От молекулы к клетке

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: контрольная работа за полугодие, бесплатные шпаргалки по праву
| Добавил(а) на сайт: Kugushev.

Для перехода от ежедневных циклов ассимиляции и распада у пробионтов к круглосуточной жизни клетки требовался процесс, подобный гликолизу, направляющий химическую энергию органических молекул на синтез АТФ. Известно, что без ферментов он невозможен, т.к. доминирует обратный процесс - гидролиз АТФ. Ферменты образуются только из полипептидов, синтезированных матричным путем. Следовательно, зарождению первых клеток должен был предшествовать матричный синтез полипептидов.

В пробионтах уже существовали молекулярные системы безматричного синтеза полипептидов и матричного синтеза РНК. Имелись нуклеопротеидные комплексы, обладающие сродством с аминокислотами - предшественники тРНК. Оставалось преодолеть очередной эволюционный барьер - создать генетический код. Первоначально он мог быть значительно проще современного. Даже грубое кодирование основных типов аминокислот сказывалось на свойствах синтезированных макромолекул и, тем самым, давало пробионтам огромные селективные преимущества. Первые аналоги рибосом могли представлять собой относительно простые нуклеопротеидные комплексы, в которых контроль кодон-антикодонового соответствия иРНК и тРНК шел за счет переносов энергии при их контактах. Возможно, следы этих микропроцессов проявляются в работе рибосом всех живых клеток и могут быть выявлены экспериментально.

Попытки матричного синтеза полипептидов продолжались долгое время, не оказывая существенного влияния на эволюцию пробионтов. Но как только были синтезированы первые молекулы, способные связать какую-либо окислительную реакцию с фосфорилированием, матричные процессы приобрели огромную селективную ценность. Пробионты перешли в режим круглосуточной активности. Главным критерием отбора стало качество синтезируемых ферментов, их влияние на производство АТФ. Можно предположить, что первые ферменты катализировали окисление сахарного альдегида в фосфоглицериновую кислоту, сопряженное с переносом неорганического фосфата на АДФ. Позже по мере истощения запасов органики в первичном бульоне, цепочки ферментативного окислительного фосфорилирования удлинялись.

На этом этапе могли возникнуть так называемые гиперциклические сети каталитических реакций, значительно ускорившие эволюцию. Их описал немецкий ученый М.Эйген. Гиперциклы стали возможны благодаря круглосуточному энергоснабжению. Они обеспечили быстрое увеличение генетического материала, усовершенствование матричных процессов, рост арсенала ферментов. Сформировались системы ферментативного биосинтеза аминокислот, пигментов, полисахаридов; образовались клеточные оболочки, цитоплазматические мембраны, рибосомы и т.д. Пробионты превратились в живые клетки.

Таблица. Этапы абиогенеза.

Итак, путь от молекулярного хаоса первичного бульона к первым живым клеткам включал четыре эволюционных этапа. На каждом действовали новые деструктурирующие факторы, создававшие селективное давление. Поэтапная смена источников селекции вызывала переход пробионтов от одного уровня устойчивости к следующему. Финал предбиологической эволюции стал началом эры развития жизни на Земле.

Автор М.Каценберг