Pour la première fois, le scientifique américain Stanley Miller a réussi à obtenir des molécules organiques - des acides aminés - dans des conditions de laboratoire simulant celles qui se trouvaient sur la Terre primitive en 1952. Ensuite, ces expériences sont devenues sensationnelles et leur auteur a acquis une renommée mondiale. Il poursuit actuellement ses recherches en chimie prébiotique (pré-vie) à l'Université de Californie. L'installation sur laquelle la première expérience a été réalisée était un système de flacons, dans l'un desquels il était possible d'obtenir une puissante décharge électrique à une tension de 100 000 V. Miller a rempli ce flacon de gaz naturels - méthane, hydrogène et ammoniac, qui étaient présents dans l'atmosphère de la Terre primitive. Le flacon ci-dessous contenait une petite quantité d'eau qui imite l'océan. Une décharge électrique dans sa force était proche de la foudre, et Miller s'attendait à ce que sous son action se forment des composés chimiques qui, après avoir pénétré dans l'eau, réagiraient les uns avec les autres et formeraient des molécules plus complexes. Le résultat a dépassé toutes les attentes. En éteignant l'installation le soir et en revenant le lendemain matin, Miller a constaté que l'eau dans le ballon avait acquis une couleur jaunâtre. Ce qui s'est formé s'est avéré être un bouillon d'acides aminés - les éléments constitutifs des protéines. Ainsi, cette expérience a montré avec quelle facilité les ingrédients primaires des êtres vivants pouvaient être formés. Tout ce dont ils avaient besoin était un mélange de gaz, un petit océan et un petit éclair.
D'autres scientifiques sont enclins à croire que l'ancienne atmosphère de la Terre est différente de celle que Miller a modélisée et qu'elle était très probablement constituée de dioxyde de carbone et d'azote. En utilisant ce mélange gazeux et le dispositif expérimental de Miller, les chimistes ont essayé de produire des composés organiques. Cependant, leur concentration dans l'eau était aussi négligeable que si une goutte de peinture alimentaire était dissoute dans une piscine. Naturellement, il est difficile d'imaginer comment la vie a pu naître dans une solution aussi diluée. Si la contribution des processus terrestres à la création de réserves de matière organique primaire était vraiment si insignifiante, alors d'où venait-elle ? Peut-être de l'espace ? Les astéroïdes, les comètes, les météorites et même les particules de poussière interplanétaire pourraient transporter des composés organiques, notamment des acides aminés. Ces objets extraterrestres pourraient fournir suffisamment de composés organiques pour pénétrer dans l'océan primaire ou dans une petite masse d'eau. La séquence et l'intervalle de temps des événements, à partir de la formation de la matière organique primaire et se terminant par l'apparition de la vie en tant que telle, reste et, probablement, restera à jamais un mystère qui inquiète de nombreux chercheurs, ainsi que la question de ce qui est réellement considéré comme la vie.
Le processus de formation des premiers composés organiques sur Terre est appelé évolution chimique. Il a précédé l'évolution biologique. Les étapes de l'évolution chimique ont été identifiées par A.I. Oparin.
Étape I- non biologique, ou abiogène (du grec u, un - particule négative, bios - vie, genèse - origine). A ce stade, des réactions chimiques ont eu lieu dans l'atmosphère de la Terre et dans les eaux de l'océan primaire, saturées de diverses substances inorganiques, dans des conditions de rayonnement solaire intense. Au cours de ces réactions, des substances organiques simples pourraient être formées à partir de substances inorganiques - acides aminés, glucides simples, alcools, acides gras, bases azotées.
La possibilité de synthétiser des substances organiques à partir d'inorganiques dans les eaux de l'océan primaire a été confirmée dans les expériences du scientifique américain S. Miller et des scientifiques nationaux A.G. Pasynsky et T.E. Pavlovskaya.
Miller a conçu une installation contenant un mélange de gaz - méthane, ammoniac, hydrogène, vapeur d'eau. Ces gaz auraient pu faire partie de l'atmosphère primaire. Dans l'autre partie de l'appareil, il y avait de l'eau que l'on portait à ébullition. Les gaz et la vapeur d'eau qui circulaient dans l'appareil à haute pression ont été exposés à des décharges électriques pendant une semaine. En conséquence, environ 150 acides aminés se sont formés dans le mélange, dont certains font partie des protéines.
Par la suite, la possibilité de synthétiser d'autres substances organiques, dont des bases azotées, a été confirmée expérimentalement.
II étape- synthèse de protéines - polypeptides qui pourraient être formés à partir d'acides aminés dans les eaux de l'océan primaire.
Stade III- l'apparition de coacervats (du latin coacervus - caillot, tas). Les molécules protéiques amphotériques, dans certaines conditions, peuvent se concentrer spontanément et former des complexes colloïdaux, appelés coacervats.
Les gouttelettes de coacervat sont formées en mélangeant deux protéines différentes. Une solution d'une protéine dans l'eau est claire. Lors du mélange de différentes protéines, la solution devient trouble ; au microscope, des gouttes flottant dans l'eau y sont visibles. De telles gouttes - des coacervats pourraient apparaître dans les eaux de 1000 océans primaires, où se trouvaient diverses protéines.
Certaines des propriétés des coacervats sont extérieurement similaires aux propriétés des organismes vivants. Par exemple, ils "absorbent" de l'environnement et accumulent sélectivement certaines substances, augmentent en taille. On peut supposer que les substances à l'intérieur des coacervats sont entrées dans des réactions chimiques.
Étant donné que la composition chimique du "bouillon" dans différentes parties de l'océan primaire était différente, la composition chimique et les propriétés des coacervats n'étaient pas les mêmes. Des relations de compétition pour les substances dissoutes dans le « bouillon » pourraient se former entre les coacervats. Cependant, les coacervats ne peuvent pas être considérés comme des organismes vivants, car ils n'avaient pas la capacité de se reproduire.
Stade IV- l'émergence de molécules d'acide nucléique capables d'auto-reproduction.
Des études ont montré que de courtes chaînes d'acides nucléiques sont capables de doubler sans aucun lien avec les organismes vivants - dans un tube à essai. La question se pose : comment le code génétique est-il apparu sur Terre ?
Le scientifique américain J. Bernal (1901-1971) a prouvé que les minéraux jouaient un rôle important dans la synthèse des polymères organiques. Il a été montré qu'un certain nombre de roches et de minéraux - basalte, argiles, sable - ont des propriétés informationnelles, par exemple, les polypeptides peuvent être synthétisés sur les argiles.
Apparemment, au départ, un "code minéralogique" est apparu par lui-même, dans lequel le rôle de "lettres" était joué par des cations d'aluminium, de fer, de magnésium, alternant dans divers minéraux dans un certain ordre. Dans les minéraux, un code à trois, quatre et cinq lettres apparaît. Ce code détermine la séquence de connexion des acides aminés dans une chaîne protéique. Puis le rôle de la matrice d'information est passé des minéraux à l'ARN, puis à l'ADN, qui s'est avéré plus fiable pour la transmission des traits héréditaires.
Cependant, les processus de l'évolution chimique n'expliquent pas comment les organismes vivants sont apparus. Les processus qui ont conduit à la transition du non-vivant au vivant, J. Bernal a appelé biopoïèse. La biopoïèse comprend des étapes qui auraient dû précéder l'apparition des premiers organismes vivants : l'émergence des membranes chez les coacervats, le métabolisme, la capacité de se reproduire, la photosynthèse, la respiration de l'oxygène.
La formation de membranes cellulaires en disposant des molécules lipidiques à la surface des coacervats pourrait conduire à l'apparition des premiers organismes vivants. Cela a assuré la stabilité de leur forme. L'inclusion de molécules d'acide nucléique dans les coacervats a fourni leur capacité à se reproduire. Au cours du processus d'auto-reproduction des molécules d'acide nucléique, des mutations sont apparues, qui ont servi de matériau à la sélection naturelle.
Ainsi, sur la base des coacervats, les premiers êtres vivants pourraient surgir. Ils étaient apparemment hétérotrophes et se nourrissaient de la matière organique complexe riche en énergie contenue dans les eaux de l'océan primaire.
À mesure que le nombre d'organismes augmentait, la compétition entre eux s'intensifiait, tandis que l'apport de nutriments dans les eaux océaniques diminuait. Certains organismes ont acquis la capacité de synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques en utilisant l'énergie solaire ou l'énergie de réactions chimiques. C'est ainsi que sont nés les autotrophes, capables de photosynthèse ou de chimiosynthèse.
Les premiers organismes étaient anaérobies et recevaient de l'énergie grâce à des réactions d'oxydation sans oxygène telles que la fermentation. Cependant, l'avènement de la photosynthèse a conduit à l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère. En conséquence, la respiration est apparue - une voie d'oxydation aérobie de l'oxygène, qui est environ 20 fois plus efficace que la glycolyse.
À l'origine, la vie s'est développée dans les eaux de l'océan, car un fort rayonnement ultraviolet avait un effet néfaste sur les organismes terrestres. L'apparition de la couche d'ozone à la suite de l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère a créé les conditions préalables à l'émergence d'organismes vivants sur terre.
Actuellement, il existe plusieurs définitions scientifiques de la vie, mais elles sont toutes inexactes. Certains d'entre eux sont si larges que des objets inanimés tels que du feu ou des cristaux de minéraux tombent sous eux. D'autres sont trop étroites, et selon eux, les mules qui ne donnent pas de progéniture ne sont pas reconnues comme vivantes.
L'un des plus réussis définit la vie comme un système chimique autonome capable de se comporter conformément aux lois de l'évolution darwinienne. Cela signifie que, premièrement, un groupe d'individus vivants doit produire une progéniture semblable à eux-mêmes, qui hérite des traits de leurs parents. Deuxièmement, dans les générations de descendants, les conséquences des mutations devraient se manifester - des changements génétiques hérités par les générations suivantes et provoquant une variabilité de la population. Et, troisièmement, il est nécessaire qu'un système de sélection naturelle fonctionne, grâce auquel certains individus obtiennent un avantage sur d'autres et survivent dans des conditions modifiées, donnant une progéniture.
Quels éléments du système étaient nécessaires pour qu'il ait les caractéristiques d'un organisme vivant ? Un grand nombre de biochimistes et de biologistes moléculaires pensent que les molécules d'ARN possédaient les propriétés nécessaires. Les acides ribonucléiques sont des molécules spéciales. Certains d'entre eux peuvent se répliquer, muter, transmettant ainsi des informations, et, par conséquent, ils pourraient participer à la sélection naturelle. Certes, ils ne sont pas en mesure de catalyser eux-mêmes le processus de réplication, bien que les scientifiques espèrent que dans un avenir proche, un fragment d'ARN doté d'une telle fonction sera trouvé. D'autres molécules d'ARN sont impliquées dans la « lecture » de l'information génétique et son transfert vers les ribosomes, où sont synthétisées les molécules de protéines, auxquelles participent les molécules d'ARN du troisième type.
Ainsi, le système vivant le plus primitif pourrait être représenté par des molécules d'ARN doublant, subissant des mutations et soumises à la sélection naturelle. Au cours de l'évolution, sur la base de l'ARN, des molécules d'ADN spécialisées sont apparues - les dépositaires de l'information génétique - et des molécules de protéines non moins spécialisées, qui ont assumé les fonctions de catalyseurs pour la synthèse de toutes les molécules biologiques actuellement connues.
A un moment donné, un "système vivant" d'ADN, d'ARN et de protéines a trouvé refuge à l'intérieur d'un sac formé par une membrane lipidique, et cette structure, plus protégée des influences extérieures, a servi de prototype aux toutes premières cellules qui ont donné naissance aux trois branches principales de la vie, qui sont représentées dans le monde moderne par les bactéries, les archées et les eucaryotes. Quant à la date et la séquence d'apparition de telles cellules primaires, cela reste un mystère. De plus, selon de simples estimations probabilistes, il n'y a pas assez de temps pour la transition évolutive des molécules organiques aux premiers organismes - les premiers protozoaires sont apparus trop soudainement.
Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont cru que la vie aurait difficilement pu naître et se développer pendant la période où la Terre était constamment soumise à des collisions avec de grosses comètes et météorites, et cette période s'est terminée il y a environ 3,8 milliards d'années. Récemment, cependant, des traces de structures cellulaires complexes vieilles d'au moins 3,86 milliards d'années ont été trouvées dans les roches sédimentaires les plus anciennes de la Terre, trouvées dans le sud-ouest du Groenland. Cela signifie que les premières formes de vie pourraient avoir surgi des millions d'années avant que le bombardement de notre planète par de grands corps cosmiques ne s'arrête. Mais alors un scénario complètement différent est également possible (Fig. 4). La matière organique est venue de l'espace sur Terre avec des météorites et d'autres objets extraterrestres qui ont bombardé la planète pendant des centaines de millions d'années depuis sa formation. De nos jours, une collision avec une météorite est un événement plutôt rare, mais même maintenant depuis l'espace, avec la matière interplanétaire, exactement les mêmes composés continuent à affluer vers la Terre qu'à l'aube de la vie.
Les objets spatiaux qui tombent sur Terre pourraient jouer un rôle central dans l'émergence de la vie sur notre planète, car, selon un certain nombre de chercheurs, des cellules comme des bactéries pourraient apparaître sur une autre planète puis arriver sur Terre avec des astéroïdes. Un élément de preuve soutenant la théorie d'une origine extraterrestre de la vie a été trouvé à l'intérieur d'une météorite en forme de pomme de terre appelée ALH84001. A l'origine, cette météorite était un morceau de la croûte martienne, qui a ensuite été éjecté dans l'espace par une explosion lors de la collision d'un énorme astéroïde avec la surface de Mars, survenue il y a environ 16 millions d'années. Et il y a 13 mille ans, après un long voyage dans le système solaire, ce fragment de roche martienne en forme de météorite a atterri en Antarctique, où il a été récemment découvert. Une étude détaillée de la météorite à l'intérieur a révélé des structures en forme de bâtonnets ressemblant à des bactéries fossilisées, ce qui a donné lieu à un débat scientifique houleux sur la possibilité d'une vie au plus profond de la croûte martienne. Ces différends seront résolus au plus tôt en 2005, lorsque la National Aeronautics and Space Administration des États-Unis d'Amérique effectuera une mission spatiale interplanétaire vers Mars pour prélever des échantillons de la croûte martienne et livrer des échantillons sur Terre. Et si les scientifiques réussissent à prouver que des micro-organismes ont autrefois habité Mars, il sera alors possible de parler avec plus de confiance de l'origine extraterrestre de la vie et de la possibilité d'apporter la vie depuis l'espace.
comprend4 travaux de vérification et 1 test final :
Travail de vérification sur le sujet
"L'origine de la vie sur Terre"
Partie A Notez les numéros des questions, à côté d'eux écrivez les lettres des réponses correctes.
1. Les êtres vivants diffèrent des êtres non vivants :
a) la composition des composés inorganiques ; b) la présence de catalyseurs ;
c) l'interaction des molécules entre elles ; d) processus métaboliques.
2. Les premiers organismes vivants sur notre planète étaient :
a) hétérotrophes anaérobies ; b) hétérotrophes aérobies ;
c) autotrophes ; d) les organismes symbiotes.
3. L'essence de la théorie de l'abiogenèse est :
4. Les expériences de Louis Pasteur se sont avérées impossibles :
a) génération spontanée de vie ; b) l'émergence du vivant uniquement à partir du vivant ; c) apporter les « graines de vie » du Cosmos ;
d) évolution biochimique.
5. De ces conditions, la plus importante pour l'émergence de la vie est :
a) la radioactivité ; b) la présence d'eau liquide ; c) la présence d'oxygène gazeux ; d) la masse de la planète.
6. Le carbone est la base de la vie sur Terre, car il:
a) est l'élément le plus répandu sur Terre ;
b) le premier des éléments chimiques a commencé à interagir avec l'eau ;
c) a un faible poids atomique ;
d) est capable de former des composés stables avec des doubles et triples liaisons.
7. L'essence du créationnisme est :
a) l'origine du vivant du non-vivant ; b) l'origine du vivant à partir du vivant ;
c) la création du monde par Dieu ; d) apporter la vie depuis l'Espace.
8. Au début de l'histoire géologique de la Terre : a) plus de 6 milliards ; b) 6 millions ; c) il y a 3,5 milliards d'années ?
9. D'où proviennent les premiers composés inorganiques : a) dans les entrailles de la Terre ; b) dans l'océan primaire ; c) dans l'atmosphère primaire ?
10. Quelle était la condition préalable à l'émergence de l'océan primaire : a) refroidir l'atmosphère ; b) le naufrage des terres ; c) l'apparition de sources souterraines ?
11. Quelles sont les premières substances organiques qui sont apparues dans les eaux océaniques : a) les protéines ; b) les graisses ; c) les glucides ; d) acides nucléiques ?
12. Quelles propriétés avaient les conservateurs : une croissance; b) métabolisme ; c) reproduire ?
13. Quelles propriétés sont inhérentes à un probionte : a) métabolisme ; b) la croissance ; c) reproduire ?
14. De quelle manière se nourrissaient les premiers organismes vivants : a) autotrophe ; b) hétérotrophe ?
15. Quelle matière organique est apparue avec l'avènement des plantes photosynthétiques : a) les protéines ; b) les graisses ; c) les glucides ; d) acides nucléiques ?
16.
L'émergence de quels organismes a créé les conditions du développement du monde animal : a) bactéries ; b) algues bleu-vert ; c) les algues vertes ?
Partie B Complétez les phrases.
1. La théorie postulant la création du monde par Dieu (Créateur) -….
2. Organismes prénucléaires qui n'ont pas de noyau délimité par la coquille et des organites capables d'auto-reproduction -….
3. Un système à phases séparées interagissant avec l'environnement externe en tant que système ouvert -….
4. Le scientifique soviétique qui a proposé la théorie coacervatée de l'origine de la vie -….
Partie C Répondez à la question.
Énumérez les principales dispositions de la théorie de l'A.I. Oparin.
Pourquoi la combinaison d'acides nucléiques avec des gouttes de coacervat est-elle considérée comme l'étape la plus importante dans l'émergence de la vie ?
Travaux de vérification sur le thème "Organisation chimique de la cellule"
Option 1
Testez-vous testez
2. Quels sont les éléments chimiques contenus dans la cellule
macronutriments : a) oxygène ; b) carbone ; c) l'hydrogène ; d) l'azote ; e) phosphore; f) soufre ; g) le sodium ; h) chlore ; i) potasse ; j) le calcium ; l) le fer ; m) magnésium; m) le zinc ?
3. Quelle est la part d'eau dans la cellule en moyenne : a) 80 % ; b) 20 % ; en 1%?
Quel composé vital le fer contient-il : a) la chlorophylle ; b) l'hémoglobine ; c) ADN ; d) ARN ?
Quels composés sont des monomères de molécules de protéines :
6. Quelle partie des molécules d'acides aminés les distingue les unes des autres : a) un radical ; b) un groupe amino ; c) un groupe carboxyle ?
7. Au moyen de quelle liaison chimique les acides aminés dans la molécule de protéine de la structure primaire sont-ils connectés : a) disulfure ; b) un peptide ; c) l'hydrogène ?
8. Quelle quantité d'énergie est libérée lors de la décomposition de 1 g de protéine : a) 17,6 kJ ; b) 38,9 kJ ?
9. Quelles sont les principales fonctions des protéines : a) construction ; b) catalytique ; c) moteur ; d) transports ; e) protecteur ; f) énergie ; g) tout ce qui précède ?
10. Quels composés en relation avec l'eau comprennent les lipides : a) hydrophiles ; b) hydrophobe ?
11. Où les graisses sont synthétisées dans les cellules : a) dans les ribosomes ; b) les plastes ; c) SEP ?
12. Quelle est l'importance des graisses pour l'organisme végétal : a) la structure des membranes ; b) source d'énergie ; c) régulation thermique ?
13. À la suite de laquelle des substances organiques sont formées à partir de
inorganiques : a) la biosynthèse des protéines ; b)) la photosynthèse ; c) Synthèse d'ATP ?
14. Quels glucides sont des monosaccharides : a) le saccharose ; b) le glucose ; c) le fructose ; d) galactose; e) ribose; e) le désoxyribose ; g) la cellulose ?
15. Quels polysaccharides sont typiques des cellules végétales : a) cellulose ; b) amidon; c) glycogène; d) chitine ?
Quel est le rôle des glucides dans la cellule animale :
17. Ce qui est inclus dans le nucléotide : a) acide aminé ; b) base azotée ; c) le reste de l'acide phosphorique ; d) glucides ?
18. Quelle spirale est une molécule d'ADN : a) simple ; b) doubler ?
19. Lequel des acides nucléiques a la plus grande longueur et le plus grand poids moléculaire :
a) ADN ; b) ARN ?
Complétez les phrases
Les glucides sont divisés en groupes ………………….
Les graisses sont …………………
La liaison entre deux acides aminés s'appelle ……………
Les principales propriétés des enzymes sont ………… ..
L'ADN remplit les fonctions de …………… ..
L'ARN remplit les fonctions de …………… ..
1. Le contenu dont quatre éléments dans la cellule est particulièrement élevé : a) l'oxygène ; b) carbone ; c) l'hydrogène ; d) l'azote ; e) le fer ; f) potassium; g) le soufre ; h) le zinc ; i) chérie ?
2. Quel groupe d'éléments chimiques représente 1,9% du poids humide
cellules; a) les organogènes (carbone, hydrogène, azote, oxygène) ; c) les macronutriments ; b) oligo-éléments ?
Quel composé vital contient du magnésium : a) de la chlorophylle ; b) l'hémoglobine ; c) ADN ; d) ARN ?
Quelle est l'importance de l'eau pour la vie de la cellule :
5. Quelles sont les graisses solubles dans : a) dans l'eau ; b) l'acétone ; c) l'air ; d) essence ?
6. Quelle est la composition chimique de la molécule de graisse : a) acides aminés ; b) les acides gras ; c) la glycérine ; d) glucose ?
7. Quelle est l'importance des graisses pour l'organisme animal : a) la structure des membranes ; b) source d'énergie ; c) régulation thermique ; d) source d'eau ; e) tout ce qui précède ?
Quelle quantité d'énergie est libérée lors de la décomposition de 1 g de graisse : a) 17,6 kJ ; b) 38,9 kJ ?
Ce qui est formé à la suite de la photosynthèse : a) les protéines ; b) les graisses ; c) les glucides ?
11. Quels polysaccharides sont caractéristiques d'une cellule animale : a) cellulose ; b) amidon; c) glycogène; d) chitine ?
12. Quel est le rôle des glucides dans la cellule végétale : a) la construction ; b) l'énergie ; c) transports ; d) un composant de nucléotides ?
13. Quelle quantité d'énergie est libérée lors de la décomposition de 1 g de glucides : a) 17,6 kJ ; b) 38,9 kJ ?
Combien d'acides aminés connus sont impliqués dans la synthèse des protéines : a) 20 ; b) 23 ; c) 100 ?
Dans quels organites des protéines cellulaires sont synthétisés : a) dans les chloroplastes ; b) les ribosomes ; c) dans les mitochondries ; d) dans l'EPS ?
17. Qu'est-ce qu'un monomère d'acide nucléique :
a) un acide aminé ; b) nucléotide; c) une molécule de protéine ?
18. A quelles substances le ribose appartient-il : a) aux protéines ; b) les graisses ; c) les glucides ?
19. Quelles substances sont incluses dans les nucléotides d'ADN : a) adénine ; b) la guanine ; c) cytosine; d) l'uracile ; e) thymine; f) acide phosphorique g) ribose; h) le désoxyribose ?
II
... Complétez les phrases
1. Les glucides sont divisés en groupes ………………….
2. Les graisses sont …………………
3. La liaison entre deux acides aminés s'appelle ……………
4. Les principales propriétés des enzymes sont ………… ..
5. L'ADN remplit les fonctions de …………… ..
6. L'ARN remplit les fonctions de …………… ..
DECODEUR
Numéro d'option 1
I a : 2-d, f, g, h, i, k, l, m ; 3-a; 4 GO; 5-d ; 6-a ; 7-6 ; 8-a ; 9 g ; 10-6 ; 11 pouces ; 12-a, b; 13-6 ; 14-b, c, d, e ; 15-a, b; 16e siècle; 17-b, c, d ; 18-6 ; 19-a.
Option numéro 2
1-a, b, c, d ; 2-6 ; 3-a; 4-d ; 5-b, c, d ; 6-b, c ; 7-d ; 8-6 ; 9 pouces ; 10-a, b; XIe siècle ; 12-a.b, d ; 13-a ; 14-a ; 15-b ; 16-b, c, d ; 17-6 ; 18 pouces ; 19-a.b.v, d, f, 3.
1.monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides
2.esters de glycérol et d'acides gras supérieurs
3.peptide
4. La spécificité et la dépendance du taux de catalyse dépendent de la température, du pH, du substrat et de la concentration en enzymes
5.stockage et transfert des informations héréditaires
6. Les ARN messagers transfèrent des informations sur la structure des protéines de RK au site de synthèse des protéines, ils déterminent l'emplacement des acides aminés dans les molécules de protéines. Les ARN de transport livrent l'acide aminé au site de synthèse des protéines. Les ARN ribosomiques font partie des ribosomes, déterminant leur structure et leur fonctionnement.
Travaux de vérification sur le thème "Structure et activité vitale des cellules"
Option 1
I. Quelles caractéristiques d'une cellule vivante dépendent du fonctionnement des membranes biologiques :
a) perméabilité sélective ; b) absorption et rétention d'eau ; c) échange d'ions ; d) l'isolement par rapport à l'environnement et la connexion avec celui-ci ; e) tout ce qui précède ?
2. À travers quelles parties de la membrane l'eau est transportée : a) couche lipidique ; b) pores de protéines ?
3. Quels organites du cytoplasme ont une structure monomembranaire : a) membrane cellulaire externe ; b) SE ; c) les mitochondries ; d) les plastes ; e) les ribosomes ; f) le complexe de Golgi ; g) les lysosomes ?
4. Qu'est-ce qui sépare le cytoplasme de la cellule de l'environnement : a) les membranes du SE (réticulum endoplasmique) ; b) la membrane cellulaire externe ?
De combien de sous-unités le ribosome comprend : a) une ; b) deux ; c) trois ?
Ce qui est inclus dans le ribosome : a) protéines ; b) les lipides ; c) ADN ; d) ARN ?
Quels organites ne sont caractéristiques que des cellules végétales : a) ES ; b) les ribosomes ; c) les mitochondries ; d) les plastes ?
Quels plastes sont incolores : a) les leucoplastes ; b) les chloroplastes ; c) les chromoplastes ?
11. Pour quels organismes le noyau est caractéristique : a) procaryotes ; b) eucaryotes ?
12. Laquelle des structures nucléaires participe à l'assemblage des sous-unités du ribosome : a) enveloppe nucléaire ; b) le nucléole ; c) le jus nucléaire ?
13. Lequel des composants membranaires détermine la propriété de perméabilité sélective : a) les protéines ; b) les lipides ?
14. Comment les grosses molécules et particules de protéines traversent la membrane : a) phagocytose ; b) pinocytose ?
15. Quels organites du cytoplasme ont une structure non membranaire : a) ES ; b) les mitochondries ; c) les plastes ; d) les ribosomes ; e) les lysosomes ?
16. Quel organoïde lie la cellule en un seul tout, effectue le transport des substances, participe à la synthèse des protéines, des graisses, des glucides complexes : a) la membrane cellulaire externe ; b) SE ; c) le complexe de Golgi ?
17. Dans laquelle des structures nucléaires se trouve l'assemblage des sous-unités du ribosome : a) dans le suc nucléaire ; b) dans le nucléole ; c) dans l'enveloppe nucléaire ?
18. Quelle est la fonction des ribosomes : a) photosynthèse ; b) la synthèse des protéines ; c) synthèse des graisses ; d) synthèse d'ATP ; e) fonction de transport ?
19. Quelle est la structure de la molécule d'ATP : a) biopolymère ; b) nucléotide; c) monomère ?
20. Dans quels organites l'ATP est synthétisé dans une cellule végétale : a) dans les ribosomes ; b) dans les mitochondries ; c) dans les chloroplastes ?
21. Quelle quantité d'énergie est contenue dans l'ATP : a) 40 kJ ; b) 80 kJ ; c) 0 kJ ?
22. Pourquoi la dissimilation est-elle appelée échange d'énergie : a) l'énergie est absorbée ; b) l'énergie est libérée ?
23. En quoi consiste le processus d'assimilation : a) la synthèse de substances organiques avec absorption d'énergie ; b) la décomposition des substances organiques avec libération d'énergie ?
24. Quels processus se produisant dans la cellule sont assimilatifs : a) synthèse des protéines ; b) la photosynthèse ; c) la synthèse des lipides ; d) synthèse d'ATP ; e) respirer ?
25. À quel stade de la photosynthèse se forme l'oxygène : a) sombre ; b) lumière ; c) constamment ?
26. Qu'arrive-t-il à l'ATP au stade léger de la photosynthèse : a) synthèse ; b) fractionnement ?
27. Quel est le rôle des enzymes dans la photosynthèse : a) neutraliser ; b) catalyser ; c) fendre ?
28. Quelle est la façon dont une personne mange : a) autotrophe ; b) hétérotrophe; c) mixte ?
29. Quelle est la fonction de l'ADN dans la synthèse des protéines : a) auto-doublement ; b) transcription ; c) synthèse d'ARNt et d'ARNr ?
30. A quoi correspond l'information d'un gène de la molécule d'ADN : a) protéine; b) acide aminé; c) gène ?
31. Quoi correspond au triplet et à l'ARN : a) acide aminé ; b) des protéines ?
32. Ce qui est formé dans le ribosome au cours du processus de biosynthèse des protéines : a) protéine de la structure tertiaire ; b) protéine de structure secondaire ; a) chaîne polypeptidique ?
Option 2
De quelles molécules la membrane biologique est-elle constituée : a) de protéines ; b) les lipides ; c) les glucides ; d) l'eau ; e) ATP ?
A travers quelles parties de la membrane sont transportés les ions : a) couche lipidique ; b) pores de protéines ?
Quels organites du cytoplasme ont une structure à deux membranes : a) ES ; b) les mitochondries ; c) les plastes ; d) Complexe de Golgi ?
un légume; b) les animaux ?
Lorsque les sous-unités du ribosome sont formées, a) dans le cytoplasme ; b) dans le noyau ; c) dans les vacuoles ?
Dans quels organites se trouvent les ribosomes :
7. Pourquoi les mitochondries sont-elles appelées stations énergétiques des cellules : a) réalisent la synthèse des protéines ; b) synthèse d'ATP ; c) la synthèse des glucides ; d) le clivage de l'ATP ?
8. Quels organites sont communs aux cellules végétales et animales : a) ES ; b) les ribosomes ; c) les mitochondries ; d) les plastes ? 9. Quels plastes ont une couleur rouge orangé : a) les leucoplastes ; b) les chloroplastes ; c) les chromoplastes ?
10. Quels plastes stockent l'amidon : a) les leucoplastes ; b) les chloroplastes ; c) les chromoplastes ?
11. Quelle structure nucléaire porte les propriétés héréditaires de l'organisme : a) enveloppe nucléaire ; b) suc nucléaire; c) les chromosomes ; d) le nucléole ?
12. Quelles sont les fonctions du noyau : a) stockage et transmission d'informations héréditaires ; b) participation à la division cellulaire ; c) participation à la biosynthèse des protéines ; d) synthèse d'ADN ; e) synthèse d'ARN ; f) la formation de sous-unités ribosomiques ?
13. Comment les structures internes des mitochondries sont-elles appelées : a) granules ; b) des crêtes ; c) matrice ?
14. Quelles structures sont formées par la membrane interne du chloroplaste : a) gran thylakoïdes ; b) les thylakoïdes du stroma ; c) stroma ; d) crista ?
15. Quels plastes sont verts : a) les leucoplastes ; b) les chloroplastes ; c) les chromoplastes ?
16. Quels plastes colorent les pétales de fleurs, les fruits, les feuilles d'automne :
a) les leucoplastes ; b) les chloroplastes ; c) les chromoplastes ?
17. Avec l'émergence de quelle structure le noyau s'est séparé du cytoplasme : a) les chromosomes ; b) le nucléole ; c) suc nucléaire ; d) enveloppe nucléaire ?
18. Qu'est-ce que l'enveloppe nucléaire : a) enveloppe continue ; b) une coquille poreuse ?
19. Quels composés font partie de l'ATP : a) base azotée ; b) glucides ; c) trois molécules d'acide phosphorique ; d) la glycérine ; e) un acide aminé ?
20. Dans quels organites l'ATP est synthétisé dans une cellule animale : a) les ribosomes ; b) les mitochondries ; c) les chloroplastes ?
21. À la suite de quel processus se produisant dans les mitochondries, l'ATP est synthétisé : a) la photosynthèse ; b) la respiration ; c) la biosynthèse des protéines ?
22. Pourquoi l'assimilation est-elle appelée échange plastique : a) des substances organiques sont créées ; b) la matière organique est décomposée ?
23. En quoi consiste le processus de dissimilation : a) la synthèse de substances organiques avec absorption d'énergie ; c) décomposition de substances organiques avec libération d'énergie ?
24. Quelle est la différence entre l'oxydation de la matière organique dans les mitochondries
de la combustion des mêmes substances : a) le dégagement de chaleur ; b) le dégagement de chaleur et la synthèse d'ATP ; c) la synthèse d'ATP ; d) le processus d'oxydation se produit avec la participation d'enzymes; e) sans la participation d'enzymes ?
25. Dans quels organites de la cellule se déroule le processus de photosynthèse : a) dans les mitochondries ; b) les ribosomes ; c) les chloroplastes ; d) chromoplastes ?
26. Lors de la séparation de quel composé, de l'oxygène libre est libéré pendant la photosynthèse :
a) C0 2; b) H20; c) ATP ?
27. Quelles plantes créent le plus de biomasse et libèrent le plus d'oxygène :
a) contestée ; b) la semence ; c) les algues ?
28. Quels composants de la cellule sont directement impliqués dans la biosynthèse des protéines : a) les ribosomes ; b) le nucléole ; c) enveloppe nucléaire ; d) les chromosomes ?
29. Quelle structure du noyau contient des informations sur la synthèse d'une protéine : a) molécule d'ADN ; b) un triplet de nucléotides ; c) gène ?
30. Quels composants composent le corps du ribosome : a) membranes ; b) protéines; c) les glucides ; d) ARN ; e) les graisses ?
31. Combien d'acides aminés sont impliqués dans la biosynthèse des protéines, a) 100 ; b) 30 ; dans 20 ?
32. Où se forment les structures complexes de la molécule de protéine : a) dans le ribosome ; b) dans la matrice cytoplasmique ; c) dans les canaux du réticulum endoplasmique ?
Examen
Option 1:
1e ; 2b ; 3a, f, g ; 4b ; 5B; 6a, d ; 7b ; 8g ; 9a ; 10b ; 11b ; 12b ; 13b ; 14a ; 15g ; 16b ; 17b ; 18b ; 19b, ch ; 20b, c ; 21b ; 22b ; 23a ; 24a, b, c, d ; 25b ; 26 a; 27 a, b, c ; 28b ; 29b, ch ; 30a ; 31a ; 32c.
Option 2:
1a, b; 2a4 3b, c; 4a ; 5B; 6a, c, d, e ; 7b ; 8a, b, c ; 9c ; 10a ; 11c ; 12tous ; 13b ; 14a, b; 15b ; 16c ; 17g ; 18b ; 19a, b, c : 20b ; 21b ; 22a ; 23b ; 24c, d ; 25c ; 26b ; 26b ; 28a, d; 29c ; 30b, d ; 31c ; 32c.
Travaux de vérification sur le thème "Reproduction et développement des organismes"
"Décongeler"
Quel est le cycle de vie d'une cellule ?
Quels sont les types de développement post-embryonnaire ?
Quelle est la structure de la blastula ?
Quelles sont les fonctions des chromosomes ?
Qu'est-ce que la mitose ?
Qu'est-ce que la différenciation cellulaire ?
Quelle est la structure de la gastrula ?
Quelles couches germinales se forment au cours du développement embryonnaire ?
Nommez trois scientifiques russes qui ont grandement contribué au développement de l'embryologie.
Énumérez les étapes du développement embryonnaire chez les animaux multicellulaires.
Qu'est-ce que l'induction embryonnaire ?
Quels sont les avantages du développement indirect par rapport au développement direct ?
En quelles périodes se divise le développement individuel des organismes ?
Qu'est-ce que l'ontogenèse ?
Quels faits confirment que l'embryon est un système intégral ?
Quel est l'ensemble des chromosomes et de l'ADN dans la prophase 1 et la prophase 2 de la méiose ?
Quelle est la période de reproduction ?
Quel est l'ensemble des chromosomes et de l'ADN en métaphase 1 et métaphase 2 de la méiose ?
Quel est le nombre de chromosomes et d'ADN pendant l'anaphase de la mitose et l'anaphase 2 de la méiose ?
Énumérez les types de reproduction asexuée.
Énumérez les étapes de l'embryogenèse.
Combien de chromosomes et d'ADN les cellules auront-elles dans la métaphase de la mitose et la télophase de la méiose 2 ?
Qu'est-ce que le pôle végétatif dans la blastula ?
Nommez les types de chromosomes (par structure).
Que sont Blastocel et Gastrocoel ?
Formuler une loi biogénétique.
Qu'est-ce que la spécialisation cellulaire ?
Qu'est-ce que la méiose ?
Quel est le nombre de chromosomes dans les cellules au début et à la fin de la mitose ?
Qu'est-ce que le stress?
Énumérez les phases de la méiose.
Combien d'ovules et de spermatozoïdes se forment à la suite de la gamétogenèse ?
Que sont les bivalents ?
Qui sont les caries primaires et secondaires ?
Qu'est-ce qu'une neurule ?
De quelles périodes se compose l'interphase ?
Quelle est la signification biologique de la fertilisation ?
Comment se termine la deuxième division de la méiose ?
Qu'est-ce que l'homéostasie ?
Qu'est-ce que la sporulation ?
Quel est le sens biologique de la reproduction ?
Quelle est la signification de la reproduction dans la nature ?
Qu'est-ce que la gastrula ?
Quelles sont les parties d'un œuf d'oiseau ?
Quelles sont les fonctions du zygote ?
Comment la régénération s'exprime-t-elle chez les animaux et les humains hautement organisés ?
Quelles couches germinales se forment chez les animaux multicellulaires au stade gastrula ?
Énumérez les phases de la méiose.
Par quelles étapes les animaux passent-ils au cours du développement avec la métamorphose ?
Qu'est-ce que le développement direct et indirect ?
En quoi le clivage est-il différent de la division mitotique ?
Quelles étapes sont distinguées dans le développement post-embryonnaire d'une personne?
Qu'est-ce que l'amitose ?
Quels organes se développent dans l'embryon humain à partir du mésoderme ?
Quel est l'ensemble des chromosomes et de l'ADN dans l'anaphase 1 et l'anaphase 2 de la méiose ?
Énumérez les phases de la mitose.
Qu'est-ce que le développement embryonnaire animal ?
Quel est le nombre de chromosomes et d'ADN dans les cellules en prophase de la mitose et en anaphase 2 de la méiose ?
Quelles sont les fonctions de l'ovule et du sperme ?
Quelle est la structure d'un chromosome ?
Combien de chromosomes et d'ADN y aura-t-il dans une cellule en anaphase de mitose et en métaphase 1 de méiose ?
Qu'arrive-t-il à une cellule pendant l'interphase?
Énumérez les principales étapes de la formation des œufs.
Qu'est-ce que la régénération ?
Quel est l'ensemble des chromosomes et de l'ADN en télophase 1 et télophase 2 de la méiose ?
Qui a créé la loi biogénétique ?
Qu'est-ce que la conjugaison ?
Que sont les chromosomes croisés ?
A quoi mène le croisement ?
Comment pouvez-vous expliquer les différences de taille des œufs des oiseaux et des humains ?
Quelle est la structure de la blastula ?
Dans quelle phase de la méiose se produit la conjugaison et qu'est-ce que c'est ?
Comment appelle-t-on les étapes de l'ovogenèse ?
Dans quelle phase de la méiose se produit le croisement et qu'est-ce que c'est ?
Quelle est la signification biologique du croisement?
À partir de quelle couche germinale le cœur humain se forme-t-il ?
Comment se termine la première division de la méiose ?
Testez-vous testez
1. Quel type de division cellulaire ne s'accompagne pas d'une diminution de l'ensemble des chromosomes: a) amitose; b) la méiose ; c) mitose ?
2. Quel ensemble de chromosomes est obtenu lors de la division mitotique du noyau diploïde : a) haploïde ; b) diploïde ?
3. Combien y a-t-il de chromatides dans le chromosome à la fin de la mitose : a) deux ; OS?
4. Quelle division s'accompagne d'une réduction (diminution) du nombre de chromosomes dans une cellule de moitié : a) mitose ; 6) amitose; c) la méiose ? 5. Dans quelle phase de la méiose se produit la conjugaison des chromosomes : a) en prophase 1 ; 6) en métaphase 1 ; c) en prophase 2 ?
6. Quelle méthode de reproduction est caractérisée par la formation de gamètes : a) végétative ; b) asexué ; c) sexuel ?
7. Quel ensemble de chromosomes les spermatozoïdes ont : a) haploïde ; b) diploïde ?
8. Dans quelle zone au cours de la gamétogenèse se produit la division cellulaire méiotique :
a) dans la zone de croissance ; 6) dans la zone de reproduction ; c) dans la zone de maturation ?
9. Quelle partie du sperme et de l'ovule est porteuse de l'information génétique : a) coquille ; b) cytoplasme ; c) les ribosomes ; d) noyau ?
10. Au développement de quelle couche germinale est associée l'apparition d'une cavité corporelle secondaire : a) ectoderme ; b) mésoderme ; c) endoderme ?
11. En raison de quelle couche germinale la corde est formée : a) ectoderme ; b) endoderme ; c) mésoderme ?
Option 2
1. Quelle division est typique des cellules somatiques : a) amitose ; b) mitose ; c) la méiose ?
2. Combien y a-t-il de chromatides dans le chromosome au début de la prophase : a) une ; b) deux ?
3. Combien de cellules sont formées à la suite de la mitose : a) 1 ; b) 2 ; c) 3 ; d) 4 ?
4. À la suite de quel type de division cellulaire, quatre cellules haploïdes sont obtenues :
a) la mitose ; b) la méiose ; c) l'amitose ?
Quel ensemble de chromosomes possède un zygote : a) haploïde ; b) diploïde ?
Qu'est-ce qui se forme à la suite de l'ovogenèse : a) le sperme ; b) ovule ; c) zygote ?
7. Lequel des modes de reproduction des organismes est apparu plus tard que tous dans le processus d'évolution: a) végétatif; b) asexué ; c) sexuel ?
9. Pourquoi le stade d'un embryon à deux couches est-il appelé gastrula :
a) ressemble à un estomac ; b) a une cavité intestinale; c) a un estomac?
10.Avec l'émergence de quelle couche germinale commence le développement des tissus et des systèmes organiques :
a) ectoderme ; b) endoderme ; c) mésoderme ?
11. En raison de quelle couche germinale se forme la moelle épinière : a) ectoderme ; b) mésoderme ; c) endoderme ?
Examen
Numéro d'option 1
1c ; 2b ; 3b ; 4c ; 5a ; 6c ; 7a ; 8c ; 9g ; 10b ; 11c
Option numéro 2
1b ; 2b ; 3b ; 4b ; 5B; 6b ; 7c ; 8a ; 9b ; 10c ; 11a.
Tests finaux
TRAVAIL DE VÉRIFICATION POUR LE COURS
"Biologie générale" 10e année
Option 1.
Instructions pour les étudiants
Le test comprend les parties A, B, C. Il dure 60 minutes. Lisez attentivement chaque tâche et les options de réponse suggérées, le cas échéant. Répondez seulement après avoir compris la question et analysé toutes les options de réponse.
Terminez les tâches dans l'ordre dans lequel elles sont données. Si une tâche vous pose un problème, sautez-la et essayez de compléter celles des réponses dont vous êtes sûr. Vous pouvez revenir aux tâches manquées si vous avez le temps.
Un ou plusieurs points sont accordés pour l'accomplissement de tâches de complexité variable. Les points que vous recevez pour les tâches terminées sont additionnés. Essayez d'accomplir autant de tâches que possible et marquez le plus de points.
Nous vous souhaitons du succès !
La formation des premiers composés organiques sur Terre est appelée évolution chimique. Il a précédé l'évolution biologique. Les étapes de l'évolution chimique ont été identifiées par A.I. Oparin.
Stade I - non biologique ou abiogène (du grec u, un - particule négative, bios - vie, genèse - origine). A ce stade, des réactions chimiques ont eu lieu dans l'atmosphère de la Terre et dans les eaux de l'océan primaire, saturées de diverses substances inorganiques, dans des conditions de rayonnement solaire intense. Au cours de ces réactions, des substances organiques simples pourraient être formées à partir de substances inorganiques - acides aminés, alcools, acides gras, bases azotées.
La possibilité de synthétiser des substances organiques à partir d'inorganiques dans les eaux de l'océan primaire a été confirmée dans les expériences du scientifique américain S. Miller et des scientifiques nationaux A.G. Pasynsky et T.E. Pavlovskaya.
Miller a conçu une installation contenant un mélange de gaz - méthane, ammoniac, hydrogène, vapeur d'eau. Ces gaz auraient pu faire partie de l'atmosphère primaire. Dans l'autre partie de l'appareil, il y avait de l'eau que l'on portait à ébullition. Les gaz et la vapeur d'eau qui circulaient dans l'appareil à haute pression ont été exposés à des décharges électriques pendant une semaine. En conséquence, environ 150 acides aminés se sont formés dans le mélange, dont certains font partie des protéines.
Par la suite, la possibilité de synthétiser d'autres substances organiques, dont des bases azotées, a été confirmée expérimentalement.
Étape II - la synthèse des protéines - des polypeptides qui pourraient être formés à partir d'acides aminés dans les eaux de l'océan primaire.
Stade III - l'apparition de coacervats (du latin coacervus - caillot, tas). Les molécules protéiques amphotériques, dans certaines conditions, peuvent se concentrer spontanément et former des complexes colloïdaux, appelés coacervats.
Les gouttelettes de coacervat sont formées en mélangeant deux protéines différentes. Une solution d'une protéine dans l'eau est claire. Lors du mélange de différentes protéines, la solution devient trouble ; au microscope, des gouttes flottant dans l'eau y sont visibles. De telles gouttes - des coacervats pourraient apparaître dans les eaux de 1000 océans primaires, où se trouvaient diverses protéines.
Certaines des propriétés des coacervats sont extérieurement similaires aux propriétés des organismes vivants. Par exemple, ils "absorbent" de l'environnement et accumulent sélectivement certaines substances, augmentent en taille. On peut supposer que les substances à l'intérieur des coacervats sont entrées dans des réactions chimiques.
Étant donné que la composition chimique du "bouillon" dans différentes parties de l'océan primaire était différente, la composition chimique et les propriétés des coacervats n'étaient pas les mêmes. Des relations de compétition pour les substances dissoutes dans le « bouillon » pourraient se former entre les coacervats. Cependant, les coacervats ne peuvent pas être considérés comme des organismes vivants, car ils n'avaient pas la capacité de se reproduire.
Stade IV - l'émergence de molécules d'acide nucléique capables d'auto-reproduction.
Des études ont montré que de courtes chaînes d'acides nucléiques sont capables de doubler sans aucun lien avec les organismes vivants - dans un tube à essai. La question se pose : comment le code génétique est-il apparu sur Terre ?
Le scientifique américain J. Bernal (1901-1971) a prouvé que les minéraux jouaient un rôle important dans la synthèse des polymères organiques. Il a été montré qu'un certain nombre de roches et de minéraux - basalte, argiles, sable - ont des propriétés informationnelles, par exemple, les polypeptides peuvent être synthétisés sur les argiles.
Apparemment, au départ, un "code minéralogique" est apparu par lui-même, dans lequel le rôle de "lettres" était joué par des cations d'aluminium, de fer, de magnésium, alternant dans divers minéraux dans un certain ordre. Dans les minéraux, un code à trois, quatre et cinq lettres apparaît. Ce code détermine la séquence de connexion des acides aminés dans une chaîne protéique. Puis le rôle de la matrice d'information est passé des minéraux à l'ARN, puis à l'ADN, qui s'est avéré plus fiable pour la transmission des traits héréditaires.
Cependant, les processus de l'évolution chimique n'expliquent pas comment les organismes vivants sont apparus. Les processus qui ont conduit à la transition du non-vivant au vivant, J. Bernal a appelé biopoïèse. La biopoïèse comprend des étapes qui auraient dû précéder l'apparition des premiers organismes vivants : l'émergence des membranes chez les coacervats, le métabolisme, la capacité de se reproduire, la photosynthèse, la respiration de l'oxygène.
La formation de membranes cellulaires en disposant des molécules lipidiques à la surface des coacervats pourrait conduire à l'apparition des premiers organismes vivants. Cela a assuré la stabilité de leur forme. L'inclusion de molécules d'acide nucléique dans les coacervats a fourni leur capacité à se reproduire. Au cours du processus d'auto-reproduction des molécules d'acide nucléique, des mutations sont apparues qui ont servi de matériau.
Ainsi, sur la base des coacervats, les premiers êtres vivants pourraient surgir. Ils étaient apparemment hétérotrophes et se nourrissaient de la matière organique complexe riche en énergie contenue dans les eaux de l'océan primaire.
À mesure que le nombre d'organismes augmentait, la compétition entre eux s'intensifiait, tandis que l'apport de nutriments dans les eaux océaniques diminuait. Certains organismes ont acquis la capacité de synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques en utilisant l'énergie solaire ou l'énergie de réactions chimiques. C'est ainsi que sont nés les autotrophes, capables de photosynthèse ou de chimiosynthèse.
Les premiers organismes étaient anaérobies et recevaient de l'énergie grâce à des réactions d'oxydation sans oxygène telles que la fermentation. Cependant, l'avènement de la photosynthèse a conduit à l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère. En conséquence, la respiration est apparue - une voie d'oxydation aérobie de l'oxygène, qui est environ 20 fois plus efficace que la glycolyse.
À l'origine, la vie s'est développée dans les eaux de l'océan, car un fort rayonnement ultraviolet avait un effet néfaste sur les organismes terrestres. L'apparition de la couche d'ozone à la suite de l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère a créé les conditions préalables à l'émergence d'organismes vivants sur terre.
La situation était différente à la surface de la Terre.
Ici, les hydrocarbures initialement formés doivent être entrés en interaction chimique avec les substances qui les entourent, principalement avec la vapeur d'eau de l'atmosphère terrestre. Les hydrocarbures regorgent d'un potentiel chimique énorme. De nombreuses études d'un certain nombre de chimistes, en particulier les travaux de l'académicien russe A. Favorsky et de son école, montrent la capacité exceptionnelle des hydrocarbures pour diverses transformations chimiques. Nous nous intéressons particulièrement à la capacité des hydrocarbures à ajouter relativement facilement de l'eau à lui-même. Il ne fait aucun doute que ces hydrocarbures qui sont apparus à l'origine à la surface de la terre, dans leur masse principale, auraient dû se combiner avec de l'eau. À la suite de cela, diverses nouvelles substances se sont formées dans l'atmosphère terrestre. Auparavant, les molécules d'hydrocarbures étaient constituées de deux éléments seulement : le carbone et l'hydrogène. Mais l'eau, en plus de l'hydrogène, contient également de l'oxygène. Par conséquent, les molécules des substances nouvellement émergentes contenaient déjà des atomes de trois éléments différents - le carbone, l'hydrogène et l'oxygène. Bientôt, ils ont été rejoints par un autre quatrième élément - l'azote.
Dans l'atmosphère des grandes planètes (Jupiter et Saturne), avec les hydrocarbures, on peut toujours trouver un autre gaz - l'ammoniac. Ce gaz nous est bien connu, puisque sa dissolution dans l'eau forme ce que nous appelons l'ammoniac. L'ammoniac est un composé d'azote et d'hydrogène. Ce gaz a également été trouvé en quantités importantes dans l'atmosphère terrestre au cours de cette période de son existence, que nous décrivons maintenant. Par conséquent, les hydrocarbures sont entrés en combinaison non seulement avec la vapeur d'eau, mais aussi avec l'ammoniac. Dans le même temps, des substances sont apparues, dont les molécules étaient déjà constituées de quatre éléments différents - le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.
Ainsi, à l'époque que nous décrivons, la Terre était une sphère rocheuse nue, enveloppée depuis la surface par une atmosphère de vapeur d'eau. Dans cette atmosphère, sous forme de gaz, il y avait aussi ces diverses substances qui étaient obtenues à partir d'hydrocarbures. Nous pouvons à juste titre appeler ces substances des substances organiques, bien qu'elles soient apparues bien avant l'apparition des premiers êtres vivants. Dans leur structure et leur composition, ils étaient similaires à certains des composés chimiques pouvant être isolés du corps des animaux et des plantes.
La Terre s'est progressivement refroidie, cédant sa chaleur à l'espace interplanétaire froid. Enfin, la température de sa surface s'est approchée de 100 degrés, puis la vapeur d'eau de l'atmosphère a commencé à s'épaissir en gouttes et sous forme de pluie s'est précipitée vers la surface chaude du désert de la Terre. De puissantes pluies torrentielles se sont déversées sur la Terre et l'ont inondée, formant l'océan primordial en ébullition. La matière organique de l'atmosphère a également été emportée par ces averses et passée dans les eaux de cet océan.
Qu'allait-il leur arriver ensuite ? Pouvons-nous raisonnablement répondre à cette question ? Oui, à l'heure actuelle, nous pouvons facilement préparer ces substances ou des substances similaires, les obtenir artificiellement dans nos laboratoires à partir des hydrocarbures les plus simples. Prenons une solution aqueuse de ces substances et laissons reposer à une température plus ou moins élevée. Ces substances resteront-elles alors inchangées ou subiront-elles diverses sortes de transformations chimiques ? Il s'avère que même pendant les courtes périodes pendant lesquelles nous pouvons effectuer nos observations en laboratoire, les substances organiques ne restent pas inchangées, mais sont converties en d'autres composés chimiques. L'expérience directe nous montre que dans ce genre de solutions aqueuses de substances organiques, les transformations sont si nombreuses et variées qu'il est même difficile de les décrire brièvement. Mais la direction générale principale de ces transformations se résume au fait que de petites molécules relativement simples de substances organiques primaires se combinent entre elles de mille manières et forment ainsi des molécules de plus en plus grosses et complexes.
Pour plus de clarté, je ne donnerai ici que deux exemples. En 1861, notre célèbre compatriote, le chimiste A. Butlerov, a montré que si vous dissolvez du formol dans de l'eau de chaux et laissez cette solution reposer dans un endroit chaud, elle acquiert après un certain temps un goût sucré. Il s'avère que dans ces conditions, six molécules de formol se combinent pour former une molécule de sucre plus grande et plus complexe.
Le membre le plus âgé de notre Académie des sciences, Alexei Nikolaevich Bach, a laissé une solution aqueuse de formol et de cyanure de potassium au repos pendant longtemps. Dans ce cas, des substances encore plus complexes se sont formées que celles de Butlerov. Ils possédaient d'énormes molécules et dans leur structure se rapprochaient des protéines, les principales substances constitutives de tout organisme vivant.
Il existe des dizaines et des centaines d'exemples de ce type. Ils prouvent sans aucun doute que les substances organiques les plus simples du milieu aquatique peuvent être facilement transformées en composés beaucoup plus complexes tels que des sucres, des protéines et d'autres substances à partir desquelles les corps des animaux et des plantes sont construits.
Les conditions qui ont été créées dans les eaux de l'océan chaud primaire n'étaient pas très différentes des conditions reproduites dans nos laboratoires. Par conséquent, à n'importe quel point de l'océan de cette époque, dans n'importe quelle flaque d'eau asséchée, les mêmes substances organiques complexes auraient dû se former que celles obtenues par Butlerov, Bach et dans les expériences d'autres scientifiques.
Ainsi, à la suite de l'interaction entre l'eau et les dérivés les plus simples des hydrocarbures, à travers une série de transformations chimiques successives, dans les eaux de l'océan primordial, le matériau à partir duquel tous les êtres vivants sont actuellement construits s'est formé. Cependant, ce n'était encore qu'un matériau de construction. Pour que des êtres vivants - des organismes - apparaissent, ce matériau devait acquérir la structure nécessaire, une certaine organisation. Si je peux m'exprimer ainsi, il n'y avait que de la brique et du ciment à partir desquels un bâtiment pouvait être construit, mais ce n'est pas encore le bâtiment lui-même.
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