3. Появление первичных живых организмов, коацерватная гипотеза а. И. Опарина

В 1924году А. И. Опарин впервые сформулировал основные положения предбиологической эволюции, предложив коацерватную гипотезу происхождения жизни. Согласно ей, главная роль превращения неживого в живое принадлежит белкам.

Первые белковые структуры (протодионты) могли возникнуть из первичного бульона, благодаря коацевации – самопроизвольное разделение водного раствора полимеров на фазы с различной их концентрацией.

Процесс коацервации приводил к образованию микроскопических капелек с высокой концентрацией полимеров. Часть этих капелек поглощали из среды аминокислоты, глюкозу и примитивные катализаторы. Взаимодействие молекулярного субстрата и катализаторов внутри коацерватов означало возникновение простейшего метаболизма.

Обладавшие матаболизмом капельки включали в себя новые соединения из окружающей среды и увеличивались в объеме. Когда коацерваты достигали максимально допустимого в данных условиях разсера, они распадались на более мелкие капли.

Мелкие капельки вновь продолжали расти и образовывать новые поколения коацерватов. Усложнение протобионтов осуществлялось отбором таких капель, которые могли наиболее эффективно использовать вещество и энергию среды.

Согласно гипотезе, отбор – основная причина совершенствования коацерватов до первых живых организмов.

Второй важный этап – объединение белков с нукл.кислотами. Нукл.кислоты обладают способностью к самовоспроизводству, а белки ускоряют хим.реакции.

Связь белковых молекул с нукл.кислотами привела к возникновению генетического кода.

Дальнейшее усложнение коацерватов возможно только при изоляции от внешней среды.

Третий этап – появление мембраны, отделяющей внутреннюю среду от внешней, и способной к избирательной проницаемости.

Примитивная мембрана представлена молекулами липидов, построенная на границе между коацерватом и средой.

Коацерваты становятся живыми, когда начинают само сохраняться. Они имели гетеротрофный тип питания и когда в водоеме заканчивались питательные вещества, они разрушались. Возможно, на каком-то этапе у них появилась возможность ограничивать собственное размножение, и выживали только те, чья скорость размножения не превышала скорость образования питательных веществ. Следовательно, способность саморегуляции жизни – та черта, которая отделяет пред жизнь от подлинной жизни. И пройдя длительный путь развития, они становятся клеткой.

17. Эволюция одноклеточных организмов, возникновение фотосинтеза и его последствия.

Самые ранние прокариоты появились 3,5 млрд. лет назад. В ту пору живые существа были гетеротрофами, а не автотрофами, поскольку хим.реакции необходимые для синтеза питательных веществ слишком сложны и врятли могли возникнуть у ранних форм жизни.

Еще один важный шаг – возникновение фотосинтеза. Предполагается, что по мере образования более сложные орг.веществ в ходе биохим.эволюции некоторые прокариоты стали способны использовать солнечную радиацию для синтеза новых клеточных материалов. В результате отпала необходимость в поглощении орг.веществ и клетки стали автотрофами.

Первые фотосинтезирующие организмы появились примерно 3млрд. лет назад. Это были анаэробные бактерии, которые использовали в качестве источника энергии – солнечную радиацию, но были лишены метаболического пути ведущего к образованию молекулярного кислорода.

На более позднем этапе возникли организмы способные к фотосинтезу с выделение кислорода. наподобие сине-зелёных водорослей. Они были устойчивы к продуцируемому кислороду и могли использовать его для собственного метаболизма.

Т.к. сине-зелёные водоросли существовали в тот период, когда концентрация кислорода колебалась, предполагают, что именно они стали промежуточными организмами между анаэробами и аэробами.

Фотосинтезирующая деятельность прокариот имела 3 последствия, оказавших влияние на всю последующую эволюцию живого:

1. Фотосинтез освободил организм от конкуренции за природные запасы органических соединений, запасы которых в среде значительно сократились. Развывшееся посредством фотосинтеза автотрофное питание и запасание готовых пит.веществ в тканях, создали условие для появления автотрофов и гетеротрофов в огромном разнообразии.

2. Фотосинтез обеспечивал насыщение атмосферы достаточным количеством кислорода, для возникновения и развития организмов, чей энергетический обмен основан на процессах питания.

3. В результате фотосинтеза содержание кислорода в атмосфере увеличилось, последующая его ионизация привела к образованию озонового слоя.

18. Теория происхождения эукариотической клетки.

Первые эук.клетки могли возникнуть 1,5млн. лет назад.

1. Аутогенная гипотеза

Предполагают, что эук.клетка возникла путем дифференциации прок.клетки. В начал, образовалась клеточная мембрана из вспучиваний которой внутрь клетки сформировались отдельные структуры, давшие начало клеточным органоидам. Гипотеза не объясняет, от какой группы прокариот могли возникнуть эукариоты.

2. Симбиотическая гипотеза (1960г. Линн Маргулис)

В основе гипотезы лежит обнаружение пластид и митохондрии вне ядерных ДНК и способности этих органелл к самостоятельному делению. Она предположила, что эук.клетка возникла путем симбиоза нескольких прок.клеток, внедрившихся в клетку хозяина. Анаэробные прокариоты превратились в митохондрии. Фотосинтезирующие прокариоты в хлоропласты.

19. Происхождение многоклеточных.

Предполагается, что предками многоклеточных были жгутиковые одкоклеточные организмы.

1. Они считаются самыми примитивными из одноклеточных. Среди них есть форма ведущая животный образ жизни, и есть формы способные к фотосинтезу.

2. Размножаясь, жгутиковые, как правило, остаются там же, где и появились, формируя колонию. При этои условия в цетре колонии и на его переферии значительно отличаются. Следовательно, в процессее приспособления к условиям появилась определенная специализация отдельных клеток.

Специализация в клеточных сообществах означает возникновение многоклеточных организмов.

Многоклеточные растения 1млрд. лет назад от водорослей

Животные 650млн. лет назад от жгутиконосцев

20. Основные уровни организации жизни

1. Молекулярно – генетический уровень

Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.

• Компоненты

  • Молекулы неорганических и органических соединений

  • Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.)

• Основные процессы

  • Объединение молекул в особые комплексы

  • Осуществление , кодирование и передача генетической информации

2. Клеточный уровень

Представлен свободно живущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы.

• Компонент

  • Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки

• Основные процессы

  • Биосинтез, фотосинтез

  • Регуляция химических реакций

  • Деление клеток

  • Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

3. Тканевый уровень

Тканевой уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. На этом уровне происходит специализация клеток.

4. Органный уровень

Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей.

5. Организменный (онтогенетический) уровень

Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.

• Компоненты

  • Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма

• Основные процессы

  • Обмен веществ (метаболизм)

  • Раздражимость

  • Размножение

  • Онтогенез

  • Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности

  • Гомеостаз

6. Популяционно-видовой уровень

Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций.

• Компоненты

  • Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

• Основные процессы

  • Генетическое своеобразие

  • Взаимодействие между особями и популяциями

  • Накопление элементарных эволюционных преобразований

  • Осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде

  • Видообразование

  • Увеличение биоразнообразия

7. Биогеоценотический уровень

Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни.

• Компоненты

  • Популяции различных видов

  • Факторы среды

  • Пищевые сети, потоки веществ и энергии

• Основные процессы

  • Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь

  • Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)

  • Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

8. Биосферный уровень

Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой.

• Компоненты

  • Биогеоценозы

  • Антропогенное воздействие

• Основные процессы

  • Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты

  • Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

  • Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность