Самовоспроизведение

По Куну, предбиологическая эволюция началась с коротких цепей нуклеотидов, из которых отдельные нуклеотиды полимери-зовались. Цепи, содержащие только один стереоизомер рибозы, действуют как матрицы для самовоспроизведения их большая стойкость к гидролитическому разложению дает им шансы стать исходным пунктом ряда репликаций. В дальнейшем предполагается возникновение третичной структуры этого прообраза РНК, причем из всех третичных структур остаются также наиболее устойчивые к гидролизу. Добавочный механизм отбора, по Куну, представляет собой образование агрегатов РНК, облегчающееся, например, попаданием компактной молекулы РНК на частицы глин в водной среде. [c.385]

Описанный механизм самовоспроизведения ДНК был вначале сформулирован теоретически, позднее его удалось доказать экспериментально при помощи электронной микроскопии и изотопных меток. Познание процесса самовоспроизведения ДНК позволило понять, как происходит размножение клеток, передача наследственного аппарата (в виде ДНК) от родительской клетки к ее потомкам. [c.353]

Основными критериями жизненных процессов являются специфические различия между биологическими и химическими открытыми системами, к которым у первых могут быть отнесены способность к самовоспроизведению, постоянный обмен с окружающей средой и наличие координации между собой. [c.94]

Однако увеличение скорости базовой реакции не может быть беспредельным. На некотором этапе увеличение каталитической активности окажется бесполезным, так как лимитирующей стадией процесса будет ограниченность ресурсов питания системы компонентами базовой реакции, скорости их подвода к месту осуществления реакции. Единственным эволюционным изменением такой системы, которое могло бы привести к увеличению ее производительности, служит появление свойства точной пространственной редупликации сложной системы в целом, т. е. появление функции самовоспроизведения сложных каталитических систем, их размножения. [c.17]

Чтобы показать, как трудно определить, что такое живой организм,, рассмотрим простейшие виды материи, которая считается живой. Примером могут служить вирусы растений, например вирус кустистой карликовости томата, электронная микрофотография которого приведена на рис. 2.14. Эти вирусы в соответствующих условиях обладают способностью самовоспроизведения. Отдельная частица (индивидуальный организм) вируса кустистой карликовости томата, оказавшись на листе растения, может вызвать превращение значительной части вещества, составляющего клетки данного листа, в точно такие же, как и она сама, вирусные частицы. Эта способность к самовоспроизведению представляется, однако, единственной характерной чертой живого организма, которой обладает данный вирус. После того как вирусные частицы образовались, они не растут, не нуждаются в питательной среде и уже не участвуют в процессах обмена веществ. Насколько можно судить на основании данных, полученных при помощи электронной микроскопии и других методов исследования, отдельные частицы данного вируса совершенно идентичны между собой со временем они не изменяются — явление старения для них не наблюдается. Вирусные частицы не спо собны передвигаться и, по-видимому, не обладают свойством реагировать на внешние раздражители так, как это делают более сложные живые организмы. Однако они обладают свойством самовоспроизведения. [c.382]

Можно ли на основании рассмотренных фактов сказать, что вирус является живым организмом В настоящее время наука не дает определенного ответа на этот вопрос — фактически же такой вопрос вообще не может считаться научным, он просто сводится к определению понятия жизни. Если определить живой организм как материальную структуру, которая обладает способностью самовоспроизведения, то пришлось бы включить вирусы растений в число живых организмов. Если же принять, что живые организмы должны также обладать способностью к обмену веществ, тогда вирусы растений должны считаться просто молекулами (с молекулярной массой порядка 10 000 000), которые обладают строением, позволяющим им катализировать в подходящей среде химическую реакцию, приводящую к синтезу молекул, идентичных исходным молекулам. [c.382]

