Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Образование фазовообособленных систем. Образование сложных органических соединений-биополимеров




Образование сложных органических соединений-биополимеров

Второй этап биогенеза характеризовался возник­новением более сложных органических соединений – полимеров в водах первичного океа­на. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усилен­ному ультрафиолетовому излучению относительно простые мо­лекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись, полимеризировались и образовывались углеводы, жиры, белки и нуклеиновые ки­слоты. Эксперименты в этом направлении оказались перспективны­ми, путем реакции полимеризации из простых молекул получали более сложные молекулы. Особенно важно то, что лабораторные эксперименты совершенно опреде­ленно показали возможность образования белковых молекул в ус­ловиях отсутствия жизни.

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами генетического кода - нуклеиновой кислоты. Сторонником этого подхода был Холдейн.

Голобиоз — методологический подход, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма - белковых молекул. Сторонником его был Опарин

С чего начиналась жизнь на Земле, с нуклеиновых кислот или белков? Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для создания белков — нуклеиновые кислоты. Ранее считалось, что белки не способны к самовоспроизводству, а нуклеиновые ки­слоты не способны катализировать химические реакции, необхо­димые для самовоспроизводства, ферментами могут быть только молекулы белков. Но после открытия в 1977 г. рибозимов - молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков.[4]

Именно молекулы РНК впервые начали и самовоспроизводиться, и систе­матически синтезировать белок. И уже впоследствии, в ходе эволюции, из РНК, сформировалась ДНК, обладающая более совер­шенными механизмами репликации, но утратившая способность катализировать свой биосинтез.

 

Дальнейший этап биогенеза связан с концентра­цией органических веществ и образованием фазовообособленных систем. Такие системы носят открытый характер и способны вза­имодействовать с внешней средой. «Механизм», определяющий образование фазовообособленных систем, — так называемая не­специфическая самосборка, спонтанное упорядоченное объеди­нение биополимеров за счет образования нековалентных, вторич­ных связей (ионные, водородные, межмолекулярного взаимодей­ствия). Особенно активно такое объединение происходит в Условиях пространственной взаимодополняемости (взаимное соответствие) поверхностей взаимодействующих молекул (ком-плементарность). Фазовообособленные системы — это некие протоклетки (пробионты). В качестве пробионтов могли выступать коацерваты — мельчайшие коллоидальные частицы, капли, обла­дающие осмотическими свойствами.

В водах первичного океана концентрация органических ве­ществ увеличивалась, происходили их смешивание, взаимодейст­вие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Такие структуры довольно просто получить искусственно, сме­шивая растворы разных белков, например желатина и альбумина. Эти обособленные в растворе органические многомолекулярные структуры русский ученый А.И. Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами1.

Исследования показали, что коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сбли­жают их с простейшими живыми системами. Например, они спо­собны поглощать из окружающей среды разные вещества, кото­рые вступают во взаимодействие с соединениями самой капли, и увеличиваться в размере. Эти процессы в какой-то мере напоми­нают первичную форму ассимиляции. Вместе с тем в коацерватах могут происходить процессы распада и выделения продуктов рас­пада. Соотношение между этими процессами у разных коацерватов неодинаково. Выделяются отдельные динамически более стойкие структуры с преобладанием синтетической деятельности.

Коацерваты объясняют, как появились биологические мем­браны. Образование мембранной структуры считается одним из самых «трудных» этапов химической эволюции жизни. Истинное живое существо (в виде клетки, пусть даже самой примитивной) не могло оформиться до возникновения мембранной структуры и ферментов. Биологические мембраны — это агрегаты белков и липидов, способные отграничить вещество от среды и придать упа­ковке молекул прочность. Мембраны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов.

На стадии формирования коацерватов естественный отбор начинает играть важную

роль; он приводит к сохранению наиболее устойчивых, организованных структур. Од­

нако все это еще не дает основания считать коацсрваты живыми системами, потому

что они лишены способности к самовоспро­изведению и саморегуляции синтеза

органических веществ. Но предпосылки возникновения живого в них

уже содержались.

 

 

. Возникновение простейших форм живого

Главная задача в учении о происхождении жиз­ни — объяснить возникновение матричного синтеза белков. Жизнь возникла не тогда, когда образовались пусть даже очень сложные органические соединения, отдельные молекулы РНК, ДНК и др., а тогда, когда начал действовать механизм репликации. Именно поэтому процесс биогенеза связан с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению со­ставных частей, генетического кода, с переходом к матричному синтезу белка, характерному для живых организмов. В ходе предбиологического отбора наибольшие шансы на сохранение имели те коацерваты, у которых способность к обмену веществ сочета­лась со способностью к самовоспроизведению.

Знание условий, которые способствовали возникновению жиз­ни на Земле, позволяет понять, почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпо­ху отсутствуют условия для синтеза и усложнения органических веществ: простые соединения, которые могли бы где-то образо­ваться, сразу же были бы использованы гетеротрофами. Возник­шая на Земле жизнь преобразовала те условия, которые сделали возможным ее появление. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.

-

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 501; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.