Maklumat

Berapakah bilangan eukariota yang terdapat di Bumi?

Berapakah bilangan eukariota yang terdapat di Bumi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya telah membaca:

William B. Whitman, David C. Coleman, dan William J. Wiebe, "Prokaryotes: Majoriti ghaib", Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, ms 6578-6583, Jun 1998. [Teks Penuh] [PDF]

di mana mereka menganggarkan bilangan sel prokariot di Bumi dalam susunan $10^{31}$.

Saya tidak dapat mencari sebarang data yang setara untuk hidupan satu sel eukariota. Adakah terdapat sebarang anggaran untuk bilangan hidupan eukariotik satu sel di Bumi? Adakah sebarang anggaran lain mengesahkan atau memberitahu terhadap rujukan yang saya sebutkan di atas?


Tidak dapat dimuatkan dalam ulasan…

Untuk memastikan kami semua memahami soalan anda…

Adakah soalan andaberapakah bilangan spesies (eukariota) yang hidup pada masa ini?atauBerapakah bilangan sel (eukariota) yang hidup pada masa ini??

Sekadar petunjuk untuk menjawab soalan

Micheal Lynch, dalam bukunya (On the Origin of Genome Architecture) di muka surat 3, Kotak 1.1 cuba menjawab soalanBerapa banyak DNA yang ada di bumi?. Dia berakhir dengan anggaran jumlah panjang DNA di bumi $10^{24}$ km untuk prokariot, $10^{25}$ km untuk eukariota (yang $frac{1}{1000}$% diambil kira kepada manusia). Ini menjumlahkan sehingga jumlah panjang DNA $10^{12}$ tahun cahaya, atau 10 kali diameter alam semesta yang diketahui!

Dalam pengiraannya, dia menganggarkan bahawa jumlah bilangan sel prokariot pada $10^{30}$ (memetik Whitman et al. 1998 seperti yang anda lakukan). Dia menganggarkan jumlah spesies eukariota kepada $10^7$, iaitu 6 kali ganda bilangan spesies eukariota yang diketahui. Walau bagaimanapun, dia tidak memberikan sebarang rujukan secara langsung untuk anggaran ini tetapi dia merujuk kepada bab berbeza dalam buku yang mengandungi banyak rujukan.

… Saya harap ia membantu…


Berapakah bilangan eukariota yang terdapat di Bumi? - Biologi

Eukariota sangat pelbagai dari segi filogenik, ciri umum adalah nukleus terikat membran.

Objektif Pembelajaran

Menilai filogeni Eukarya

Pengambilan Utama

Perkara utama

  • Eukariota secara meluas ditentukan oleh kehadiran nukleus terikat membran, walaupun banyak eukariota mempunyai struktur terikat membran lain.
  • Domain eukarya secara meluas dikelompokkan kepada enam kerajaan: Excavata, Amoebozoa, Opisthokonta, Rhizaria, Chromalveolata, dan Archaeplastida.
  • Sifat sebenar hubungan (iaitu nenek moyang yang sama) domain eukarya masih diperdebatkan.

Syarat Utama

  • kumpulan mahkota: Dalam filogenetik, kumpulan mahkota koleksi spesies terdiri daripada wakil hidup koleksi bersama-sama dengan nenek moyang mereka kembali ke nenek moyang terakhir mereka serta semua keturunan nenek moyang itu. Oleh itu, ia adalah klad, kumpulan yang terdiri daripada spesies dan semua keturunannya.
  • cristae: Cristae (krista tunggal) ialah petak dalaman yang dibentuk oleh membran dalam mitokondria. Mereka disemat dengan protein, termasuk ATP synthase dan pelbagai sitokrom.

Filogeni Eukarya

Eukariota ialah organisma yang selnya mengandungi struktur kompleks yang tertutup di dalam membran. Eukariota secara lebih formal boleh dirujuk sebagai takson Eukarya atau Eukariota. Struktur terikat membran yang menentukan yang membezakan sel eukariotik daripada sel prokariotik ialah nukleus, atau sampul nuklear, di mana bahan genetik dibawa. Kebanyakan sel eukariotik juga mengandungi organel terikat membran lain seperti mitokondria, kloroplas, dan radas Golgi. Semua organisma kompleks besar adalah eukariota, termasuk haiwan, tumbuhan, dan kulat. Kumpulan ini juga termasuk banyak organisma unisel.

Pokok rRNA yang dibina pada tahun 1980-an dan 1990-an meninggalkan kebanyakan eukariota dalam kumpulan mahkota yang tidak dapat diselesaikan, yang biasanya dibahagikan dengan bentuk krista mitokondria. Beberapa kumpulan yang kekurangan mitokondria bercabang secara berasingan, dan oleh itu ketiadaan itu dipercayai primitif. Tetapi ini kini dianggap sebagai artifak garis evolusi yang berbeza, dan mereka diketahui telah kehilangannya secara kedua.

Eukariota terbahagi kepada 6, subdivisi, dirujuk sebagai kerajaan. Ia merangkumi:

Enam Kerajaan: Ini adalah salah satu hipotesis hubungan eukariotik. Kumpulan Opisthokonta merangkumi kedua-dua haiwan (Metazoa) dan kulat. Tumbuhan (Plantae) diletakkan dalam Archaeplastida.

1. Excavata – Pelbagai protozoa flagellate

2. Amoebozoa – Kebanyakan amoeboid lobus dan acuan lendir

3. Opisthokonta – Haiwan, kulat, choanoflagellates

4. RhizariaForaminifera – Radiolaria, dan pelbagai protozoa amoeboid lain

5. ChromalveolataStramenopiles (atau Heterokonta) – Haptophyta, Cryptophyta (atau cryptomonads), dan Alveolata

6. Archaeplastida (atau Primoplantae) – Tumbuhan darat, alga hijau, alga merah dan glaucophytes

Terdapat persetujuan meluas bahawa Rhizaria tergolong dalam Stramenopiles dan Alveolata, dalam klad yang digelar supergroup SAR, supaya Rhizara bukan salah satu daripada kumpulan eukariota utama. Amoeboza dan Opisthokonta masing-masing monofiletik dan membentuk klad, sering dipanggil unikonts. Terdapat perdebatan tentang juzuk sebenar kerajaan haiwan.

Di luar ini, nampaknya tidak ada konsensus. Dianggarkan bahawa mungkin terdapat 75 keturunan eukariota yang berbeza. Kebanyakan keturunan ini adalah protista. Saiz genom eukariota yang diketahui berbeza-beza daripada 8.2 megabases (Mb) dalam Babesia bovis kepada 112,000 hingga 220,050 Mb dalam dinoflagellate Prorocentrum micans. Ini menunjukkan bahawa genom eukariota nenek moyang telah mengalami variasi yang besar semasa evolusinya. Nenek moyang terakhir semua eukariota dipercayai adalah protista fagotropik dengan nukleus, sekurang-kurangnya satu sentriol dan cilium, mitokondria aerobik fakultatif, jantina (meiosis), sista tidak aktif dengan dinding sel kitin, selulosa, dan peroksisom. Kemudian endosimbiosis membawa kepada penyebaran plastid dalam beberapa keturunan.


