Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2017-06-05 | 291 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Современная научная парадигма
Поиски истоков жизни
1. 1924 г. Александр Опарин – теория коацерватов.
Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:
· Возникновение органических веществ
· Возникновение белков
· Возникновение белковых тел
2. 1929 г. Холдейн – дополнение к теории Опарина.
1953 г. Стенли Миллер – аппарат Миллера, моделирующий условия прото Земли. При отсутствии газообразного кислорода – Миллер и его последователи получили широкий спектр органических соединений. Моделирование этих процессов (Миллер, Бреслер, Оро). Полимеризация, образование критической массы, случайное чередование мономеров.
3. Сидней Фокс – получил из сухой смеси аминокислот – протеиноиды (белковоподобные вещества), некоторые из них имели свойства, подобные ферментам. На первобытной Земле такие соединения могли образоваться в лужах после отлива. Протеиноиды – нестабильны в присутствии воды. Дальнейший синтез органики в гидросфере (источник энергии: тепло Земли, электрические разряды атмосферы, космические излучения ввиду отсутствия озонового экрана). Роль катализаторов неорганической природы (пемза, каолин) и свертывание пространства в них. Формирование мономеров (аминокислот, моно- и полинуклеотидов.
4. Образование агрегатов (коацерватов)
Возникновение надмолекулярных структур. Особенности коацерватов как физико-химических структур. Случайность дробления, слияния, переход в раствор и т.д., т.к. они негомеостатичны. Формирование поточных систем протобионтов.
Образование полупроницаемых (сольватных эндокристаллических) мембран. Взаимодействия химических соединений внутри системы, избирательность выведения продуктов химических реакций.
|
Формирование потока вещества как одной из основ гомеостаза.
Начало «предбиологического естественного отбора». Преимущества в ходе этого отбора систем с наличием большого количества энергетически насыщенных соединений (АТФ и др.). Формирование потока энергии и её трансформация.
Соответствие нуклеиновых кислот характеру белков ферментов, что является одной из основ гомеостаза. При несоответствии – основа формирования вирусов.
В 80 гг. эта дискуссия стала известна как противостояние двух концепций трактующих характер доклеточного предка как – информационно-генетический или субстратный (обменно-метаболический).
По гипотезе Опарина в точном соответствии с теорией химической эволюции зарождение жизни произошло на основе добиологической основы (абиогенного происхождения), как закономерный результат плавного перехода химической эволюции в биологическую. Основные положения гипотезы Опарина можно проверить экспериментально, даже получить коацерваты, которые по гипотезе Опарина имитируют доклеточного предка жизни и его функциональные особенности.
Слабым местом гипотезы Опарина является то, что основные ее теоретические положения носят теоретический характер: например,
а) положение о возможности самовоспроизведения этих доклеточных структур при отсутствии в них генетического кода;
б) вовлечение в метаболические процессы «готовых ферментов», находящихся во внешней среде.
Итог: мы видим, что самым слабым положениям гипотезы Опарина является то, что, очень трудно представить каким образом после того как доклеточный предок приобрел способность к обмену веществ произошло приобретение им генетической программы.
В гипотезе генобиоза, основное положение которой заключается в том, что первоначально доклеточный предок представлял собой только нуклеиновую кислоту, слабым местом является то, что в современных условиях репродукция нуклеиновых молекул невозможна без ферментных белковых систем.
|
Значит, суть проблемы заключается в том:
а) что было первичным белковые молекулы или нуклеиновые кислоты;
б) если оба класса биополимеров возникли не одновременно, то на каком этапе все таки произошло их объединение в единую систему, способную к функциям передачи генетической информации и регуляции биосинтеза белков.
М. Зиген (1970-1980) предложил компромиссную гипотезу, суть которой заключается в симбиотическом объединении между биоидами (белковыми протобионтами) и информационным субстратом в виде нуклеиновых кислот. Но, есть аргументы против:
- глубокие структурные и функциональные отличия между информационными и метаболическими структурами;
- невозможность одновременного появления обеих структур в ходе химической эволюции;
- нереальность совместного сосуществования в протобиологической структуре.
Рассмотрим основные положения гипотезы генобиоза Дж. Холдейна, позиции которой стали доминирующими в 1970 гг.
- прародительница всего живого первичная информационная нуклеотидная последовательность была действительно «голой», так как она не была соединена с протеинами;
- эта молекула сама была способна к самовоспроизведению в отсутствие белков;
Что же это за молекулы? В рамках гипотезы хиральности (ассиметрии всего живого) это скорее всего были либо молекулы ДНК либо молекулы РНК.
Теперь мы получили противоречие с центральным положением (догмой) молекулярной биологии о направлении потока информации в живых системах: ДНК –→ РНК –→БЕЛОК.
Как могла функционировать протогенетическая полинуклеотидная система, если в отсутствие ферментов (белков), если допустить, что белки появились вторично.
Ответ на этот вопрос был получен в 80 гг. когда открылся мир РНК.
Скорее всего, первичной молекулой, которая появилась у протобионта (доклеточного предка) была молекула не ДНК, а РНК.
Во-первых, Д. Балтимором и Т. Теминым был открыт фермент обратная транскриптаза (ревертаза), который катализирует реакцию синтеза на молекуле РНК молекулы ДНК у РНК-содержащих вирусов.
Во-вторых, в 1977 г. было открыто явление способности РНК аденовирусов к процесингу и сплайсингу.
Окончательно проблема РНК была решена после двух важнейших открытий:
|
- в начале 1980 гг. было установлено, что РНК способна к саморепродукции в отсутствие белковых ферментов. Это было установлено Спилнгельманом у бактериофага Ку-бета (этот бактериофаг способен к самовоспроизведениюв условиях ин-витро в среде, содержащей нуклеотиды, за счет ревертазы, находящеся в геноме этого вируса). Геном этого вируса -реликтовая современная модель доклеточного предка, эволюция которого шла по пути превращения в современный ДНК=овый геном и утраты им самостоятельных каталитических функций.
- открытие рибозима – молекулы РНК, способной к каталитическому вырезанию интронов из предшественников транспортных РНК. Рибозим характерен и для прокариот и для эукариот.
На этом основании было высказано предположение о том, что самой древней молекулой РНК была тРНК.
СПИРИН А.С.
Эволюция белкового синтеза
Молекулярные механизмы, лежащие в основе синтеза белка необычайно сложны. Главную роль в самом процессе синтеза играет конечно рибосома. Рибосома состоит из основы (нескольких молекул рРНК) и соединенных с ними множества белковых молекул.
Однако недавнее открытие о том, что в некоторых случаях в качестве ферментов могут выступать непосредственно молекулы РНК, позволяет по новому взглянуть на их функцию. Возможно на ранних этапах эволюции в первых клетках, молекулы т-РНК сами, без участия аминоацилсинтетаз, формировали каталитические поверхности, которые позволяли им связывать и активировать аминокислоты. Возможно, что в то время роль целой рибосомы выполняли молекулы рРНК, свертывающиеся таким образом, что могли обеспечивать направленное спаривание кодонов с антикодонами и катализ полимеризации аминокислот. Затем в ходе эволюции к этой конструкции могли присоединяться белки, каждый из которых повышал точность и надежность процессов трансляции. Таким образом, высокая доля рРНК сохранилась с тех давних времен.
Современная научная парадигма
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!