Молекулярно-биологические основы возникновения жизни на Земле Теории биогенеза Гипотезы возникновения жизни
жүктеу/скачать 52 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Вывод
- Джон Бернал
- 60 тыс. вольт
- Возникают системы с обратной
- Образование эукариотических клеток Некоторые первичные гетеротрофы
- Образование хлоропластов
- Причина переноса некоторых генов из митохондриальной ДНК в ядерную ДНК
Молекулярно-биологические основы возникновения жизни на Земле Теории биогенеза Гипотезы возникновения жизни Панспермия - жизнь витает в космосе и разносится по планетам. Абиогенез - живое от неживого. Биогенез - живое только от живого.
живого только от живого. В 1862 году он получил премию Французской академии наук за эту работу. Суть опыта: в колбе с изогнутой трубкой находился прокипяченный сенной настой. В течение нескольких недель он стоял совершенно прозрачный. Как только колбу наклонили (сквозь трубку в колбу попали микроорганизмы) - настой забродил. Эксперимент правильный. Вывод - живое только от живого. Авторитет Пастера был столь велик, что к теории абиогенеза пришли лишь через 60 лет. В 1924 году Александр Опарин высказал предположение, что ~4 млд. лет назад жизнь могла возникнуть абиогенно, в силу тех условий, которые существовали тогда на Земле. Джон Холдейн рассчитал, какие условия и как долго должны были существовать, чтобы зародилась жизнь, каковы необходимые источники энергии для зарождения жизни. Джон Бернал создал теорию биопоэза, включающую три стадии. 1. Образование биомономеров. 2. Образование биополимеров и их эволюция. Образование систем с обратной связью. 3. Образование мембранных структур и пробионтов (первых клеток).
4 млрд. лет тому назад с неизбежностью должны были возникнуть биомономеры. Первичная атмосфера образующейся Земли содержала кислород, но он весь пошел на окисление. Свободного кислорода не было. Таким образом, возникновение биомономеров и биополимеров происходило во вторичной безкислородной среде. Самая сложная и неочевидная - стадия 2. Стадия 2 биопоэза Помимо 4-х основных классов биополимеров, могли образовываться и не дошедшие до нас гетерополимеры. Видимо, эволюция химических соединений шла по принципу минимума свободной энергии. Остановимся пока на белках и нуклеиновых кислотах. Первый вариант Из разных комплексов белок-нуклеиновая кислота рассмотрим только те, в которых нуклеиновая кислота сохраняется благодаря защите белком от ультрафиолетового излучения. Накопим такие комплексы и из их множества рассмотрим те, в которых белки способствуют увеличению количества защищенной нуклеиновой кислоты. То есть эти белки - ферменты. Из этих комплексов рассмотрим те, где нуклеиновые кислоты, количество которых возрастает под действием белков, способствуют увеличению количества белков благодаря, например, прямому кодированию. Возникают системы с обратной связью. Такие системы обладают некоторыми признаками живого. Другой вариант Первыми молекулами были РНК. Они имеют третичную структуру и обладают каталитической активностью. Позже появились белки, поддерживающие "выгодные" конформации РНК и защищающие их от расщепления. Уже потом возникает ДНК, как более надежный хранитель генетической информации. Она имеет две цепи, что обеспечивает репарацию, репликация осуществляется за один шаг. Отсутствие ОН-группы в 2'-положении пентозы делает ДНК устойчивой в слабощелочных условиях, губительных для РНК. Стадия 3 биопоэза У стадии 3 в принципе есть доказательства. Представим, что лужа покрыта жирной пленкой, а под ней - белки. Если оторвать каплю, то могут получиться пузырьки, содержащие нуклеопротеидные системы с обратной связью. Когда они падают на поверхность водоема, то покрываются вторым липидно-белковым слоем - и образуется современная биологическая мембрана. В мембранной капле диффузия уже не очень существенна. Далее образуются пробионты - первые организмы, имеющие мембрану. Эволюция пробионтов Первые
фотосинтетики первые
гетеротрофы первые растительные клетки вторичные гетеротрофы хемосинтетики первые животные клетки
- У митохондрий и хлоропластов две мембраны. Внутренняя - своя, наружная образована клеткой-захватчиком. - Генетический код митохондрий идеален. Универсальный генетический код имеет два существенных отличия, касающихся инициации и терминации синтеза белка. Таким образом, эукариоты отстранились от чужой генетической информации. Кроме того, они линеаризовали свою ДНК. Митохондрии и хлоропласты имеют кольцевую ДНК, хотя не очень понятно, для чего им нужна кольцевая ДНК, и бактериальные рибосомы. Однако понятно, почему у них такая ДНК и такие рибосомы. Потому, что их предки были бактериями. Причина переноса некоторых генов из митохондриальной ДНК в ядерную ДНК Сегодня часть генов митохондриальных белков и белков хлоропластов, в том числе их РНК- и ДНК-полимераз, находятся в ядре. Вероятно, попали они туда с помощью мобильных элементов. Все бактерии делятся на эубактерии (в том числе E.сoli) и археобактерии. Принципиальное отличие между ними в том, что Гены археобактерий имеют экзон - интронное строение и сплайсинг. Археобактерии живут в экстремальных условиях: горячие, кислые, высоко солевые подземные воды. Сохранность экзон – интронной структуры говорит о древнем происхождении экзонов и интронов. Эубактерии - результат эволюции ана- и аэробных гетеротрофов. их эволюция шла в благоприятных условиях и они сменили больше поколений, избавившись от интронов. жүктеу/скачать 52 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|