Белки возникновение жизни

Вулканическая деятельность во всех ее проявлениях играла в этом отношении выдающуюся роль. Обогащая обширные зоны поверхности, в том числе и те, которые граничили с водоемами, соединениями металлов, вулканы способствовали развитию каталитических реакций. Вещества, выбрасываемые во время извержений, получаются в активном состоянии это, например, оксид кремния (IV) в форме высокопористой массы —пемзы, образующейся при застывании кислых лав (ее пористость достигает 80%) и др. Другой важной породой, которая могла функционировать и как адсорбент, фиксирующий на своей поверхности разнообразные частицы, и как катализатор, является глина. Глины относят к числу древнейших пород. Глинистые минералы (например, монтмориллонит) имеют пластинчатое строение силикатные слои, максимальное расстояние между которыми равно приблизительно 1,4 нм, разделены слоями молекул воды толщина этих слоев может изменяться в широких пределах. Глины обратимо связывают катионы и таким образом могут служить в качестве регулятора солевого состава окружающей водной среды. Скопление органических веществ на поверхности глинистых минералов, возможно, сыграло решающую роль в появлении предбиологических структур и возникновении жизни (Д. Бернал). По Акабори, из формальдегида, аммиака и циановодорода в абиогенную эру образовался амино-ацетонитрил, который подвергался гидролизу и полимеризации на поверхности глин, образуя вещества, близкие к белкам. Акабори показал, что нагревание аминоацетонитрила с кислой глиной ведет к появлению продукта, дающего биуретовую реакцию (реакция на белок). Твердые карбонаты, которые входят в большом количестве в состав земной коры, вероятно, катализировали процесс образования углеводов. Гидроксид кальция также может служить катализатором в таких процессах. Исходным веществом для синтеза углеводов служит формальдегид. Прямым опытом доказано (Г. Эйлер и А. Эйлер), что гликолевый альдегид и пентозы получаются из формальдегида в присутствии карбоната кальция. Схему образования углеводов из простейших соединений предложил М. Кальвин. [c.377]

В 30-х годах советский биохимик А. И. Опарин выдвинул новую гипотезу, согласно которой в водах первичного океана еще до возникновения жизни на земле синтезировались простые органические вещества, которые и подготовили необходимые условия для появления сложных белков, давших начало простым организмам — анаэробам-гетеротрофам. [c.193]

Подводя итоги, отметим, что центральная догма молекулярной биологии, сформулированная Криком, позволяет четко определить структуру взаимоотношений между информационными макромолекулами в биологических системах. Наследственная информация, закодированная в ДНК, передается молекулам РНК и затем через стадию трансляции выражается в структуре белковых молекул. В определенных условиях, например при инфекции некоторыми вирусами, этот общий для всех клеток путь переноса информации может несколько видоизмениться. Так, при вирусной инфекции информация может передаваться от молекул родительской РНК к дочерним молекулам РНК или от молекул РНК к ДНК. Наследственная информация, закодированная в нуклеотидной последовательности, переводится в аминокислотные последовательности белков. По всей вероятности, этот этап переноса информации, включающий стадию трансляции, не является обратимым. Белковые молекулы представляют своего рода ловушку в потоке генетической информации. Эволюционное развитие этой системы должно было завершиться на заре истории возникновения жизни на Земле. Вопрос о том, как конкретно могла протекать эта эволюция, дает прекрасную почву для различного рода теорий и гипотез. К сожалению, проверка какой-либо из таких гипотез сопряжена с необычайными трудностями. [c.62]

Ф. Крик считает, что нуклеиновые кислоты более примитивны, чем белки. Возникновение жизни должно быть обязательно связано с нуклеиновыми кислотами, где они играли первостепенную роль. Белки по сравнению с нуклеиновыми кислотами имеют более сложную структуру, состоят из многочисленных и разнообразных мономеров и, следовательно, обладают большими возможностями взаимодействия и регуляции. Однако эти свойства белка возникли не сразу, а образовались в процессе развития жизни. Нуклеиновые кислоты, несмотря на относительную примитивность, обладают уникальным свойством определять собственное воспроизведение, что является необходимым атрибутом всего живого. Примитивные комплементарные взаимодействия — узнавание и регуляция, могут осуществляться самими нуклеиновыми кислотами, и, видимо, они играли доминирующую роль на заре жизни. Развитие и усложнение этих функций связано уже с [c.290]

