Download - 04 Kemijska evolucija
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
1/34
• NASTANAK ŽIVOTA U OBLIKU NAJPRIMITIVNIJIHORGANIZAMA SPOSOBNIH ZA REPRODUKCIJU
• NASTANAK EUKARIOTSKE STANICE (STANIČNA JEZGRA IORGANELI ORGANIZIRAJU SE U STROGO ORGANIZIRANUCIJELINU
• EVOLUCIJA VIŠESTANIČNIH ORGANIZAMA
• POJAVA UMA I SVIJESTI ( EVOLUCIJA RODA HOMO)
POVIJEST ŽIVOTA NA ZEMLJI MOŽE SE PODIJELITI NA ČETIRI
VELIKA KORAKA:
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
2/34
ALEXANDER OPARIN 19!"GOD"
PRETPOSTAVKA O NASTANKU ŽIVOTA NAZEMLJI
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
3/34
ALEXANDER OPARIN 19!"GOD"
PRETPOSTAVKA O NASTANKU ŽIVOTA NAZEMLJI
HALDANE 199" GOD"
REDUKTIVNA ATMOS#ERA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
4/34
ALEXANDER OPARIN 19!"GOD"
PRETPOSTAVKA O NASTANKU ŽIVOTA NAZEMLJI
HALDANE 199" GOD"
REDUKTIVNA ATMOS#ERA
HAROLD C. UREY
PRIHVATIO NJIHOVE PRETPOSTAVKE
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
5/34
STANLEY MILLER
A$%$&'& HAROLD C" URE*
NAPRAVIO STAKLENU APARATURU
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
6/34
STANLEY MILLER
A$%$&'& HAROLD C" URE*
U STAKLENOJ APARATURI IZMETANA+ AMONIJAKA+ VODIKA(PREDSTAVLJA ATMOS#ERU) TEVODE (PREDSTAVLJA OCEANE) UZ
ELEKTRIČNO PRAŽNJENJE IZAGRIJAVANJE DOBIO JE BIOLOŠKIVAŽNE SPOJEVE (AMINO KISELINE+ALDEHIDE ,")"
KONDENZATOR
PLINOVI
SI#ON
ELEKTRODE
VODA
VODA SORGANSKIMSPOJEVIMA
CH!
NH-
HO
H
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
7/34
STANLEY MILLER
.
1
-
!
/
0
2
. / /. / 1.. 1/ 1/. 1/
34%5'6' ($*&%)
6 7
8 * 4 ( * 9 7 ( : ' ( & 4 * : % 5
K7'&4*%5' NH-+ HCN %*8;'%5'3%M%88'473* *?*4*&*+ &'*6%7%$'8%* = =@74%6*37;'
HCN (x102)
NH3 (x10)
aminoi!"#in" (x103)
a#$"%i$i (x103)
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
8/34
STANLEY MILLER
!&o' mo#oi (x 10 ))
8%% 0-+.8%78* %$'8%* /0+.$*47@% /+.*8*% -!+.68%5'* %$'8%* -1+.
N > 6'&%8*8*% 1+.α > *6%7 > N > 6*$8** %$'8%* /+.α > *6%7%@76*$8** %$'8%* .+1
α >
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
9/34
STANLEY MILLER
U TIM PROCESIMA KEMIJA JE KORISTILA SVE MOGUNOSTI"
RAD OBJAVLJEN U ČASOPISU SCIENCE.
MILLER JE DANAS PRO#ESOR KEMIJE U KALI#ORNIJI (SAN DIEGO)
KAŽE: PROBLEM PODRIJETLA ŽIVOTA PUNO JE TEŽI NEGO ŠTO SUDRUGI ZNANSTVENIICI I JA MOGLI PREDVIDJETI
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
10/34
CLAUS DOSE
ŽELJEZNI PIRIT JE PODLOGA (KATALIZATOR)ODIGRAO JE ZNAČAJNU ULOGU U TIM PROCESIMA
*+NTER ,-CHTERSH-USERPIRIT JE POZITIVNO NABIJENAPODLOGA ZA KOJU SE ORGANSKISPOJEVI MOGU LAKO VEZATI
KONTINUIRANO STVARANJE PIRITA OD ŽELJEZA I SUMPORAOSIGURAVA ENERGIJU U OBLIKU ELEKTRONA KOJA POTIČEORGANSKE SPOJEVE NA MEUSOBNE REAKCIJE IPOVEAVANJE KOMPLEKSNOSTI
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
11/34
A.*. CAIMSSMITH
KEMIČAR SVEČILIŠTA GLASGOF
KRISTALIZIRANA GLINA ILI ILOVAČA MOGLE SU IMATI MOGUNOSTPRIVLAČENJA NUKLEINSKIH KISELINA I BJELANČEVINA TE SUMOGLE BITI PODLOGA ZA POSTANAK ŽIVOTA
/ULIUS REE JR"
SINTETIZIRAO MOLEKULU OD DVIJEKOMPONENTE KOJE ODGOVARAJUBJELANČEVINAMA I NUKLEINSKIM KISELINAMA
MOŽE SE REPLICIRATI U KLORO#ORMUADENOIDTRI/ACID ESTER (AATE)
PEPTID NUKLEINSKA KISELINA (PNA)+ PIRANOZIL RIBONUKLEINSKA(?RNA) ILI ADENOZID TRIJACID ESTER (AATE) KOJE IMAJU NEKASVOJSTVA NUKLEINSKIH KISELINA ODIGRALE SU VAŽNU ULOGU UPRECELULARNOJ #AZI EVOLUCIJE"
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
12/34
CHRISTIAN R. DE DUE
19!" NOBELOVA NAGRADA ZA OTKRIELIZOSOMA
SUMPORNI SPOJEVI TIOESTERI IMALI SU VAŽNUULOGU U STANIČNOM METABOLIZMU TE SUMOGLI BITI IZVOROM ENERGIJE U STANICAMA
ONI MOGU POVEZATI KASKADU REAKCIJA
KAKVA POSTOJI U DANAŠNJIM STANICAMA
S. MILLER SMATRA DA SU TI SPOJEVI ZAPOSTAVLJENI UEKSPERIMENTIRANJU ZBOG NEUGODNOG MIRISA
4RED HOYLE
BRITANSKI ASTRONOM
> SMETLIŠTE I DIJELOVI AVIONA BOING !
> NASUMIČNO RAZBACANA SLOVA I RIJEČI I POČETNICA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
13/34
a56o $ana! n" 7a&a8amo na!6ana 8i" 6a9i:
D*4% $6*&4* ;* $3*% &**3 74*%@*6 %3* 7;6*< *?$74%4* 7;;**5%< 74*%@*6*"
D4=% ;4' ;* $= &'&7$% ?74'6'*5%+ 3=8*% % '47@%5' %@4%$*8' $3'&4*73' ?7$&** %37&*" T* %5'%* 7374% = ?4%87 ;* $' %37& =$?%77;4*&% = '$&4'6%6 =35'&%6* 67;* =
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
14/34
*D/E /E NASTAO NA//EDNOSTANI/I OLI PLITKE BARICE GDJEDOLAZI DO ISPARAVANJA VODE I KONCENTRACIJE SPOJEVA
• NA DNU PRAOCENA > HIDROTERMALNI OTVORI
U PRAOCEANIMA=
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
15/34
S. MILLER > HIDROTERMALNI OTVORI SU KRATKOG VIJEKASVEGA PAR DESETLIJEA>TO JE PREKRATAK PERIOD ZA
NASTAJANJE ŽIVOTA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
16/34
S. MILLER > HIDROTERMALNI OTVORI SU KRATKOG VIJEKASVEGA PAR DESETLIJEA>TO JE PREKRATAK PERIOD ZA
NASTAJANJE ŽIVOTA
SANTE ARRHENIUS
KLICA ŽIVOTA DOŠLA JE IZ SVEMIRA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
17/34
S. MILLER > HIDROTERMALNI OTVORI SU KRATKOG VIJEKASVEGA PAR DESETLIJEA>TO JE PREKRATAK PERIOD ZA
NASTAJANJE ŽIVOTA
MAYO *REENER*
ASTRO#IZIČAR U LEIDENU NIZOZEMSKA
STANICA MOŽE PREŽIVJETI U SVEMIRUSTOTINE PA I MILIJUNE GODINAPREKRIVENA TANKIM SLOJEM LEDA KOJI JEŠTITI OD RADIJACIJE
SANTE ARRHENIUS
KLICA ŽIVOTA DOŠLA JE IZ SVEMIRA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
18/34
RAZVOJEM RAČUNARSTVA (ANASTRO#IZAM>KATASTRO#IZAM) OPONAŠAJU SE ANASTRO#IČNE PROMJENE
U STVARANJU ŽIVOGA ORGANIZMA
ANASTRO#IČNI SUSTAVI MONO SU ORUE URAZUMJEVANJU NARAVI ŽIVOTA I NJEGOVA NASTANKA
ANASTRO#IČNI USPJESI U STVARANJU VEEG REDA
PRAENI SU PORASTOM NEREDA U OKOLIŠU
ER,IN SCHODIN*ER
FHAT IS LI#E
PORAST REDA U SUSTAVU I PORAST NEREDA U OKOLIŠUZNAČAJKA JE ŽIVOTA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
19/34
AMINOKISELINE KOJE SU SE NALAZILE OTOPLJENE UPRAOCEANIMA MOGLE SU BITI ISUŠENE ZBOG VULKANSKIH
ERUPCIJA I PRI VISOKOJ TEMPERATURI DOVESTI DO POJAVEMAKROMOLEKULA (PROTEINA)
PROBLEM VEZANJA KOD NUKLEINSKIHKISELINA
BAZE+ RIBOZE I #OS#ATNE GRUPEVEZIVALE SU SE BEZ ENZIMA
NA //C NASTAJU MAKROMOLEKULE POVEZANE S / ATOMOMRIBOZE JEDNOG NUKLETIDA I ATOMOM SLIJEDEEG TE
NASTAJE /> VEZADANAS JE POZNATA />- VEZA KOJA JE PUNO STABILNIJA ALITEŽE OSTVARIVA JER SE MORA OTKLONITI HIDROKSILNAGRUPA DA BI DOŠLO DO NJENE REALIZACIJE
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
20/34
AMINOKISELINESVOJSTVO KIRALNOSTI OPTI>I IOMERI
VALIN IZOVALIN NORVALIN
ALANIN β ALANIN SARKOZIN ŽIVI ORGANIZMI IMAJU L > AMINOKISELINE ID ŠEERE
D AMINOKISELINE DOLAZE U BAKTERIJA
PEPTIDOGLIKANI
STARAN/E MAROMOLEULA
DANAS U ŽIVIM BIIMA ATP ENERGIJA ZA PRODUŽENJE LANACA
NA MLADOJ ZEMLJI KARBODIIMIDI UZIMAJU VODU I OSLOBAAJUENERGIJU ZA REAKCIJE
DICIJAN
CIJANAMID
CIJANACETILEN
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
21/34
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX
4OXOA HIPOTEA > TEMPERETURA NA PRIMITIVNOJZEMLJI BILA JE DOSTA VISOKA I POD TIM UVJETIMA MOGLISU SE STVORITI PROTEINI
POUS
POMIJEŠAO JE SVE POZNATE AMINOKISELINE IZ PROTEINAŽIVIH ORGANIZAMA SUHU SMJESU JE OPREZNO ZAGRIJAO
NA TEMPERATURU *" 9.C
NAKON ZAGRIJAVANJA JE U SMJESI PRONAŠAO NEKOLIKOPOLIPEPTIDA DOBIVENE POLIPEPTIDE MOGLI SURAZGRAIVATI ŽIVOTINJSKI ENZIMI+ A BAKTERIJE SU IHMOGLE KORISTITI KAO HRANU
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
22/34
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX@TO SU PROTEINOIDNE MIROS4ERE I O/E OSOINE IMA/U:
• MIKROSKOPSKE S#ERIČNE STRUKTURE KOJE SE
MOGU DOBITI DODAVANJEM VODE U PRETHODNOZAGRIJANU SMJESU AMINOKISELINA
• NALIKUJU BAKTERIJAMA(KOKIMA) MOGU IMATITENDENCIJU STVARANJA LANACA
RAZLIČITE VELIČINE
• PROMJER .+/> µ6 (1µ6Q1. -Q1. 0 6)
• PODLIJEŽU AGREGACIJI IDISAGREGACIJI (VEZE SU LABAVE)
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
23/34
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX@TO SU PROTEINOIDNE MIROS4ERE I O/E OSOINE IMA/U:
• DOSTA SU STABILNE STRUKTURE (STABILNIJE SU
PREMA POVIŠENJU ?H I U VRELOJ VODI )• SLIKE DOBIVENE POMOU
ELEKTRONSKOG MIKROSKOPAPOKAZUJU DA POVRŠINAPROTEINOIDNIH MIKROS#ERASTVARA DVOSLOJE STRUKTURESLIČNE STANIČNOJ MEMBRANI
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
24/34
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX@TO SU PROTEINOIDNE MIROS4ERE I O/E OSOINE IMA/U:
• AKO PROT" MIKROS#ERE OBILUJU AMINOKISELINAMA S
HIDRO#OBNIM POKRAJNJIM LANCIMA (PA DA SU PROTOSTANICEMO*LE OPSTATI E TIPI>NIHLIPIDNIH MEMRANA
• AKO PROT" MIKROS#ERE PRENOSIMOIZ IZOTONIČNE U HIPERTONIČNUOTOPINU+ VOLUMEN IM SESMANJUJE (SKVRČE SE)
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
25/34
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX@TO SU PROTEINOIDNE MIROS4ERE I O/E OSOINE IMA/U:
• AKO PROT" MIKROS#ERE PRENOSIMO IZ IZOTONIČNE UHIPOTONIČNU OTOPINU+ VOLUMEN IM SE POVEAVA
• PREMA GRAMMU SE PROT" MIKROS#ERE BOJE POZITIVNO I NEGATIVNO (KAO BAKTERIJE)
• MIKROS#ERE IMAJU TENDENCIJUDIOBE (BINARNA #ISIJA) > SLIČNOKAO KAPLJICE ULJA U VODI"
NEKE PROT" MIKROS#ERE SE DIJELE SLIČNOPUPANJU KVASACA PUPOVI SE OD RODITELJSKES#ERE MOGU OSLOBODITI POD UTJECAJENMTOPLINE ILI ELEKTRIČNOG ŠOKA
PRVA GENERACIJA PUPOVA MOŽE RASTIUZIMANJEM MATERIJALA IZ OKOLINE I
PROIZVODITI DRUGU GENERACIJU
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
26/34
P9o6"inoi$n" mi9o!?"9" S. 4OX@TO SU PROTEINOIDNE MIROS4ERE I O/E OSOINE IMA/U:
• PROT" MIKROS#ERE POKAZUJU POKRETLJIVOST KOJA SE UZDODATAK ATP POVEAVA
• NEKE PROT" MIKROS#ERESELEKTIVNO ZADRŽAVANJUPOLISAHARIDE+ A DOZVOLJAVAJUDA PREMA VAN SLOBODNODI#UNDIRAJU MONOSAHARIDI
• MOGU POKAZIVATI ENZIMSKUAKTIVNOST
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
27/34
oaB"9a6n" a'iB" ALEXANDER OPARINAO NASTA/U :
KAD SE POLIMERNEMOLEKULE (NPR"
PROTEINI) OTOPE UVODI+ DIOMOLEKULA SEIONIZIRA (NPR"POKRAJNJI LANCIG8=: COOH → COO > )
I DOBIVAELEKTRIČNI NABOJ"
ELEKTRIČKI NABIJENE MOLEKULE PRIVLAČE MOLEKULE VODE(KOJE SU DIPOLI ) I OKO SEBE STVARAJU VODENI OMOTAČ
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
28/34
oaB"9a6n" a'iB" ALEXANDER OPARINAO NASTA/U :
KAD SE UNUTARJEDNOG
ZAJEDNIČKOGOMOTAČA NAEKLASTER TAKVIHIONIZIRANIHPOLIMERA+GOVORIMO O
KOACERVATU"
OACERATI Q KALSTERI PROTEINA ILI PROTEINIMA SLIČNIH TVARIKOJI SE DRŽE ZAJEDNO U MALIM KAPLJICAMA OKRUŽENIMTEKUINOM
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
29/34
oaB"9a6n" a'iB" ALEXANDER OPARIN
KOACERVATE DAJU MNOGE KOMBINACIJE BIOLOŠKIHMAKROMOLEKULA :
1) PROTEINI I UGLJIKOHIDRATI (
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
30/34
oaB"9a6n" a'iB" ALEXANDER OPARIN
OSOINE OACERATA
• MOGU SE DOBITI U OTOPINAMA KOJE SADRŽE KOLOIDESUPROTNIH NABOJA
• PROMJERI KAPLJICA SU 1/.. µ6
• OKO KOACERVATNIH KAPLJICA POJAVLJUJU SE MOLEKULSKE OPNEKOJIMA SU ODIJELJENI OD OKOLNOG MEDIJA
• PREDSTAVLJAJU OTVORENE SUSTAVE KOJI PASIVNOKONCENTRIRAJU TVARI IZ SVOJE OKOLINE → MOGU UPIJATIRAZLIČITE TVARI IZ OTOPINE I TAKO RASTU
• KAD DOSTIGNU ODREENU KRITIČNU VELIČINU+ PODIJELE SE
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
31/34
oaB"9a6n" a'iB" ALEXANDER OPARIN
OSOINE OACERATA
• STABILNOST IM JE RAZLIČITA: NEKI SU VRLO NEPOSTOJANI TEUNUTAR NEKOLIKO MINUTA PADAJU NA DNO POSUDICESTVARAJUI BEZVODI SLOJ
• NEKI SU STABILNI NEKOLIKO SATI DO NEKOLIKO TJEDANA
• POKAZUJU STRUKTURNE SLIČNOSTI S PROTOPLAZMOM → OPARIN
SMATRA DA SU IM BILI NALIK PRIJELAZNI SISTEMI IZMEU NEŽIVEI ŽIVE TVARI U PROŠLOSTI
• RAZARANJEM PROTOPLAZME U VODI NASTAJU KOACERVATI
• SAMI PO SEBI+ KOACERVATI NEMAJU METABOLIZMA+ NO MOGUEJE UVESTI METABOLIZAM U NJIH:
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
32/34
oaB"9a6n" a'iB"
KOACERVATI KOJI
PROIZVODE ŠKROB
KOACERVATI KOJIPROIZVODE MALTOZU
POLISAHARIDNAMEMRANA ILISTI/ENA
@RO
?o!?o9i#a7a
ami#a7a
?o!?o9i#a7a
?o!?a6
#o7a1?o!?a6
?o!?a6#o7a1?o!?a6
@RO
OSOINE OACERATA
MODELI PREMA PRIM STANICAMA
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
33/34
oaB"9a6n" a'iB"
KOACERVATI KOJIOPONAŠAJU TRANSPORT
ELEKTRONA
KOACERVATI KOJIPROIZVODE POLIADENILNUKISELINU
KOACERVATI KOJIOPONAŠAJU #OTOSINTEZU
OSOINE OACERATA
REDUCIRANOMETILNOCRVENILO
MRH2OKSIDIRANI NADPH
NAD
METILNOCRVENILO
MR
NAD H MR
NADH >;'
-
8/18/2019 04 Kemijska evolucija
34/34
POSEBNE KVALITETE ŽIVE TVARI SU MATABOLIZAM ISAMOOBNAVLJANJE
TA SVOJSTVA SU MOGLA BITI DALJNJI VAŽNI KORACIUSAVRŠAVANJA KOACERVATA
MOGLA SU SE RAZVITI TEK VRLO POVOLJNIMKOMBINACIJAMA NUKLEINSKIH KISELINA I PRVIH ENZIMAKOJI SU MOGLI UPRAVLJATI KEMIJSKIM PROCESIMAUNUTAR KOACERVATNIH KAPLJICA PROTOIONTI FPROTOOR*ANIMI
MODELI PREMA PRIM STANICAMA