Az élet eredete. Dr. habil.. Kőhidai László egyetemi docens SE, Genetikai, Sejt-és Immunbiológiai Intézet



Hasonló dokumentumok
Evolúcióelmélet és az evolúció mechanizmusai

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

Kun Ádám. Növényrendszertani, Ökológiai és Elméleti Biológiai Tanszék, ELTE MTA-ELTE-MTM Ökológiai Kutatócsoport. Tudomány Ünnepe,

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

A bioenergetika a biokémiai folyamatok során lezajló energiaváltozásokkal foglalkozik.

A METABOLIZMUS ENERGETIKÁJA

A METABOLIZMUS ENERGETIKÁJA

A szénhidrátok lebomlása

A Nap és a bolygók: a kozmikus gáz- és porfelhő lokális sűrűsödéséből

BIOGÉN ELEMEK Azok a kémiai elemek, amelyek az élőlények számára létfontosságúak

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

A tananyag felépítése: A BIOLÓGIA ALAPJAI. I. Prokarióták és eukarióták. Az eukarióta sejt. Pécs Miklós: A biológia alapjai

Mi az evolúció? Csoport, társadalom: szociológia. Tudat, nyelv: pszichológia. Élő szervezetek: biológia. Vegyületek: kémia

A citoszolikus NADH mitokondriumba jutása

Osztály: 9 L. Tantárgy: Biológia Tanár: Filipszki Zsuzsa Időszak: III. negyedév Tananyag:

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

A felépítő és lebontó folyamatok. Biológiai alapismeretek

1. Bevezetés. Mi az élet, evolúció, információ és energiaáramlás, a szerveződés szintjei

AZ ÉLET KÉMIÁJA... ÉLŐ ANYAG SZERVEZETI ALAPEGYSÉGE

Gáz halmazállapotú energiahordozók és biohajtóanyagok (biogáz, biohidrogén)

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

3. Sejtalkotó molekulák III.

Több oxigéntartalmú funkciós csoportot tartalmazó vegyületek


Az evolúció Szerkesztette: Vizkievicz András

A BAKTÉRIUMOK TÁPLÁLKOZÁSA

Mária. A pirimidin-nukleotidok. nukleotidok anyagcseréje

Horgászvízkezelő-Tógazda Tanfolyam (Elméleti képzés) 4. óra A halastavak legfőbb problémái és annak kezelési lehetőségei (EM technológia lehetősége).

A nitrogén körforgalma. A környezetvédelem alapjai május 3.

7. évfolyam kémia osztályozó- és pótvizsga követelményei Témakörök: 1. Anyagok tulajdonságai és változásai (fizikai és kémiai változás) 2.

Prebiotikus szintézisek Könnyű Balázs

NUKLEINSAVAK. Nukleinsav: az élő szervezetek sejtmagvában és a citoplazmában található, az átöröklésben szerepet játszó, nagy molekulájú anyag

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT

Receptorok és szignalizációs mechanizmusok

Jedlovszky Pál Eszterházy Károly Egyetem, Kémiai és Élelmiszerkémiai Tanszék Tanszék, 3300 Eger, Leányka utca 6

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

BIOKÉMIA. Simonné Prof. Dr. Sarkadi Livia egyetemi tanár.

Bevezetés a biológiába. Környezettan Bsc. Szakos hallgatóknak

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

Mire költi a szervezet energiáját?

Farmakológus szakasszisztens Farmakológus szakasszisztens 2/34

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

Szerves Kémia II. Dr. Patonay Tamás egyetemi tanár E 405 Tel:

A biokémiai folyamatokat enzimek (biokatalizátorok) viszik véghez. Minden enzim. tartalmaz fehérjét. Két csoportjukat különböztetjük meg az enzimeknek

A kémiai energia átalakítása a sejtekben

Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus. Az energiaközvetítő molekula: ATP

Az egysejtű eukarióták teste egyetlen sejtből áll, és az az összes működést elvégzi, amely az élet fenntartásához, valamint megújításához, a

BIOLÓGIA HÁZIVERSENY 1. FORDULÓ BIOKÉMIA, GENETIKA BIOKÉMIA, GENETIKA

Szerkesztette: Vizkievicz András

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK AZ ÉLŐ SZERVEZETEK KÉMIAI ÉPÍTŐKÖVEI AZ AMINOSAVAK ÉS FEHÉRJÉK 1. kulcsszó cím: Aminosavak

Biotechnológiai alapismeretek tantárgy

Az eukarióta sejt energiaátalakító organellumai

BIOLÓGIAI PRODUKCIÓ. Az ökológiai rendszerekben végbemenő szervesanyag-termelés. A növények >fotoszintézissel történő szervesanyagelőállítása

MITOCHONDRIUM. Molekuláris sejtbiológia: Dr. habil. Kőhidai László egytemi docens Semmelweis Egyetem, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

Szerkesztette: Vizkievicz András

Szimbiotikus nitrogénkötés

Biológia. Biológia 9/29/2010

Az energiatermelõ folyamatok evolúciója

,:/ " \ OH OH OH / \ O / H / H HO-CH, O, CH CH - OH ,\ / "CH - ~(H CH,-OH \OH. ,-\ ce/luló z 5zer.~ezere

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Tel: ;

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

4. SZERVES SAVAK. Az ecetsav biológiai előállítása SZERVES SAVAK. Ecetsav baktériumok. Az ecetsav baktériumok osztályozása ECETSAV. 04.

AZ ÉLET KELETKEZÉSE egy kis kémia a biológiához

Szervetlen kémia I. kollokvium, (DEMO) , , K/2. Írják fel a nevüket, a Neptun kódjukat és a dátumot minden lapra!

09. A citromsav ciklus

Az edzés és energiaforgalom. Rácz Katalin

Földrajzi burok. Levegőtisztaság védelem. Az élet kialakulása

Produkcióökológiai alapok

A szénhidrátok lebomlása

BIOLÓGIA VERSENY 10. osztály február 20.

BIOLÓGIA ALAPJAI. Anyagcsere folyamatok 2. (Felépítő folyamatok)

A minimális sejt. Avagy hogyan alkalmazzuk a biológia több területét egy kérdés megválaszolására

ZSÍRSAVAK OXIDÁCIÓJA. FRANZ KNOOP német biokémikus írta le először a mechanizmusát. R C ~S KoA. a, R-COOH + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

A tejelő tehenészet szerepe a. fenntartható (klímabarát) fejlődésben

A bioszféra kialakulása

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

BIOMOLEKULÁK KÉMIÁJA. Novák-Nyitrai-Hazai

BIOLÓGIA. Általános érettségi tantárgyi vizsgakatalógus Splošna matura

Növény : látszólag könnyű definiálni antropomorf megközelítés, tudományos ill. tudományos hagyományok Élő a növény?

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

Vezikuláris transzport

Az élő sejt fizikai Biológiája:

Évelő lágyszárú növények biomasszájának hasznosítása

LIPID ANYAGCSERE (2011)

1. előadás Membránok felépítése, mebrán raftok, caveolák jellemzője, funkciói

Egy sejt fehérje Single-Cell Protein (SCP) (Hallgatói jegyzet)

BIOLÓGIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ


Az élő anyag szerkezeti egységei: víz, nukleinsavak, fehérjék. elrendeződés, rend, rendszer, periodikus ismétlődés

Az immunválasz genetikai szabályozása. Falus András Semmelweis Egyetem GSI Intézet

Intelligens molekulákkal a rák ellen

Poligénes v. kantitatív öröklődés

Cipó Ibolya - Epizootiológia I

Biogáz és Biofinomító Klaszter szakmai tevékenysége. Kép!!!

Bio-nanorendszerek. Vonderviszt Ferenc. Pannon Egyetem Nanotechnológia Tanszék

KÖRNYEZETI MIKROBIOLÓGIA ÉS BIOTECHNOLÓGIA. Bevezető előadás

Átírás:

Az élet eredete Dr. habil.. Kőhidai László egyetemi docens SE, Genetikai, Sejt-és Immunbiológiai Intézet

Az univerzum eredete Big-Bang Bang kb. 10-18 18 milliárd évvel ezelőtt C, H, He és egyéb elemek kialakulása A Naprendszer kialakulása Föld 4.7 milliárd éve Földkérg megszilárdulása 3.9 milliárd éve első életjelenség megjelenése 3.6-3.7 3.7 milliárd éve

Redukáló Oxidáló atmoszféra Korai földi atmoszféra redukáló Szerves molekulák nagyobb stabilitása Kevés szabad O 2 Jelenlegi atmoszféra oxidáló szerves molekulákat bontja az égéségetés előfeltétele adott

Genes first Metabolism first Hibrid elméletek

Ősleves??? RNS-világ DNS-világ

Elméletek és kísérletes bizonyítékok (1) Charles Darwin 1871 febrár 1. kelt levelében írja: life may begun in a warm little pond, with all sorts of ammonia, and phosphoric salts Lights, heat, electricity, etc. present, that a protein compound was chemically formed ready to undergo still more complex changes

Elméletek és kísérletes bizonyítékok (2) Oparin (1924, 1932) Lipid és fehérje molekulák a környezettől elkülönülő, kolloidális rendszereket alkotnak Ezek az 1-1001 100 µm-es mikrogyöngyök ozmotikus jellegűek és az anyagcsere alapvető képességével rendelkeznek.

Elméletek és kísérletes bizonyítékok (3) H 2 0 CH 4 NH 3 H 2 Miller Urey elmélete 1953 NINCS O 2 http://www.ucsd.tv/miller-urey/

Researcher(s) Year Reactants Energy source Results Probability Miller 1953 CH 4, NH 3, H 2 O, H 2 Electric discharge Simple amino acids, organic compounds Abelson 1956 CO, CO 2, N 2, NH 3, H 2, H 2 O Electric discharge Simple amino acids, HCN unlikely unlikely Groth and Weyssenhoff 1957 CH 4, NH 3, H 2 O Ultraviolet light (1470 1294 A ) Simple amino acids (low yields) under special conditions Bahadur, et al. 1958 Formaldehyde, molybdenum oxide Sunlight (photosynthesis) Simple amino acids possible Pavolvskaya and Pasynskii 1959 Formaldehyde, nitrates High pressure Hg lamp (photolysis) Simple amino acids possible Palm and Calvin 1962 CH 4, NH 3, H 2 O Electron irradiation Glycine, alanine, aspartic acid under special conditions Harada and Fox 1964 CH 4, NH 3, H 2 O Thermal energy (900 1200º C) 14 of the essential amino acids of proteins under special conditions Oro 1968 CH 4, NH 3, H 2 O Plasma jet Simple amino acids unlikely Bar-Nun et al. 1970 CH 4, NH 3, H 2 O Shock wave Simple amino acids under special conditions Sagan and Khare 1971 CH 4, C 2 H 6, NH 3, H 2 O, H 2 S Ultraviolet light (>2000 A ) Simple amino acids (low yields) under special conditions Yoshino et al. 1971 H 2, CO, NH 3, montmorillonite Lawless and Boynton Temperature of 700 C Glycine, alanine, glutamic acid, serine, aspartic acid, leucine, lysine, arginine 1973 CH 4, NH 3, H 2 O Thermal energy Glycine, alanine, aspartic acid, β-alanine, N-methyl-β-alanine, β- amino-n-butyric acid. unlikely under special conditions Yanagawa et al. 1980 Various sugars, hydroxylamine, inorganic salts, Temperature of 105 C Glycine, alanine, serine, aspartic acid, glutamic acid under special conditions Kobayashi et al. 1992 CO, N 2, H 2 O Proton irradiation Glycine, alanine, possible Hanic, et al. 1998 CO 2, N 2, H 2 O Electric discharge aspartic acid, β-alanine, glutamic acid, threonine, α-aminobutyric acid, serine Several amino acids possible

Elméletek és kísérletes bizonyítékok (4) Buborék Buborék -elmélet Megfelelő hosszúságú foszfolipidek spontán képesek kettős-réteg képzésére. Lipid bilayerek kialakulása. Primitív membránok alkotása biológiai INDIVÍDUUM. Környezeti feltételek: - meleg tengerpartok -fopkozottpárolgás

Elméletek és kísérletes bizonyítékok RNS.világ DNS és RNS szintézishez enzimre (proteinre van szükség) DE Protein nem készülhet DNS/RNS nélkül Megoldás: RIBOZIM RNS Információ hordozó és enzim egyben Az RNS-világ létét támasztja alá számos ribóz alapú kulcs-molekula léte (ATP, NAD, FAD, CoA,, ciklikus AMP, GTP)

Cech, T.

Chemoton elmélet Gánti Tibor Meghatározott feltételek mellett ez a rendszer képes növekedni és szaporodni a nyersanyag (táplálék,, X) és hulladék (végtermék,, Y) közötti energia- és anyagmennyiség-különbség terhére

Monomerek Polimerek Sejtet alkotó molekulák

Elméletek és kísérletes Az ősleves teória: Bizonyítható: bizonyítékok (6) 17 aminosav keletkezése Purinok és pirimidinek keletkezése Problémák: AD HOC JELLEG Ribóz és nukleozidok képződése Polimerek összeépülése és fennmaradása (hidrolízis, L aminosavak gátló hatása)

Chiralitás Cukrok - D Aminosavak L Hogyan történhetett meg a kezdetekkor a szerves molekulák ilyen polarizált szelekciója???

Panspermia-elmélet Az élet a kozmikus Murchison meteorit Térből, más bolygóról (1969 Ausztrália) származik Aminosavak: Gly, Glu, Ala, Val, IsoVal, Pro, N-methyl-Ala, Asp, N-ethyl-Gly (D és L formák) Pirimidinek és purinok Polyol-ok ok glicerin, glicerinsav

Földinél nagyobb 13 C arány Lipid cseppek

Csillagközi térben található szerves molekulák: - metán, metanol, formaldehid, - cianoacetilén (>Cys), policiklikus - szénhidrogének -szervezlenépítőelemek (CO2, CO, NH3, H2S, HCN)

Egyéb elméletek Szilikát Szilikát kristályok oldatban szervetlen replikációs platform, melyen beindulhatott a szerves molekulák biogenezise, majd attól függetlenné válva folytatódott (A.G. Cairns-Smith Smith,, 1985) A A Föld felszíne alatt több ezer méterrel indult meg a mikrobiális élet védve egyes káros hatásoktól ( T. Gold,, 1990) A A Marsról érkezett aszteroida szállította a primitív organizmusokat a Földre.

Az élet megjelenése a Földön - időskála - 3.6 3.7 3.7 milliárd éve az élet megjelenése 2.5 milliárd éve - oxigén-felszabadító fotoszintézis 2.2 milliárd éve - aerob légzés 1.5 milliárd éve első eukaryota fossziliák

anaerob, heterotróf baktériumok anaerob autotrófok - CO 2 -fixálás - CO 2 + H szerves molekulák szintézise - hidrogén donorok kezdetben: H 2 és H 2 S

Energia-források - Autotrófok Kezdetben a környező médium elemeinek kémiai energiája - kemoautotrófok Később a kezdeti energia szűkös volta miatt kialakul a fényenergia fixálásának képessége - fotoautotrófok

abiotikus fehérjék és nukleinsavak nukleinsav replikáció enzim és génlánc kezdemények DNS/RNS differenciálódása sejtosztódás szabályozása CO 2 asszimiláció aerob légzés sejtmag, mitózis ivaros szaporodás diploidia

Krízisek -katasztrófák a hidrogén donorok (H 2, H 2 S) gyors kimerülése megoldás: 2.5 milliárd éve 1. Oxigén Oxigén-termelő fotoszintetizálók -cyanobaktériumok 2. H 2 O mint hidrogén donor nagy mennyiségű mérgező O 2 felszabadulása - kezdetben az O 2 -t t az óceánok vas-tartalma kötötte (ld. banded iron formations=bif ) - a legtöbb O 2 a tengerből származott

Kemotaxis és az élet keletkezése 160 140 120 Chtx/Consens.chron. 100 80 60 40 Growing chemotactic ability Earlier appearence in the Earth 20 G E P A S T I D Q C V L H R M N K Y F W Kőhidai et. al. 2004.

Források: http://en.wikipedia.org/wiki/origin_of_life http://nitro.biosci.arizona.edu/courses/eeb105/lectures/origins_of_life/origins.html of_life/origins.html http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/biologypages/a/abioticsynthesis.html http://taggart.glg.msu.edu/isb200/oolife.htm http://www.daviddarling.info/encyclopedia/c/coacervate.html http://www.angelfire.com/nt/fairytales/miller.html http://www.issol.org/miller/