Вопрос 2

Основные этапы геологической истории Земли.

1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов в первичную атмосферу.

2. Полимеризация низкомолекулярных соединений и образование пептидов и нуклеиновых кислот.

3. Образование фазовообособленной системы (отграничение веществ от внешней среды)

4. Возникновение простейших клеток, которые обладают свойствами живого: репродуктивный аппарат

1-3 этап - химическая эволюция

4 этап – биологическая эволюция

Хим и физ особенности углерода и воды для возникновения и существования жизни.

Углерод:

- распространен повсеместно

-стабилен

-идеальный химический элемент

-растворитель Н2О- на земле много и подходящие температурные условия

Вода:

-прекрасный растворитель - образует горные породы, почвы, что важно для возникновения и поддержания жизни.

-удельная теплоемкость воды высока

-вода медленно нагревается и остывает (жизнь продолжает существовать при + темп подо льдом)

-у воды высокое поверхностное натяжение, выше только у ртути→вода легко поднимается по капиллярам почвы. Облегчение движения воды у стеблей растений.

-вода имеет высокую температуру плавления и кипения.

Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца.

Земле повезло с массой. Малая масса планеты не позволило бы удержать атмосферы, так же был бы сильный перепад температуры ночью и днем (на несколько сотен градусов).

Вопрос 4

Преобразование атмосферы Земли и ее влияние на возникновение и развитие жизни. Моделирование условий молодой Земли для понимания процесса зарождения жизни.

В начале 50 годов был проделан эксперимент Мюллером: попытался смоделировать условия Земли 3-3,8 млрд. лет назад. Взял огромный аппарат налил немного Н2О на дно заткнул пробкой, поставил газ, горелку, провел электричество к пробке создавая разряды. H₂, NH₃, CH₄, CO, CO₂- находились в атмосфере аппарата. Все эти вещества содержали макроэлементы для сод. орг. веществ. Через несколько дней над Н₂О обнаружил мочевину, метилмочевину о большое количество органических кислот. Т.О. доказал, что так могли образоваться организмы.

Вопрос 6

Возникновение первичного бульона, фазовообособленных систем, самосборки. Коацерватная репликация как специфическое для жизни свойство.

В первичном океане происходит образование органических молекул, что привело к их концентрации. Жизнь возникла не на глубинах. После накопления первичных веществ, происходит полимеризация. Насыщение первичного океана привело к образованию первичного бульона. Возникновение полимеров, они объединяются в крупные комплексы. Следовательно, происходит неспецифическая самосборка (спонтанное неупорядоченное объединение молекул в биополимеры). Такое объединение не требует затраты внешней Е, тк происходит образование нековалентных связей (электростатические, водородные, гидрофобные). Важную роль при самосборке играла комплементарность поверхностей соответствующих молекул. На первых этапах самосборка напоминала процессы кристаллизации. Неизвестно как произошло самовоспроизведение полинуклеотидов совместно с проявлением Kat активности компонентов. Полагалось, что первыми Kat были короткие молекулы РНК. Эволюционно синтез полипептидной цепочки не имел бы смысл, если бы не постоянное воспроизведение этого синтеза (происходит объединение способности хранить эту информацию в нуклеиновых кислотах с наращиванием полипептидной цепочки, для стабильности). Дальнейшие эти проявления могли подержаться только при появлении мембран, которые выполняют 2 основные ф-ции:

-разграничения

-распределение хим. реакции в пространстве

●,Возникновение мембран:

1.Теория Опарина- коарцеватная теория (коарвус-куча, сгусток)

Предположил, что те процессы которые протекают в абиотич. условиях могли возрасти при пространственной локализации процессов о отграничении. Основная роль принадлежит белкам (амфот. свойства) Предположил, что полипептиды объедин. в гидрофильные молекулы, которые покрываются водной оболочкой и тем самым обособляются от среды и образуют эмульсию→сливаются в более крупные→происходит коацервация. Возможно между этими комплексами и окруж средой происходит обмен. Следующий шаг – выстраивание вокруг этого комплекса липидных молекул, это происходит сориентировано. Существует предположение что на стадии образов этих структур происходит отбор наиболее устойчивых коацерватов, в этом комплексе есть выполнение специф ф-ций воспроизв Kat ф-ций, капля способна поддерживать свое собств состояние.

Капля ↑ в размерах и начинает распадаться на дочерние коацерваты. Если мало отлич от материнской-продолжает расти, если дочерняя отлич, то лопается.

Физ-хим св-вами поддерж-сь сущ-я этих каплей. Все эти процессы фиксировались в памяти нуклеин к-т. В этой с-ме уже происходил набор по нуклеин-м к-там→происходил набор по генам. Выбиралась особая послед-ть: нуклеотидов→особо хорошо выполняющие свои св-ва полинуклеотиды и полипептиды→такую с-му можно назвать живой.

Возражение гипотезе: надост-ть темп для таких преобр-й. Первые водоемы на земле возникли 3,8-4 млрд лет назад, но достаточно точно известно, что 3,2 млрд лет назад весь цикл углерода контролировался жизнью.

2. Земля проходя через газопылевое облако, вместе с пылью могла получить элементарные органич мол-лы которые могут оседать на твердую пов-ть глины→могут обр-ть органич цепочку ак→могут обр-ться рацемически чистые молекулы. Периферическое смачивание→высушивание молекул на глины приводит к обр-ю длинных мол-л→гланы служит субстратом для обр-я мол-л, полинуклеотиды и полипептиды оказывались вблизи друг друга но Н₂О все равно нужна. Образование примитивных МО облад генетич белоксинтез и метаболич комплексом.