2.3. Evoluce eukaryotické buňky

1. 2.3. Evoluce eukaryotické buňky Autor: PhDr. Přemysl Štindl Recenze: Mgr. Vladimír Bádr, Ph.D.

2. Teorie o endosymbióze(autorka LynnMargulisová) • vysvětluje především původ semiautonomních organel • semiautonomní organely: • mají vlastní DNA a tím i celý genetický aparát • rozmnožují se uvnitř buněk relativně samostatně, ale řada jejich biomakromolekul je kódována v jaderné DNA • mitochondrie • plastidy • bazální tělíska bičíků

3. Semiautonomní organely • Mitochondrie, chloroplast, bazální tělísko bičíku • Velikosti vzájemně nekorespondují Obr. 2) Chloroplast Obr. 1) Mitochondrie Obr. 3) Struktura bičíku

4. Předpoklady teorie • přítomnost všech typů prokaryot: • anaerobní • fotosyntetizující • nově vyvinutá aerobní • zvláštní skupina pohyblivých vláknitých prokaryot, podobných dnešním spirochétám • předpokládá jejich vzájemné splývání (endosymbiózu)

5. Vznik mitochondrie • pohlcení aerobního prokaryonta některým z amébovitých anaerobních prokaryont • vznik uzavřených, dvojmembránových struktur • redukce části metabolismu aerobního prokaryonta • z něj se vyvinuly mitochondrie • cca před 2 miliardami let

6. a) Evoluční základ živočišné buňky • poté splynutí s pohyblivým, vláknitým prokaryontem • vzniklá buňka již měla uspořádání eukaryotické a kromě mitochondrií nově obsahovala i bazální tělíska s bičíky, popřípadě tubulární mitotický aparát • taková primitivní eukaryotická buňka se stala evolučním základem prvoků, živočišných a houbových organismů. • Kdy? Asi před 1,5 miliardou let.

7. endosymbióza mitochondrie • Endosymbióza mitochondrie a později i bičíku vede ke vzniku živočišné buňky Aerobní prokaryotní buňka Pohlcení (fagocytóza) Obr. 4) schéma vzniku mitochondrie

8. b) Evoluční základ rostlinné buňky • již existující primitivní eukaryotická buňka pohltila fotosyntetizujícího prokaryonta (předchůdce sinic) • zůstala s ním v trvalém, vzájemně prospěšném soužití • tato fotosyntetizující prokaryota se postupně v hostitelské buňce vyvinula v plastidy • takto vybavená eukaryotická buňka dala základ pro vznik řas a později i cévnatých (vyšších) rostlin • Kdy? Před necelou miliardou let.

9. - Endosymbioza chloroplastu, vznik rostlinné buňky Primitivní eukaryotická buňka Fotosynteticky aktivní prokaryotická buňka Pohlcení (fagocytóza) Eukaryotická rostlinná buňka s chloroplasty Obr. 5) Schéma vzniku chloroplastu

10. Evoluční základ biomemránových struktur • všechny biomembrány vykazují podobný chemický i stavební princip a vzájemnou prostorovou návaznost • vyvinuly se postupným vchlipováním a diferenciacípovrchové cytoplazmatické membrány • o vývojové souvislosti svědčí přímé propojení endoplazmatického retikula s Golgiho aparátem a s jadernou membránou • také další membránové útvary, lysozómy, vznikají odštěpováním okrajových váčků Golgiho aparátu

11. vznik membrán • Obrázek návaznosti ER, GA a jádra • Obrázek vzniku membrán vchlipováním (postupně vzniká jaderná membrána, ER vchlipování membrány Obr. 6) Návaznost GA, ER a jádra (dle Štindl, 2005, upraveno) Obr. 7) Schéma vzniku membrány vchlipováním

12. Obr. 8) Schematické shrnutí teorie endosymbiozy

13. Evoluce skupiny Chromista • společným znakem je zvláštní vývoj plastidů • plastidy vytvářejí samostatný trojmembránový až čtyřmembránovýkompartment • kromě dvojmembránových typů chloroplastů (u řas, mechorostů a cévnatých rostlin) se vyvíjela zvláštní skupina, u které jsou plastidy uzavřené v další membráně endoplazmatického retikula • k těmto organismům s takto utvářenými plastidy patří: • zlatohnědé řasy (Chromophyta) • skrytěnky(Cryptophyta) • snad i druhotně heterotrofní oomycety (Oomycota – houby)

14. 1) Chromophyta Obr. 9) zástupci skupiny Chromophyta Obr. 10)

15. 2) skrytěnky(Cryptophyta) Obr. 11) rod Coscinodiscus sp.

16. 3) Oomycota Obr. 12) Rod Leptomitus

17. Teorie tzv. sekundární endosymbiózy • eukaryotická heterotrofní buňka pohltila a uzavřela v sobě jinou eukaryotickou fotosyntetizující buňku • dokladem pro tuto teorii je u některých jedinců pozůstatek jádra původního endosymbiotického eukaryota, tzv. nukleomorf, v plastidu • například skrytěnky

18. Protista • všechny jednobuněčné eukaryotické organismy začleňuje někdy systematická biologie do samostatné skupiny nazvané Protista • výlučně na této organizační úrovni existoval život na naší planetě ještě před osmi až sedmi sty miliony let • teprve pak se jednotlivé buňky spojovaly a začaly vytvářet kolonie • v buněčných koloniích postupně docházelo k diferenciaci a specializaci buněk i k ustálení jejich počtu. Vznikala tak cenobia, snad bezprostřední předchůdci skutečných mnohobuněčných organismů • (např. váleč koulivý, Volvoxglobator)

19. Váleč koulivý (Volvox globator) Obr. 13)

20. literatura • Dostál, P. (2004) Historický vývoj organismů. Univerzita Karlova v Praze – Pedagogická fakulta. Praha. s. 5 – 7.

21. Zdroje obrázků: • Obr. 1) http://fig.cox.miami.edu/Faculty/Dana/mitochondrion.jpg • Obr. 2) http://virtualbiologytutor.co.uk/images/ • Obr. 3) http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/Zoology/AnimalPhysiology/Anatomy/AnimalCellStructure/CiliaFlagella/CiliaFlagella.htm • Obr. 4) www.wiley.com/college/karp/CL...S/.../chapter01_Animation_01.swf • Obr. 5) www.wiley.com/college/karp/CL...S/.../chapter01_Animation_01.swf • Obr. 6) Štindl P. (2005) Obraz a schéma při výuce vybraných kapitol cytologie. Dipl. práce. Hradec Králové: Pdf UHK, 2005. • Obr. 7) www.wiley.com/college/karp/CL...S/.../chapter01_Animation_01.swf • Obr. 8) internetový zdroj • Obr. 9) internetový zdroj • Obr. 10) internetový zdroj

22. Zdroje obrázků: • Obr. 11) http://oceanfromspace.org/e107_plugins/content/e107_images/articles/bloom_01.jpg • Obr. 12) http://protist.i.hosei.ac.jp/PDB/Galleries/Klos/Bavaria/index.html • Obr. 13) http://www.znanje.org/i/i22/02iv06/02iv0627/volvox.jpg

23. Konec O1/09 PhDr. Přemysl Štindl