06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
Post on 06-Jul-2018
231 Views
Preview:
Transcript
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
1/32
RNA
PRAMOLEKULAŽIVOTA
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
2/32
RNA SVIJET
Problem prve molekule života jednak je problemu kokoši i jajeta.
Geni ne mogu opstati bez enzima (replikacija), a enzimi nemogu nastati bez gena (biosinteza).
Dakle, što je bilo prvo – geni ili enzimi?
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
3/32
Teorija RN svijeta elegantno rje!ava ovaj problem, koko! i
jaje spaja u jednu cjelinu.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
4/32
Teorija RN svijeta elegantno rje!ava ovaj problem, koko! i
jaje spaja u jednu cjelinu.
" molekularnoj biologiji dugo se vjerovalo da se geneti#kain$ormacija može prenositi jedino s %N molekula na RN
molekule. &tkri'e enzima reverzne transkriptaze dokazalo je da je i obrnuti prijenos geneti#ke in$ormacije mogu'.
&sim toga, u molekularnoj biologiji dugo se vjerovalo da
jedino proteinske molekule imaju kataliti#ke sposobnosti.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
5/32
" stvaranju teorije o RN svijetu klju#no je bilo otkri'e
kataliti#ke aktivnosti RN molekula (RIBOZIMI).
Godine *+. Th!as "e#h otkrio je daodreene rRN molekule imaju sposobnostsamoizrezivanja (sel$-splicing) - prekursor
odreene RN molekule samoizrezivanjemstvara intron koji zadržava kataliti#ku aktivnostte može trans$ormirati ostale RN molekule(poput enzima).
a to je *. godine dobio Nobelovunagradu
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
6/32
ri$n%k&eaza P (stvara /0 kraj tRN)
Si'ne( A&t!an 1 Nobelovanagrada *. godine
rRNA (stvara peptidnu vezu)
Osta&i tkriveni ri$zi!i s%)
te&!eraza (produljujetelomere na osnovi RN
kalupa)
viri'na RNA (cijepanjekonkatamera na monomere)
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
7/32
*ILBERT je tvorac teorije o RN svijetu prije svijeta %N i proteina. Ta teorija predlaže slijede'i redoslijed dogaaja2
. RN je katalizirala vlastitu replikaciju i razviladodatne enzimatske aktivnosti.
3. RN je po#ela sintetizirati proteine koji su se
pokazali boljim enzimima 1 sa svoji4 35 razli#iti4graevni4 jedinica (amoinokiseline) raznovrsniji suod RN koje imaju samo 6 razli#ite graevne
jedinice (nukleotidi).
+. %N je stvorena reverznom transkripcijom RN i
zamijenila ju je kao geneti#ki materijal 1 %N je,sa svojom strukturom dvostrukog 4eliksa, punostabilnija od RN.
6. RN se zadržala u živom svijetu s $unkcijomglasnika (mRN) i prevoditelja (tRN) te kao
glavna komponenta ribosoma.
RN
RN
%N
RN
proteini
proteini
proteini
RN
RN
%N
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
8/32
%akle, RN se #ini idealnom prvom molekulom života zato!to obavlja $unkciju i gena i enzima.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
9/32
%akle, RN se #ini idealnom prvom molekulom života zato!to obavlja $unkciju i gena i enzima.
zasebno su nastali !e'er riboza,du!i#ne baze i anorganski $os$at
kemijskom reakcijom su se te
komponente povezale u nukleotid
nukleotidi su se spontano povezaliu polimer 1 RN
Pretpostavlja se da je RN prebioti#kom sintezom nastala naslijede'i na#in2
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
10/32
7 obzirom na to da je po#etni korak u stvaranju RN svijeta tolikotežak, smatra se da je postojao i pre+RNA svijet odnosno pre+
pre#e&%&arni život koji je bilo puno lak!e konstruirati.
To je mogao biti PNA (peptid-
nukleinska kiselina) svijet. PN je polimer s kosturom nalik na protein koji kao bo#ne lance ima baze nukleinski4 kiselina. 8edantakav lanac može se vezati sasebi komplementarnim lancem.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
11/32
%okazano je da su nasumi#ne RN sekvence ponekad$unkcionalne.
%obar primjer je strukturno vrlo složen i visoko kataliti#ni aktivnaRNA &i,aza koja je u laboratoriju dobivena iz nasumi#nog RNslijeda. 9z nasumi#nosti, dakle, može može nastati $unkcionalnost.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
12/32
%okazano je da su nasumi#ne RN sekvence ponekad$unkcionalne.
%obar primjer je strukturno vrlo složen i visoko kataliti#ni aktivnaRNA &i,aza koja je u laboratoriju dobivena iz nasumi#nog RNslijeda. 9z nasumi#nosti, dakle, može može nastati $unkcionalnost.
9pak, ovi rezultati dobiveni u sterilnom laboratoriju ne zna#e da je u bitnodruk#ijim uvjetima u pro!losti iz nasumi#nosti uistinu nastala$unkcionalnost. Naime, RN je kemijski vrlo nestabilna i te!ko se sintetiziraabioti#ki, pa je nevjerojatno da je bilo kakva RN spontano nastala u prirodi.
:ijela teorija o precelularnom svijetu se, o#ito, zasniva na nasumi#nimdogaajima. Nastanak $unkcionalni4 gena i proteina te celularnog svijetaisklju#ivo na osnovi nasumi#ni4 dogaaja trajao bi jako dugo 1 problemvremena;
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
13/32
Na svaki4 5/55 nasumi#no stvoreni4 proteina samo bi jedan bio$unkcionalan
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
14/32
Na svaki4 5/55 nasumi#no stvoreni4 proteina samo bi jedan bio$unkcionalan
=5 godina
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
15/32
Teoretski, precelularni život mogao je nastajati, postojati i razvijatise 5.=5 godina
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
16/32
Realno, na po#etku je emljina povr!ina bila neprikladna za životzbog previsoke temperature uzrokovane meteorskim
bombardiranjem i vlastitom geolo!kom di$erencijacijom, pa je precelularni život ?imao na raspolaganju@ svega 5. = 5 godina
"sporedba teoretski4 555 = 56/5 i realni4 5. = 5 godinaopravdava sumnju u teoriju o nasumi#nom nastanku života tj.$unkcionalni4 gena i proteina
Teoretski, precelularni život mogao je nastajati, postojati i razvijatise 5. = 5 godina
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
17/32
Nisu pronaeni nikakvi dokazi o postojanju precelularnog
života. 7vi zaklju#ci o njegovom postojanju su pretpostavke.9ako je te!ko zamisliti nastanak života iz neživog, precelularniživot se morao pojaviti u vrlo kratkom vremenu
Precelularni život nikada nije stvoren u laboratorijskimuvjetima. 9ako se #esto spominje teorija o RN svijetu, tajmodel nastanka života nije u potpunosti pri4va'en.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
18/32
Ae'er ri$z% vrlo je te!ko sintetizirati bez pomo'i enzima udovoljnoj koli#ini.
→ poznato je da se nizom reakcija iz -r!a&'ehi'a može dobiti riboza, alismjesa !e'era nastala tim putem sadrži %vi.ek vi/e svih 'r%,ih !e'era, a
na.!an.e .e ri$ze→ #injenice da se te!ko dobije riboza govori protiv ideje o svijetu RN
→ do danas jo! nikome nije uspjelo dobiti jednostavni niz lan#ani4 reakcijas ribozom kao glavnim zavr!nim produktom
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
19/32
Poku!aji sinteze n%k&eti'a u laboratorijskim uvjetima(opona!anje praatmos$erski4 uvjeta) isto nisu uvijek uspje!ni
→ u nekim pokusima su dobilikombinacije purina i riboze, ali bez$os$ata
→ meutim, na sli#an na#in nisumogli stvoriti pirimidinskenukleotide, osim ako su uzeli u pomo' enzime
→ nukleotidi dobiveni ovakvimreakcijama obi#no nemaju pravilnustrukturu
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
20/32
7toga se pretpostavlja da su na prvotnoj emlji u reakcijesinteze nukleotida morali biti uklju#eni neki anorganskikatalizatori - oni su bili zaduženi za sintezu pravilni4 strukturanukleotida
Pretpstavka I2 ti su katalizatori mogli biti minerali- nakon !tosu se komponente nukleotida adsorbirale na povr!inu minerala,moglo je do'i do nji4ovog spajanja, a&i ' sa'a takvasposobnost nije dokazana niti za jedan testirani mineral
Pretpstavka II2 sinteza ribonukleotida je i!la posvenekataliziranim putevima, ali se ni ona do danas ne može
potvrditi
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
21/32
JA"K 01 SZOSTAK
na!ao jo! #vr!'i dokaz da je RN nastala prebioti#kim putem mogla provoditireplikaciju RN u uvjetima koji su vladalina primitivnoj zemlji2
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
22/32
B uzeo je smjesu nasumi#ni4 oligonukleotida (pretpostavio je da je takvasmjesa mogla nastati na emlji prije cca. 6 mlrd. god) i iz te smjese .e%spi iz&irati RNA koja je bila katalizator tj. mogla je povezivatioligonukleotide
Bosim toga, ovaj RN-katalizator je energiju potrebnu za odvijanjereakcije mogao uzimati iz tri$os$atne grupe, iste grupe koja kao gorivodanas pokre'e ve'inu reakcija u živim sustavima
B ta s&i2nst p'%pire teri.% 'a s% RNA kata&izatri preth'i&iprteinski! kata&izatri!a
JA"K 01 SZOSTAK
na!ao jo! #vr!'i dokaz da je RN nastala prebioti#kim putem mogla provoditireplikaciju RN u uvjetima koji su vladalina primitivnoj zemlji2
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
23/32
Podr!ku 4ipotezi o primarnosti RN svijeta daju i st%'i.eri$s!a2
&ni se sastoje od rRN i proteina, a imaju svojstvo pomicanjauzduž lanca mRN (tijekom procesa sinteze proteina).
Pri pomicanju ribosoma uzduž mRN dolazi do povezivanjaniza aminokiselina pomo'u peptidni4 veza.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
24/32
Podr!ku 4ipotezi o primarnosti RN svijeta daju i st%'i.eri$s!a2
&ni se sastoje od rRN i proteina, a imaju svojstvo pomicanjauzduž lanca mRN (tijekom procesa sinteze proteina).
Pri pomicanju ribosoma uzduž mRN dolazi do povezivanjaniza aminokiselina pomo'u peptidni4 veza.
CRRD E. N&FFR 8R stvaranje peptidni4 veza
katalizira RN, a ne proteinskidio ribosoma
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
25/32
Niz radova iz ovog podru#ja navodi na zaklju#ak da se uuvjetima prvobitne emlje mogla kao zajedni#ki predak razvitiRN.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
26/32
Niz radova iz ovog podru#ja navodi na zaklju#ak da se uuvjetima prvobitne emlje mogla kao zajedni#ki predak razvitiRN.
SOL SPIE*ELMAN
pokazao da i RN molekule mogu stjecati nove osobine
ko se RN neprekidno replicira u nazo#nosti ribonukleaze, poneka
kopija replicirane RN 'e ste'i otpornost na degradativni enzim.
*ERAL3 41 JO5"E i SURA3NI"I
'$i&i su $inijim postupcima % &a$ratri.% ri$zi!e koji su mogli
rezati niz kemijski4 veza, uklju#uju'i i peptidne veze
%akle, postoji niz razloga za ideju o postojanju svijeta RN teda je RN ?izumila@ sintezu proteina.
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
27/32
PRIJE OKO TRI MILIJAR3E *O3INAPR&
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
28/32
PRIJE OKO TRI MILIJAR3E *O3INAPR&
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
29/32
PRIJE OKO TRI MILIJAR3E *O3INAPR&
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
30/32
&&N
3 E 4
PRIJE OKO 3VIJE MILIJAR3E *O3INA PRIJE OKO 678 MILIJAR3E *O3INA
"
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
31/32
&&N
3 E 4
PRIJE OKO 3VIJE MILIJAR3E *O3INA PRIJE OKO 678 MILIJAR3E *O3INA
"
8/18/2019 06 Bioloska Evolucija - Pramolekula Zivota
32/32
&&N
3 E 4
PRIJE OKO 3VIJE MILIJAR3E *O3INA PRIJE OKO 678 MILIJAR3E *O3INA
"
top related