ЭТОМ образуются специфич. пары комплементарных оснований, имеющие почти одинаковые размеры. Поэтому двойная спираль имеет очень однородную регулярную структуру, мало зависящую от конкретной последовательности оснований-св-во очень важное для обеспечения универсальности механизмов репликации (самовоспроизведение ДНК или РНК), транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице) и трансляции (синтез белков на РНК-матрице). В каждом из этих т. н. матричных процессов К. играет определяющую роль. Напр., при трансляции важное значение имеет К. между тройкой оснований матричной РНК (т. и. кодоном, см. Генетический код] и тройкой оснований транспортной РНК (поставляют во время трансляции аминокислоты). К. определяет также вторичную структуру нуклеиновых к-т. Одноцепочечные РНК благодаря К. оснований, навиваясь Сами на себя, образуют относительно короткие двухспиральные области ( шпильки и петли ), соединенные одноцепочечными участками, К. в отдельных парах оснований ДНК может нарушаться из-за появления отклонений в их строении, к-рые могут возникать спонтанно или в результате действия разл. факторов (химических и физических). Следствием этих изменений м. б. мутации. [c.443]

Сторонники той и другой концепции восприятия мира связывали специфику живой природы с присущей только ей особой активной формой материи, склонной к самовоспроизведению, усложнению и совершенствованию. Трактовки же этой формы отражали лишь символы веры и ничего не добавляли к констатации самого факта отличия живого от неживого, не [c.48]

Самовоспроизведение и саморегуляция живых систем. [c.5]

Видный русский генетик Н.К. Кольцов первым высказал мысль о том, что вещества могут быть материальными носителями наследственных признаков, если они (вещества) являются самовоспроизводящимися матрицами, на основе которых было бы возможно и хранение информации, и ее передача по наследству. Таким свойством самовоспроизведения белковые молекулы не обладают. [c.42]

Наше представление о последующей молекулярной эволюции ограничивается пока что более или менее обоснованными догадками. Несмотря на то что самовоспроизведение вначале должно было быть малоэффективным, молекулы, находясь в жестких условиях эволюции, где выживают лишь наиболее приспособленные системы, должны были стремиться к усовершенствованию автокатализа. Можно предположить, что такое усовершенствование начиналось с ферментов , образовавшихся из нуклеиновых кислот — осколков самих автокаталитических молекул. По-видимому, рибосомная и транспортная РНК — остатки таких катализаторов. Позже ферменты образовавшиеся из нуклеиновых кислот были вытеснены более эффективными белковыми ферментами. [c.12]

Способность генетического материала, ДНК, к самовоспроизведению (репликации) лежит в основе размножения живых организмов, передачи наследственных свойств из поколения в поколение и развития многоклеточного организма из зиготы. Настоящая глава посвящена молекулярным механизмам самовоспроизведения ДНК [c.44]

Белки - природные высокомолекулярные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов. К ним относятся ферменты - катализаторы многочисленных реакций в живых организмах, дыхательные пигменты, многие гормоны. Число встречающихся в природе белков крайне велико, их частью являются а-аминокислоты НзЫ - СН(К) - СООН, где Е - углеводородный радикал алифатического или ароматического ряда, либо гетероциклический радикал, содержащий серу и азот. Различие в химическом строении белков обусловлено количеством и порядком чередования аминокислот в молекуле. Белковые молекулярные цепочки располагаются в пространстве в виде спирали или волокон. Главная особенность белков - способность самопроизвольно формировать пространственную структуру, свойственную только данному виду растения, т.е. они обладают памятью макромолекулы белков могут записать , запомнить и передать наследству информацию. В этом состоит химический механизм самовоспроизведения. [c.56]

В зависимости от объекта исследования биохимию условно подразделяют на биохимию человека и животных, биохимию растений и биохимию микроорганизмов. Несмотря на биохимическое единство всего живого, существуют и коренные различия как химического состава, так и обмена веществ в животных и растительных организмах. Обмен веществ, или метаболизм,—это совокупность всех химических реакций, протекающих в организме и направленных на сохранение и самовоспроизведение живых систем. Известно, что растения строят сложные органические вещества (углеводы, жиры, белки) из таких простых, как вода, углекислый газ и минеральные вещества, причем энергия, необходимая для этой синтетической деятельности, образуется за счет поглощения солнечных лучей в процессе фотосинтеза. Животные организмы, напротив, нуждаются в пище, состоящей не только из воды и минеральных компонентов, но содержащей сложные вещества органической природы белки, жиры, углеводы. У животных проявления жизнедеятельности и синтез веществ, входящих в состав тела, обеспечиваются за счет химической энергии, освобождающейся при распаде (окислении) сложных органических соединений. [c.15]

Обмен белков занимает особое место в многообразных превращениях веществ, характерных для всех живых организмов. Выполняя ряд уникальных функций, свойственных живой материи, белки определяют не только микро- и макроструктуру отдельных субклеточных образований, специфику организации клеток, органов и целостного организма (пластическая функция), но и в значительной степени динамическое состояние между организмом и окружающей его средой. Белковый обмен строго специфичен, направлен и настроен, обеспечивая непрерывность воспроизводства и обновления белков организма. В течение всей жизнедеятельности в организме постоянно и с высокой скоростью совершаются два противоположных процесса распад, расщепление органических макромолекул и надмолекулярных структур и синтез этих соединений. Эти процессы обеспечивают катаболические реакции и создание сложной структурной организации живого из хаоса веществ окружающей среды, причем ведущую роль в последнем случае играют именно белки. Все остальные виды обмена подчинены этой глобальной задаче живого—самовоспроизведению себе подобных путем программированного синтеза специфических белков. Для осуществления этого используются энергия обмена углеводов и липидов, строительный материал в виде углеродных остатков аминокислот, промежуточных продуктов метаболизма углеводов и др. [c.409]

Процесс транскрипции находится в клетке под строгим контролем, поэтому имеет место как неодинаковое транскрибирование во времени разных участков ДНК (генов), так и неодинаковая скорость, с которой гены могут транскрибироваться. В результате количество молекул иРНК в клетке, комплементарных разным генам, сильно различается. Хотя в целом механизмы синтеза ДНК и РНК сходны, процесс транскрипции не обладает той степенью точности, которая характерна для репликации ДНК. Однако поскольку иРНК не способна к самовоспроизведению, возникающие при ее синтезе ошибки в последующих клеточных генерациях не воспроизводятся и, следовательно, не могут наследоваться. [c.142]

Задачи ДНК — обеспечение возможности самовоспроизведения клетки, хранение и передача генетической информации, обеспечение синтеза РНК, участвующей далее в синтезе белков в клетке. [c.717]

По данным Б.С. Соколова, в развитии живого мира планеты выделяют пять основных этапов первый (4,25 млрд. пет) — эобиотный, появление простейших гетеротрофных систем, способных к самовоспроизведению второй (3,7 — 3,5 млрд. лет) — возникновение фотосинтезирующих механизмов у прокариотических прототипов третий (1,9 — 1,6 млрд. лет) — [c.186]

Таким образом, при воспламенении смеси от нагретой поверхности возможен механизм, при котором в слое смеси, соприкасающемся с нагретой поверхностью, протекают со сравнительно небольшой скоростью процессы многофотонного поглощения ИК-излучения, в результате чего в смеси образуются фрагменты — активные свободные радикалы. Последние служат активными центрами реакции, приводящими к цепочнотепловому самовоспламенению объема смеси, соприкасающегося с нагретой поверхностью, и к образованию начального очага пламени, способного к дальнейшему самовоспроизведению. [c.127]

Основные термодинамические особенности МСС заключаются в Бер-нуллевском распределении состава по термодинамическим потенциалам, следствием которого является метастабильность и статистическое самовоспроизведение систем. Бернуллевское распределение обуславливает нормальное распределение по термодинамическому потенциалу, свободной энергии, энтропии, энтальпии, а также стандартным температурам кипения. [c.65]

Как мы уже отмечали, макрорадикальный характер твердых тел атомного строения предопределяет их высокую химическую активность, которая проявляется в виде хемосорбции. Но хемосорбция часто является только первым актом дальнейших сложных процессов. К таким процессам относятся, например, процессы молекулярного наслаивания, позволяющие осуществлять направленный синтез атомных твердых веществ с гарантированной воспроизводимостью. Но еще задолго до использования этих процессов внимание исследователей и производственников привлекали процессы гетерогенного катализа, относительно которых известно, что они также начинаются с актов хемосорбции, по крайней мере одного из катализируемых веществ. В определенных случаях твердое тело играет только роль инициатора (или, нередко, ингибитора) реакции, которая при этом развивается по законам цепных реакций, открытым Н. Н. Семеновым. Зная, что твердое тело является макрорадикалом, нетрудно себе представить, что соударение с ним молекул должно непрерывно генерировать радикалы — осколки этих молекул, обладающие неспаренными электронами, если свободные валентности твердого тела возрождаются. То же условие самовозобновления макрорадикала, а в более общем случае самовоспроизведение определенного набора функциональных [c.244]

