23.1E: Еволюція пластид

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4619

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Пластиди можуть походити з ціанобактерій, охоплених ендосимбіозом ранніми еукаріотами, надаючи клітинам можливість проводити фотосинтез.

Цілі навчання

Поясніть зв'язок між ендосимбіозом та пластидами до еволюції еукаріотів

Ключові моменти

Хлоропласти, хромопласти та лейкопласти - це кожен тип пластид.
Пластіди в еукаріотів походять від первинного ендосимбіозу з древніми ціанобактеріями.
Хлорахіофіти - це тип водоростей, що виникли внаслідок вторинного ендосимбіозу, коли еукаріот охопив зелену водорость (яка сама була продуктом первинного ендосимбіозу з ціанобактерією).
Пластіди мають кілька особливостей з мітохондріями, включаючи наявність власної ДНК і здатність до реплікації шляхом бінарного поділу.

Ключові умови

хлоропласт: органела, знайдена в клітині зелених рослин та фотосинтетичних водоростей, де відбувається фотосинтез
тилакоїд: складена мембрана всередині рослинних хлоропластів, з якої виготовляються грани, використовується у фотосинтезі
пластид: будь-яка з різних органел, виявлених в клітині рослин і водоростей, часто займається фотосинтезом

Пластиди

Деякі групи еукаріотів є фотосинтетичними: їх клітини містять, крім стандартних еукаріотичних органел, ще один вид органел під назвою пластида. Існує три типи пластид: хлоропласти, хромопласти та лейкопласти. Хлоропласти - це пластиди, які проводять фотосинтез. Хромопласти - це пластиди, які синтезують і зберігають пігменти. Лейкопласти - це пластиди, розташовані в несинтетичних тканині рослини (наприклад, коріння) і зазвичай зберігають непігментні молекули.

Як і мітохондрії, пластиди, здається, мають первинне ендосимбіотичне походження, але відрізняються тим, що вони походять від ціанобактерій, а не альфа-протеобактерій. Ціанобактерії - група фотосинтетичних бактерій з усіма звичайними структурами прокаріотів. На відміну від більшості прокаріотів, вони мають великі, внутрішні мембранно-зв'язані відсіки, звані тилакоїдами, які містять хлорофіл і є місцем світлозалежних реакцій фотосинтезу. Окрім тилакоїдів, хлоропласти, знайдені в еукаріотах, мають кругову хромосому ДНК та рибосоми, подібні до цианобактерій. Кожен хлоропласт оточений двома мембранами, що свідчить про первинний ендосимбіоз. Вважається, що зовнішня мембрана, що оточує пластид, походить від вакуолі в господаря, тоді як внутрішня мембрана, як вважається, походить від плазматичної мембрани ендосимбіонта.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Хлоропласт: (а) Цей перетин хлоропласту ілюструє його складну організацію внутрішньої мембрани. Стеки тилакоїдних мембран компартментують фотосинтетичні ферменти і забезпечують риштування для ДНК хлоропласту. (б) Хлоропласти можна розглядати як невеликі зелені сфери.

Є також, як і у випадку з мітохондріями, вагомі докази того, що багато генів ендосимбіонта переносяться в ядро. Пластиди, як і мітохондрії, не можуть жити самостійно поза господарем. Крім того, як і мітохондрії, пластиди походять від двійкового поділу інших пластид. Дослідники припустили, що ендосимбіотична подія, яка призвела до Архепластиди (сухопутні рослини, червоні та зелені водорості), сталася від 1 до 1,5 мільярдів років тому, щонайменше 500 мільйонів років після того, як викопний запис свідчить про наявність еукаріотів.

Вторинний ендосимбіоз у хлорахіофітів

Ендосимбіоз включає в себе одну клітину, що охоплює іншу, щоб з часом виробляти спільно розвинені відносини, в яких жодна клітина не могла вижити поодинці. Наприклад, хлоропласти червоних і зелених водоростей походять від поглинання фотосинтетичної ціанобактерії раннім прокаріотом. Це призводить до питання про можливість того, щоб клітина, що містить ендосимбіонт, стати поглинутою сама, в результаті чого виникає вторинний ендосимбіоз. Не всі пластиди в еукаріотів походять безпосередньо з первинного ендосимбіозу. Деякі з основних груп водоростей стали фотосинтетичними шляхом вторинного ендосимбіозу; тобто шляхом прийняття або зелених водоростей, або червоних водоростей як ендосимбіонти. Численні мікроскопічні та генетичні дослідження підтверджують цей висновок; вторинні пластиди оточені трьома і більше мембранами; деякі вторинні пластиди навіть мають чіткі залишки ядра ендосимбіотичних водоростей.

Молекулярні та морфологічні дані свідчать про те, що протести хлорахніофіту походять від вторинної ендосимбіотичної події. Хлорарахніофіти - рідкісні водорості, корінні з тропічних морів і піску. Вважається, що ці протести виникли, коли еукаріот охопив зелену водорость, остання з яких вже встановила ендосимбіотичний зв'язок з фотосинтетичною ціанобактерією. Кілька ліній доказів підтверджують, що хлорахіофіти еволюціонували з вторинного ендосимбіозу. Хлоропласти, що містяться в ендосимбіонтах зелених водоростей, здатні до фотосинтезу, роблячи хлорахіофіти фотосинтетичними. Ендосимбіонт із зелених водоростей також демонструє затримане вестигіальне ядро. Насправді, виявляється, що хлорахніофіти є продуктами недавнього (в масштабі еволюції) вторинного ендосимбіотичного події. Пластіди хлорахінофітів оточені чотирма мембранами: перші дві відповідають внутрішній і зовнішній мембранах фотосинтетичної ціанобактерії, третя відповідає зеленої водорості, а четверта відповідає вакуолі, яка оточувала зелені водорості, коли вона була охоплена предок хлорахніофіту.

Процес вторинного ендосимбіозу не є унікальним для хлорахніофітів. Насправді вторинний ендосимбіоз зелених водоростей також призвів до евгленідних протестів, тоді як вторинний ендосимбіоз червоних водоростей призвів до еволюції динофлагеллатів, апікомплексів і страменопілів.

Внески та віднесення

Коледж OpenStax, біологія. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest...ol11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, біологія. 12 листопада 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest...ol11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Загальна біологія/Класифікація живих істот/Еукаріот/Протисти. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: en.wikibooks.org/wiki/Загальне... Yotes/Protists. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
ендомембрани. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ендомембрана. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
аеробні. Надано: Вікісловник. Знаходиться за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/аеробіка. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
ціанобактерії. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ціанобактерії. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, Вступ. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest...3_00_01abc.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, біологія. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest...ol11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Прокаріоти та еукаріоти. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Structu... і_Eukaryotes. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Структурна біохімія/Клітинна основа/Еукаріотична клітина. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структура... ukaryotic_cell. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Структурна біохімія/Мітохондріальна ДНК. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структурна біохімія/Мітохондрія_ДНК. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
плазміда. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/плазміда. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
теломер. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/telomere. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, Вступ. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest...3_00_01abc.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Прокаріоти та еукаріоти. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Structu... і_Eukaryotes. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
ціанобактерії. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ціанобактерії. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, біологія. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest...ol11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Ендосимбіотична теорія. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структура... mBiotic_theory. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Введення в молекулярну біологію/макромолекули та клітини. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/an_Intr... mbiotic_theory. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
пероксисома. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/пероксисома. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
ендосимбіонт. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ендосимбіонт. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, Вступ. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest...3_00_01abc.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Прокаріоти та еукаріоти. Надано: Вікіпідручники. Розташовано за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структурна_біохімія/Прокаріоті_і_Еукаріоти. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Плагіомній аффінний ламіназеллен. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/Wiki/Файл:PL... inazellen.jpeg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Ендосимбіоз. Надано: Вікімедіа. Розташований за адресою: Commons.wikimedia.org/wiki/fi... osymbiosis.svg. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, біологія. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest...ol11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Ендосимбіотична теорія. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структура... mBiotic_theory. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
вакуоль. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/вакуоль. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Кріста. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Crista. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
ендосимбіоз. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ендосимбіоз. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, Вступ. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest...3_00_01abc.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Прокаріоти та еукаріоти. Надано: Вікіпідручники. Розташовано за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структурна_біохімія/Прокаріоті_і_Еукаріоти. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Плагіомній аффінний ламіназеллен. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Файл:Плагіомніум_аффініе_ламіназеллен.jpeg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Ендосимбіоз. Надано: Вікімедіа. Розташований за адресою: Commons.wikimedia.org/wiki/Файл:Ендосимбіозі.SVG. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, еукаріотичне походження. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/Figure_23_01_01.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, біологія. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/?collection=col11448/latest. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Клітинні органели/Рослинна клітина. Надано: Вікіпідручники. Розташований за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структурна_біохімія/Cell_Organelles/Plant_cell%23 Пластид. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
пластид. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/пластид. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
тилакоїдний. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/thylakoid. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
хлоропласт. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/хлоропласт. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, Вступ. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44612/latest/Figure_B23_00_01abc.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Структурна біохімія/Прокаріоти та еукаріоти. Надано: Вікіпідручники. Розташовано за адресою: uk.wikibooks.org/wiki/Структурна_біохімія/Прокаріоті_і_Еукаріоти. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Плагіомній аффінний ламіназеллен. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Файл:Плагіомніум_аффініе_ламіназеллен.jpeg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Ендосимбіоз. Надано: Вікімедіа. Розташований за адресою: Commons.wikimedia.org/wiki/Файл:Ендосимбіозі.SVG. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
Коледж OpenStax, еукаріотичне походження. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/Figure_23_01_01.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, еукаріотичне походження. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/Figure_23_01_03ab.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, еукаріотичне походження. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/Figure_23_01_02.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
Коледж OpenStax, еукаріотичне походження. 16 жовтня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m44614/latest/Figure_23_01_05.jpg. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства