यूकेरियोट्स की मुख्य विशिष्ट विशेषताएं

यूकेरियोटिक जीनोमप्रोकैरियोट्स की तुलना में कहीं अधिक जटिल। यूकेरियोटिक कोशिका का आनुवंशिक तंत्र रूप में पृथक होता है कोशिका केंद्रक, जिसके भीतर आनुवंशिकता के मुख्य वाहक - गुणसूत्र होते हैं। गुणसूत्रों की संख्या प्रजाति-विशिष्ट होती है और दो (हॉर्स राउंडवॉर्म) से लेकर एक हजार तक होती है ( निचले पौधे). यूकेरियोटिक कोशिकाओं में डीएनए की मात्रा बैक्टीरिया की तुलना में बहुत अधिक होती है। इसका अनुमान C मान का उपयोग करके लगाया जाता है, यानी गुणसूत्रों की प्रति अगुणित संख्या में डीएनए की मात्रा। जीनोम पर. इसमें उतार-चढ़ाव होता रहता है अलग - अलग प्रकार 10 4 से 10 11 तक और अक्सर प्रजातियों के संगठन के स्तर से संबंधित नहीं होता है। अधिकांश बड़े मूल्यमानव जीनोम में डीएनए सामग्री से अधिक सी मान कुछ मछलियों, पूंछ वाले उभयचरों और लिली की विशेषता है।

में से एक विशेषताएँयूकेरियोटिक जीनोम है प्रोटीन के साथ डीएनए का संरचनात्मक और कार्यात्मक संबंध. यह आनुवंशिक जानकारी के हस्तांतरण की प्रक्रिया और प्रोटीन के नियामक कार्य की ख़ासियत के कारण है। इस प्रक्रिया में सूचना एक कोशिका से दूसरी कोशिका में स्थानांतरित की जाती है जटिल प्रक्रियाकोशिका विभाजन (माइटोसिस या अर्धसूत्रीविभाजन)। इंटरफ़ेज़ में बेटी कोशिकाओं के बीच इसके पूर्ण और सटीक वितरण के लिए, डीएनए की मात्रा को दोगुना करने की प्रक्रिया होती है, और विभाजन (प्रोफ़ेज़) की शुरुआत में - इंटरफ़ेज़ गुणसूत्रों के संघनन की प्रक्रिया होती है। परिणामस्वरूप, गुणसूत्र सघन सघन पिंडों का रूप ले लेते हैं। गुणसूत्रों के संघनन से एनाफेज में विभिन्न ध्रुवों में विचलन के दौरान उनके उलझने का खतरा समाप्त हो जाता है। गुणसूत्रों के इन संरचनात्मक परिवर्तनों में परमाणु प्रोटीन - हिस्टोन शामिल होते हैं, जो डीएनए सुपरकोलिंग करते हैं। हिस्टोन इंटरफ़ेज़ गुणसूत्रों की मैट्रिक्स गतिविधि के नियामक के रूप में भी कार्य करते हैं। क्रोमोसोम के कामकाजी हिस्से के साथ हिस्टोन का कनेक्शन इसे हेटरोक्रोमैटिक में बदल देता है, यानी। एक अत्यधिक कुंडलित और इसलिए निष्क्रिय अवस्था।

यूकेरियोटिक गुणसूत्रों की संरचना में प्रोटीन की उपस्थिति, जिसकी संख्या डीएनए दोहराव के साथ समकालिक रूप से दोगुनी हो जाती है, गुणसूत्र प्रतिकृति की प्रक्रिया को लंबा बना देती है।

यूकेरियोटिक जीनोम की एक विशिष्ट विशेषता है डीएनए अतिरेक, जिसकी मात्रा सभी सेलुलर प्रोटीन की संरचना को एन्कोड करने के लिए आवश्यक मात्रा से कहीं अधिक है। अतिरेक का एक कारण बार-बार न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की उपस्थिति है। इनका अस्तित्व पहली बार 60 के दशक के अंत में स्थापित हुआ था। 20 वीं सदी अमेरिकी शोधकर्ता आर. ब्रिटन और डी. डेविडसन डीएनए पुनर्रचना (एकल धागों का पुनर्मिलन) की गतिकी का अध्ययन करते हुए। अब यह स्थापित हो गया है कि यूकेरियोटिक डीएनए में दो प्रकार के दोहराव होते हैं: मध्यम दोहराव वाला बी.पी. और अत्यधिक दोहराव वाला बी.एस. मध्यम पुनरावृत्तियाँ दसियों और सैकड़ों प्रतियों के रूप में होती हैं; औसत आकारवे ≈ 300-400 बी.पी. हैं। वे सीधे और उल्टे (पैलिंड्रोम) हो सकते हैं। दोहराव के बीच डीएनए के गैर-दोहराए जाने वाले खंड होते हैं। अत्यधिक दोहराव वाला बी.एस. छोटे डीएनए टुकड़े (बीपी के दसियों) हैं, जिन्हें बड़ी संख्या में प्रतियों (106 तक) द्वारा दर्शाया जाता है। कुछ मामलों में, इन दोहरावों में आधारों की संरचना समग्र रूप से जीनोम से भिन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप दोहराव एक निश्चित उत्प्लावन घनत्व के साथ एक अलग अंश बना सकते हैं। इस अंश को सैटेलाइट डीएनए कहा जाता है. इसे कभी लिपिबद्ध नहीं किया जाता, इसीलिए इसे "मूक" भी कहा जाता है। यह स्थापित किया गया है कि उपग्रह डीएनए गुणसूत्रों के हेटरोक्रोमैटिक क्षेत्रों में स्थानीयकृत होता है: टेलोमेरेस में, सेंट्रोमियर के पास, न्यूक्लियोलस में। ऐसा माना जाता है कि यह एक नियामक कार्य करता है, आनुवंशिक जानकारी को कोशिका से कोशिका में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया के दौरान गुणसूत्रों के संरचनात्मक परिवर्तन प्रदान करता है।

यूकेरियोटिक जीनोम में डीएनए की अतिरेक भी काफी हद तक इस तथ्य के कारण है कि इसमें कई न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होते हैं जो प्रोटीन की संरचना को एन्कोड नहीं करते हैं। उनमें से कुछ जीन का हिस्सा हैं, जैसे इंट्रॉन - इंसर्ट। इसके अलावा, तथाकथित सिग्नल अनुक्रम भी हैं जो प्रतिलेखित नहीं हैं, बल्कि केवल नियामक प्रोटीन को बांधने का काम करते हैं। इनमें प्रवर्तक, साइटें शामिल हैं जो गुणसूत्रों के सर्पिलीकरण को नियंत्रित करती हैं; धुरी आदि से गुणसूत्रों के लगाव के स्थान।

यूकेरियोटिक जीनोम में केवल कुछ जीन एक प्रति में मौजूद होते हैं। उनमें से अधिकांश का प्रतिनिधित्व किया जाता है भिन्न संख्याप्रतिलिपियाँ। एक दूसरे के बगल में स्थित समान जीन बनते हैं कलस्टरों. समूहों का अस्तित्व जीनोम के विकास में जीन दोहराव की महत्वपूर्ण भूमिका को इंगित करता है। समूहों का उदाहरण: एरिथ्रोसाइट प्रोटीन के जीन - ग्लोबिन। हीमोग्लोबिन एक टेट्रामर है जिसमें 4 पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं: 2α और 2β। प्रत्येक प्रकार की श्रृंखला एक क्लस्टर में व्यवस्थित जीन द्वारा एन्कोड की जाती है। मनुष्यों में, α-क्लस्टर 11वें गुणसूत्र पर स्थित होता है, और β-क्लस्टर 16वें गुणसूत्र पर स्थित होता है। β-क्लस्टर 50 केबी डीएनए क्षेत्र में व्याप्त है। और इसमें पांच कार्यात्मक रूप से सक्रिय जीन और एक स्यूडोजीन शामिल हैं। स्यूडोजीन- ये गैर-कार्यशील, अवशेष जीन हैं जो एक बार सक्रिय जीन से उत्परिवर्तनीय परिवर्तनों के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुए हैं। वे व्यक्त नहीं हैं. क्लस्टर में जीन एक दूसरे से अलग हो जाते हैं स्पेसर- गैर-अनुलेखित आवेषण, जिसमें कभी-कभी नियामक क्षेत्र शामिल हो सकते हैं।

यूकेरियोटिक जीन और प्रोकैरियोटिक जीन के बीच मुख्य अंतरयह है कि उनमें से अधिकांश में एक असंतत संरचना होती है और इसमें कोडिंग अनुभाग शामिल होते हैं - एक्सॉनोंऔर गैर-कोडिंग आवेषण - इंट्रोन्स. एक्सॉन की लंबाई 100 से 600 बीपी तक होती है, और इंट्रॉन की लंबाई कई दसियों से लेकर कई हजार बीपी तक होती है। इंट्रॉन एक जीन की लंबाई का 75% तक बना सकते हैं। जीन की असंतुलित संरचना उनके कार्य के बेहतर नियंत्रण का आधार बनाती है।

असंतत जीन के प्रतिलेखन के परिणामस्वरूप, प्राथमिक उत्पाद बनता है - प्रो-एमआरएनए, जो जीन की एक पूरी प्रतिलिपि है और इसमें एक्सॉन और इंट्रॉन दोनों के अनुरूप अनुभाग होते हैं। प्रतिलेखन प्रक्रिया में तीन शामिल हैं अलग - अलग प्रकारआरएनए पोलीमरेज़ जो विभिन्न जीनों को पढ़ते हैं। आरएनएपी-I संरचना को एन्कोड करने वाले जीन को पढ़ता है अलग - अलग रूपआरआरएनए (5.8एस, 18एस, 28एस)। आरएनएपी-II प्रोटीन और कुछ एसएनआरएनए की संरचना को एन्कोड करने वाले जीन को ट्रांसक्राइब करता है। अंत में, RNAP-III 5S rRNA, ट्रांसफर RNA और snRNA जीन को पढ़ता है। प्रतिलेखन प्रक्रिया की शुरुआत में भाग लेता है प्रोटीन कॉम्प्लेक्स, प्रोटीन प्रतिलेखन कारकों की एक अलग संख्या से मिलकर। स्तनधारियों में, इसमें 12-14 पॉलीपेप्टाइड होते हैं कुल वजन 600 केडीए पर. विशिष्ट नियामक क्षेत्र प्रतिलेखन तीव्रता के नियमन में शामिल हैं - वर्धकऔर साइलेंसर. पहला बढ़ाता है, दूसरा प्रतिलेखन प्रक्रिया को कमजोर करता है। वे प्रमोटर से हजारों बीपी दूर हो सकते हैं। इनके नियंत्रण में नियामक प्रोटीन का संश्लेषण होता है। प्रतिलेखन के दौरान, डीएनए में संरचनात्मक परिवर्तनों के कारण प्रमोटर और एन्हांसर (या साइलेंसर) एक-दूसरे के पास आते हैं, और नियामक प्रोटीन प्रतिलेखन कारकों या आरएनए पोलीमरेज़ के साथ बातचीत करते हैं।

प्रो-एमआरएनए को प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट की भूमिका निभाने के लिए, इसे परिपक्वता (प्रसंस्करण) की अवधि से गुजरना होगा। इस अवधि की मुख्य घटना प्रो-एमआरएनए से इंट्रॉन के अनुरूप क्षेत्रों को हटाना और शेष एक्सॉन को एक श्रृंखला में जोड़ना था। एक्सॉन को "लिंक करने" की प्रक्रिया को कहा जाता है स्प्लिसिंग. छोटे परमाणु आरएनए (एसएनआरएनए) और प्रोटीन स्प्लिसिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह प्रक्रिया सभी यूकेरियोट्स में समान रूप से आगे बढ़ती है। एसएनआरएनए अणु प्रो-एमआरएनए और एक दूसरे के साथ पूरक रूप से बातचीत करते हैं। वे इंट्रॉन को हटाना सुनिश्चित करते हैं और एक्सॉन को एक-दूसरे के करीब रखते हैं।

स्प्लिसिंग प्रक्रिया वैकल्पिक प्रकृति की हो सकती है, अर्थात। एक्सॉन क्रॉस-लिंकिंग को विभिन्न संयोजनों में किया जा सकता है। कई जीनों में एक दर्जन या अधिक एक्सॉन होते हैं, इसलिए परिपक्व एमआरएनए वेरिएंट की संख्या = 2 एन, कहाँ एनएक्सॉन की संख्या है. वैकल्पिक स्प्लिसिंग सूचना रिकॉर्डिंग प्रणाली को किफायती बनाती है, क्योंकि विभिन्न प्रोटीनों के संश्लेषण के लिए जानकारी को एक जीन से पढ़ा जा सकता है। इसके अलावा, यह किसी विशेष चीज़ के लिए सेल की ज़रूरतों के आधार पर सूचना के प्रवाह को विनियमित करने की संभावना पैदा करता है प्रोटीन उत्पाद. वैकल्पिक स्प्लिसिंग, विशेष रूप से, इम्युनोग्लोबुलिन, प्रतिलेखन कारकों और अन्य प्रोटीन के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है।

पूर्ण एमआरएनए परिपक्वता में इसके दोनों सिरों का संशोधन शामिल है: 5' छोर से एक कैप संरचना को जोड़ना और 3' छोर से एक पॉलीएडेनिल श्रृंखला को जोड़ना। कैप संरचना ग्वानिन न्यूक्लियोटाइड के 5' सिरे को एमआरएनए के टर्मिनल बेस से जोड़कर बनाई जाती है।

अनुवाद तंत्रयूकेरियोट्स मौलिक रूप से प्रोकैरियोट्स से भिन्न नहीं हैं। हालाँकि, बैक्टीरिया की तुलना में प्रोटीन संश्लेषण के इस चरण की सेवा में काफी बड़ी संख्या में प्रोटीन अनुवाद कारक शामिल होते हैं।

यूकेरियोटिक जीनोम की संरचना का वर्णन करते समय, कोई भी गुणसूत्रों के विशेष अंत वर्गों - टेलोमेरेस का उल्लेख करने में विफल नहीं हो सकता है। टेलोमेरिक डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के छोटे ब्लॉक होते हैं जिन्हें कई बार दोहराया जाता है। पहली बार, टेलोमेरिक डीएनए का अध्ययन एककोशिकीय प्रोटोजोआ में किया गया था।

इसमें 6-8 जोड़े न्यूक्लियोटाइड के ब्लॉक होते हैं। एक श्रृंखला में, यह ब्लॉक टीटीजीजीजीजी (जी-रिच श्रृंखला) है, दूसरे में, यह एएसीसीसीसी (सी-रिच श्रृंखला) है। मनुष्यों में, यह क्रम एक आधार TTAGGG से भिन्न होता है, पौधों में एक सार्वभौमिक ब्लॉक TTTAGGG होता है। मनुष्य में टेलोमेरिक डीएनए की लंबाई 2 से 20 हजार बीपी तक होती है। टेलोमेरिक डीएनए को कभी भी प्रतिलेखित नहीं किया जाता है और यह उपग्रह डीएनए का हिस्सा है। टेलोमेरेज़ एंजाइम गुणसूत्रों के टेलोमेरिक क्षेत्रों के साथ संपर्क करता है, जिससे उनमें होने वाली क्षति समाप्त हो जाती है। इस एंजाइम की गतिविधि में कमी के कारण अंतिम खंडों के नुकसान के परिणामस्वरूप टेलोमेर के छोटा होने के साथ, कोशिका उम्र बढ़ने की प्रक्रिया जुड़ी हुई है।

प्रोकैरियोटिक जीनोम की तुलना में यूकेरियोटिक जीनोम की कार्यप्रणाली में एक महत्वपूर्ण अंतर जीन की क्रिया के नियमन की बहुस्तरीय प्रकृति है। प्रोकैरियोट्स में, केवल एक प्रकार का विनियमन संभव है - ऑपेरॉन प्रणाली की सहायता से प्रतिलेखन के स्तर पर। यूकेरियोट्स में, जीन की असंतत संरचना के कारण, पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल (स्प्लिसिंग, संशोधन) विनियमन और अनुवाद स्तर पर विनियमन (अनुवाद संबंधी अस्पष्टता) को इस प्रकार के विनियमन में जोड़ा जाता है। इसके अलावा, गुणसूत्रों में हिस्टोन की उपस्थिति डीएनए के संरचनात्मक परिवर्तनों के तंत्र का उपयोग करके जीन की क्रिया पर समूह नियंत्रण करना संभव बनाती है - गुणसूत्र वर्गों को सक्रिय (यूक्रोमैटिक) से निष्क्रिय (हेटरोक्रोमैटिक) अवस्था में स्थानांतरित करना . ऐसे परिवर्तन कभी-कभी पूरे गुणसूत्रों और यहां तक ​​कि पूरे जीनोम को प्रभावित करते हैं। नियमन के गुणसूत्र स्तर का एक उदाहरण महिला स्तनधारी और मानव कोशिकाओं में सेक्स क्रोमैटिन (बार बॉडी) का निर्माण है। यह क्रोमैटिन का एक बड़ा दाना है, जो दो एक्स गुणसूत्रों में से एक है, जो अधिकतम रूप से संघनित होता है, और इसलिए निष्क्रिय होता है। जीनोम-वाइड निष्क्रियता का एक उदाहरण जानवरों में शुक्राणुजनन की प्रक्रिया है, जिसके दौरान सभी शुक्राणु गुणसूत्र संघनित हो जाते हैं, जिससे वे निष्क्रिय हो जाते हैं। यह रोगाणु कोशिकाओं के लिए उनके डीएनए को नुकसान होने की स्थिति में (उदाहरण के लिए, विकिरण के दौरान) एक सुरक्षात्मक तंत्र है। उनमें उत्पन्न होने वाले उत्परिवर्तन, यदि वे घातक नहीं हैं, केवल तभी प्रकट हो सकते हैं जब कार्यात्मक गतिविधि बहाल हो जाती है। पुरुष जीनोमभ्रूणीय विभेदन के दौरान. हालाँकि, अधिकांश उत्परिवर्तनों की अप्रभावी प्रकृति उन्हें पीछे धकेल देती है। संभव अभिव्यक्ति, कम से कम अगली पीढ़ी तक (समयुग्मजी अवस्था में संक्रमण से पहले) या इसे पूरी तरह से बाहर कर देता है।

यूकैर्योसाइटों, जीवित जीवों का डोमेन (सुपरकिंगडम) है जिनकी कोशिकाओं में नाभिक होते हैं। बैक्टीरिया और आर्किया को छोड़कर सभी जीव परमाणु हैं (वायरस और वाइरोइड भी यूकेरियोट्स नहीं हैं, लेकिन सभी जीवविज्ञानी उन्हें जीवित जीव नहीं मानते हैं)।

पशु, पौधे, कवक, साथ ही जीवों के समूह साधारण नामप्रोटिस्ट सभी यूकेरियोटिक जीव हैं। वे एककोशिकीय या बहुकोशिकीय हो सकते हैं, लेकिन सभी में होते हैं समग्र योजनाकोशिका संरचनाएँ. ऐसा माना जाता है कि ये सभी जीव असमान होते हैं सामान्य उत्पत्तिइसलिए, परमाणु समूह को उच्चतम रैंक का मोनोफिलेटिक टैक्सोन माना जाता है। सबसे आम परिकल्पनाओं के अनुसार, यूकेरियोट्स 1.5-2 अरब साल पहले दिखाई दिए।

- सभी यूकेरियोट्स का आनुवंशिक तंत्र नाभिक में स्थित होता है और परमाणु आवरण द्वारा संरक्षित होता है (लेकिन सभी मामलों में नहीं - एरिथ्रोसाइट में नाभिक बिल्कुल नहीं होता है)।

यूकेरियोटिक डीएनए रैखिक

में जीवन चक्रयूकेरियोट्स में आमतौर पर दो परमाणु चरण (हैप्लोफ़ेज़ और डिप्लोफ़ेज़) होते हैं। पहले चरण में गुणसूत्रों के एक अगुणित (एकल) सेट की विशेषता होती है, फिर, विलय, दो अगुणित कोशिकाएं(या दो नाभिक) एक द्विगुणित कोशिका (नाभिक) बनाते हैं जिसमें गुणसूत्रों का दोहरा (द्विगुणित) सेट होता है।

उपलब्धता यूकेरियोटिक कोशिकाएंडिब्बे (एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोल्गी उपकरण, लाइसोसोम) जिनका अपना आनुवंशिक उपकरण होता है, विभाजन द्वारा गुणा करते हैं और एक झिल्ली से घिरे होते हैं। ये अंगक माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड हैं। अपनी संरचना और गतिविधि में, वे आश्चर्यजनक रूप से बैक्टीरिया के समान हैं।

यूकेरियोट्स में फागोसाइटोसिस की उपस्थिति

एक कोशिका भित्ति होती है

कोशिका विभाजन दो प्रकार के होते हैं: माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन। प्रतिलेखन और अनुवाद को स्थानिक रूप से अलग किया गया है।

काम का अंत -

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पॉलिसैक्राइड
ये उच्च आणविक भार पॉलिमरिक बायोमोलेक्यूल्स से बने होते हैं एक लंबी संख्यामोनोमर्स - साधारण शर्कराऔर उनके व्युत्पन्न। पॉलीसेकेराइड एक ही या विभिन्न प्रकार के मोनोसेकेराइड से बने हो सकते हैं।

कार्बोहाइड्रेट के कार्य
ऊर्जा। सेलुलर श्वसन के दौरान जीवित जीवों की कोशिकाओं में जारी ऊर्जा का मुख्य स्रोत ग्लूकोज है (1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट ऑक्सीकरण के दौरान 17.6 kJ ऊर्जा जारी करता है)।

लिपिड के कार्य
संरचनात्मक। फॉस्फोलिपिड प्रोटीन के साथ मिलकर जैविक झिल्ली बनाते हैं। ऊर्जा। जब 1 ग्राम वसा का ऑक्सीकरण होता है, तो 38.9 kJ ऊर्जा निकलती है, जो निर्माण में जाती है

प्रोटीन के कार्य
संरचनात्मक। प्रोटीन कोशिका झिल्लियों और कोशिकांगों का हिस्सा होते हैं। दीवारों रक्त वाहिकाएं, उच्च जानवरों में उपास्थि, टेंडन, बाल, नाखून, पंजे मुख्य रूप से शामिल होते हैं

माध्यमिक संरचना - हाइड्रोजन बांड द्वारा स्थिर पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के एक टुकड़े का स्थानीय क्रम
α-हेलिकॉप्टर - अणु की लंबी धुरी के चारों ओर तंग कुंडलियाँ, हेलिक्स को H और O पेप्टाइड समूहों के बीच हाइड्रोजन बांड द्वारा स्थिर किया जाता है। प्रोटीन में, दाएं हाथ वाले की प्रधानता होती है। सर्पिल टूट गया है

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प्रोकैरियोट्स की मुख्य विशिष्ट विशेषताएं।
उनके पास औपचारिक कोर और अन्य नहीं हैं झिल्ली अंगक, टाइप एआर और एमएक्स सर्कुलर डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए। गुणसूत्र नहीं है क्योंकि यह हिस्टोन से जुड़ा नहीं है, उनमें 70 के दशक का राइबोसोम होता है

यूकेरियोटिक कोशिकांगों की विविधता
यूकेरियोटिक ऑर्गेनेल को दो समूहों में विभाजित किया गया है: 1) झिल्ली: एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (नेटवर्क) (ईपीआर, ईपीएस), गॉल्जी उपकरण (एजी), लाइसोसोम, पेरोक्सीसोम। यह एकल झिल्ली है. माइटोकॉन्ड्रिया

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कोशिका ऊर्जा आपूर्ति के आणविक तंत्र।
ई के सभी प्रकार के प्रकारों के साथ, एक भी नहीं जीवित प्राणीकेवल ऊर्जा को आत्मसात करके इसका सीधे उपभोग करने में असमर्थ। शरीर के लिए ऊर्जा अपनी है, यदि - सार्वभौमिक मैक्रो-ऊर्जाएं

तेज़ जैविक प्रतिक्रियाओं के आणविक तंत्र।
किसी भी पारिस्थितिक संबंध की केंद्रीय कड़ी विभिन्न प्रकार की जैविक प्रतिक्रियाएं हैं - यह एक निश्चित बाहरी या आंतरिक संकेत के लिए शरीर की पर्याप्त प्रतिक्रियाओं की एक प्रणाली है।  

सिनैप्स के माध्यम से तंत्रिका आवेग संचरण के आणविक तंत्र।
विद्युत सिनैप्स दो आसन्न न्यूरॉन्स के बीच एक यांत्रिक और विद्युत प्रवाहकीय कनेक्शन है। सिनैप्टिक फांक बहुत संकीर्ण है। मुख्य कार्य सक्रिय रूप से काम करने वाली मांसपेशियों में आवेग का संचालन करना है।

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में संरचना और कार्य के बीच संबंध।

यूकेरियोटिक कोशिका (सच्चा परमाणु)जटिल है संरचनात्मक इकाईपौधों, बहुकोशिकीय जानवरों, प्रोटोजोआ, कवक और सभी समूहों में जिन्हें आमतौर पर शैवाल कहा जाता है (सायनोबैक्टीरिया को छोड़कर)।

प्रोकार्योटिक कोशिका(पूर्व-परमाणु)बैक्टीरिया, सायनोबैक्टीरिया, एक्टिनोमाइसेट्स की एक कम जटिल संरचनात्मक इकाई है।

जीवाणु कोशिकाघिरे कोशिका भित्ति. साइटोप्लाज्म राइबोसोम से भरपूर होता है। डीएनए अणु आमतौर पर कोशिका के केंद्र में स्थित होता है। कोशिका द्रव्य यूकेरियोटिक सेलघिरे कोशिकाद्रव्य की झिल्ली(सीपीएम) में माइटोकॉन्ड्रिया, रिक्तिकाएं, राइबोसोम के साथ खुरदरी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, चिकनी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, स्टोरेज ग्रैन्यूल और न्यूक्लियस शामिल हैं।

के लिए यूकेरियोटिक सेलइसके अंदर कई प्रणालियों की उपस्थिति की विशेषता प्राथमिक झिल्लीसंरचना और टोपोलॉजी में प्लाज्मा झिल्ली से भिन्न। वे विशिष्ट और आंशिक रूप से बंद क्षेत्रों में यूकेरियोटिक कोशिका के कई कार्यात्मक घटकों को अलग करने का काम करते हैं जो मुख्य रूप से झिल्ली परिवहन द्वारा पदार्थों का आदान-प्रदान करते हैं।

आण्विक जीव विज्ञान के विकास के लिए धन्यवाद, यह स्पष्ट हो गया है कि यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के बीच संरचनात्मक अंतर बहुत प्रतिबिंबित होता है महत्वपूर्ण अंतरकोशिका के कई महत्वपूर्ण कार्यों के कार्यान्वयन के तंत्र में। हम बात कर रहे हैं, सबसे पहले, आनुवंशिक जानकारी के हस्तांतरण और अभिव्यक्ति के बारे में, ऊर्जा चयापचय के बारे में और कोशिका द्वारा पदार्थों के अवशोषण और रिलीज के तंत्र के बारे में।

1. माइक्रोबियल आकार.

सूक्ष्मजीवों के रैखिक आयाम औसतन 0.5-3 माइक्रोन की सीमा में होते हैं, लेकिन दिग्गज और बौने भी होते हैं: उदाहरणार्थ कोशिकाएँफिलामेंटस बैक्टीरिया बेगियाटोआ अल्बा 500 µm तक का व्यास है। सबसे छोटे ज्ञात प्रोकैरियोट्स माइकोप्लाज्मा हैं, उनकी कोशिका का व्यास 0.1 - 0.15 माइक्रोन है।

अपने छोटे आकार के कारण, सूक्ष्मजीवों में कोशिका सतह क्षेत्र और उसके आयतन का अनुपात बहुत बड़ा होता है, जो सक्रिय आदान-प्रदान के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाता है। बाहरी वातावरण. बायोमास की प्रति इकाई सूक्ष्मजीवों की चयापचय गतिविधि बड़ी यूकेरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में बहुत अधिक है।

सूक्ष्मजीवों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक उनके चयापचय की उच्च प्लास्टिसिटी है, जिससे बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में अनुकूलन में आसानी होती है। यह गुण छोटे कोशिका आकार से भी जुड़ा है। माइक्रोबियल कोशिकाओं में शामिल नहीं हो सकते एक बड़ी संख्या कीप्रोटीन अणु. इसलिए, जिन एंजाइमों की अस्तित्व की दी गई शर्तों के तहत आवश्यकता नहीं है, उन्हें सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में आरक्षित नहीं रखा जा सकता है। इनका संश्लेषण तभी होता है जब संगत हो पुष्टिकर(सब्सट्रेट) माध्यम में प्रकट होता है। ऐसे एन्जाइम कहलाते हैं प्रेरक,वे 10% तक हो सकते हैं कुल प्रोटीनएक निश्चित समय पर कोशिका में समाहित होता है। इस प्रकार, सूक्ष्मजीवों को एंजाइम प्रणालियों की एक बड़ी विविधता और उससे भी अधिक की विशेषता होती है मोबाइल तरीकेमैक्रोऑर्गेनिज्म की तुलना में चयापचय का विनियमन।

वी.आई. वर्नाडस्की की परिभाषा के अनुसार, सूक्ष्मजीवों के चयापचय की उच्च प्लास्टिसिटी के कारण एक और परिणाम उनकी "सर्वव्यापकता" है। वे आर्कटिक क्षेत्रों में, गर्म झरनों में, उच्च वायुमंडलीय परतों में, हाइड्रोजन सल्फाइड की उच्च सामग्री वाली खानों आदि में पाए जा सकते हैं, जिसमें वे लगभग सभी यूकेरियोट्स से भिन्न होते हैं।

प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स की झिल्ली संरचनाएं।

छोटे अणुओं वाले विलेय अंदर प्रवेश करते हैं यूकेरियोटिक सेलइसकी सतह झिल्ली के माध्यम से. बड़े अणु और कण अंदर घुस जाते हैं एंडोसाइटोसिस काम प्रक्षेपण वैक्यूओलकई प्रोटोजोआ जिनमें कोशिका भित्ति नहीं होती - किस्मों में से एक एक्सोसाइटोसिस,जो ऑस्मोरग्यूलेशन के एक सक्रिय तंत्र के रूप में कार्य करता है। प्रोकैर्योसाइटोंइनमें ऐसे अंग नहीं होते जो संकुचनशील रिक्तिका का कार्य करते हैं, और इसलिए हाइपोटोनिक वातावरण में आसमाटिक संतुलन को सक्रिय रूप से बनाए रखने में सक्षम नहीं होते हैं। इस संबंध में, वे केवल एक ही तरीके से आसमाटिक लसीका के खतरे से बच सकते हैं - प्रोटोप्लास्ट के स्फीति दबाव को झेलने में सक्षम पर्याप्त रूप से मजबूत कोशिका दीवार को संश्लेषित करना। अधिकांश प्रोकैरियोट्स की कोशिकाएँ झिल्ली से कहीं अधिक मोटी कोशिका भित्ति से घिरी होती हैं; केवल माइकोप्लाज्मा समूह के प्रतिनिधियों के पास यह नहीं है। वे आसमाटिक दबाव के प्रति संवेदनशील होते हैं और केवल उच्च आसमाटिक वातावरण में ही उगाए जा सकते हैं। कोशिका भित्ति की अनुपस्थिति एक अस्थायी घटना हो सकती है जो किसी के प्रभाव में घटित होती है बाह्य कारक(एंजाइम, एंटीबायोटिक्स)। ऐसे जीवाणुओं को एल-फॉर्म कहा जाता है, वे सघन पोषक मीडिया पर गुणा करने, कॉलोनी बनाने में सक्षम होते हैं। या फिर वे अपने मूल स्वरूप में वापस आ सकते हैं।

प्रोकैरियोट्स की कोशिका भित्ति में लगभग हमेशा एक निश्चित प्रकार का बहुलक होता है जिसे कहा जाता है पेप्टिडोग्लाइकन(या म्यूरिन)और आवश्यक यांत्रिक शक्ति प्रदान करें। इस प्रकार के बहुलक को संश्लेषित करने की क्षमता प्रोकैरियोट्स के लिए अद्वितीय है; यह इनमें से एक है जैव रासायनिक विशेषताएंजो प्रोकैरियोट्स को यूकेरियोट्स से अलग करता है।अपवाद आर्कबैक्टीरिया है। मीथेन उत्पादक आर्कबैक्टीरिया में, कोशिका भित्ति में एक अन्य पेप्टिडोग्लाइकन, स्यूडोम्यूरिन होता है। हैलोबैक्टीरिया, एसिडोफिलिक-थर्मोफिलिक आर्कबैक्टीरिया और अधिकांश मीथेन उत्पादक बैक्टीरिया में, कोशिका भित्ति प्रोटीन से निर्मित होती है।

एक मजबूत कोशिका भित्ति का विकास भी सूक्ष्मजीवों के सर्वव्यापी प्रसार का कारण रहा है, जिनमें शामिल हैं चरम स्थितियांएक वास।

कोशिकाद्रव्य की झिल्लीयूकेरियोटिक झिल्ली की तुलना में प्रोकैरियोट कोशिका के आंतरिक भाग और बाहरी वातावरण के बीच कहीं अधिक चयनात्मक अवरोध के रूप में कार्य करता है। सबसे बड़े कण जो इस बाधा से गुजर सकते हैं वे आणविक आकार के हैं: डीएनए टुकड़े और अपेक्षाकृत कम आणविक भार प्रोटीन (उदाहरण के लिए, कोशिका द्वारा स्रावित बाह्य कोशिकीय एंजाइम)। घटना एक्सोसाइटोसिसऔर एंडोसाइटोसिसप्रोकैरियोट्स में पूरी तरह से अज्ञात हैं, यहां तक ​​कि उनमें (माइकोप्लाज्मा का एक समूह) जिनमें कोशिका भित्ति नहीं होती है और इसलिए कोशिका की सतह पर किसी भी कण या तरल बूंदों के स्थानांतरण में कोई यांत्रिक बाधा नहीं होती है। परिणामस्वरूप, प्रोकैरियोट्स की कमी हो जाती है जैविक गुणकरने की क्षमता से जुड़ा है एंडोसाइटोसिस,विशेष रूप से इंट्रासेल्युलर पाचन की क्षमता और सेलुलर (गैर-वायरल) एंडोसिम्बियन्ट्स रखने की क्षमता।

कई प्रोकैरियोट्स में, प्लाज्मा झिल्ली एक भूमिका निभाती है ऊर्जा विनिमय,जो कि यूकेरियोटिक कोशिकाओं में कभी नहीं होता है। पर एरोबिक बैक्टीरिया श्वसन प्रणालीइलेक्ट्रॉन स्थानांतरण "अंतर्निहित" है कोशिका झिल्ली. यूकेरियोट्स में, श्वसन तंत्र का यह हिस्सा माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली प्रणाली में स्थित होता है।

प्लाज्मा झिल्लीइसमें प्रोकैरियोटिक कोशिका के डीएनए को जोड़ने के लिए विशेष साइटें भी हैं, और यह झिल्ली की वृद्धि है जो उनकी प्रतिकृति पूरी होने के बाद जीनोम को अलग करना सुनिश्चित करती है। यह एक और कार्य है जो, निश्चित रूप से, प्लाज्मा झिल्ली यूकेरियोट्स में कभी नहीं करती है; उनमें, जीनोम का विभाजन माइटोसिस द्वारा होता है।

कोशिका झिल्ली की लिपिड संरचना. लिपिड से संबंधित स्टेरोल्स,आवश्यक रूप से यूकेरियोट्स की कोशिका झिल्ली का हिस्सा हैं, लेकिन इसमें शामिल नहीं हैं महत्वपूर्ण मात्राप्रोकैरियोट्स की कोशिका झिल्ली में, माइकोप्लाज्मा समूह को छोड़कर। इस समूह के प्रतिनिधि इन पदार्थों को संश्लेषित करने में असमर्थ हैं, लेकिन वे संस्कृति माध्यम से कोशिका झिल्ली में बहिर्जात स्टेरोल्स को शामिल करते हैं। सभी यूकेरियोट्स के झिल्ली लिपिड बनाने वाले फैटी एसिड में, पॉलीअनसेचुरेटेड एसिड होते हैं (यानी)। वसा अम्लएक से अधिक दोहरे बंधन युक्त)। अधिकांश प्रोकैरियोट्स में केवल संतृप्त या मोनोअनसैचुरेटेड फैटी एसिड होते हैं; एकमात्र अपवाद कुछ साइनोबैक्टीरिया हैं जो पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड को संश्लेषित करने में सक्षम हैं।

प्रोकैरियोटिक कोशिका की विशेषता है प्राथमिक झिल्ली प्रणालियों द्वारा निर्मित आंतरिक कंपार्टमेंटलाइज़ेशन की कमी।प्रोकैरियोट्स के विशाल बहुमत में प्लाज्मा झिल्ली कोशिका की एकमात्र झिल्ली प्रणाली है। सायनोबैक्टीरिया इस नियम का एकमात्र अपवाद है। इन जीवों में, प्रकाश संश्लेषक उपकरण चपटी झिल्लीदार थैलियों की पंक्तियों पर स्थित होता है, या थायलाकोइड्स,संरचना और कार्य में क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड के समान। हालाँकि, साइनोबैक्टीरिया में, थायलाकोइड्स एक विशेष अंग में संलग्न नहीं होते हैं, बल्कि सीधे साइटोप्लाज्म में स्थित होते हैं।

2. प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स की वंशानुगत सामग्री .

यूकेरियोटिक कोशिका में, नाभिक वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करने के लिए मुख्य, लेकिन एकमात्र स्थान के रूप में कार्य करता है। सेलुलर जीनोम का एक छोटा लेकिन कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण हिस्सा माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट (प्रकाश संश्लेषक जीवों में) में पाया जाता है। ऑर्गेनेल डीएनए संबंधित ऑर्गेनेल के कुछ गुणों को निर्धारित करता है और इसमें अपने स्वयं के विशिष्ट प्रतिलेखन और अनुवाद तंत्र शामिल होते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट, झिल्लियों द्वारा सीमित, श्वसन और प्रकाश संश्लेषण (प्रकाश संश्लेषक यूकेरियोट्स में) के लिए जिम्मेदार संरचनाएं हैं।

अधिकांश प्रोकैरियोट्स के इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ में, कोशिका के अंदर दो संरचनात्मक रूप से भिन्न क्षेत्र देखे जा सकते हैं: साइटोप्लाज्म और न्यूक्लियोप्लाज्म। साइटोप्लाज्म महीन दाने वाले द्रव्यमान जैसा दिखता है, क्योंकि इसमें राइबोसोम होते हैं। ये हमेशा तथाकथित 70S-राइबोसोम होते हैं, जो यूकेरियोट्स के साइटोप्लाज्मिक राइबोसोम से छोटे होते हैं, लेकिन आकार में उनके अंग के राइबोसोम के समान होते हैं। न्यूक्लियोप्लाज्म में अनियमित आकृति होती है, लेकिन यह साइटोप्लाज्म से स्पष्ट रूप से सीमांकित होता है, हालांकि दोनों क्षेत्र कभी भी एक झिल्ली द्वारा अलग नहीं होते हैं। प्रोकैरियोटिक कोशिका की वंशानुगत जानकारी न्यूक्लियोप्लाज्म में एक संरचना में निहित होती है जिसे कहा जाता है जीवाणु गुणसूत्र.यह बस एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु है जिसका गोलाकार आकार होता है।

जीवाणु गुणसूत्र संरचनात्मक रूप से यूकेरियोटिक कोशिकाओं के परमाणु गुणसूत्रों के समान नहीं है, बल्कि माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में मौजूद डीएनए के समान है। यह संभव है कि ये अंगक कुछ प्राचीन प्रोकैरियोट्स से उत्पन्न हुए हों, जो विकास के दौरान सहजीवन के रूप में यूकेरियोटिक कोशिका में प्रवेश कर गए और अंत में, मेजबान जीव से स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में रहने की क्षमता खो बैठे।

कई बैक्टीरिया में छोटे एक्स्ट्राक्रोमोसोमल रिंग के आकार के डीएनए अणु भी शामिल हो सकते हैं जो तथाकथित स्वायत्त प्रतिकृति में सक्षम हैं प्लाज्मिड्सअब तक अध्ययन किए गए प्लास्मिड में प्रतिरोध जैसे फेनोटाइपिक गुणों के निर्धारक होते हैं औषधीय पदार्थऔर दूसरे जीवाणुरोधी औषधियाँ, साथ ही कुछ छोटे चयापचय मार्गों के एंजाइमों पर जानकारी। प्लास्मिड में डीएनए की मात्रा जीवाणु गुणसूत्र की तुलना में 20-1000 गुना कम है; कोशिका की व्यवहार्यता से समझौता किए बिना प्लास्मिड को कोशिका द्वारा नष्ट किया जा सकता है।

प्रोकैरियोटिक जीन में इंट्रॉन नहीं होते हैं। इससे पता चलता है कि प्रोकैरियोट्स विकास की एक मृत-अंत शाखा है, क्योंकि जीनोम में परिवर्तनों का सेट किसी तरह सीमित है, ईकैरियोट्स में इंट्रॉन की उपस्थिति उन्हें अनिश्चित काल तक परिवर्तनों से गुजरने की अनुमति देती है।

शारीरिक गतिविधि . साइटोप्लाज्म की निर्देशित गति, जो अधिकांश यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषता है, प्रोकैरियोट्स में नहीं देखी जाती है। हालाँकि, कई कोशिका भित्ति प्रोकैरियोट्स सक्रिय रूप से घूम सकते हैं। सक्रिय आंदोलन के प्रकारों में से एक फिसलन -यह तभी प्रकट होता है जब कोशिका किसी ठोस सब्सट्रेट के संपर्क में आती है; यह किसी विशेष लोकोमोटर ऑर्गेनेल की भागीदारी के बिना किया जाता है। ग्लाइडिंग कई सायनोबैक्टीरिया के साथ-साथ बैक्टीरिया के कुछ समूहों की विशेषता है जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम नहीं हैं। दूसरे प्रकार की गति - सक्रिय तैराकी - तरल माध्यम में कोशिकाओं की विशेषता है, और इसे फ्लैगेल्ला की मदद से किया जाता है।

निष्कर्ष।

यदि प्रोकैरियोट्स अरबों वर्षों से अपने आप विकसित हुए हैं, तो यूकेरियोट्स को कभी भी अकेला नहीं छोड़ा गया है। उन्हें हर समय प्रोकैरियोट्स का सामना करना पड़ता था। उन्होंने उत्तरार्द्ध को नए पारिस्थितिक स्थान, सुरक्षा प्रदान की और उनके शिकार बने। बहुकोशिकीय जीवउनके अत्यधिक विकसित और सुरक्षात्मक और अन्य अनुकूलन आंशिक रूप से प्रोकैरियोट्स की आक्रामकता के कारण हैं। दूसरी ओर, यूकेरियोट्स ने प्रोकैरियोट्स के साथ घनिष्ठ संबंध से लाभ उठाना सीख लिया है और उन्हें एक्टोसिम्बियोन्ट्स के रूप में अपनी सेवा में डाल दिया है। आंत्र पथ, निशान, त्वचा पर), और एंडोसिम्बियोन्ट्स (नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए)।

जीव की गतिविधि कोशिका पर निर्भर करती है; कोशिका वंशानुगत जानकारी संग्रहीत और संसाधित करती है। कोशिका वह मूल इकाई है जिसके माध्यम से ऊर्जा, पदार्थ गुजरता है, संग्रहीत और संसाधित होता है। सरलतम की कोशिका व्यावहारिक रूप से अमर होती है। लैंगिक प्रजनन में युग्मक शाश्वत होते हैं। एक कोशिका में, सेलुलर संरचनाएं आपस में जुड़ी होती हैं, सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाएं संबंधित संरचना में होती हैं।

वर्तमान में, 2 प्रकार के सेलुलर संगठन स्थापित किए गए हैं: प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स। वे एक-दूसरे से काफी भिन्न हैं। को प्रोकार्योटिक जीव हैं बैक्टीरिया, एसजेडओ और आर्कबैक्टीरिया(बैक्टीरिया जो अत्यंत कठोर परिस्थितियों में जीवित रहते हैं)। 0.5-0.3 माइक्रोन - आकार। एक गुणसूत्र में आनुवंशिक जानकारी डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए, रिंग के आकार की होती है। गुणसूत्र संरचना: कोई हिस्टोन प्रोटीन नहीं। गुणसूत्र नग्न है. सर्वत्र वितरित। अल्प पुनर्जनन, अल्प प्रजनन समय, तीव्र वृद्धि, महान जैव रासायनिक विविधता। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में अत्यधिक शाखित अंतःकोशिकीय झिल्लियाँ होती हैं। नाभिक में नाभिक और गुणसूत्र होते हैं (गुणसूत्रों की संख्या 2 से अधिक होती है)। गुणसूत्रों की संरचना में हिस्टोन प्रोटीन, आरएनए भी शामिल हैं, और अन्य यूकेरियोटिक कोशिकाएं अन्य यूकेरियोटिक कोशिकाओं के साथ मिलकर अस्तित्व में रहने में सक्षम हैं और एक बहुकोशिकीय जीव की उपइकाइयाँ हैं। प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स ऑक्सीजन का अलग-अलग व्यवहार करते हैं। अधिकांश प्रोकैरियोट्स बाध्यकारी अवायवीय होते हैं, कम अक्सर ऐच्छिक अवायवीय होते हैं, बाध्यकारी अवायवीय भी होते हैं। यूकेरियोट्स के बीच - एकरूपता - बाध्य एरोबिक्स।

प्रोकैरियोट्स का उदय ऐसे समय में हुआ जब पर्यावरण में ऑक्सीजन की मात्रा बदल रही थी, जब यूकेरियोट्स का उदय हुआ, तब तक इसकी मात्रा उच्च और स्थिर थी।

प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के बीच मजबूत विकासवादी संबंध हैं। उनके चयापचय पथ समान हैं। प्रोकैरियोट्स में, किण्वन; यूकेरियोट्स में, ग्लाइकोलाइसिस। प्रतिक्रियाएँ समान हैं, तंत्र लगभग समान है। ऊर्जा के स्रोत के रूप में अवायवीय किण्वन की उत्पत्ति हुई प्रारम्भिक चरणविकास। ऑक्सीजन के आगमन के साथ, एक अधिक कुशल ऑक्सीकरण प्रक्रिया की संभावना दिखाई दी - 1 ग्लूकोज अणु से 36 एटीपी अणु - ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण। इसके अलावा, यूकेरियोट्स में, दोनों प्रक्रियाएं होती हैं। अत: दक्षता 38ATF है। दोनों प्रक्रियाओं की उपस्थिति है बडा महत्व, एक प्रक्रिया अस्थायी रूप से दूसरे की भरपाई कर सकती है।

एसएसओ एरोबिक प्रकाश संश्लेषण करते हैं। यह माना जाता है कि सायनोबैक्टीरिया ने प्राथमिक वायुमंडल में ऑक्सीजन के संचय में योगदान दिया (लगभग 1.5 अरब वर्ष पहले)।

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषताएँ

लक्षण	प्रोकैर्योसाइटों	यूकैर्योसाइटों
जीवों का समूह	बैक्टीरिया, साइनोबैक्टीरिया	मशरूम, पौधे, जानवर
सेल आयाम	आमतौर पर 1-10 µm	आमतौर पर 10-100 µm
प्लाज्मा झिल्ली
आणविक झिल्ली	अनुपस्थित	जानवरों में अनुपस्थित, पौधों में यह मुख्य रूप से सेलूलोज़ का होता है
झिल्ली मूल के अंग: माइटोकॉन्ड्रिया, ईआर, गोल्गी कॉम्प्लेक्स	गुम
राइबोसोम
लाइसोसोम	गुम
गुणसूत्रों	एकल नग्न संरचनाएं, केवल एक डीएनए अणु से बनी होती हैं	डीएनए और प्रोटीन से बनी संरचनाएँ
प्रकाश संश्लेषक उपकरण	साइनोबैक्टीरिया में क्लोरोफिल ए और फाइकोसाइनिन और बैक्टीरिया में बैक्टीरियोफिल के साथ झिल्ली	क्लोरोफिल ए और बी युक्त क्लोरोप्लास्ट, ढेर में
गतिशीलता	गैर-गतिशील या फ्लैगेलिन प्रोटीन से बने फ्लैगेल्ला के साथ	मोटाइल सिलिया या फ्लैगेल्ला आमतौर पर सूक्ष्मनलिकाएं से बने होते हैं।
	बाइनरी (आधा करना)	माइटोटिक
डीएनए प्रतिकृति प्रारंभ होती है	एक बिंदु से	कई बिंदुओं से
दोहरावदार डीएनए अनुक्रम
बाह्य परमाणु डीएनए की उपस्थिति
ऑक्सीजन के संबंध में	एरोबेस और एनारोबेस

9. यूकेरियोटिक कोशिकाओं की उत्पत्ति की परिकल्पना (सहजीवी, अंतःक्षेपण)

सहजीवी परिकल्पना

यूकेरियोटिक कोशिका प्रकार के विकास में आधार या मेजबान कोशिका थी अवायवीय प्रोकैरियोट,केवल अमीबॉइड गति करने में सक्षम।

चावल। 1.4. सहजीवी के अनुसार यूकेरियोटिक कोशिका की उत्पत्ति ( मैं) और आक्रामक ( द्वितीय) परिकल्पनाएँ:

1 - अवायवीय प्रोकैरियोट (मेजबान कोशिका), 2 - प्रोकैरियोट्स जिनमें माइटोकॉन्ड्रिया होता है 3 - नीला-हरा शैवाल (अनुमानित क्लोरोप्लास्ट), 4 - सिरोचेटॉइड जीवाणु (प्रकल्पित फ्लैगेलम), 5 - फ्लैगेलम के साथ आदिम यूकेरियोट, 6 - पादप कोशिका, 7 - कशाभिका सहित पशु कोशिका, 8 - एरोबिक प्रोकैरियोट (अनुमानित माइटोकॉन्ड्रियन), 9 - एरोबिक प्रोकैरियोट (परिकल्पना के अनुसार पूर्वज कोशिका द्वितीय), 10 - कोशिका झिल्ली का आक्रमण, जिससे केन्द्रक और माइटोकॉन्ड्रिया मिले, 11 - आदिम यूकेरियोट 12 - कोशिका झिल्ली का आक्रमण, जिससे क्लोरोप्लास्ट का निर्माण हुआ, 13 - पौधा कोशाणु; ए-प्रोकैरियोटिक कोशिका डीएनए बी - माइटोकॉन्ड्रियन, वी - यूकेरियोटिक कोशिका केन्द्रक जी - कशाभिका, डी - क्लोरोप्लास्ट

एक समान उत्पत्ति का सुझाव दिया गया है

एरोबिक श्वसन में संक्रमण कोशिका में माइटोकॉन्ड्रिया की उपस्थिति से जुड़ा होता है, जो सहजीवन में परिवर्तन के माध्यम से होता है - एरोबिक बैक्टीरिया जो मेजबान कोशिका में प्रवेश करते हैं और इसके साथ सह-अस्तित्व में होते हैं। फ्लैगेल्ला के लिए एक समान उत्पत्ति का सुझाव दिया गया है, जिसके पूर्वज जीवाणु सहजीवन थे जिनके पास फ्लैगेलम था और आधुनिक स्पाइरोकेट्स जैसा दिखता था।

फ्लैगेल्ला की कोशिका द्वारा अधिग्रहण, हरकत के एक सक्रिय मोड के विकास के साथ, एक सामान्य आदेश का एक महत्वपूर्ण परिणाम था। यह माना जाता है कि बेसल निकाय, जिन्हें फ्लैगेल्ला की आपूर्ति की जाती है, माइटोसिस के तंत्र के उद्भव के दौरान सेंट्रीओल्स में विकसित हो सकते हैं।

हरे पौधों की प्रकाश संश्लेषण की क्षमता उनकी कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट की उपस्थिति के कारण होती है। मेजबान कोशिका के सहजीवन जिसने क्लोरोप्लास्ट को जन्म दिया, वे प्रोकैरियोटिक नीले-हरे शैवाल थे।

माइटोकॉन्ड्रिया, सेंट्रीओल्स और क्लोरोप्लास्ट की सहजीवी उत्पत्ति के पक्ष में एक गंभीर तर्क यह है कि इन अंगों का अपना डीएनए होता है। इसी समय, प्रोटीन बैसिलिन और ट्यूबुलिन, जो आधुनिक प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के क्रमशः फ्लैगेल्ला और सिलिया बनाते हैं, की एक अलग संरचना होती है। बैक्टीरिया में, फ्लैगेल्ला, सिलिया, बेसल निकायों और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के सेंट्रीओल्स की विशेषता वाले सूक्ष्मनलिकाएं के संयोजन वाली संरचनाएं: "9 + 2" या "9 + 0».

चिकनी और खुरदरी साइटोप्लाज्मिक रेटिकुलम, लैमेलर कॉम्प्लेक्स, वेसिकल्स और रिक्तिकाओं की इंट्रासेल्युलर झिल्लियों को बाहरी झिल्ली का व्युत्पन्न माना जाता है। परमाणु लिफाफा, जो आक्रमण बनाने में सक्षम है।

यह माना जाता है कि नाभिक का निर्माण प्रोकैरियोटिक सहजीवन से भी हो सकता है। परमाणु डीएनए की मात्रा में वृद्धि, आधुनिक यूकेरियोटिक कोशिका की तुलना में कई गुना अधिक, माइटोकॉन्ड्रिया या क्लोरोप्लास्ट में इसकी मात्रा, जाहिरा तौर पर सहजीवन के जीनोम से जीन के समूहों को स्थानांतरित करने के कारण धीरे-धीरे हुई। हालाँकि, इस बात से इंकार नहीं किया जा सकता है कि परमाणु जीनोम का निर्माण मेजबान कोशिका के जीनोम का विस्तार करके (सहजीवन की भागीदारी के बिना) किया गया था।

के अनुसार आक्रमण परिकल्पना , यूकेरियोटिक कोशिका का पैतृक रूप था एरोबिक प्रोकैरियोट. ऐसी मेजबान कोशिका के अंदर, कई जीनोम एक साथ स्थित थे, जो शुरू में कोशिका झिल्ली से जुड़े हुए थे। जिन अंगों में डीएनए के साथ-साथ एक नाभिक भी होता है, वे झिल्ली के वर्गों के आक्रमण और लेसिंग से उत्पन्न होते हैं, इसके बाद नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में कार्यात्मक विशेषज्ञता होती है। आगे के विकास की प्रक्रिया में, परमाणु जीनोम अधिक जटिल हो गया, और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की एक प्रणाली दिखाई दी।

अंतर्ग्रहण परिकल्पना नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट और दो झिल्लियों के आवरणों में उपस्थिति को अच्छी तरह से समझाती है। हालाँकि, यह इस सवाल का जवाब नहीं दे सकता है कि क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में प्रोटीन जैवसंश्लेषण आधुनिक प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के समान क्यों है, लेकिन यूकेरियोटिक कोशिका के साइटोप्लाज्म में प्रोटीन जैवसंश्लेषण से भिन्न है।

इतिहास से पता चला है कि यूकेरियोटिक प्रकार की कोशिकाओं की विकास क्षमता प्रोकैरियोटिक प्रकार की तुलना में अतुलनीय रूप से अधिक है। यहां अग्रणी भूमिका इसी की है यूकेरियोट्स का परमाणु जीनोमजो प्रोकैरियोटिक जीनोम से कई गुना बड़ा है। उदाहरण के लिए, एक जीवाणु और एक मानव कोशिका में जीन की संख्या 1: (100-1000) के रूप में सहसंबद्ध होती है। नाभिक में जीन के दो सेटों की उपस्थिति के साथ-साथ कुछ जीनों की एकाधिक पुनरावृत्ति के कारण यूकेरियोटिक कोशिकाओं की द्विगुणितता में महत्वपूर्ण अंतर हैं। यह व्यवहार्यता में तेज कमी के खतरे के बिना उत्परिवर्तनीय परिवर्तनशीलता के दायरे का विस्तार करता है, जिसका विकासात्मक रूप से महत्वपूर्ण परिणाम वंशानुगत परिवर्तनशीलता के रिजर्व का गठन है।

यूकेरियोटिक प्रकार में संक्रमण पर विनियमन के तंत्र को जटिल बनाता हैकोशिका की महत्वपूर्ण गतिविधि, जो आनुवंशिक सामग्री के स्तर पर नियामक जीन की सापेक्ष संख्या में वृद्धि में प्रकट हुई, क्रोमोसोम के साथ प्रोकैरियोट्स के परिपत्र "नग्न" डीएनए अणुओं का प्रतिस्थापन जिसमें डीएनए प्रोटीन से जुड़ा होता है। परिणामस्वरूप, जीन के विभिन्न समूहों के भागों में उनके विभिन्न संयोजनों में जैविक जानकारी को पढ़ना संभव हो गया विभिन्न प्रकार केअलग-अलग समय पर कोशिकाएँ। में जीवाणु कोशिकाइसके विपरीत, 80-100% तक जीनोम जानकारी एक साथ पढ़ी जाती है। एक वयस्क की कोशिकाओं में, उसके विभिन्न अंगों में, 8-10% (यकृत, गुर्दे) से लेकर 44% (मस्तिष्क) तक जानकारी लिखित होती है। भागों द्वारा जैविक जानकारी का उपयोगबहुकोशिकीय जीवों के विकास में एक असाधारण भूमिका निभाता है, क्योंकि यही वह चीज़ है जो कोशिकाओं के विभिन्न समूहों को विभिन्न कार्यात्मक क्षेत्रों में विशेषज्ञता प्रदान करती है।

बहुकोशिकीयता में परिवर्तन में यूकेरियोटिक कोशिकाओं में उपस्थिति का बहुत महत्व था लोचदार खोल,जो स्थिर कोशिका परिसरों के निर्माण के लिए आवश्यक है।

यूकेरियोट्स की साइटोफिजियोलॉजिकल विशेषताओं में से जो उनकी विकासवादी संभावनाओं को बढ़ाती हैं, नाम देना आवश्यक है एरोबिक श्वसन,जो बहुकोशिकीय रूपों के विकास के लिए एक शर्त के रूप में भी काम करता था। दिलचस्प बात यह है कि वायुमंडल में O2 की सांद्रता 1% (पाश्चर का बिंदु) तक पहुंचने के बाद यूकेरियोटिक कोशिकाएं स्वयं पृथ्वी पर प्रकट हुईं। नामित एकाग्रता एक आवश्यक शर्त है एरोबिक श्वसन।

यूकेरियोट्स के आनुवंशिक तंत्र की जटिलता के संदर्भ में, डीएनए की कुल मात्रा में वृद्धि और गुणसूत्रों पर इसका वितरण, विकास में घटना के महत्व को कम करना मुश्किल है पिंजरे का बँटवाराआनुवंशिक रूप से समान कोशिकाओं की पीढ़ियों में प्रजनन के लिए एक तंत्र के रूप में।

कोशिका विभाजन की ऐसी विधि की माइटोसिस के विकासवादी परिवर्तनों के कारण उपस्थिति अर्धसूत्रीविभाजन,जो कई पीढ़ियों तक गुणसूत्रों की स्थिरता को बनाए रखना संभव बनाता है, बहुकोशिकीय जीवों के प्रजनन की समस्या को सर्वोत्तम तरीके से हल करता है। अर्धसूत्रीविभाजन से जुड़े यौन प्रजनन के संक्रमण ने संयोजन परिवर्तनशीलता की विकासवादी भूमिका को मजबूत किया और विकास की दर में वृद्धि में योगदान दिया।

उल्लेखनीय विशेषताओं के लिए धन्यवाद, 1 अरब वर्षों से अधिक के विकास में, यूकेरियोटिक प्रकार के सेलुलर संगठन ने एककोशिकीय प्रोटोजोआ से लेकर स्तनधारियों और मनुष्यों तक विभिन्न प्रकार के जीवित रूपों को जन्म दिया है।