3.5: Як бути клітиною

Найпростіша, прокаріотична клітина повинна виконувати кілька найважливіших обов'язків, щоб вижити. Це:

1. Отримання енергії. У всьому живому світі енергія накопичується у вигляді молекул АТФ. Щоб зробити АТФ, існує три найпоширеніші способи:

   Фототрофія

   Енергія від світла Сонця.

   Органотрофія

   Енергія від спалювання органічних молекул, або повільна (бродіння), або швидка (дихання).

   Літотрофія

   Енергія від неорганічних хімічних реакцій («гірські породи»).

2. Отримання будівельних блоків (мономерів, які використовують для побудови полімерів типу нуклеїнових кислот, білків і полісахаридів). Головний мономер в живому світі - глюкоза. З глюкози можна хімічно створити все інше (звичайно, при необхідності потрібно додавати азот і фосфор). Існує два основних способи отримання мономерів:

   Автотрофія

   Роблять мономери з вуглекислого газу.

   Гетеротрофія

   Візьміть мономери з чужих органічних молекул.

   Існує шість можливих комбінацій цих вищевказаних процесів. Наприклад, те, що ми назвали «фотосинтезом», насправді фотоавтотрофія. Прокаріоти славляться тим, що у них на роботі є всі шість комбінацій.

3. Помножити. Завжди три кроки:
   1. Дублікат ДНК. Оскільки це подвійна спіраль, її потрібно розмотати, а потім побудувати антисиметричну копію кожного ланцюга відповідно до простого правила доповнення - кожен нуклеотид робить водневий зв'язок лише з одним нуклеотидом іншого типу:

      A	Т
      Т	A
      Г	C
      C	Г

   2. Розщеплення дубльованої ДНК.
   3. Розділіть решту осередку.

   Прокаріотична ДНК невелика і кругова, оптимізована для швидкого дублювання і поділу. Отже, прокаріоти розмножуються з тривожною швидкістю.

4. Зробіть білки. Цей процес включає транскрипцію та переклад. Оскільки білки є «робочими машинами» клітини, а ДНК - «інструкцією», повинен бути спосіб передачі цієї інформації від ДНК до білків. Зазвичай він включає РНК, яка служить тимчасовими «кресленнями» для білків:
   1. ДНК і РНК кожен містить чотири типи нуклеотидів, це алфавіт.
   2. За допомогою ферментів шматочки ДНК, що відповідають за один білок (ген), копіюються в РНК. Правила майже такі ж, як і для дублювання ДНК вище, але Т з ДНК замінюється в РНК на U.
   3. Послідовність нуклеотидів - це мова, на якому кожне дерево нуклеотидів означають одну амінокислоту.
   4. Рибосоми переводять тріо нуклеотидів (трійки) в амінокислоти і виробляють білки. Роблять це відповідно до генетичним кодом:

      Генетичний код. Всі амінокислоти позначаються ярликами.

      	У	C	A	Г
      У	UUYU - FEP UYU - Старий французький франк (AFA) /гривня	УКУ Сер УКС УКС УКА Сер UCG	UAU Tyr UAC Tyr UAA STOP UAG STOP	UGU Cys UGC Cys ЮГА STOP UGG Подорож	У С А Г
      C	CUC Старий французький франк (CUC) Старий французький франк ( CUC)	CCU Pro CCC Pro CCA Pro CCG Pro	CAU його CAC його CAA Глен CAG Глен	CGU Мистецтво CGC Мистецтво CGA Мистецтво CGG Art	У С А Г
      A	AUU - Іль AUC, Іль AUG Мет	ACU ACC ACH ACG The	AAU Asan ААС ААА ААА світло AAG	AGU Ser AGC Ser AGA Арт AGG Арт	У С А Г
      Г	GUU Валь GUC Валь ГУА Валь GUG Валь	GCU Ala GCC алла GCG	GAU Asp GAC Асп GAA клей GAG	GGU Gly GGC Голі GGA GGY GGG GGY	У С А Г

5. Зробіть секс. Щоб еволюціонувати, організми повинні спочатку урізноманітнити, природний відбір працює лише в тому випадку, якщо є початкове різноманіття. Існує два способи урізноманітнити:
   1. Мутації, які є просто помилками в ДНК. Більшість мутацій погані, а багато смертельні. Імовірність отримання корисної мутації порівнянна з ймовірністю починити свій мобільний телефон за допомогою молотка.
   2. Рекомбінації набагато безпечніші, вони збільшують різноманітність, але не в змозі створити новинки. Крім того, рекомбінації служать також способом відкинути погані гени з «генофонду» популяції, оскільки час від часу два або більше поганих генів зустрічаються разом в одному генотипі, і ця комбінація стає смертельною.

   Прокаріоти розвинули бактеріальну кон'югацію при обміні двох клітинних частин їх ДНК, це полегшує рекомбінацію. У бактеріальному світі рекомбінація можлива не тільки в межах однієї популяції, але іноді і між різними видами, це називається горизонтальним переносом генів.