Protobionts oprindelse og egenskaber



den protobionts de er biologiske komplekser, som ifølge nogle hypoteser relateret til livets oprindelse foregik cellerne. Ifølge Oparín er disse molekylære aggregater omgivet af en semipermeabel lipidmembran eller en struktur der ligner denne..

Disse biotiske molekylære aggregater kunne frembringe en simpel reproduktion og en metabolisme, der formåede at opretholde den kemiske sammensætning af membranens indre forskellig fra dets ydre miljø.

Nogle eksperimenter udført i laboratoriet af forskellige forskere har vist, at protobionter kan danne spontant ved hjælp af organiske forbindelser skabt af abiotiske molekyler som strukturelle blokke..

Eksempler på disse eksperimenter er dannelsen af ​​liposomer, som er aggregeringer af små dråber omgivet af membraner. Disse kan dannes, når lipider tilsættes til vand. Det forekommer også, når andre typer af organiske molekyler tilsættes.

Jeg kan ske, at liposomlignende dråber dannet i damme af præbiotiske tider, og disse tilfældigt indarbejdet nogle aminosyrepolymerer.

Hvis polymererne gjorde visse organiske molekyler permeable til membranen, ville det være muligt at inkorporere molekylerne selektivt.

indeks

  • 1 Egenskaber og egenskaber
    • 1.1 Semipermeable membraner
    • 1.2 Excitability
  • 2 Oprindelse
    • 2.1 Oparin og Haldane hypotese
    • 2.2 Miller og Urey eksperiment
  • 3 Genetisk materiale af protobionter
    • 3.1 World of RNA
    • 3.2 Udseende af DNA
  • 4 referencer

Egenskaber og egenskaber

Protobionts antagelser dannet ud fra hydrofobe molekyler organiseret i dobbeltlag (to lag) på overfladen af ​​en dråbe, minde lipidmembranerne stede i den aktuelle celle.

Semipermeable membraner

Da strukturen er selektivt permeabel, kan liposomet svulme eller deflate afhængigt af koncentrationen af ​​opløste stoffer i mediet.

Det vil sige, hvis liposomet udsættes for et hypotonisk medium (koncentrationen inde i cellen er større), vandet kommer ind i strukturen, hævelse af liposomet. I modsætning hertil, hvis mediet er hypertonisk (koncentrationen af ​​cellen er lavere), flytter vandet til det ydre miljø.

Denne egenskab er ikke unik for liposomer, den kan også anvendes på de nuværende celler i en organisme. For eksempel, hvis de røde blodlegemer udsættes for et hypotonisk medium, kan de eksplodere.

ophidselse

Liposomer kan opbevare energi i form af et membranpotentiale, som består af en spænding over overfladen. Strukturen kan aflade spændingen på en måde, der minder om den proces, der forekommer i nervesystemets neuronale celler. 

Liposomer har flere karakteristika for levende organismer. Det er dog ikke det samme som at liposomer lever.

kilde

Der er en lang række hypoteser, der søger at forklare livets oprindelse og udvikling i et prebiotisk miljø. Nedenfor vil vi beskrive de mest fremragende postulater der diskuterer protobionts oprindelse:

Hypotesen om Oparin og Haldane

Hypotesen om biokemisk udvikling blev foreslået af Alexander Oparin i 1924 og af John D. S. Haldane i 1928.

Dette postulat ud fra, at præbiotisk atmosfære uden ilt, men var stærkt reducerende, med store mængder af hydrogen, der gav anledning til dannelsen af ​​organiske forbindelser ved tilstedeværelsen af ​​energikilder.

Ifølge denne hypotese kondenserede dampen fra de vulkanske udbrud, som jordens afkøling blev kondenseret, og udfældede så stærke og konstante regner. Da vandet faldt, slæbte det mineralsalte og andre forbindelser, hvilket gav anledning til den berømte primordiske suppe eller næringsrige bouillon.

I dette hypotetiske miljø kunne store molekylære komplekser, der hedder præbiotiske forbindelser, der stammer fra stadig mere komplekse cellulære systemer, danne sig. Oparin kaldte disse strukturer protobiontes.

Da protobionterne øgede deres kompleksitet, erhvervede de nye muligheder for at transmittere genetisk information, og Oparin gav navnet på eubiontes til disse mere avancerede former..

Miller og Urey eksperiment

I 1953, efter Oparin postulater, forskere Stanley L. Miller og Harold C. UreY udviklet en række forsøg for at teste dannelsen af ​​organiske forbindelser fra simple uorganiske materialer.

Miller og Urey lykkedes skabe en eksperimentel design, der simulerede miljøer præbiotika foreslået af Oparin lille skala betingelser, opnå en række forbindelser såsom aminosyrer, fedtsyrer, myresyre, urinstof etc..

Genetisk materiale af protobionterne

RNA verden

Ifølge de nuværende molekylærbiologers hypotese bragte protobionter RNA-molekyler, i stedet for DNA-molekyler, som tillod dem at replikere og lagre information.

Udover at have en grundlæggende rolle i proteinsyntese kan RNA også opføre sig som et enzym og udføre katalytiske reaktioner. På grund af denne egenskab er RNA en indikeret kandidat til at være det første genetiske materiale i protobioner.

RNA-molekyler, der er i stand til at udføre katalyse, kaldes ribozymer og kan lave kopier med komplementære sekvenser af korte strekker af RNA og formidle processen med splejsning, eliminere sektioner af sekvensen.

En protobiont, der havde et katalytisk RNA-molekyle inde i det varierede fra dets modparter, der manglede det molekyle.

Hvis protobiont kunne vokse, dividere og transmittere RNA til deres afkom, fremgangsmåder darwinistisk naturlig udvælgelse kan anvendes til dette system, og protobionts med RNA-molekyler øge deres frekvens i populationen.

Skønt udseendet af denne protobion kan være meget usandsynligt, er det nødvendigt at huske at der kunne have eksisteret millioner af protobioner i de primitive jorders vand.

Udseende af DNA

DNA er et langt mere stabilt dobbeltstrenget molekyle sammenlignet med RNA-molekylet, som er skrøbeligt og replikerer unøjagtigt. Denne egenskab af nøjagtighed i form af replikation blev mere nødvendig, da genomerne af protobionter steg i størrelse.

I Princeton University, forskeren Freeman Dyson foreslået, at DNA-molekyler kunne have været korte strukturer, bistået i deres replikation ved stikprøver aminosyrepolymerer med katalytiske egenskaber.

Denne tidlige replikation kunne forekomme indenfor protobionter, der havde lagret store mængder organiske monomerer.

Efter DNA-molekylets udseende kunne RNA begynde at spille sine nuværende roller som formidlere af oversættelse og således skabe "DNA-verdenen".

referencer

  1. Altstein, A. D. (2015). Progenhypotesen: nukleoproteinverdenen og hvordan livet begyndte. Biologi Direkte, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson uddannelse.
  3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). biologi. Editorial Panamericana Medical.
  4. Gama, M. (2007). Biologi 1: En konstruktivistisk tilgang. Pearson Education.
  5. Schrum, J.P., Zhu, T. F., & Szostak, J.W. (2010). Oprindelsen af ​​cellulært liv. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Protocells Modeller i Livets Oprindelse og Syntetisk Biologi. Livet, 5(4), 1700-1702.