Случайное образование сложных по структуре белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) одновременно в одном и том же месте абсолютно вне пределов возможного. Однако образование одного из них при отсутствии другого также совершенно невозможно. Поэтому человек вынужден заключить, что возникновение жизни химическим путем категорически невозможно. Этот факт признан и другими известными учеными-эволюционистами ДНК не может создать новую ДНК без помощи каталитических белков и ферментов. Одним словом, белки не могут возникнуть без участия ДНК, но и молекула ДНК не может возникнуть при отсутствии белков .2 [c.122]

Жизнедеятельность клетки и есть существование мембран. Возможно, именно с появлением мембран связано возникновение жизни. Состав мембран постоянно обновляется у белков в течение 2-6 дней, липидов - в течение 1-2 дней. Но несмотря на непрерывное обновление мембранных компонентов, их структурная организация в течение жизни клетки остается постоянной. [c.108]

Мир животных, растений и микроорганизмов характеризуется чрезвычайным разнообразием веществ и химич. реакций. Тем не менее имеется много общего в основных химич, компонентах клеток (белки, нуклеиновые кислоты, ж иры и липоиды, углеводы, витамины, минеральные вещества), в ходе их превращений (бро-Я№ние, гликолиз, окислительные процессы), в агентах, необходимых для протекания биохимических процессов (ферменты, коферменты, активаторы, ингибиторы), а также в отношении биохимических механизмов роста, размножения и передачи наследственных свойств (роль нуклеиновых кислот, стимуляторов роста и др.). Эти вопросы составляют содержание так называемой общей Б,, в которой изучаются химич, закономерности для всех форм жизни и выясняются пути возникновения жизни и ее развития, [c.218]

Все предположения касательно первого гена очень неопределенны и ненадежны — мы еще слишком мало знаем, чтобы можно было делать какие-то обоснованные выводы на этот счет. К тому же мы пока умолчали о главных трудностях. Только что было сказано в первичном бульоне в результате полимеризации возникают макромолекулы ДНК. Многие из них имеют бессмысленную последовательность нуклеотидов, но некоторые могут сойти за примитивные гены. Все это звучит весьма естественно, но в действительности здесь преуменьшено значение одного очень важного обстоятельства, а между тем оно вполне могло бы вообще свести к абсурду самую идею о возникновении жизни на Земле. Вспомните, чем закончился наш экскурс в комбинаторику (стр. 34). Мы узнали, что для белка, состоящего из 15 аминокислот, возможны 10 различных вариантов. Сделаем теперь еще один расчет. Возраст Земли составляет 3 миллиарда лет. Каждую секунду могла возникать одна молекула белка (которая позднее снова распадалась). Тогда в итоге на Земле за все время ее существования могло возникнуть вообще только 10 различных молекул белка (10 — это одна 10 -я часть от 10 ). Вероятность того, что среди этих 10 вариантов случайно имелись правильные , чрезвычайно мала. [c.401]

Недаром академик А. И. Опарин в своей книге Возникновение жизни на земле пишет, что для создания живого природе необходимы были полимерные молекулы — белки и нуклеиновые кислоты, а также их соединения — нуклеопротеиды. [c.33]

Одна из самых распространенных гипотез предполагает, что местом возникновения жизни на Земле был Мировой океан. Если так, то все продукты питания, которые поставляет человеку море, должны быть наилучшим образом приспособлены к усвоению организмом. Их питательность и пищевая ценность по содержанию белков, витаминов и минеральных веществ не вызывают сомнений. А что говорить о неповторимом вкусе рыбных деликатесов .. [c.72]

Другие исследователи предполагают, что код усложнялся в процессе эволюции по мере вовлечений большого числа аминокислот в синтез белков. В начальный период возникновения жизни сперва синтезировались более примитивные полинуклеотиды и полипептиды, чем существующие сейчас. Возможно, первоначальный код был дублетным, но в результате развития превра- [c.289]

Пам неизвестно, какое химическое сырье имелось на Земле в изобилии до возникновения жизни, однако среди возможных химических веществ, по всей вероятности, были вода, двуокись углерода, метан и аммиак — все это простые соединения, имеющиеся по крайней мере на некоторых других планетах нашей Солнечной системы. Химики пытались имитировать химические условия, существовавшие на юной Земле. Они помещали эти простые соединения в сосуд и подавали энергию, например ультрафиолетовое излучение или электрические разряды, имитирующие молнии. После нескольких недель такого воздействия в сосуде обычно обнаруживали нечто интересное жидкий коричневатый бульон, содержащий множество молекул, более сложных, чем первоначально помещенные в сосуд. В частности, в нем находили аминокислоты — блоки, из которых построены белки, составляющие один из двух главных классов биологических молекул. До проведения этих экспериментов обнаружение природных аминокислот рассматривалось как свидетельство присутствия жизни. Если бы аминокислоты были обнаружены, скажем, на Марсе, то наличие на этой планете жизни почти не вызывало бы сомнений. Теперь, однако, их существование должно означать лишь содержание в атмосфере Марса нескольких простых газов, а также наличие на этой планете вулканической активности, солнечного света или грозовых разрядов. [c.19]

Значение водородной связи, которая широко распространена, велико в биологических и химических процессах. Существование Н-связи в воде определяет благоприятные условия для жизни на Земле. Эта связь существенна для структуры белков и многих других веществ, необходимых для всего живого. Возможность образования Н-связи параллельно с обычными валентными связями необходимо всегда учитывать при изучении строения веществ и их реакционной способности. Возникновение Н-связей, которое облегчает перенос протона, имеет существенное значение в кислотноосновном катализе, окислительно-восстановительных и многих подобных и важных в науке и технике процессах. Не случайно гак многочисленны в последние годы исследования, посвященные вопросам природы и механизма действия водородной связи. [c.128]

Следующей ступенью в эволюции жизни могло быть возникновение процесса синтеза белков, направляемого нуклеиновыми кислотами. До тех пор, однако, пока молекулы свободно переходили в окружающую водную среду, существовала лишь небольшая вероятность для развития процессов синтеза молекул различных видов. Только после того, как начали формироваться клетки (содержащие определенное количество воды с растворенными в ней различными веществами, которые удерживала от перехода в окружающую среду клеточная мембрана), процесс молекулярной эволюции вовлек в конце концов десятки тысяч веществ, участвующих в десятках тысяч каталитических реакций. [c.465]

Асимметричный синтез клеткой органических веществ происходит на базе уже существующей в них асимметрии. Таким образом, вопрос сводится к тому, как впервые возник асимметричный синтез. В современной литературе можно найти значительное количество гипотез, объясняющих происхождение оптической активности. Согласно одной из них возникновению жизни должно было предшествовать сильное нарушение зеркальной симметрии в виде скачкообразного перехода (как это имеет место при кристаллизации). По проведенным расчетам, в условиях первобытной Земли скачкообразный переход существовавших органических молекул из симметрического состояния в асимметрическое — событие весьма вероятное. Основные этапы процесса, по этим представлениям, следующие первый этап — абиогенное образование и накопление органических молекул в виде рацемических смесей следующий этап — нарушение зеркальной симметрии в рацемическом бульоне и формирование только одного типа асимметрических молекул -аминокислот и /)-сахаров, из которых образуются короткие цепочки молекул — блоков будущих ДНК, РНК и белков. Принципиальное значение стереоизомерии в возникновении жизни заключается в том, что способностью к точной репликации (самовоспроизведению) и, следовательно, к передаче точной информации обладают только полимерные молекулы, построенные из асимметрических мономеров одного типа, т. е. только -типа для аминокислот и /)-типа для сахаров. Поли-нуклеотоиды, синтезированные из мономеров разного типа, способностью к точной репликации не обладают. [c.198]

Во все времена предпринимались попытки понять, что такое жизнь, почему существует живая и неживая природа, в чем причина особенностей растительных и животных организмов и неорганических тел, чем обусловлены постоянная изменчивость и эволюционное развитие органического мира на фоне кажущегося неизменным или даже деградирующим неорганического мира, есть ли между ними что-либо общее и, наконец, подчиняются ли оба мира единым законам. Вплоть до наших дней эти и многие другие вопросы, затрагивающие структурную организацию биосферы, а также научное мышление и различные аспекты проблемы белка, могли рассматриваться лишь на философском уровне или, в лучшем случае, на чисто эмпирической основе. Истинно научная постановка многих проблем стала возможной только сейчас, после возникновения обобщенного естествознания. Некоторые из перечисленных выше вопросов общего характера обсуждаются во введении, которое следует рассматривать идейным вступлением к изложению основного материала, посвященного теории и методу расчета молекулярной структурной организации природных аминокислотных последовательностей - центральной задаче проблемы белка. [c.11]

Формы жизни, возникшие на белковой основе , были неустойчивыми из-за отсутствия системы передачи информации, использующей свойства нуклеиновых кислот, а генная жизнь не могла прогрессивно эволюционировать без участия белков, обладающих каталитическими свойствами. Как произошло возникновение формы жизни, в основе которой лежат белки и нуклеиновые кислоты, пока не известно. Ясно только, что встреча обоих типов соединений положила начало пути эволюции, на котором произошло формирование механизмов синтеза белка и нуклеиновых кислот и кодовых взаимодействий между обоими механизмами. [c.202]

На понижении растворимости и переходе от полного смешения к ограниченной растворимости основаны также многочисленные случаи коацервации (Бунгенберг-де-Ионг). Так, например, коацерваты с расслоением в капельножидкой форме или в виде двух слоев могут быть получены из водных растворов желатины добавлением спирта или сернокислого натрия, из спиртовых растворов проламинов при разбавлении их водой, из положительно заряженных молекул желатины (при pH 1,2—4,8) и отрицательно заряженных частиц гуммиарабика или крахмалофосфорной кислоты, из растворов двух белков с сильно различными положениями изоточек, из растворов белка и нуклеиновых кислот и др. Во всех этих случаях коацерваты возникают в условиях перехода к взаимно ограниченной растворимости компонентов раствора. Степень расслоения полимеров при коацервации очень велика, например, при получении коацервата из 1%-ного раствора желатины до 93% ее количества входит в состав коацерватного слоя, а при более низких концентрациях — относительно еще больше поэтому оба слоя при коацервации резко различаются по содержанию коллоидных веществ. Физико-химические свойства коацерватов в ряде отношений напоминают соответствующие свойства протоплазмы, что привлекает к ним внимание биологов согласно Опарину, коацервация имела большое значение для пространственного отделения и организации коллоидных веществ в истории возникновения жизни на Земле. [c.187]

В аморфных полимерах нет полной хаотичности в расположении макромолекул. Ближний неустойчивый порядок у полимеров более совершенен, чем у аморфных низкомолекулярных веществ. Аморфные полимеры - самые упорядоченные из аморфных веществ. У полимеров в аморфном состоянии уже возникают определенные элементы надмолекулярной структуры с довольно высокой степенью упорядоченности, недостаточной однако для образования трехмерной кристаллической решетки. Антиэн-тропийное стремление к самоупорядочению заложено в самой природе полимеров и сыграло важную роль в появлении жизни на Земле. Возникшие в результате самоупорядочения сравнительно простые образования из полимерных молекул (белков, полисахаридов и других биополимеров) постепенно усложнялись, приобрели способность к обмену веществ, передаче наследственности, дифференциации составных частей по структуре и функциям. Так из неживой природы возникло живое вещество (Вернадский) и появились живые существа. Таким образом, возникновение жизни [c.134]

Осуществлением синтеза белка будет экспериментально доказана правильность теории возникновения жизни из белка — плаз-могонии, которая является частью общей теории о самопроизвольном возникновении жизни — автогонии. [c.8]

R изменившихся условиях внешней среды докембрия аминокислоты иревратилис ) в простейшие белки. Эти неживые белки образовали коацерваты, длительная эволюция которых привела к живому бесструктурному белку, к первичным гетеротрофным организмам, дифференциация и дальнейшее развитие которых привели к фотосинтезирующим синезеленым водорослям. После возникновения жизни и появления фотосинтеза дальнейшая эволюция приве 1а к мтюжеству форм растительных ti животных организмов, в которых происходят более сложные превращения, носящие название биосинтеза. [c.29]

Белками называют природные высокомолекулярные вещества, построенные из соединенных остатков а-аминокйслот. Они встречаются и в растительных, и в животных организмах наибольшее значение имеют животные белки. Из них состоят мышцы, кожа, волосы, шерсть, роговое вещество ногтей, когтей, копыт, рогов и т. п. Белки входят в состав протоплазмы клеток. По определению Ф. Энгельса, Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел . Возникновение жизни на земле связано с первичным образованием белка из более простых углеродистых вешеств. [c.387]

Успехи, достигнутые органической химией за последние десятилетия, исключительно велики. Ученым удалось синтезировать сложнейшие соединения, состав молекулы которых близок к составу молекул живого белка. Таким образом, наука вплотную подошла к paspe- шению одного из самых интересных вопросов — вопроса возникновения жизни на Земле. Получены соединения, представляющие собой исключительно ценные и сильнодействующие лекарственные вещества, употребляемые для лечения многих болезней новые лаки, красители, многообразные пластические массы, нашедшие широкое применение в различных областях жизни. [c.265]

Важнейшая задача, стоящая перед биологической химией,— создание искусственным путем белка — вещества, являющегося носителем лснзни. Ф. Энгельс писал по этому поводу ...Остается добиться еще только одного объяснить возникновение жизни из неорганической природы. На современной ступени науки это означает не что иное, как изготовить белковые тела из неорганических веществ. Химия все более и более приближается к решению этой задачи, хотя она и далека еще от этого [c.3]

Проблема биосинтеза белков — важнейшая проблема биологии. Разрешение ее в значительной мере приближает нас к выяснению пути возникновения жизни на земле. Она чрезвычайно сложна и требует различных подходов для своего изучения. Принципиально важно, что разработка проблемы биосинтеза белка находится в центре внимания многих исследователей, что найдены пути, ведунц1е к ее разрешению. В связи с этим интересно привести данные, подтверждающие основное положение об участии нуклеиновых кислот в биосинтезе белков, связывание ими аминокислот. [c.430]

Оценим количество полезной (или ценной) информации, которое содержится в типичном белке, состоящем из 200 остатков. Целью будем считать выполнение определенной функции (например, репликазной, поскольку она наиболее важна в проблеме возникновения жизни). Максимальная (заведомо завышенная) оценка соответствует предположению о том, что все аминокислоты должны быть зафиксированы в определенных местах. Тогда [c.278]

Наиболее естественным механизмом построения оболочек клеток, образования дискретных порций живого вещества в водной среде, является создание гидрофобных границ раздела. Поскольку речь идет об отграничении гидрофильных биохимических систем (ферменты, матричные молекулы и другие основные биохимические компоненты по необходимости гидрофильны) от окружающей водной среды, первичная гидрофобная граница могла образовываться лищь детергентами, т. е. веществами-пиб-ридами, содержащими гидрофильные группы, обращенные внутрь клетки, и гидрофобные группы, обращенные наружу. Таким образом, появление дискретных форм жизни — особей, клеток сопряжено с возникновением системы синтеза биодетергентов (например, фосфолипидов). Замечательным свойством детергентов является их способность образовывать дискретные структуры (пленки, мицеллы, коацерватные капли, пузыри, пену [94, 261, 422]. Эта способность обусловлена взаимодействием сравнительно небольших молекул детергентов друг с другом и с молекулами среды посредством ван-дер-ваальсовых и электростатических сил. Эволюционная необходимость детергентов и липидов, возможная роль коацерватных структур, появляющихся в смесях детергентов и белков в процессе возникновения жизни, рассмотрены А. И. Опариным и сотрудниками [94, 261]. [c.89]

Сравнительные биохимические исследования показали, что соединения с небольшим молекулярным весом, такие, как коферменты, простетические группы и т. д., распространены во всех живых организмах, а эволюционные изменения в их структуре либо незначительны, либо отсутствуют. Это значит, чтй химическая структура отдельных соединений, играющих главную роль в процессах метаболизма живых организмов, например НАД, АТФ, ФАД, гема, пири-доксальм и др., сохранилась с момента возникновения жизни на Земле. В то время как белки, функционирующие в виде комплексов с этими веществами, по-видимому, изменяются, их низкомолекулярные партнеры остаются неизменными. [c.67]

Отвлечемся на время от кжтки потому, что эволюция беспомощна даже перед ее частицами. Образование естественным путем одной молекулы белка, сотни видов которой составляют клетку, невозможно. Определенное количество и виды упорядоченных молекул, называющихся аминокислотами, образуют более крупную молекулу - белок. Эти молекулы являются фундаментом живой кжтки. Самые простые из них содержат около 50 аминокислот есть виды, в которых число аминокислот превышает тысячи. Самое же главное, недостаток, избыток или же изменение месторасположения хотя бы одной аминокислоты в строении белка превращает белок в бесполезную кучу молекул. Поэтому каждая аминокислота должна находиться на своем месте. И безысходность теории, утверждающей случайное возникновение жизни, связана именно с этой систематичностью. Ведь гениальность такою порядка необъяснима случаем . [c.102]

На второй стадии попыток разъяснения случайного возникновения жизни эволюционжтов ждет проблема поважнее, чем аминокислоты - белки. То есть строительный материал жизни, образующийся путем последовательного соединения сотен различных аминокжлот [c.117]

Как уже упоминалось ранее, при синтезе белка между аминокислотами образуется пептидная связь. Во время этого процесса выделяется одна моле-кулаводьи Этаситуациякоренньш образом опровергает утверждения эволюционистов о возникновении жизни в океане. Потому что в химии, согшсно принципу Ле Шателье , реакция, которая образует воду(реакция конденсации), не будет завершена в среде, состоящей из воды. Протекание этой реакции в водной среде характеризуется среди химических реакций, как наименьшая вероятность . Отсюда следу т, что океаны, в которых якобы возникла жизнь, отнюдь не подходящая среда для образования аминокислотыи впоследствии - белка. [c.118]

Подсчеты вероятности показали, что случайное образование каждой из таких комплексных молекул, как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки, по отдельности невозможно. Для возникновения жизни все эти перечисленные молекулы должны присутствовать одновременно в одном и том же месте. Этот факт вводит эволюционистов в безыходное положение. Теория эволюции заходит в тупик, сталкиваясь с данной реальностью. Ряд известнейших сторонников теории эволюции вынуждены признаться в этом К примеру, известный микробиолог-эволюционист доктор Лесли Оргел, коллега Стенли Миллера и Френсиса Крика по работе в Университете Сан Диего (штат Калифорния) заявил [c.122]

Возникновение белка па заре жизни означает создание повой информации. Как это следует из нейтральной теории, структура белка в целом исходно есть запоминание случайного выбора. При последующем редактировании происходила подлинная эволюция активной части белка Надо подчеркнуть, что во мно гих случаях важная роль в редактировании принадлен1ала ионам металлов, прежде всего цинка, железа, меди и молибдена (ср. 6.9). [c.568]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология