miglior candidato per questa molecola è l'RNA. Non è stato fino al 1980 quando i ricercatori Sid Altman e Tom Cech hanno scoperto le capacità catalitiche di questo acido nucleico, inclusa la polimerizzazione dei nucleotidi - fase critica per l'evoluzione della vita e delle cellule.

Per questi motivi, si ritiene che la vita abbia iniziato a usare l'RNA come materiale genetico e non il DNA in quanto fanno la stragrande maggioranza delle forme attuali.

Limitare le barriere della vita: fosfolipidi

Una volta ottenute le macromolecole e la molecola in grado di conservare le informazioni e replicare se stessa, è necessaria l'esistenza di una membrana biologica che determina i confini tra il vivente e l'ambiente extracellulare. Evolutivamente, questo passaggio ha segnato l'origine delle prime cellule.

Si ritiene che la prima cellula sia nata da una molecola di RNA che è stata bloccata da una membrana composta da fosfolipidi. Questi ultimi sono molecole anfipatiche, il che significa che una porzione è idrofila (solubile in acqua) e l'altra rimanente è idrofobica (non solubile in acqua).

Quando i fosfolipidi vengono sciolti in acqua, hanno la capacità di aggiungere spontaneamente e formare un doppio strato lipidico. Le teste polari sono raggruppate guardando l'ambiente acquoso e le code idrofobiche all'interno, a contatto tra loro.

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Questa barriera è termodinamicamente stabile e crea un compartimento che consente di separare la cellula.

Con il passare del tempo, l'RNA bloccato all'interno della membrana lipidica ha continuato il suo corso evolutivo seguendo i meccanismi darwiniani - fino a quando non presentano processi complessi come la sintesi proteica.

Evoluzione del metabolismo

Una volta formate queste cellule primitive, lo sviluppo delle rotte metaboliche che sappiamo è iniziata. Lo scenario più plausibile per l'origine delle prime cellule è l'oceano, quindi le prime cellule sono state in grado di ottenere cibo ed energia direttamente dall'ambiente.

Quando il cibo ha iniziato a scarsi, alcune varianti cellulari dovrebbero apparire con metodi alternativi per ottenere cibo e generare energia che consentono loro di continuare la loro replicazione.

La generazione e il controllo del metabolismo cellulare sono indispensabili per la loro continuità. In effetti, le principali vie metaboliche sono ampiamente conservate tra gli organismi attuali. Ad esempio, sia un batterio che un mammifero eseguono glicolisi.

È stato proposto che la generazione di energia si sia evoluta in tre fasi, a partire dalla glicolisi, seguita da fotosintesi e terminando con il metabolismo ossidativo.

Poiché l'ambiente primitivo mancava di ossigeno, è plausibile che le prime reazioni metaboliche ne siano state erogate.

Evoluzione cellulare di Euchy

Le cellule erano solo procarioti fino a circa 1.500 milioni di anni. In questa fase le prime cellule sono apparse con un vero nucleo e gli organelli stessi. La teoria più eccezionale della letteratura che spiega l'evoluzione degli organelli è il teoria endosimbiotica (endo significa interno).

Gli organismi non sono isolati nel loro ambiente. Le comunità biologiche hanno interazioni multiple, sia antagonisti che sinergisti. Un ombrello a termine usato per interazioni diverse è simbiosi - precedentemente usato solo per le relazioni reciproche tra due specie.

Le interazioni tra organismi hanno importanti conseguenze evolutive e l'esempio più drammatico di questo fatto è la teoria endosimbiotica, che inizialmente è stata proposta dal ricercatore americano Lynn Margulis negli anni '80.

Postulati della teoria endosimbiotica

Secondo questa teoria, alcuni eucarioti - come cloroplasti e mitocondri - erano inizialmente organizzazioni di vita procariotica. Ad un certo punto di evoluzione, un prokaryota è stato inghiottito da uno più grande, ma non è stato digerito. Invece, è sopravvissuto ed è stato catturato all'interno del corpo più grande.

Oltre alla sopravvivenza, i tempi di riproduzione tra entrambi gli organismi sincronizzati, riuscendo a passare alle generazioni successive.

Nel caso dei cloroplasti, l'organismo Engulf ha mostrato tutti i macchinari enzimatici per eseguire la fotosintesi, fornendo al corpo più grande i prodotti di queste reazioni chimiche: i monosaccaridi. Nel caso dei mitocondri, si ipotizza che il co-swreing prokaryot.

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Tuttavia, la potenziale identità dell'organismo ospite più grande è una domanda aperta in letteratura.

L'organismo procariotico ha perso la sua parete cellulare e durante l'evoluzione ha subito le modifiche rilevanti che hanno avuto origine i moderni organelli. Questa è, in sostanza, teoria endosimbiotica.

Prove della teoria endosimbiotica

Esistono attualmente molteplici fatti che supportano la teoria dell'endosimbiosi, vale a dire: (a) la dimensione degli attuali mitocondri e cloroplasti sono simili a quelle dei procarioti; (b) Questi organelli hanno il loro materiale genetico e sintetizzano parte delle proteine, sebbene non siano completamente indipendenti dal nucleo e (c) ci sono più somiglianze biochimiche tra le due entità biologiche.

Vantaggi di essere eucariotico

L'evoluzione delle cellule eucariotiche è associata a una serie di vantaggi sui procarioti. L'aumento di dimensioni, complessità e compartimentazione ha consentito la rapida evoluzione delle nuove funzioni biochimiche.

Dopo l'arrivo della cellula eucariotica, è arrivata la multicellularità. Se una cella "desidera" godere dei benefici di una dimensione più grande, non può semplicemente crescere, poiché la superficie cellulare deve essere grande in relazione al suo volume.

Pertanto, gli organismi con più di una cella sono riusciti ad aumentare le loro dimensioni e distribuire i compiti tra le celle multiple che li compongono.

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