Вывод о возможности самоорганизации материи в условиях сильной неравновесности имеет большое мировоззренческое значение, поскольку выявляет путь, по которому законы природы приводят к появлению определенного порядка в неупорядоченных системах и затем к усложнению и развитию образовавшихся упорядоченных структур. М.Эйген в 60—70-е годы показал, что в сложных сильнонеравновесных системах с особыми каталитическими свойствами их некоторых элементов возможно возникновение процесса записи информации в виде некоторого молекулярного кода, с помощью которого становится возможным самовоспроизведение этих каталитических структур. Таким образом, нелинейная неравновесная термодинамика стала в настоящее время неотъемлемым элементом физико-химического обоснования всех гипотез о путях возникновения и эволюции жизни. [c.350]

Итак, органические соединения являются промежуточным звеном (мостом) между неживыми и живыми объектами, а био.хи чия. в отличие от органической химии, может- быть определена как химия жнвых объектов (клеток и организмов). Живые объекты отличаются от неживых своей способностью к метабо.ти му и самовоспроизведению с тередачей генетической наследственности. При этом живые существа являются составной частью природы и подчиняются всем основным ее законам (таким, как законы сохранения массы, энергии и законы термодинамики). [c.274]

Мишенью действия М. в клетке являются гл. обр. ДНК и, возможно, нек-рые белки. К последним относят в осн. белки, играющие структурную роль в организации генома или тфинимающие участие в репликация (самовоспроизведении молекулы нуклеиновых к-т), рекомбинации (перераспределении генетич. материала родителей в потомстве) или шпа-рации (восстановлении поврежденной структуры ДНКУ [c.151]

Наряду с коферментными ф-циями, выполняемыми в составе дегидрогеназ, НАД является также аллостерич. регулятором (регуляторные ф-ции обусловлены воздействием на участки фермента, ие входящие в активный центр) активности ряда ключевых ферментов энергетич. обмена донором остатка адениловой к-ты при репарации (восстановлении) разрывов фосфодиэфирных связей в цепях ДНК, осуществляемой ДНК-лигазой регулятором синтеза и репликации (самовоспроизведении) ДНК и др. [c.239]

Биосинтез ДНК осуществляется в результате репликации-точното самокопирования (самовоспроизведения) путем синтеза новой молекулы ДНК на исходной ( материнской ), к-рая играет роль матрицы. Этот процесс осуществляется под действием фермента ДНК-полимеразы. Матрицей для синтеза ДНК может служить также однотяжевая (одноцепочечная) РНК, комплементарное копирование к-рой осуществляет фермент обратная траискриптаза. [c.298]

РЕПЛИКАЦИЯ (от позднелат. repli atio-повторение) (редупликация), самовоспроизведение нуклеиновых к-т (обычно ДНК, у нек-рых вирусов РНК), обеспечивающее точное копирование генетнч. информации и передачу ее от поколения к поколению. При Р. ДНК нуклеотидная последовательность копируется (целиком вля частично) в виде комплементарной последовательности (см. Комплементарность) дезоксирибонуклеотидов. [c.252]

ХРОМОСОМЫ, структурные элементы клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные св-ва клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной ивдиввдуаль-ностью и сохраняют ее в ряду поколений. Основу X. составляет нуклеопротеид хроматин. Запись наследственной информации в X. обеспечивается строением ДНК, ее генетическим кодам. Белки, содержащиеся в X., участвуют в сложной упаковке ДНК и регуляции ее способности к синтезу РНК - транскрипции. [c.322]

ДНК-матрицы 2/877, 1322, 1325 3/300, 587, 588, 626 4/426, 496 и самовоспроизведение нуклеиновых кислот 4/496 и синтез мРНК, см. Транскрипция [c.602]

После того как рекомбинантная ДНК сшита, ее вводят в живые клетки. Но поскольку она не способна к самовоспроизведению, ее разрушают внутриклеточные нуклеазы. Для того чтобы рекомбинантная ДНК стала составной частью генетического аппарата клетки, она должна либо встроиться (интегрироваться) в ее геном и реплицироваться за его счет, либо быть способной к автономной репликации. Принято молекулы ДНК, способные акцептировать чужеродную ДНК и автономно реплицироваться, называть векторными молекулами. К числу векторов относят плазмиды, бактериофаги, вирусы животных. Векторы должны обладать следующими особенностями [c.117]