Tahap Pengelasan

Taksonomi (yang bermaksud “undang-undang penyusunan”) ialah sains menamakan dan mengelompokkan spesies untuk membina sistem pengelasan yang dikongsi di peringkat antarabangsa. Sistem pengelasan taksonomi (juga dipanggil sistem Linnaean selepas penciptanya, Carl Linnaeus, seorang naturalis Sweden) menggunakan model hierarki. Sistem hierarki mempunyai tahap dan setiap kumpulan pada salah satu peringkat termasuk kumpulan pada tahap terendah seterusnya, supaya pada tahap terendah setiap ahli tergolong dalam satu siri kumpulan bersarang. Analogi ialah siri direktori bersarang pada pemacu cakera utama komputer. Sebagai contoh, dalam kumpulan yang paling inklusif, saintis membahagikan organisma kepada tiga domain: Bakteria, Archaea, dan Eukarya. Dalam setiap domain terdapat tahap kedua yang dipanggil kerajaan. Setiap domain mengandungi beberapa kerajaan. Dalam kerajaan, kategori peningkatan kekhususan berikutnya ialah: filum, kelas, perintah, keluarga, genus dan spesies.

Sebagai contoh, tahap pengelasan untuk anjing domestik ditunjukkan dalam [Rajah 2]. Kumpulan pada setiap peringkat dipanggil takson (plural: taksa). Dalam erti kata lain, bagi anjing, Carnivora ialah takson pada peringkat pesanan, Canidae ialah takson pada peringkat keluarga, dan sebagainya. Organisma juga mempunyai nama biasa yang biasa digunakan orang, seperti anjing peliharaan atau serigala. Setiap nama takson ditulis dengan huruf besar kecuali spesies, dan nama genus dan spesies dicetak condong. Para saintis merujuk kepada organisma dengan nama genus dan spesies bersama-sama, biasanya dipanggil nama saintifik, atau nama Latin. Sistem dua nama ini dipanggil binomial nomenclature . Oleh itu, nama saintifik serigala adalah Canis lupus. Kajian terbaru tentang DNA anjing dan serigala domestik mencadangkan bahawa anjing domestik adalah subspesies serigala, bukan spesiesnya sendiri, oleh itu ia diberi nama tambahan untuk menunjukkan status subspesiesnya, Canis lupus familiaris.

[Rajah 2] juga menunjukkan bagaimana tahap taksonomi bergerak ke arah kekhususan. Perhatikan bagaimana dalam domain kita dapati anjing itu dikumpulkan dengan kepelbagaian organisma yang paling luas. Ini termasuk tumbuhan dan organisma lain yang tidak digambarkan, seperti kulat dan protista. Pada setiap subperingkat, organisma menjadi lebih serupa kerana mereka lebih berkait rapat. Sebelum teori evolusi Darwin dibangunkan, ahli naturalis kadangkala mengelaskan organisma menggunakan persamaan sewenang-wenangnya, tetapi sejak teori evolusi dicadangkan pada abad ke-19, ahli biologi berusaha untuk menjadikan sistem pengelasan mencerminkan hubungan evolusi. Ini bermakna bahawa semua ahli takson harus mempunyai nenek moyang yang sama dan lebih berkait rapat antara satu sama lain daripada ahli takson yang lain.

Analisis genetik terkini dan kemajuan lain telah mendapati bahawa beberapa klasifikasi taksonomi awal tidak menggambarkan hubungan evolusi sebenar, dan oleh itu, perubahan dan kemas kini mesti dibuat apabila penemuan baharu berlaku. Satu contoh dramatik dan terkini ialah pecahnya spesies prokariotik, yang sehingga tahun 1970-an semuanya diklasifikasikan sebagai bakteria. Pembahagian mereka kepada Archaea dan Bakteria berlaku selepas pengiktirafan bahawa perbezaan genetik mereka yang besar memerlukan pemisahan mereka kepada dua daripada tiga cabang asas kehidupan.

Sambungan Seni

Rajah 2: Pada setiap subperingkat dalam sistem pengelasan taksonomi, organisma menjadi lebih serupa. Anjing dan serigala adalah spesies yang sama kerana mereka boleh membiak dan menghasilkan anak yang berdaya maju, tetapi mereka cukup berbeza untuk diklasifikasikan sebagai subspesies yang berbeza. (kredit “plant”: pengubahsuaian kerja oleh “berduchwal”/Flickr kredit “insect”: pengubahsuaian kerja oleh Jon Sullivan kredit “fish”: pengubahsuaian kerja oleh Christian Mehlführer creditrabbit “ 8221: pengubahsuaian kerja oleh Aidan Wojtas kredit “cat”: pengubahsuaian kerja oleh Jonathan Lidbeck kredit “fox”: pengubahsuaian kerja oleh Kevin Bacher, NPS kredit “jackal”: pengubahsuaian kerja oleh Thomas A. Hermann, NBII, USGS kredit “wolf” pengubahsuaian kerja oleh Robert Dewar kredit “dog”: pengubahsuaian kerja oleh “digital_image_fan”/Flickr)

Dalam tahap manakah kucing dan anjing dianggap sebagai sebahagian daripada kumpulan yang sama?

[reveal-answer q=�″]Tunjukkan Jawapan[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Kucing dan anjing adalah sebahagian daripada kumpulan yang sama pada lima peringkat: kedua-duanya berada dalam domain Eukarya, kerajaan Animalia, filum Chordata, kelas Mamalia dan ordo Carnivora.[ /hidden-answer]


Tiga Domain Kehidupan

Apabila saintis mula mengklasifikasikan kehidupan, segala-galanya telah ditetapkan sebagai haiwan atau tumbuhan. Tetapi apabila bentuk kehidupan baharu ditemui dan pengetahuan kita tentang kehidupan di Bumi berkembang, kategori baharu, yang dipanggil ‘Kerajaan,’ telah ditambah. Akhirnya terdapat lima Kerajaan semuanya - Animalia, Plantae, Fungi, Protista, dan Bakteria.

Lima Kerajaan secara umumnya dikelompokkan kepada dua kategori yang dipanggil Eukarya dan Prokarya. Eukariota mewakili empat daripada lima Kerajaan (haiwan, tumbuhan, kulat dan protista). Eukariota ialah organisma yang selnya mempunyai nukleus — sejenis karung yang menyimpan DNA sel. Haiwan, tumbuhan, protista dan kulat semuanya adalah eukariota kerana mereka semua mempunyai membran nuklear yang memegang DNA dalam sel mereka.

Sel-sel prokariot, sebaliknya, kekurangan membran nuklear ini. Sebaliknya, DNA adalah sebahagian daripada struktur asid protein-nukleik yang dipanggil nukleoid. Bakteria semuanya prokariot.

Walau bagaimanapun, pandangan baru tentang biologi molekul mengubah pandangan hidup ini. Sejenis organisma prokariotik yang telah lama dikategorikan sebagai bakteria ternyata mempunyai DNA yang sangat berbeza dengan DNA bakteria . Perbezaan ini menyebabkan ahli mikrobiologi Carl Woese dari University of Illinois mencadangkan penyusunan semula Pokok Kehidupan kepada tiga Domain berasingan: Eukarya, Eubacteria (bakteria sebenar), dan Archaea.

Archaea kelihatan seperti bakteria – itulah sebabnya ia diklasifikasikan sebagai bakteria pada mulanya: organisma unisel mempunyai jenis rod, lingkaran dan bentuk seperti marmar yang sama seperti bakteria. Archaea dan bakteria juga berkongsi gen tertentu, jadi ia berfungsi sama dalam beberapa cara. Tetapi archaeans juga berkongsi gen dengan eukariota, serta mempunyai banyak gen yang benar-benar unik.

Archaea dinamakan sedemikian kerana ia dipercayai bentuk kehidupan yang paling kurang berkembang di Bumi ('archae' bermaksud 'purba'). Keupayaan sesetengah archaea untuk hidup dalam keadaan persekitaran yang serupa dengan Bumi awal memberikan petunjuk tentang warisan kuno domain tersebut.

Bumi awal adalah panas, dengan banyak gunung berapi yang sangat aktif dan atmosfera yang kebanyakannya terdiri daripada nitrogen, metana, ammonia, karbon dioksida, dan air. Terdapat sedikit jika ada oksigen di atmosfera. Archaea dan beberapa bakteria berkembang dalam keadaan ini, dan dapat hidup dalam keadaan yang teruk yang sama hari ini. Ramai saintis kini mengesyaki bahawa kedua-dua kumpulan itu menyimpang daripada nenek moyang yang sama sejurus selepas kehidupan bermula.

Berjuta-juta tahun selepas perkembangan archaea dan bakteria, nenek moyang eukariota hari ini berpisah daripada archaea. Jadi walaupun archaea secara fizikal menyerupai bakteria, mereka sebenarnya lebih rapat dengan kita!

Jika bukan kerana bukti DNA, ini sukar dipercayai. Archaea yang hidup dalam persekitaran yang melampau boleh mengatasi keadaan yang akan membunuh organisma eukariotik dengan cepat. Termofil, contohnya, hidup pada suhu tinggi - rekod sekarang ialah 113°C (235°F). Sebaliknya, tiada eukariota yang diketahui boleh bertahan lebih daripada 60°C (140°F). Kemudian terdapat juga psychrophiles, yang menyukai suhu sejuk - terdapat satu di Antartika yang tumbuh paling baik pada 4°C (39°F). Sebagai satu kumpulan, archaea yang hidup keras ini dipanggil “extremophiles.”

Terdapat jenis lain archaea extremophiles, seperti acidophiles, yang hidup pada tahap pH serendah 1 pH (iaitu pH yang sama dengan asid bateri). Alkalifil tumbuh subur pada tahap pH setinggi pembersih ketuhar. Halophiles, sementara itu, hidup dalam persekitaran yang sangat masin. Tetapi terdapat juga eukariota alkalifilik, asidofilik, dan halofilik. Selain itu, tidak semua archaea adalah ekstremofil. Ramai yang hidup dalam suhu dan keadaan yang lebih biasa.

Ramai saintis berpendapat archaea termofilik - mikrob yang menyukai haba yang hidup di sekitar lubang gunung berapi laut dalam - mungkin mewakili kehidupan terawal di Bumi. Tetapi ahli NAI, Mitchell Sogin, ahli mikrobiologi dengan Makmal Biologi Marin, mengatakan bahawa bukannya bentuk kehidupan pertama Bumi, mereka boleh menjadi satu-satunya yang terselamat daripada malapetaka yang berlaku pada awal sejarah Bumi. Malapetaka ini boleh membunuh semua bentuk kehidupan lain, termasuk nenek moyang sejagat dari mana kedua-dua archaea dan bakteria timbul.

“Ada yang berpendapat bahawa kejadian fenotip termofilik dalam keturunan arkeologi dan bakteria yang paling dalam menunjukkan bahawa kehidupan mempunyai asal usul panas,” kata Sogin. “Walau bagaimanapun, terdapat hujah-hujah lain yang sama menariknya yang mencadangkan bahawa pengedaran fenotip pada pokok kehidupan ini mencerminkan kemandirian organisma yang menyukai haba semasa pergolakan alam sekitar yang besar.”

Pergolakan alam sekitar seperti itu termasuk pengeboman asteroid dan komet, yang kita tahu kerap berlaku semasa tahun-tahun terawal Bumi. Walaupun planet kita yang aktif secara geologi telah memadamkan banyak bukti kejadian bencana ini, Bulan menjadi saksi kepada jumlah aktiviti asteroid dan komet yang berlaku di kawasan kejiranan kita. Oleh kerana Bulan secara geologi tidak aktif, permukaannya masih dipenuhi parut akibat kesan awal ini.

Kesan besar boleh mewujudkan perubahan persekitaran global yang teruk yang menghapuskan kehidupan di permukaan planet. Dipercayai, sebagai contoh, bahawa dinosaur menjadi mangsa kesan alam sekitar kesan asteroid yang besar. Antara kesan lain, kesan membuang banyak habuk dan bahan kimia terwap ke atmosfera. Ini menyekat cahaya matahari, menjejaskan fotosintesis dan mengubah suhu global.

Tetapi archaean termofilik tidak bergantung kepada Matahari untuk tenaga mereka. Mereka menuai tenaga mereka daripada bahan kimia yang terdapat di lubang dalam proses yang dipanggil kemosintesis. Organisma ini tidak banyak dipengaruhi oleh perubahan persekitaran permukaan. Mungkin satu-satunya organisma yang dapat bertahan daripada kesan besar dan kerap pada tahun-tahun awal Bumi ialah organisma termofilik yang hidup di sekitar lubang gunung berapi laut dalam.

“Sudah tentu penemuan archaea menunjukkan kepelbagaian mikrob – terutamanya dalam persekitaran yang melampau – yang sebelum ini tidak dikenali,” kata Sogin. “Mengenai apa yang dikatakan data ini tentang asal usul kehidupan, saya berpendapat bahawa kita masih tidak tahu di mana akarnya terletak dalam tiga pokok kerajaan.”

Woese sedang berusaha untuk mencungkil akar itu. Tetapi dia berkata pencarian untuk nenek moyang sejagat adalah masalah yang jauh lebih halus dan kompleks daripada kebanyakan orang menyedari.

“Masalahnya bukan sekadar kes mengenal pasti beberapa sel asal atau talian sel yang menimbulkan semuanya,” kata Woese. “Nenek moyang sejagat mungkin bukan satu keturunan pun.”

Sebaliknya, kata Woese, pemindahan gen sisi - satu proses di mana gen dikongsi antara mikroorganisma - mungkin telah berleluasa sehingga kehidupan tidak berkembang daripada satu keturunan individu.

“Pada peringkat nenek moyang sejagat, pemindahan gen mendatar mungkin begitu dominan sehinggakan nenek moyang itu mungkin sebenarnya merupakan komuniti keturunan sel yang berkembang secara keseluruhan. Kita akan dapat menjejaki semua kehidupan kembali kepada nenek moyang, tetapi keadaan itu bukanlah keturunan sel tertentu.”

Pemindahan gen bakteria nampaknya telah menjadi bahagian penting dalam evolusi archaeans dan eukariota. Malah, dipercayai bahawa pemindahan sedemikian bertanggungjawab untuk pembangunan sel eukariotik pertama. Apabila oksigen terkumpul di atmosfera melalui fotosintesis alga hijau biru, kehidupan di Bumi perlu menyesuaikan diri dengan cepat. Apabila sel memakan bakteria aerobik (menggunakan oksigen), ia dapat bertahan di dunia yang baru beroksigen. Hari ini, bakteria aerobik telah berkembang menjadi mitokondria, yang membantu sel mengubah makanan menjadi tenaga.

Archaea dan eukarya zaman moden nampaknya bergantung pada campur tangan bakteria sedemikian dalam metabolisme mereka. Ini menunjukkan kemungkinan bahawa gen bakteria mungkin telah menggantikan gen lain dalam kedua-dua keturunan dari masa ke masa, memadamkan beberapa ciri nenek moyang yang terakhir. Tetapi Woese berkata terdapat persamaan molekul tertentu di antara ketiga-tiga domain yang masih boleh menunjuk kepada nenek moyang sejagat.

“Walaupun terdapat perbezaan dalam sistem pemprosesan maklumat, terdapat banyak ciri universal dalam terjemahan dan persamaan teras dalam transkripsi yang menghubungkan ketiga-tiga domain,” kata Woese. “Tetapi ini adalah bidang yang sangat kompleks dan sukar difahami. Interaksi awal ini hampir pasti antara entiti yang tidak lagi wujud. Mereka adalah entiti primitif yang sedang dalam perjalanan untuk menjadi salah satu daripada tiga jenis sel moden, tetapi pastinya bukan sel moden. Interaksi mereka adalah khusus untuk era tertentu dalam evolusi, sebelum jenis sel moden timbul.”

Mungkin nenek moyang sejagat tidak dapat ditemui di Bumi. Oleh kerana kehidupan di Bumi nampaknya muncul sejurus selepas planet itu boleh didiami, ramai saintis berpendapat bahawa kehidupan boleh tiba dari angkasa lepas, melalui asteroid dan komet yang mengebom Bumi pada tahun-tahun awalnya.

Di samping itu, kerana beberapa batu Marikh yang telah tiba di planet kita nampaknya mengandungi mikrob fosil, ada yang membuat spekulasi bahawa kehidupan di Bumi mungkin berasal dari meteorit Marikh. Walau bagaimanapun, Woese percaya bahawa jika kita menemui bukti untuk kehidupan di Marikh, ia sama ada tidak berkaitan dengan kehidupan berasaskan Bumi, atau hasil daripada pencemaran Marikh oleh batu dari Bumi.

Sogin juga tidak menyangka bahawa mikrob pertama dibawa ke Bumi oleh asteroid atau komet Marikh. Walau bagaimanapun, dia percaya bahawa kehidupan mikrob mungkin merupakan ciri umum Galaxy.

“Kehidupan di persekitaran yang melampau seperti yang diwakili terutamanya oleh archaea memaksa kita untuk mempertimbangkan kemungkinan organisma hidup pada badan sistem suria lain dalam keadaan yang tidak akan kita anggap mungkin hanya sepuluh atau lima belas tahun yang lalu,” kata Sogin. “Sebagai contoh, kita boleh membayangkan kehidupan di bawah ais di Europa dan juga kemungkinan hidupan bawah permukaan di Marikh. Pastinya kehidupan mikrob jauh lebih teguh dan boleh bertahan malah berkembang maju dalam keadaan yang mungkin ditemui di tempat lain dalam sistem suria dan pastinya di galaksi.”

Woese, sebaliknya, belum membuat keputusan tentang kejadian kehidupan di tempat lain.

“Kehidupan di Alam Semesta – jarang atau unik? Saya berjalan di kedua-dua belah jalan itu,” kata Woese. “Suatu hari saya boleh katakan bahawa memandangkan 100 bilion bintang di galaksi kita dan 100 bilion atau lebih galaksi, mesti ada beberapa planet yang terbentuk dan berkembang dengan cara yang sangat, sangat seperti Bumi, dan seterusnya akan mengandungi kehidupan mikrob sekurang-kurangnya. Terdapat hari-hari lain apabila saya mengatakan bahawa pengetua antropik, yang menjadikan alam semesta ini istimewa daripada sejumlah besar alam semesta, mungkin tidak terpakai hanya pada aspek alam semula jadi yang kita takrifkan dalam bidang fizik, tetapi boleh meluas ke kimia. dan biologi. Dalam hal ini, kehidupan di Bumi boleh menjadi unik sepenuhnya.”

Sama ada kehidupan seperti Bumi adalah biasa atau unik, Sogin berkata ia akan mengambil masa yang lama sebelum kita dapat menjawab soalan itu dengan pasti.

“Saya berpendapat bahawa kehidupan berlaku di tempat lain di alam semesta,” kata Sogin. “Walau bagaimanapun, saya tidak pasti kita akan dapat memperoleh bukti muktamad tentang kehidupan di tempat lain memandangkan teknologi hari ini, malah teknologi esok’.”

Pembangunan konsep Tiga Domain telah, pada pendapat Woese, secara dramatik mengubah cara para saintis melihat kehidupan di Bumi. Beliau berkata konsep itu telah menyerlahkan ciri yang dikongsi – serta perbezaan – di antara ketiga-tiga kumpulan.

“Kebanyakan ahli biologi masih bercakap tentang prokariot berbanding eukariota, tetapi kini mereka membincangkan persamaan mereka, kata Woese. “Pada zaman dahulu, mereka memberi tumpuan terutamanya jika tidak semata-mata pada perbezaan mereka. Saya sering menganalogikan iklim konsep sebelum dan selepas penemuan archaeas kepada perubahan daripada penglihatan monokular kepada binokular.”

Dengan mengetahui perkara yang dia boleh tentang persamaan antara ketiga-tiga domain, Woese berkata dia sedang “mengkaji dua masalah biologi asas yang saling berkaitan tentang sifat nenek moyang sejagat dan dinamik evolusi pemindahan gen mendatar.”

Sementara itu, Sogin sedang meneroka evolusi kerumitan biologi dalam ekosistem mikrob.

“Hidup sudah sangat tua – muncul di Bumi sekurang-kurangnya 3.5 bilion tahun lalu dan mungkin 3.9 atau 4 bilion tahun lalu,” kata Sogin. “Ia adalah mikrob dan diteruskan dalam mod itu untuk 70 hingga 90 peratus pertama sejarah Bumi’. Multiselulariti kompleks dalam bentuk tisu terbeza adalah peristiwa yang agak baru-baru ini. Sepanjang masa mikrob memerintah dan terus mengawal semua proses biologi di planet ini.”

Daftar untuk mendapatkan berita, acara dan peluang terkini daripada Program Astrobiologi NASA.


Dari mana datangnya Eukariota?

Menurut pelbagai bukti arkeologi, sel eukariotik telah mula wujud lebih daripada 0.6 bilion tahun dahulu. Sehingga kini, evolusi mereka dilihat oleh ramai sebagai salah satu peristiwa paling luar biasa sejarah biologi.

Untuk menerangkan peristiwa aneh itu, saintis Lynn Margulis mencadangkan apa yang dipanggil “Teori Endosimbiotik“.

  • Teori ini menyatakan bahawa mitokondria (yang kuasa sel), dan kloroplas (struktur untuk fotosintesis) pernah menjadi organisma bersel tunggal yang telah ditelan oleh “proto-eukariotik” sel.
  • Mitokondria dan kloroplas eukariotik mempunyai set bahan genetik yang berbeza berbanding dengan sel itu sendiri. Oleh itu ia membuktikan bahawa mereka pernah bakteria sel.
  • Mereka berterusan dan dikekalkan simbiosis memerlukan kedua-dua sel untuk membiak pada kadar yang sama dan tidak mencerna satu sama lain.
  • Akibatnya, sel yang terhasil kini boleh menghasilkan tenaga mereka dan membetulkan karbon melalui penggunaan cahaya.

Bahan dan Kaedah

Pensampelan Takson dan Penjujukan

Empat puluh enam spesies telah digunakan untuk membuat kesimpulan filogeni plastid termasuk 32 alga merah termasuk kromis, 12 alga hijau dan tumbuhan darat, glaucophyte. Cyanophora paradoxa, dan cyanobacterium (Nostoc sp. PCC7120) sebagai kumpulan luar (untuk pengenalan terikan dan nombor penyertaan GenBank, lihat jadual 1 dalam Bahan Tambahan dalam talian). Sebanyak 42 jujukan plastid baharu telah ditentukan dalam kajian ini. Strategi penjujukan kami adalah untuk memberi tumpuan kepada alga merah dan kromis yang merangkumi kepelbagaian yang diketahui bagi keturunan ini. Khususnya, kami memasukkan kepelbagaian luas Cyanidiales ekstremofilik, termasuk dua taksonomi mesofilik yang baru-baru ini kami temui (Sianidium sp. Sybil, Sianidium sp. Monte Rotaro), dan ahli genera lain dalam susunan alga merah yang bercapah awal ini. Set data kami termasuk, oleh itu, penyimpangan awal kunci merah dan hijau (mis., Mesostigma viride) alga dan tumbuhan darat (cth., Anthoceros formosae), glaucophyte, dan cyanobacterium.

Untuk menyediakan DNA, kultur alga dibekukan dalam nitrogen cecair dan dikisar dengan manik kaca menggunakan rod kaca dan/atau Mini-BeadBeater (Biospec Products, Inc., Bartlesville, Okla.). Jumlah DNA genomik telah diekstrak dengan Kit Mini Tanaman DNeasy (Qiagen, Santa Clarita, Calif.). Tindak balas rantai polimerase (PCR) dilakukan menggunakan primer khusus untuk setiap gen plastid (lihat Yoon, Hackett, dan Bhattacharya 2002 Yoon et al. 2002). Empat primer merosot digunakan untuk menguatkan dan menyusun klorofil fotosistem I P700 a apoprotein A2 (psaB) gen: psaB500F 5′-TCWTGGTTYAAAAATAAYGA-3′, psaB1000F 5′-CAAYTAGGHTTAGCTTTAGC-3′, psaB1050R 5′-GGYAWWGCATACATATGYTG-3′, psaB1760R 5′-CCRATYCCATA-3′-CCRATYGTA. Kerana intron ditemui dalam faktor pemanjangan plastid Tu (tufA) dan fotosistem I P700 klorofil a apoprotein A1 (psaA) gen beberapa alga merah (kemungkinan besar menunjukkan pemindahan gen ke nukleus [H. S. Y., D. B. data yang tidak diterbitkan]), kaedah transkripase terbalik (RT) -PCR digunakan untuk mengasingkan cDNA. Untuk RT-PCR, jumlah RNA telah diekstrak dengan Kit Mini RNeasy (Qiagen, Santa Clarita, Calif.). Untuk mensintesis cDNA daripada jumlah RNA, M-MLV Reverse Transcriptase (GIBCO BRL, Gaithersburg, Md.) telah digunakan mengikut protokol pengeluar. Produk PCR telah disucikan dengan kit Pemurnian PCR QIAquick (Qiagen), dan digunakan untuk penjujukan terus dengan Kit Penjujukan Kitaran Terminator BigDye (Biosistem Gunaan PE, Norwalk, Samb.) dan ABI-3100 di Pusat Genom Perbandingan di Universiti Iowa. Beberapa produk PCR telah diklonkan ke dalam vektor pGEM-T (Promega, Madison, Wis.) sebelum penjujukan.

Analisis Filogenetik

Urutan diselaraskan secara manual dengan SeqPup (Gilbert 1995). Penjajaran yang digunakan dalam analisis filogenetik tersedia atas permintaan daripada D. B. Kami menyediakan set data gabungan 16S rRNA (1,309 nt), psaA (1,395 nt), psaB (1,266 nt), pusat tindak balas fotosistem II protein D1 (psbA) (957 nt), ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase/oksigenase (rbcL 1,215 nt), dan tufKawasan pengekodan (969 nt) (sejumlah 7,111 nt) daripada eukariota fotosintesis dan cyanobacterium Nostoc sp. PCC7120 sebagai kumpulan luar. Kerana ia rbcGen L bagi alga hijau dan glaucophyte adalah daripada asal sianobakteria, manakala mereka dalam alga merah dan plastid yang berasal dari alga merah adalah daripada asal proteobakteria (cth., Valentin dan Zetsche 1990), hijau dan glaukofit yang berkaitan secara evolusi. rbcUrutan L telah dikodkan sebagai data yang hilang dalam analisis filogenetik. Yang sangat berbeza dan berkemungkinan tidak berfungsi tufSatu urutan dalam Chaetosphaeridium globosum ( Baldauf, Manhart, dan Palmer 1990) dan loji tanah berkod nuklear tufSatu gen (Baldauf dan Palmer 1990) juga dikecualikan daripada analisis.

Pokok telah disimpulkan dengan inferens Bayesian dan kaedah evolusi minimum (ME) dan parsimoni maksimum (MP). Untuk menangani kemungkinan kesan mengelirukan bias nukleotida atau ketepuan mutasi pada kedudukan kodon ketiga dalam set data DNA (cth., untuk rbcL, lihat Pinto et al. 2003), kami mengecualikan kedudukan kodon ketiga daripada analisis filogenetik (meninggalkan sejumlah 5, 177 nt). Dalam inferens Bayesian data DNA (MrBayes, versi 3.0b4 Huelsenbeck dan Ronquist 2001), kami menggunakan model boleh balik masa am (GTR) + Γ dengan anggaran parameter model berasingan untuk tiga partition data (16S rRNA, pertama dan kedua kedudukan kodon dalam gen pengekodan protein). Rantaian Markov yang digabungkan dengan Metropolis Monte Carlo (MCMCMC) daripada pokok permulaan rawak telah dimulakan dalam inferens Bayesian dan dijalankan selama 2 juta generasi. Pokok telah diambil sampel setiap 1,000 kitaran. Empat rantai dijalankan serentak dengan tiga daripadanya dipanaskan dan satu sejuk, dengan 200,000 kitaran awal (200 pokok) dibuang sebagai "bakar-dalam." Kemantapan kemungkinan log dipantau untuk mengesahkan penumpuan sebanyak 200,000 kitaran (keputusan tidak ditunjukkan). Pokok konsensus telah dibuat dengan baki 1,800 filogeni untuk menentukan kebarangkalian posterior pada nod yang berbeza. Dalam analisis ME, kami menjana jarak menggunakan model GTR + I + Γ (dikenal pasti dengan Modeltest versi 3.06, [ Posada dan Crandall 1998] sebagai model paling sesuai untuk data kami) dengan perisian PAUP*4.0b8 ( Swofford 2002) . Sepuluh carian heuristik dengan pokok permulaan jujukan-tambahan rawak dan penyusunan semula cabang pembahagi dua pokok (TBR) telah dilakukan untuk mencari pokok ME yang optimum. Pokok pemarkahan terbaik diadakan pada setiap langkah. Di samping itu, kami cuba membetulkan ketepuan mutasi dan heterogeniti komposisi asas dalam data DNA dengan mengekod semula kedudukan kodon pertama dan ketiga sebagai purin (R) dan pirimidin (Y [lihat Phillips dan Penny 2003 Delsuc, Phillips, dan Penny 2003]). Data kedudukan 16S rDNA dan kodon kedua dikekalkan sebagai nukleotida asal dalam analisis ini. Pokok permulaan dijana dengan set data yang dikod semula RY menggunakan kaedah ME dan model evolusi HKY-85. Pokok ini digunakan sebagai input dalam PAUP* untuk mengira parameter bagi model GTR + I + Γ. Parameter ini kemudiannya digunakan dalam analisis ME-bootstrap (2,000 replikasi) dengan tetapan yang diterangkan di atas.

Analisis MP tidak berwajaran juga dilakukan dengan data DNA, menggunakan carian heuristik dan pertukaran cawangan TBR untuk mencari pokok terpendek. Bilangan replika penambahan rawak ditetapkan kepada 10 untuk setiap carian pokok. Untuk menguji kestabilan kumpulan monofiletik dalam pokok ME dan MP, kami menganalisis 2,000 replika bootstrap (Felsenstein 1985) set data DNA. Kami juga melakukan analisis Bayesian di mana ketiga-tiga kedudukan kodon dimasukkan ke dalam set data (7,111 nt). Tetapan yang dilaksanakan dalam inferens ini adalah sama seperti yang diterangkan di atas (iaitu, ssgamma), kecuali untuk penggunaan model evolusi empat partition (iaitu, 16S rRNA, kedudukan kodon pertama, kedua dan ketiga).

Sebagai tambahan kepada analisis DNA, kami juga membuat kesimpulan pokok menggunakan lima protein dalam set data kami (iaitu, tidak termasuk 16S rRNA). Pokok ME telah disimpulkan dengan program "Fitch" (PHYLIP versi 3.6 Felsenstein 2002) menggunakan model evolusi WAG + Γ dengan 10 penambahan jujukan rawak dan penyusunan semula global untuk mencari pokok yang optimum. PUZZLEBOOT version 1.03 (http://hades.biochem.dal.ca/Rogerlab/Software/software.html) and Tree-Puzzle V5.1 ( Schmidt et al. 2002) were used to generate the distance matrix. The gamma value was calculated using Tree-Puzzle. Protein bootstrap analyses using the ME method were done using the settings described above and 500 replicates. A quartet-puzzling–maximum likelihood analysis of the five-protein data set was done with Tree-Puzzle and the WAG + Γ model (50,000 puzzling steps).

Molecular Clock Analyses

We used the maximum likelihood method to infer the divergence times of different plastid lineages. Seven different constraints were used in this analysis (see fig. 1A and table 2 in the Supplementary Material online). To date divergences in the best Bayesian tree and in the pool of credible Bayesian trees (see fig. 1 in the Supplementary Material online), we used the r8s program ( Sanderson 2003) and the Langley-Fitch (LF) method with a “local molecular clock” and the Nonparametric rate smoothing (NPRS, Sanderson [1997]) method, both with the Powell search algorithm. In the LF method, local rates were calculated for 12 different clades (e.g., for each of the chromist plastid lineages, six for non-Cyanidiales red algae, one for the Cyanidiales, one for the Streptophyta [charophytes and land plants], and one for the chlorophyte green algae). Ninety-five percent confidence intervals on divergence dates were calculated using a drop of two (s = 2) in the log likelihood units around the estimates ( Cutler 2000). Three different starting points were used in each molecular clock analysis to avoid local optima. We chose methods that relax the assumption of a constant molecular clock across the tree because the likelihood ratio test showed significant departure, in our data set, from clock-like behavior (P < 0.005).


Teori baru mencadangkan laluan alternatif yang membawa kepada kebangkitan sel eukariotik

Sebagai unit asas kehidupan, sel adalah pusat kepada semua biologi. Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana sel kompleks berkembang dan berfungsi menjanjikan pendedahan baharu dalam bidang yang pelbagai seperti penyelidikan kanser dan pembangunan tanaman tanaman baharu.

Tetapi pemikiran yang mendalam tentang bagaimana sel eukariotik muncul adalah sangat sedikit. Kini, bagaimanapun, idea baharu yang berani tentang bagaimana sel eukariotik dan, lanjutan, semua kehidupan yang kompleks muncul memberi peluang kepada saintis untuk mengkaji semula beberapa dogma utama biologi.

Semua kehidupan kompleks — termasuk tumbuhan, haiwan dan kulat — terdiri daripada sel eukariotik, sel dengan nukleus dan jentera dalaman kompleks lain yang digunakan untuk melaksanakan fungsi yang diperlukan oleh organisma untuk terus hidup dan sihat. Manusia, sebagai contoh, terdiri daripada 220 jenis sel eukariotik yang berbeza — yang, bekerja dalam kumpulan, mengawal segala-galanya daripada pemikiran dan pergerakan kepada pembiakan dan pertahanan imun.

Oleh itu, asal usul sel eukariotik dianggap sebagai salah satu peristiwa evolusi yang paling kritikal dalam sejarah kehidupan di Bumi. Sekiranya ia tidak berlaku antara 1.6 dan 2 bilion tahun yang lalu, planet kita akan menjadi tempat yang jauh berbeza, dihuni sepenuhnya oleh prokariot, organisma bersel tunggal seperti bakteria dan archaea.

Untuk sebahagian besar, saintis bersetuju bahawa sel eukariotik timbul daripada hubungan simbiotik antara bakteria dan archaea. Archaea — yang serupa dengan bakteria tetapi mempunyai banyak perbezaan molekul — dan bakteria mewakili dua daripada tiga domain hebat kehidupan’. Yang ketiga diwakili oleh eukariota, organisma yang terdiri daripada sel eukariotik yang lebih kompleks.

Sel eukariotik dicirikan oleh seni bina dalaman yang rumit. Ini termasuk, antara lain, nukleus sel, di mana maklumat genetik dalam bentuk DNA ditempatkan dalam mitokondria membran berganda, organel terikat membran, yang menyediakan tenaga kimia yang diperlukan oleh sel untuk berfungsi dan sistem endomembran, yang bertanggungjawab. untuk mengangkut protein dan lipid mengenai sel.

Teori lazim menyatakan bahawa eukariota muncul apabila bakteria ditelan oleh archaeon. Bakteria yang ditelan, menurut teori itu, menimbulkan mitokondria, manakala kepingan dalaman membran sel luar archaeon membentuk petak dalaman sel yang lain, termasuk nukleus dan sistem endomembran.

“Teori semasa diterima secara meluas, tetapi saya tidak akan mengatakan ia ‘diwujudkan’ kerana tiada siapa yang nampaknya serius mempertimbangkan penjelasan alternatif,” menjelaskan David Baum, seorang profesor botani dan biologi evolusi dari Universiti Wisconsin–Madison yang, bersama sepupunya, ahli biologi sel University College London, Buzz Baum, telah merumuskan teori baharu tentang bagaimana sel eukariotik berkembang. Dikenali sebagai teori evolusi sel eukariotik “inside-out”, pandangan alternatif tentang bagaimana kehidupan kompleks muncul baru-baru ini (28 Okt. 2014) dalam jurnal akses terbuka BMC Biology.

Teori dalaman-keluar yang dicadangkan oleh Baums menunjukkan bahawa eukariota berkembang secara beransur-ansur sebagai penonjolan sel, dipanggil blebs, menjangkau untuk memerangkap bakteria seperti mitokondria yang hidup bebas. Menarik tenaga daripada bakteria yang terperangkap dan menggunakan lipid bakteria — asid lemak organik tidak larut — sebagai bahan binaan, gumpalan menjadi lebih besar, akhirnya menyelubungi bakteria dan mencipta struktur membran yang membentuk sempadan petak dalaman sel.

“Idea ini sangat mudah,” kata David Baum, yang mula-mula mula memikirkan teori alternatif untuk menerangkan kebangkitan sel eukariotik sebagai mahasiswa Universiti Oxford 30 tahun lalu. “Ia adalah pemikiran semula yang radikal, mengambil apa yang kami fikir kami tahu (mengenai sel) dan mengubahnya ke dalam ke luar.”

Dari semasa ke semasa, David Baum membuang idea asasnya dan berkongsi dengan orang lain, termasuk mendiang Lynn Margulis, saintis Amerika yang membangunkan teori asal usul organel eukariotik. Sepanjang tahun lalu, Buzz dan David Baum memperhalusi dan memperincikan idea mereka, yang, seperti mana-mana teori yang baik, membuat ramalan yang boleh diuji.

“Pertama, idea dalaman ke luar serta-merta mencadangkan laluan evolusi berperingkat yang stabil yang memerlukan sedikit inovasi selular atau molekul. Inilah yang diperlukan dari model evolusi,” berhujah Buzz Baum, pakar dalam bentuk dan struktur sel. “Kedua, model itu mencadangkan cara baharu untuk melihat sel moden.”

"Teori semasa diterima secara meluas, tetapi saya tidak akan mengatakan ia ‘diwujudkan’ kerana tiada siapa yang nampaknya serius mempertimbangkan penjelasan alternatif."

Sel eukariotik moden, kata Buzz Baum, boleh disoal siasat dalam konteks teori baru untuk menjawab banyak ciri mereka yang tidak dapat dijelaskan, termasuk mengapa kejadian nuklear kelihatan diwarisi daripada archaea manakala ciri lain nampaknya berasal daripada bakteria.

“Sungguh menyegarkan melihat orang ramai berfikir tentang sel secara holistik dan berdasarkan cara sel dan organisma berkembang,” kata Ahna Skop, seorang profesor genetik UW–Madison dan pakar dalam pembahagian sel. Idea ini “logik dan difikirkan dengan baik. Saya telah menghantar kertas itu kepada setiap ahli biologi sel yang saya kenali. Adalah masuk akal untuk memikirkan tentang sel dan kandungannya dalam konteks dari mana ia mungkin berasal.”

Cara sel berfungsi apabila mereka membahagi, katanya, memerlukan interaksi molekul yang telah berkembang selama berjuta-juta tahun untuk memotong sel menjadi dua dalam proses pembahagian sel. Fungsi molekul yang sama, dia berpendapat, boleh digunakan semula dengan cara yang sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Baum. “Mengapa menghabiskan tenaga untuk membuat semula sesuatu yang telah dibuat beribu-ribu tahun dahulu untuk mencubit dalam sel? Fungsi protein ini hanya berkembang dan berubah apabila struktur dan fungsi organisma berubah.”

Mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana sel eukariotik menjadi janji untuk membantu ahli biologi mengkaji sifat asas sel, yang, pada gilirannya, boleh memacu pemahaman yang lebih baik tentang perkara seperti kanser, diabetes dan penyakit berasaskan sel lain penuaan dan perkembangan ciri-ciri baru yang berharga untuk tanaman tanaman penting.

“Saya tidak tahu sama ada ia betul atau salah, tetapi mereka telah melakukan kerja yang baik dalam menarik secara terperinci dan menyediakan hipotesis yang boleh diuji. Itu, dengan sendirinya, sangat berguna.”

Walau bagaimanapun, satu tangkapan untuk menyempurnakan sejarah evolusi sel eukariotik adalah tidak seperti kebanyakan bidang biologi lain, rekod fosil tidak banyak membantu. “Apabila bercakap tentang sel individu, rekod fosil jarang sangat membantu,” menjelaskan David Baum. “Malah sukar untuk membezakan sel eukariotik daripada sel prokariotik. Saya memang mencari bukti mikrofosil dengan tonjolan, tetapi, tidak menghairankan, tiada calon yang baik.”

Jalan yang berpotensi lebih bermanfaat untuk diterokai, dia mencadangkan, adalah dengan mencari bentuk perantaraan sel dengan beberapa, tetapi tidak semua, ciri-ciri eukariota penuh. “Implikasinya ialah perantaraan yang wujud telah pupus, kemungkinan besar disebabkan persaingan dengan eukariota yang telah dibangunkan sepenuhnya.”

Walau bagaimanapun, dengan pemahaman yang lebih terperinci tentang bagaimana sel kompleks berkembang, mungkin untuk mengenal pasti perantara hidup, kata David Baum: “Saya berharap sebaik sahaja kita mengetahui bagaimana pokok eukariotik itu berakar, kita mungkin mendapati beberapa eukariota yang mempunyai sifat perantaraan.”

“Ini adalah pandangan baharu (pada sel eukariotik), yang saya rasa menarik,” nota UW–Madison biokimia Profesor Judith Kimble. “Saya tidak tahu sama ada ia betul atau salah, tetapi mereka’telah melakukan kerja yang baik untuk menarik secara terperinci dan menyediakan hipotesis yang boleh diuji. Itu, dengan sendirinya, amat berguna.”


In general, there are 8 types of main organelles in a cell: chromosomes, mitochondria, Golgi apparatus, endoplasmic reticulum, ribosome, microtubules, microfilaments and lissome.

Structure of cell organelles.

If we are talking about animal cells, then animal cell organelles include centrioles and microfibrils (besides organelles mentioned above).

How many organelles are in a plant cell? Plant cell organelles include the plastids (besides organelles mentioned above). In general, the composition of organelles in the cells may vary significantly depending on the type of the cell itself.


4.3 Sel Eukariotik

Dalam bahagian ini, anda akan meneroka soalan berikut:

  • How does the structure of the eukaryotic cell resemble as well as differ from the structure of the prokaryotic cell?
  • What are structural differences between animal and plant cells?
  • What are the functions of the major cell structures?

Sambungan untuk Kursus AP ®

Eukaryotic cells possess many features that prokaryotic cells lack, including a nucleus with a double membrane that encloses DNA. In addition, eukaryotic cells tend to be larger and have a variety of membrane-bound organelles that perform specific, compartmentalized functions. Evidence supports the hypothesis that eukaryotic cells likely evolved from prokaryotic ancestors for example, mitochondria and chloroplasts feature characteristics of independently-living prokaryotes. Eukaryotic cells come in all shapes, sizes, and types (e.g. animal cells, plant cells, and different types of cells in the body). (Hint: This a rare instance where you should create a list of organelles and their respective functions because later you will focus on how various organelles work together, similar to how your body’s organs work together to keep you healthy.) Like prokaryotes, all eukaryotic cells have a plasma membrane, cytoplasm, ribosomes, and DNA. Many organelles are bound by membranes composed of phospholipid bilayers embedded with proteins to compartmentalize functions such as the storage of hydrolytic enzymes and the synthesis of proteins. The nucleus houses DNA, and the nucleolus within the nucleus is the site of ribosome assembly. Functional ribosomes are found either free in the cytoplasm or attached to the rough endoplasmic reticulum where they perform protein synthesis. The Golgi apparatus receives, modifies, and packages small molecules like lipids and proteins for distribution. Mitochondria and chloroplasts participate in free energy capture and transfer through the processes of cellular respiration and photosynthesis, respectively. Peroxisomes oxidize fatty acids and amino acids, and they are equipped to break down hydrogen peroxide formed from these reactions without letting it into the cytoplasm where it can cause damage. Vesicles and vacuoles store substances, and in plant cells, the central vacuole stores pigments, salts, minerals, nutrients, proteins, and degradation enzymes and helps maintain rigidity. In contrast, animal cells have centrosomes and lysosomes but lack cell walls.

Information presented and the examples highlighted in the section support concepts and Learning Objectives outlined in Big Idea 1, Big Idea 2, and Big Idea 4 of the AP ® Biology Curriculum Framework. Objektif Pembelajaran yang disenaraikan dalam Rangka Kerja Kurikulum menyediakan asas yang telus untuk kursus AP ® Biologi, pengalaman makmal berasaskan inkuiri, aktiviti pengajaran dan soalan peperiksaan AP ®. Objektif Pembelajaran menggabungkan kandungan yang diperlukan dengan satu atau lebih daripada tujuh Amalan Sains.

Idea Besar 1 Proses evolusi mendorong kepelbagaian dan kesatuan hidup.
Kefahaman Berkekalan 1.B Organisms are linked by lines of descent from common ancestry
Pengetahuan Penting 1.B.1 Organisma berkongsi banyak proses teras dan ciri yang dipelihara yang berkembang dan diedarkan secara meluas di kalangan organisma hari ini.
Amalan Sains 7.2 The student can connect concepts in and across domains to generalize or extrapolate in and/or across enduring understandings
Objektif pembelajaran 1.15 The student is able to describe specific examples of conserved core biological processes and features shared by all domains or within one domain of life and how these shared, conserved core processes and features support the concept of common ancestry for all organisms.
Idea Besar 2 Biological systems utilize free energy and molecular building blocks to grow, to reproduce and to maintain dynamic homeostasis.
Enduring Understanding 2.B Growth, reproduction and dynamic homeostasis require that cells create and maintain internal environments that are different from their external environments.
Pengetahuan Penting 2.B.3 Eukaryotic cells maintain internal membranes that partition the cell into specialized regions.
Amalan Sains 6.2 Pelajar dapat membina penjelasan fenomena berdasarkan bukti yang dihasilkan melalui amalan saintifik.
Objektif pembelajaran 2.13 The student is able to explain how internal membranes and organelles contribute to cell functions.
Pengetahuan Penting 2.B.3 Eukaryotic cells maintain internal membranes that partition the cell into specialized regions.
Amalan Sains 1.4 Pelajar boleh menggunakan perwakilan dan model untuk menganalisis situasi atau menyelesaikan masalah secara kualitatif dan kuantitatif.
Objektif pembelajaran 2.14 The student is able to use representations and models to describe differences in prokaryotic and eukaryotic cells.
Idea Besar 4 Sistem biologi berinteraksi, dan sistem ini serta interaksinya mempunyai sifat yang kompleks.
Kefahaman Berkekalan 4.A Interaksi dalam sistem biologi membawa kepada sifat yang kompleks.
Pengetahuan Penting 4.A.2 The structure and function of subcellular components, and their interactions, provide essential cellular processes.
Amalan Sains 6.2 Pelajar dapat membina penjelasan fenomena berdasarkan bukti yang dihasilkan melalui amalan saintifik.
Objektif pembelajaran 4.5 Pelajar dapat membina penjelasan berdasarkan bukti saintifik tentang bagaimana interaksi struktur subselular menyediakan fungsi penting.

Sokongan Guru

Divide students into groups of 4–5 and assign each group either a bacterial, plant or animal cell and ask each group to draw the cell and its components on a large sheet of paper. Groups will use a separate sheet of paper to list all the structures and their respective functions. Ask each group to present its cell model to the rest of the class. Post the drawings on the wall of the class. Update the models with corrections as needed.

Many students reason that plant cells do not need mitochondria because the chloroplasts within plant cells convert light energy into chemical energy, and, therefore, mitochondria are not needed. Stress that all eukaryotic cells (with only few exceptions) contain mitochondria.

Emphasize that the diagrams in the textbook represent generalizations. Cells vary enormously in shapes and functions. Some internal structures may be predominant according to the type of cell. For instance, liver cells that detoxify chemicals and synthesize lipids have an extensive smooth endoplasmic reticulum.

Soalan Cabaran Amalan Sains mengandungi soalan ujian tambahan untuk bahagian ini yang akan membantu anda bersedia untuk peperiksaan AP. Soalan-soalan ini menangani standard berikut:
[APLO 1.15] [APLO 2.5][APLO 2.25][APLO 1.16]

Pernahkah anda mendengar ungkapan "bentuk mengikuti fungsi?" It’s a philosophy practiced in many industries. Dalam seni bina, ini bermaksud bahawa bangunan harus dibina untuk menyokong aktiviti yang akan dilakukan di dalamnya. Sebagai contoh, sebuah bangunan pencakar langit harus dibina dengan beberapa bank lif sebuah hospital harus dibina supaya bilik kecemasannya mudah diakses.

Dunia semula jadi kita juga menggunakan prinsip fungsi berikut, terutama dalam biologi sel, dan ini akan menjadi jelas ketika kita menjelajahi sel-sel eukariotik (Gambar 4.8). Tidak seperti sel prokariotik, sel eukariotik mempunyai: 1) inti membran 2) banyak organel terikat membran seperti retikulum endoplasma, radas Golgi, kloroplas, mitokondria, dan lain-lain dan 3) beberapa, kromosom berbentuk batang. Because a eukaryotic cell’s nucleus is surrounded by a membrane, it is often said to have a “true nucleus.” The word “organelle” means “little organ,” and, as already mentioned, organelles have specialized cellular functions, just as the organs of your body have specialized functions.

Pada ketika ini, harus jelas bagi anda bahawa sel eukariotik mempunyai struktur yang lebih kompleks daripada sel prokariotik. Organel membenarkan fungsi yang berbeza diasingkan di kawasan sel yang berbeza. Sebelum beralih ke organel, mari kita periksa dua komponen penting sel: membran plasma dan sitoplasma.


UCMP Phylogeny Wing:The Phylogeny of Life

Life! It's everywhere on Earth you can find living organisms from the poles to the equator, from the bottom of the sea to several miles in the air, from freezing waters to dry valleys to undersea thermal vents to groundwater thousands of feet below the Earth's surface. Over the last 3.7 billion years or so, living organisms on the Earth have diversified and adapted to almost every environment imaginable. The diversity of life is truly amazing, but all living organisms do share certain similarities. All living organisms can replicate, and the replicator molecule is DNA. As well, all living organisms contain some means of converting the information stored in DNA into products used to build cellular machinery from fats, proteins, and carbohydrates.

Three Domains of Life

Click on a domain to begin exploring.

Until comparatively recently, living organisms were divided into two kingdoms: animal and vegetable, or the Animalia and the Plantae. In the 19th century, evidence began to accumulate that these were insufficient to express the diversity of life, and various schemes were proposed with three, four, or more kingdoms. The scheme most often used currently divides all living organisms into five kingdoms: Monera (bacteria), Protista, Fungi, Plantae, and Animalia. This coexisted with a scheme dividing life into two main divisions: the Prokaryotae (bacteria, etc.) and the Eukaryotae (animals, plants, fungi, and protists).

Recent work, however, has shown that what were once called "prokaryotes" are far more diverse than anyone had suspected. The Prokaryotae are now divided into two domains, the Bacteria and the Archaea, as different from each other as either is from the Eukaryota, or eukaryotes. No one of these groups is ancestral to the others, and each shares certain features with the others as well as having unique characteristics of its own.

Within the last two decades, a great deal of additional work has been done to resolve relationships within the Eukaryota. It now appears that most of the biological diversity of eukaryotes lies among the protists, and many scientists feel it is just as inappropriate to lump all protists into a single kingdom as it was to group all prokaryotes. Although many revised systems have been proposed, no single one of them has yet gained a wide acceptance.

A fourth group of biological entities, the viruses, are not organisms in the same sense that eukaryotes, archaeans, and bacteria are. However, they are of considerable biological importance.

In all cladograms in our exhibits, if there is a picture within a box, that means we have an exhibit on the taxon. If your favorite organisms aren't here yet, keep trying: since there may be as many as 100 million living and fossil species of organism, it may take us a little while to cover all the highlights. For more information on finding your way around in our phylogeny exhibit, read the navigation page.


Tonton videonya: penjelasan mengenai berapa UMUR BUMI. Puluhan ribu Tahun?? Jutaan Tahun?? Kronologi ALKITAB (Februari 2023).