Protobionts eredet és tulajdonságok

az protobionts olyan biológiai komplexek, amelyek az élet eredetéhez kapcsolódó néhány hipotézis szerint a sejteket megelőzték. Oparín szerint ezek molekuláris aggregátumok, amelyeket féligáteresztő lipidmembrán vesz körül, vagy ehhez hasonló szerkezettel..

Ezek a biotikus molekuláris aggregátumok egyszerű reprodukciót és olyan anyagcserét jelenthetnek, amely képes megőrizni a membrán belsejének kémiai összetételét a külső környezetétől eltérő.

A laboratóriumban különböző kutatók által végzett kísérletek azt mutatták, hogy a protobionok spontán kialakulhatnak az abiotikus molekulákból származó szerves vegyületek felhasználásával strukturális blokkként..

Ezekre a kísérletekre példaként említhetők a liposzómák képződése, amelyek a kis membránokkal körülvett cseppek aggregációi. Ezek akkor képződhetnek, amikor a vízhez lipideket adunk. Ez akkor is előfordul, ha más típusú szerves molekulákat adunk hozzá.

Előfordulhat, hogy a prebiotikus tavakban képződött liposzóma-szerű cseppek, és ezek véletlenszerűen néhány aminosav polimert tartalmaznak..

Abban az esetben, ha a polimerek bizonyos, a membránra áteresztő szerves molekulákat hoztak létre, akkor a molekulákat szelektíven lehetne beépíteni..

index

• 1 Tulajdonságok és jellemzők
  • 1.1 Félig áteresztő membránok
  • 1.2
• 2 Eredet
  • 2.1 Oparin és Haldane hipotézis
  • 2.2 Miller és Urey kísérlet
• 3 A protobionták genetikai anyaga
  • 3.1 Az RNS világa
  • 3.2 A DNS megjelenése
• 4 Referenciák

Tulajdonságok és jellemzők

A feltételezett protobionok hidrofób molekulákból alakíthatók ki, amelyek egy kétrétegű (két réteg) formájában alakultak ki egy csepp felszínén, emlékeztetve az aktuális sejtekben lévő lipidmembránokra.

Féligáteresztő membránok

Mivel a szerkezet szelektíven áteresztő, a liposzóma a közegben lévő oldott anyagok koncentrációjától függően duzzadhat vagy duzzadhat..

Azaz, ha a liposzómát hipotonikus közegnek tesszük ki (a sejten belüli koncentráció nagyobb), a víz belép a szerkezetbe, megduzzad a liposzóma. Ezzel szemben, ha a közeg hipertóniás (a sejt koncentrációja alacsonyabb), a víz a külső környezetbe mozog.

Ez a tulajdonság nem egyedülálló a liposzómákra, és alkalmazható a szervezet aktuális sejtjeire is. Például, ha a vörösvértestek hipotonikus közegnek vannak kitéve, akkor felrobbanhatnak.

excitabilitás

A liposzómák energiát tárolhatnak membránpotenciál formájában, amely a felületen lévő feszültségből áll. A szerkezet a feszültséget az idegrendszer neuronális sejtjeiben előforduló folyamatra emlékezteti. 

A liposzómáknak számos élő tulajdonságuk van. Azonban nem ugyanaz, mint azt, hogy a liposzómák élnek.

forrás

Számos hipotézis létezik, amelyek prebiotikus környezetben az élet eredetét és fejlődését kívánják megmagyarázni. Az alábbiakban bemutatjuk a legjelentősebb posztulátumokat, amelyek megvitatják a protobionok eredetét:

Oparin és Haldane hipotézise

A biokémiai fejlődésre vonatkozó hipotézist Alexander Oparin javasolta 1924-ben és John D. S. Haldane 1928-ban..

Ez a feltételezés feltételezi, hogy a prebiotikus légkör oxigénhiányos volt, de erősen csökkent, nagy mennyiségű hidrogénnel, ami az energiaforrások jelenlétének köszönhetően szerves vegyületek kialakulásához vezetett..

E hipotézis szerint, ahogy a földhűtés bekövetkezett, a vulkáni kitörések gőzei kondenzálódtak, erős és állandó esőként kicsapódva. Amikor a víz leesett, ásványi sókat és egyéb vegyületeket húzott, ami a híres ősleveset vagy tápláló táplálékot eredményezett.

Ebben a hipotetikus környezetben a molekuláris komplexek, amelyek prebiotikus vegyületeknek nevezhetők, amelyek egyre összetettebb sejtrendszereket eredményeztek. Oparin ezeket a struktúrákat protobiontesnek nevezte.

Ahogy a protobionok megnövelték összetettségüket, új képességeket szereztek a genetikai információk továbbítására, és Oparin az eubiontes nevét adta ezeknek a fejlettebb formáknak..

Miller és Urey kísérlet

1953-ban, Oparin posztulátumai után Stanley L. Miller és Harold C. Urey kutatók egy sor kísérletet dolgoztak ki a szerves vegyületek egyszerű szervetlen anyagokból történő képződésének ellenőrzésére..

Miller és Urey sikerült kísérleti tervet létrehozni, amely a prebiotikus környezeteket szimulálta az Oparin által javasolt feltételek mellett, többek között aminosavak, zsírsavak, hangyasav, karbamid..

A protobionták genetikai anyaga

RNS világ

A jelenlegi molekuláris biológusok hipotézise szerint a protobionok DNS-molekulák helyett RNS-molekulákat hordoztak, ami lehetővé tette számukra, hogy információkat replikáljanak és tároljanak.

Amellett, hogy alapvető szerepet játszik a fehérjeszintézisben, az RNS is úgy viselkedik, mint egy enzim, és katalízis reakciókat végez. E tulajdonság miatt az RNS jelölt jelölt, amely az első genetikai anyag protobionokban.

A katalízis végrehajtására képes RNS-molekulákat ribozimeknek nevezzük, és az RNS rövid szakaszainak komplementer szekvenciáival másolhatók és közvetíthetik a folyamatot. splicing, a szekvencia szakaszainak kiküszöbölése.

Egy olyan protobiont, amely benne volt egy katalitikus RNS-molekula, változott a megfelelő molekulától.

Abban az esetben, ha a protobionok növekedhetnek, osztódhatnak és továbbíthatják az RNS-t utódaiknak, akkor a darwinista természetes szelekciós folyamatok alkalmazhatók erre a rendszerre, és az RNS-molekulákkal rendelkező protobionok növelnék azok gyakoriságát a populációban.

Bár a protobion megjelenése nagyon valószínűtlen lehet, emlékeznünk kell arra, hogy létezhetett volna több millió protobiont a primitív föld testében..

A DNS megjelenése

A DNS sokkal stabilabb kettős szálú molekula, összehasonlítva az RNS molekulával, amely törékeny és pontatlan. A replikáció szempontjából ez a pontossági tulajdonság szükségessé vált, mivel a protobionták genomjai növekedtek.

A Princetoni Egyetemen Freeman Dyson kutatója azt javasolja, hogy a DNS-molekulák rövid struktúrák legyenek, amelyek katalitikus tulajdonságokkal rendelkező véletlenszerű aminosav-polimerekkel való replikációjuk segítettek..

Ez a korai replikáció a protobionokon belül fordulhat elő, amelyek nagy mennyiségű szerves monomert tároltak.

A DNS-molekula megjelenése után az RNS a fordítások közvetítőjeként kezdheti el játszani a jelenlegi szerepét, így létrehozva a "DNS-világot"..

referenciák

1. Altstein, A. D. (2015). A progenézis hipotézise: a nukleoprotein világ és az élet kezdete. Biológia Közvetlen, 10, 67.
2. Audesirk, T., Audesirk, G. és Byers, B. E. (2003). Biológia: Élet a Földön. Pearson-oktatás.
3. Campbell, A. N. és Reece, J. B. (2005). biológia. Szerkesztői Panamericana Medical.
4. Gama, M. (2007). Biológia 1: Konstruktivista megközelítés. Pearson oktatás.
5. Schrum, J. P., Zhu, T. F. és Szostak, J. W. (2010). A celluláris élet eredete. Hideg tavaszi kikötő perspektívái a biológiában, a002212.
6. Stano, P. és Mavelli, F. (2015). Protocells modellek az élet eredete és a szintetikus biológia. élet, 5(4), 1700-1702.