Во-первых, химическая система, способная к эволюции, т. е. к упорядоченному развитию, должна быть автокаталитической, обладать способностью к самовоспроизведению. Во-вторых, не любые макромолекулы могут быть предшественниками живых систем, по лишь те из них, которые обладают необходимыми ии-формациоииымц свойствами. Уже на этом этапе добиологиче-ского развития должны существовать селекционные механизмы. [c.537]

Самоорганизация п селекция возможны, еслп абиогенная молекулярная система характеризуется метаболизмом, самовоспроизведением и мутабильностью. Это три необходимых условия. Метаболизм означает, что систедМа является открытой, в ней происходит полимеризация и распад полимеров. Так как система далека от равновесия, эти два процесса не связаны условием микроскопической обратимости. Для поддержания метаболизма необходим приток вещества, обладающего избытком свободной энергии — в случае нуклеиновых кислот это нуклеозидтрифосфаты. Самовоспроизведение — матричное копирование полимера — означает автокаталитический процесс. Как было показано в главах 15 и 16, автокатализ может обеспечить самоорганизацию. Наконец, мутагенез необходим для создания повой информации. [c.538]

В этих играх нет условий для отбора метаболизма, самовоспроизведения (автокатализа) и мутаций. Эйген предлагает модельную игру в бисерь для пояснения предложенной им теории. [c.543]

Первая проблема— термодинамические основы жизни. Отличие живого организма от тел неживой природы состоит в исключительно высокой упорядоченности организма, подобного в этом смысле апериодическому кристаллу , к способности этой упорядоченности поддерживать себя и производить упорядоченные явления. Речь идет о саморегуляции и самовоспроизведении организмов и клеток. Шредингер объяснил эту особенность тем, что организм — открытая система, существующая в неравновесном состоянии благодаря потоку энтропии во внешнюю среду. Организмы непрерывно создают порядок из порядка , извлекают упорядоченность из окружающей среды в виде хорошо упорядоченного состояния материи в пищевых продуктах . Шредингер отвечает на вопрос о причине макро-скопичности, многоатомности организма. В системе, состоящей из малого числа атомов, флуктуации должны уничтожать упорядоченность. Именно благодаря многоатомности организм существует в соответствии с законами термодинамики. [c.16]

Современная биофизика сложных систем посвящена исследованию физических основ поведения организма или некой его функциональной подсистемы как иелого. Здесь на первый план выступают те особенности, от которых практически полностью отвлекается молекулярная биофизика и почти полностью — биофизика клетки. Это — свойства организма как открытой системы, саморегуляция и самовоспроизведение. Сложной системой в этом смысле является не только организм, но и популяция, и биогеоценоз, и биосфера в целом. Биофизика сложных систем объединяется с теоретической биологией. [c.50]

Самые мелкие из известных прокариотных клеток — бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Описаны микоплазы с диаметром клеток 0,1—0,15 мкм. Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0,15 мкм, легко подсчитать, что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической минимальной клетки , составляет, по проведенной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни. Мельчайшие ми-коплазменные клетки равны или даже меньше частиц другой группы микроскопических организмов — вирусов. [c.22]

Как из гипотетической протоклетки возникла первичная клетка, способная к самовоспроизведению, до сих пор не известно. В лабораторных условиях не удалось получить самореплицирую-щуюся систему из простых предшественников. Поэтому мы можем остановиться только на некоторых процессах, имеющих определенное теоретическое или экспериментальное обоснование, необходимых для зарождения первичной клетки появлении асимметрии живых организмов, возникновении и эволюции каталитической активности и матричного синтеза. [c.197]

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]

Эта гипотеза принадлежит американскому генетику Г. Мёллеру (Н. Muller), высказавшему предположение, что жизнь началась с абиогенного образования гена или группы генов. Появление мембран и белков, обладающих каталитическими свойствами, имело место на более поздних этапах. В пользу этой гипотезы приводятся соображения, первое из которых основано на современном представлении о молекулярной структуре и самовоспроизведении вирусов, а второе — на полифункциональ-ных свойствах мононуклеотидов. Хорошо известно, что нуклеотиды, [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология