Amerikiečių mokslininkui Stenliui Milleriui pirmą kartą laboratorinėmis sąlygomis pavyko gauti organines molekules – aminorūgštis, imituojančias tas, kurios buvo primityvioje Žemėje 1952 m. Tada šie eksperimentai tapo sensacija, o jų autorius pelnė pasaulinę šlovę. Šiuo metu Kalifornijos universitete jis tęsia prebiotinės (iki gyvybės) chemijos tyrimus. Įrenginys, ant kurio buvo atliktas pirmasis eksperimentas, buvo kolbų sistema, kurioje vienoje iš jų buvo galima gauti galingą elektros iškrovą esant 100 000 V įtampai. Milleris į šią kolbą pripildė gamtinių dujų – metano, vandenilio ir amoniako, t. kurios buvo primityviosios Žemės atmosferoje. Žemiau esančioje kolboje buvo nedidelis vandens kiekis, kuris imituoja vandenyną. Elektros iškrova savo stiprumu buvo artima žaibui, o Milleris tikėjosi, kad jai veikiant susidaro cheminiai junginiai, kurie, patekę į vandenį, reaguos tarpusavyje ir sudarys sudėtingesnes molekules. Rezultatas pranoko visus lūkesčius. Išjungęs įrenginį vakare ir grįžęs kitą rytą, Milleris pastebėjo, kad vanduo kolboje įgavo gelsvą spalvą. Tai, kas susidarė, buvo aminorūgščių sultinys – baltymų statybinės medžiagos. Taigi šis eksperimentas parodė, kaip lengvai gali susidaryti pirminės gyvų būtybių sudedamosios dalys. Jiems tereikėjo dujų mišinio, nedidelio vandenyno ir mažo žaibo.
Kiti mokslininkai yra linkę manyti, kad senovės Žemės atmosfera skiriasi nuo Millero sumodeliuotos atmosferos ir greičiausiai ją sudarė anglies dioksidas ir azotas. Naudodami šį dujų mišinį ir Millerio eksperimentinę sąranką, chemikai bandė gaminti organinius junginius. Tačiau jų koncentracija vandenyje buvo tokia nereikšminga, lyg maistinių dažų lašas būtų ištirpęs baseine. Natūralu, kad sunku įsivaizduoti, kaip tokiame skystame tirpale galėjo atsirasti gyvybė. Jei antžeminių procesų indėlis kuriant pirminės organinės medžiagos atsargas buvo tikrai toks nežymus, tai iš kur jis apskritai atsirado? Gal iš kosmoso? Asteroidai, kometos, meteoritai ir net tarpplanetinių dulkių dalelės gali nešti organinius junginius, įskaitant aminorūgštis. Šie nežemiški objektai galėtų suteikti pakankamai organinių junginių, kad patektų į pirminį vandenyną arba nedidelį vandens telkinį. Įvykių seka ir laiko intervalas, pradedant nuo pirminės organinės medžiagos susidarymo ir baigiant gyvybės, kaip tokios, atsiradimu, išlieka ir, ko gero, amžinai išliks mįsle, kuri nerimauja daugeliui tyrinėtojų, taip pat klausimas, kas Tiesą sakant, jis laikomas gyvenimu.
Pirmųjų organinių junginių susidarymo Žemėje procesas vadinamas chemine evoliucija. Tai buvo prieš biologinę evoliuciją. Cheminės evoliucijos etapus nustatė A.I. Oparinas.
I etapas– nebiologinis, arba abiogeninis (iš graikų u, un – neigiama dalelė, bios – gyvybė, genesis – kilmė). Šiame etape cheminės reakcijos vyko Žemės atmosferoje ir pirminio vandenyno vandenyse, prisotintuose įvairių neorganinių medžiagų, intensyvios saulės spinduliuotės sąlygomis. Vykstant šioms reakcijoms iš neorganinių medžiagų galėjo susidaryti paprastos organinės medžiagos – aminorūgščių, paprastų angliavandenių, alkoholių, riebalų rūgščių, azoto bazių.
Galimybę sintetinti organines medžiagas iš neorganinių pirminio vandenyno vandenyse patvirtino amerikiečių mokslininko S. Millero ir vietinių mokslininkų A. G. Pasynsky ir T. E. Pavlovskajos eksperimentai.
Milleris suprojektavo instaliaciją, kurioje buvo dujų mišinys – metanas, amoniakas, vandenilis, vandens garai. Šios dujos galėjo būti pirminės atmosferos dalis. Kitoje aparato dalyje buvo vandens, kuris buvo užvirinamas. Aukšto slėgio aparate cirkuliavusios dujos ir vandens garai savaitę buvo veikiami elektros iškrovų. Dėl to mišinyje susidarė apie 150 aminorūgščių, iš kurių dalis yra baltymų dalis.
Vėliau eksperimentiškai buvo patvirtinta galimybė sintetinti kitas organines medžiagas, įskaitant azotines bazes.
II etapas- baltymų – polipeptidų, kurie galėtų susidaryti iš aminorūgščių pirminio vandenyno vandenyse, sintezė.
III etapas- koacervatų atsiradimas (iš lot. coacervus - krešulys, krūva). Amfoteriškumo turinčios baltymų molekulės tam tikromis sąlygomis gali spontaniškai susikoncentruoti ir sudaryti koloidinius kompleksus, kurie vadinami koacervatais.
Koacervatiniai lašeliai susidaro sumaišius du skirtingus baltymus. Vieno baltymo tirpalas vandenyje yra skaidrus. Maišant skirtingus baltymus tirpalas drumsčiasi, jame po mikroskopu matomi vandenyje plūduriuojantys lašai. Tokie lašai – koacervatai galėjo atsirasti 1000 pirminio vandenyno vandenyse, kur buvo išsidėstę įvairūs baltymai.
Kai kurios koacervatų savybės išoriškai panašios į gyvų organizmų savybes. Pavyzdžiui, jie „susigeria“ iš aplinkos ir selektyviai kaupia tam tikras medžiagas, didėja. Galima daryti prielaidą, kad koacervatuose esančios medžiagos pateko į chemines reakcijas.
Kadangi „sultinio“ cheminė sudėtis skirtingose pirminio vandenyno dalyse buvo skirtinga, koacervatų cheminė sudėtis ir savybės nebuvo vienodos. Tarp koacervatų galėtų susiformuoti konkurenciniai santykiai dėl „sultinyje“ ištirpusių medžiagų. Tačiau koacervatai negali būti laikomi gyvais organizmais, nes jiems trūko gebėjimo daugintis savo rūšies.
IV etapas- nukleorūgščių molekulių, galinčių savarankiškai daugintis, atsiradimas.
Tyrimai parodė, kad trumpos nukleorūgščių grandinės sugeba padvigubėti be jokio ryšio su gyvais organizmais – mėgintuvėlyje. Kyla klausimas: kaip Žemėje atsirado genetinis kodas?
Amerikiečių mokslininkas J. Bernalis (1901-1971) įrodė, kad mineralai vaidina svarbų vaidmenį organinių polimerų sintezėje. Buvo įrodyta, kad nemažai uolienų ir mineralų – bazaltas, molis, smėlis – turi informacinių savybių, pavyzdžiui, ant molio gali būti susintetinami polipeptidai.
Matyt, iš pradžių savaime atsirado „mineraloginis kodas“, kuriame „raidžių“ vaidmenį atliko aliuminio, geležies, magnio katijonai, tam tikra seka besikeičiantys įvairiuose mineraluose. Mineraluose atsiranda trijų, keturių ir penkių raidžių kodas. Šis kodas nustato aminorūgščių jungimosi į baltymų grandinę seką. Tada informacinės matricos vaidmuo iš mineralų perėjo į RNR, o vėliau į DNR, kuri pasirodė esanti patikimesnė paveldimų savybių perdavimui.
Tačiau cheminės evoliucijos procesai nepaaiškina, kaip atsirado gyvi organizmai. Procesus, lėmusius perėjimą iš negyvojo į gyvą, J. Bernalis pavadino biopoeze. Biopoezė apima stadijas, kurios turėjo būti prieš pirmųjų gyvų organizmų atsiradimą: membranų atsiradimą koacervatuose, medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis, fotosintezę, deguonies kvėpavimą.
Ląstelių membranų susidarymas dėl lipidų molekulių išdėstymo koacervatų paviršiuje gali lemti pirmųjų gyvų organizmų atsiradimą. Tai užtikrino jų formos stabilumą. Nukleino rūgšties molekulių įtraukimas į koacervatus suteikė jiems galimybę daugintis. Nukleino rūgšties molekulių savaiminio dauginimosi procese atsirado mutacijų, kurios buvo natūralios atrankos medžiaga.
Taigi koacervatų pagrindu galėjo atsirasti pirmosios gyvos būtybės. Matyt, jie buvo heterotrofai ir maitinosi daug energijos turinčiomis sudėtingomis organinėmis medžiagomis, esančiomis pirminio vandenyno vandenyse.
Didėjant organizmų skaičiui, konkurencija tarp jų stiprėjo, nes vandenynų vandenyse sumažėjo maistinių medžiagų pasiūla. Kai kurie organizmai įgavo galimybę sintetinti organines medžiagas iš neorganinių, naudodamiesi saulės energija arba cheminių reakcijų energija. Taip atsirado autotrofai, galintys fotosintezei arba chemosintezei.
Pirmieji organizmai buvo anaerobiniai ir gaudavo energiją per oksidacijos reakcijas be deguonies, pavyzdžiui, fermentaciją. Tačiau fotosintezės atsiradimas paskatino deguonies kaupimąsi atmosferoje. Dėl to atsirado kvėpavimas – deguonies, aerobinės oksidacijos kelias, kuris apie 20 kartų efektyvesnis už glikolizę.
Iš pradžių gyvybė vystėsi vandenyno vandenyse, nes stipri ultravioletinė spinduliuotė turėjo žalingą poveikį sausumos organizmams. Ozono sluoksnio atsiradimas dėl deguonies kaupimosi atmosferoje sudarė prielaidas gyviems organizmams atsirasti sausumoje.
Šiuo metu yra keletas mokslinių gyvybės apibrėžimų, tačiau jie visi yra netikslūs. Kai kurie iš jų yra tokie platūs, kad po jais patenka negyvi objektai, tokie kaip ugnis ar mineralų kristalai. Kitos per siauros, anot jų, palikuonių neduodantys mulai nepripažįstami gyvais.
Vienas sėkmingiausių apibrėžia gyvenimą kaip savarankišką cheminę sistemą, galinčią elgtis pagal Darvino evoliucijos dėsnius. Tai reiškia, kad visų pirma gyvų individų grupė turi susilaukti į save panašių palikuonių, kurie paveldi savo tėvų bruožus. Antra, palikuonių kartose turėtų pasireikšti mutacijų pasekmės – genetiniai pokyčiai, kuriuos paveldi kitos kartos ir sukelia populiacijos kintamumą. Ir, trečia, būtina, kad veiktų natūralios atrankos sistema, dėl kurios vieni individai įgyja pranašumą prieš kitus ir išgyvena pasikeitusiomis sąlygomis, suteikdami palikuonių.
Kokie sistemos elementai buvo reikalingi, kad ji turėtų gyvo organizmo savybių? Daugelis biochemikų ir molekulinių biologų mano, kad RNR molekulės turi reikiamų savybių. Ribonukleorūgštys yra ypatingos molekulės. Kai kurie iš jų gali replikuotis, mutuoti, taip perduodami informaciją, todėl galėtų dalyvauti natūralioje atrankoje. Tiesa, jie patys nesugeba katalizuoti replikacijos proceso, nors mokslininkai tikisi, kad artimiausiu metu bus rastas tokią funkciją atliekantis RNR fragmentas. Kitos RNR molekulės dalyvauja „skaitant“ genetinę informaciją ir perduodant ją į ribosomas, kuriose sintetinamos baltymų molekulės, kuriose dalyvauja trečiojo tipo RNR molekulės.
Taigi primityviausia gyvoji sistema gali būti atstovaujama RNR molekulėms, kurios padvigubėja, patiria mutacijas ir yra natūraliai atrankos. Evoliucijos eigoje RNR pagrindu atsirado specializuotos DNR molekulės – genetinės informacijos saugotojai – ir ne mažiau specializuotos baltymų molekulės, kurios perėmė visų šiuo metu žinomų biologinių molekulių sintezės katalizatorių funkcijas.
Tam tikru metu DNR, RNR ir baltymų „gyva sistema“ rado prieglobstį maišelyje, kurį sudaro lipidų membrana, ir ši struktūra, labiau apsaugota nuo išorinių poveikių, buvo pirmųjų ląstelių, kurios sukėlė pradžią, prototipas. į tris pagrindines gyvybės šakas, kurias šiuolaikiniame pasaulyje atstovauja bakterijos, archėjos ir eukariotai. Kalbant apie tokių pirminių ląstelių atsiradimo datą ir seką, tai lieka paslaptis. Be to, remiantis paprastais tikimybiniais skaičiavimais, evoliuciniam perėjimui nuo organinių molekulių prie pirmųjų organizmų neužtenka laiko – pirmieji pirmuonys atsirado per staigiai.
Daugelį metų mokslininkai manė, kad gyvybė vargu ar galėjo atsirasti ir vystytis tuo laikotarpiu, kai Žemė nuolat susidūrė su didelėmis kometomis ir meteoritais, o šis laikotarpis baigėsi maždaug prieš 3,8 mlrd. Tačiau pastaruoju metu seniausiose nuosėdinėse uolienose Žemėje, esančiose Grenlandijos pietvakariuose, buvo rasta sudėtingų ląstelių struktūrų, kurioms yra mažiausiai 3,86 milijardo metų, pėdsakų. Tai reiškia, kad pirmosios gyvybės formos galėjo atsirasti milijonus metų prieš nustojus bombarduoti mūsų planetą dideliais kosminiais kūnais. Tačiau tuomet galimas ir visiškai kitoks scenarijus (4 pav.). Organinės medžiagos į Žemę pateko iš kosmoso kartu su meteoritais ir kitais nežemiškais objektais, kurie bombardavo planetą šimtus milijonų metų nuo jos susiformavimo. Šiandien susidūrimas su meteoritu yra gana retas įvykis, tačiau ir dabar iš kosmoso kartu su tarpplanetine medžiaga Žemė ir toliau gauna lygiai tokius pačius junginius kaip ir gyvybės aušroje.
Kosminiai objektai, krintantys į Žemę, gali atlikti pagrindinį vaidmenį gyvybės atsiradimui mūsų planetoje, nes, pasak daugelio tyrėjų, ląstelės, panašios į bakterijas, gali atsirasti kitoje planetoje ir kartu su asteroidais patekti į Žemę. Vienas įrodymas, patvirtinantis nežemiškos gyvybės kilmės teoriją, buvo rastas bulvės formos meteorite, vadinamame ALH84001. Iš pradžių šis meteoritas buvo Marso plutos gabalas, kuris vėliau buvo išmestas į kosmosą per sprogimą, kai didžiulis asteroidas susidūrė su Marso paviršiumi, o tai įvyko maždaug prieš 16 mln. Ir prieš 13 tūkstančių metų, po ilgos kelionės Saulės sistemoje, šis meteorito pavidalo Marso uolienų fragmentas nusileido Antarktidoje, kur neseniai buvo aptiktas. Išsamus meteorito tyrimas jo viduje atskleidė lazdelės formos struktūras, primenančias suakmenėjusias bakterijas, o tai sukėlė karštas mokslines diskusijas apie gyvybės galimybę giliai Marso plutoje. Šie ginčai bus išspręsti ne anksčiau kaip 2005 m., kai Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija vykdys tarpplanetinę erdvėlaivio misiją į Marsą, kad paimtų Marso plutos pavyzdžius ir pristatytų juos į Žemę. Ir jei mokslininkams pavyks įrodyti, kad mikroorganizmai kažkada gyveno Marse, tuomet bus galima drąsiau kalbėti apie nežemišką gyvybės kilmę ir galimybę atnešti gyvybę iš Kosmoso.
apima4 patikros darbai ir 1 galutinis bandymas:
Tikrinimo darbas šia tema
„Gyvybės kilmė žemėje“
A dalis Užrašykite klausimų numerius, šalia jų parašykite teisingų atsakymų raides.
1. Gyvi daiktai skiriasi nuo negyvų dalykų:
a) neorganinių junginių sudėtis; b) katalizatorių buvimas;
c) molekulių sąveika tarpusavyje; d) medžiagų apykaitos procesai.
2. Pirmieji gyvi organizmai mūsų planetoje buvo:
a) anaerobiniai heterotrofai; b) aerobiniai heterotrofai;
c) autotrofai; d) simbiontiniai organizmai.
3. Abiogenezės teorijos esmė:
4. Louis Pasteur eksperimentai pasirodė neįmanomi:
a) spontaniškas gyvybės generavimas; b) gyvųjų atsiradimas tik iš gyvųjų; c) „gyvybės sėklų“ įnešimas iš Kosmoso;
d) biocheminė evoliucija.
5. Iš šių sąlygų svarbiausios gyvybės atsiradimui yra:
a) radioaktyvumas; b) skysto vandens buvimas; c) dujinio deguonies buvimas; d) planetos masė.
6. Anglis yra gyvybės Žemėje pagrindas, nes jis:
a) yra labiausiai paplitęs elementas Žemėje;
b) pirmasis iš cheminių elementų pradėjo sąveikauti su vandeniu;
c) turi mažą atominę masę;
d) geba sudaryti stabilius junginius su dvigubomis ir trigubomis jungtimis.
7. Kreacionizmo esmė:
a) gyvųjų kilmė iš negyvojo; b) gyvųjų kilmė iš gyvųjų;
c) pasaulio sutvėrimas Dievo; d) atnešti gyvybę iš kosmoso.
8. Kai prasidėjo geologinė Žemės istorija: a) daugiau nei 6 mlrd. b) 6 mln.; c) prieš 3,5 milijardo metų?
9. Kur atsirado pirmieji neorganiniai junginiai: a) Žemės gelmėse; b) pirminiame vandenyne; c) pirminėje atmosferoje?
10. Kokia buvo pirminio vandenyno atsiradimo prielaida: a) atvėsinti atmosferą; b) skęsta žemė; c) požeminių šaltinių atsiradimas?
11. Kokios yra pirmosios organinės medžiagos, kurios atsirado vandenyno vandenyse: a) baltymai; b) riebalai; c) angliavandeniai; d) nukleino rūgštys?
12. Kokias savybes turėjo konservantai: a) augimas; b) medžiagų apykaita; c) dauginimasis?
13. Kokios savybės būdingos probiontui: a) medžiagų apykaita; b) augimas; c) dauginimasis?
14. Kokį maitinimosi būdą turėjo pirmieji gyvi organizmai: a) autotrofinis; b) heterotrofinis?
15. Kokios organinės medžiagos atsirado atsiradus fotosintetiniams augalams : a) baltymai; b) riebalai; c) angliavandeniai; d) nukleino rūgštys?
16.
Kurių organizmų atsiradimas sudarė sąlygas vystytis gyvūnų pasauliui: a) bakterijos; b) melsvadumbliai; c) žalieji dumbliai?
B dalis Užbaikite sakinius.
1. Teorija, postuluojanti Dievo (Kūrėjo) pasaulio sukūrimą -….
2. Ikibranduoliniai organizmai, neturintys apvalkalo apriboto branduolio ir savaiminio dauginimosi galinčių organelių –….
3. Faziškai atskirta sistema, sąveikaujanti su išorine aplinka kaip atvira sistema -….
4. Sovietų mokslininkas, pasiūlęs koacervatinę gyvybės atsiradimo teoriją –….
C dalis Atsakykite į klausimą.
Išvardykite pagrindines A.I teorijos nuostatas. Oparinas.
Kodėl nukleorūgščių derinys su koacervato lašais laikomas svarbiausiu gyvybės atsiradimo etapu?
Patikrinimo darbas tema „Cheminė ląstelės organizacija“
1 variantas
Išbandyk save testą
2. Kokie cheminiai elementai yra ląstelėje
makroelementai: a) deguonis; b) anglis; c) vandenilis; d) azotas; e) fosforo; f) siera; g) natrio; h) chloro; i) kalio; j) kalcio; l) geležies; m) magnio; m) cinko?
3. Kokia vandens dalis vidutiniškai yra ląstelėje: a) 80%; b) 20 %; 1%?
Kokio gyvybiškai svarbaus junginio yra geležyje: a) chlorofilo; b) hemoglobino; c) DNR; d) RNR?
Kurie junginiai yra baltymų molekulių monomerai:
6. Kokia aminorūgščių molekulių dalis jas skiria viena nuo kitos: a) radikalas; b) amino grupė; c) karboksilo grupe?
7. Kokiu cheminiu ryšiu jungiasi pirminės struktūros baltymo molekulėje esančios aminorūgštys: a) disulfidas; b) peptidas; c) vandenilis?
8. Kiek energijos išsiskiria skaidant 1 g baltymo: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
9. Kokios yra pagrindinės baltymų funkcijos: a) pastatymas; b) katalizinis; c) variklis; d) transportas; e) apsauginis; f) energija; g) visa tai, kas išdėstyta pirmiau?
10. Kokie junginiai vandens atžvilgiu yra lipidai: a) hidrofiliniai; b) hidrofobinis?
11. Kai riebalai sintetinami ląstelėse: a) ribosomose; b) plastidai; c) EPS?
12. Kokią reikšmę augalo organizmui turi riebalai: a) membranų sandara; b) energijos šaltinis; c) šilumos reguliavimas?
13. Iš kurio proceso susidaro organinės medžiagos
neorganiniai: a) baltymų biosintezė; b)) fotosintezė; c) ATP sintezė?
14. Kokie angliavandeniai yra monosacharidai: a) sacharozė; b) gliukozė; c) fruktozė; d) galaktozė; e) ribozė; e) dezoksiribozė; g) celiuliozė?
15. Kokie polisacharidai būdingi augalų ląstelėms: a) celiuliozė; b) krakmolo; c) glikogenas; d) chitinas?
Koks yra angliavandenių vaidmuo gyvūnų ląstelėje:
17. Kas įeina į nukleotidą: a) aminorūgštis; b) azoto bazė; c) likusią fosforo rūgšties dalį; d) angliavandenių?
18. Kokia spiralė yra DNR molekulė: a) viena; b) dvigubai?
19. Kuri iš nukleorūgščių yra didžiausio ilgio ir molekulinės masės:
a) DNR; b) RNR?
Užbaikite sakinius
Angliavandeniai skirstomi į grupes …………………….
Riebalai yra ……………………
Ryšys tarp dviejų aminorūgščių vadinamas ……………
Pagrindinės fermentų savybės yra ………… ..
DNR atlieka …………… ..
RNR atlieka ……………… ..
1. Kurių keturių elementų kiekis ląstelėje ypač didelis: a) deguonies; b) anglis; c) vandenilis; d) azotas; e) geležies; f) kalio; g) siera; h) cinko; i) medus?
2. Kokiai cheminių elementų grupei yra 1,9 % šlapios masės
ląstelės; a) organogenai (anglis, vandenilis, azotas, deguonis); c) makroelementai; b) mikroelementai?
Kuriame gyvybiškai svarbiame junginyje yra magnio: a) chlorofilo; b) hemoglobino; c) DNR; d) RNR?
Kokia vandens svarba ląstelės gyvybei:
5. Kas yra riebalai tirpūs: a) vandenyje; b) acetonas; c) oras; d) benzinas?
6. Kokia riebalų molekulės cheminė sudėtis: a) aminorūgštys; b) riebalų rūgštys; c) glicerinas; d) gliukozė?
7. Kokią reikšmę gyvūno organizmui turi riebalai: a) membranų sandara; b) energijos šaltinis; c) šilumos reguliavimas; d) vandens šaltinis; e) visa tai, kas išdėstyta pirmiau?
Kiek energijos išsiskiria skaidant 1 g riebalų: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
Kas susidaro vykstant fotosintezei: a) baltymai; b) riebalai; c) angliavandeniai?
11. Kokie polisacharidai būdingi gyvūninei ląstelei: a) celiuliozė; b) krakmolo; c) glikogenas; d) chitinas?
12. Koks yra angliavandenių vaidmuo augalo ląstelėje: a) pastatas; b) energija; c) transportas; d) nukleotidų komponentas?
13. Kiek energijos išsiskiria skaidant 1 g angliavandenių: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
Kiek iš žinomų aminorūgščių dalyvauja baltymų sintezėje: a) 20; b) 23; c) 100?
Kuriuose sintetinamos ląstelės baltymų organelės: a) chloroplastuose; b) ribosomos; c) mitochondrijose; d) EPS?
17. Kas yra nukleorūgšties monomeras:
a) aminorūgštis; b) nukleotidas; c) baltymo molekulė?
18. Kokioms medžiagoms priklauso ribozė: a) baltymai; b) riebalai; c) angliavandeniai?
19. Kokios medžiagos yra DNR nukleotiduose: a) adeninas; b) guaninas; c) citozinas; d) uracilo; e) timinas; f) fosforo rūgštis, g) ribozė; h) dezoksiribozė?
II
... Užbaikite sakinius
1. Angliavandeniai skirstomi į grupes ………………….
2. Riebalai yra …………………
3. Ryšys tarp dviejų aminorūgščių vadinamas ……………
4. Pagrindinės fermentų savybės yra ………… ..
5. DNR atlieka …………… .. funkcijas.
6. RNR atlieka …………… .. funkcijas.
DEKODERIS
Pasirinkimo numeris 1
I a: 2-d, f, g, h, i, k, l, m; 3-a; 4 GB; 5-d; 6-a; 7-6; 8-a; 9-g; 10-6; 11 colių; 12-a, b; 13-6; 14-b, c, d, e; 15-a, b; XVI amžiuje; 17-b, c, d; 18-6; 19-a.
2 variantas
1-a, b, c, d; 2-6; 3-a; 4-d; 5-b, c, d; 6-b, c; 7-d; 8-6; 9 colių; 10-a, b; XI amžius; 12-a.b, d; 13-a; 14-a; 15-b; 16-b, c, d; 17-6; 18 colių; 19-a.b.v, d, f, 3.
1.monosacharidai, oligosacharidai, polisacharidai
2.glicerolio ir aukštesniųjų riebalų rūgščių esteriai
3.peptidas
4. Katalizės greičio specifiškumas ir priklausomybė priklauso nuo temperatūros, pH, substrato ir fermentų koncentracijos
5.paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas
6. pasiuntiniai RNR perduoda informaciją apie baltymo struktūrą iš RK į baltymų sintezės vietą, nustato aminorūgščių vietą baltymų molekulėse. Transporto RNR tiekia aminorūgštį į baltymų sintezės vietą. Ribosominės RNR yra ribosomų dalis, nulemiančios jų struktūrą ir funkcionavimą.
Tikrinimo darbas tema "Ląstelių struktūra ir gyvybinė veikla"
1 variantas
I. Kokios gyvos ląstelės savybės priklauso nuo biologinių membranų veikimo:
a) selektyvus pralaidumas; b) vandens absorbcija ir sulaikymas; c) jonų mainai; d) izoliacija nuo aplinkos ir ryšys su ja; e) visa tai, kas išdėstyta pirmiau?
2. Per kurias membranos dalis teka vanduo: a) lipidinis sluoksnis; b) baltymų poras?
3. Kokios citoplazmos organelės turi vienamembranę struktūrą: a) išorinė ląstelės membrana; b) ES; c) mitochondrijos; d) plastidai; e) ribosomos; f) Golgi kompleksas; g) lizosomos?
4. Kas skiria ląstelės citoplazmą nuo aplinkos: a) ES (endoplazminio tinklo) membranos; b) išorinė ląstelės membrana?
Iš kiek subvienetų ribosoma susideda iš: a) vieno; b) du; c) trys?
Kas yra įtraukta į ribosomą: a) baltymai; b) lipidai; c) DNR; d) RNR?
Kokios organelės būdingos tik augalų ląstelėms: a) ES; b) ribosomos; c) mitochondrijos; d) plastidai?
Kurie plastidai yra bespalviai: a) leukoplastai; b) chloroplastai; c) chromoplastai?
11. Kuriems organizmams būdingas branduolys: a) prokariotams; b) eukariotai?
12. Kuri iš branduolinių struktūrų dalyvauja ribosomų subvienetų surinkime: a) branduolio apvalkalas; b) branduolys; c) branduolinės sultys?
13. Kuris iš membranų komponentų lemia selektyvaus pralaidumo savybę: a) baltymai; b) lipidai?
14. Kaip didelės baltymų molekulės ir dalelės praeina per membraną: a) fagocitozė; b) pinocitozė?
15. Kokios citoplazmos organelės turi nemembraninę struktūrą: a) ES; b) mitochondrijos; c) plastidai; d) ribosomos; e) lizosomos?
16. Kuris organoidas sujungia ląstelę į vientisą visumą, atlieka medžiagų pernešimą, dalyvauja baltymų, riebalų, kompleksinių angliavandenių sintezėje: a) išorinė ląstelės membrana; b) ES; c) Golgi kompleksas?
17. Kurioje iš branduolio struktūrų yra ribosomų subvienetų sankaupa: a) branduolio sultyse; b) branduolyje; c) branduoliniame apvalkale?
18. Kokia yra ribosomų funkcija: a) fotosintezė; b) baltymų sintezė; c) riebalų sintezė; d) ATP sintezė; e) transporto funkcija?
19. Kokia ATP molekulės sandara: a) biopolimeras; b) nukleotidas; c) monomeras?
20. Kuriuose organelėse ATP sintetinamas augalo ląstelėje: a) ribosomose; b) mitochondrijose; c) chloroplastuose?
21. Kiek energijos yra ATP: a) 40 kJ; b) 80 kJ; c) 0 kJ?
22. Kodėl disimiliacija vadinama energijos mainais: a) energija absorbuojama; b) išsiskiria energija?
23. Kas apima asimiliacijos procesą: a) organinių medžiagų sintezę absorbuojant energiją; b) organinių medžiagų skilimas išskiriant energiją?
24. Kokie ląstelėje vykstantys procesai yra asimiliaciniai: a) baltymų sintezė; b) fotosintezė; c) lipidų sintezė; d) ATP sintezė; e) kvėpuoti?
25. Kurioje fotosintezės stadijoje susidaro deguonis: a) tamsus; b) šviesa; c) nuolat?
26. Kas nutinka ATP šviesoje fotosintezės stadijoje: a) sintezė; b) skilimas?
27. Koks fermentų vaidmuo fotosintezėje: a) neutralizuoja; b) katalizuoti; c) suskaidyti?
28. Koks yra žmogaus mitybos būdas: a) autotrofinis; b) heterotrofinis; c) sumaišytas?
29. Kokia DNR funkcija baltymų sintezėje: a) savęs padvigubėjimas; b) transkripcija; c) tRNR ir rRNR sintezė?
30. Ką atitinka vieno DNR molekulės geno informacija: a) baltymai; b) aminorūgštis; c) genas?
31. Ką atitinka tripletą ir RNR: a) aminorūgštis; b) baltymai?
32. Kas susidaro ribosomoje baltymų biosintezės procese: a) tretinės struktūros baltymas; b) antrinės struktūros baltymas; a) polipeptidinė grandinė?
2 variantas
Iš kokių molekulių susideda biologinė membrana: a) baltymai; b) lipidai; c) angliavandeniai; d) vanduo; e) ATP?
Per kurias membranos dalis pernešami jonai: a) lipidų sluoksnis; b) baltymų poras?
Kokios citoplazmos organelės yra dviejų membranų sandaros: a) ES; b) mitochondrijos; c) plastidai; d) Golgi kompleksas?
a) daržovių; b) gyvūnai?
Ten, kur susidaro ribosomų subvienetai, a) citoplazmoje; b) šerdyje; c) vakuolėse?
Kuriuose organelėse yra ribosomos:
7. Kodėl mitochondrijos vadinamos ląstelių energetinėmis stotimis: a) vykdo baltymų sintezę; b) ATP sintezė; c) angliavandenių sintezė; d) ATP skilimas?
8. Kokios organelės yra bendros augalų ir gyvūnų ląstelėms: a) ES; b) ribosomos; c) mitochondrijos; d) plastidai? 9. Kurie plastidai yra oranžinės raudonos spalvos: a) leukoplastai; b) chloroplastai; c) chromoplastai?
10. Kurie plastidai kaupia krakmolą: a) leukoplastai; b) chloroplastai; c) chromoplastai?
11. Kokiai branduolio struktūrai būdingos paveldimos organizmo savybės: a) branduolio apvalkalas; b) branduolinės sultys; c) chromosomos; d) branduolys?
12. Kokios yra branduolio funkcijos: a) paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas; b) dalyvavimas ląstelių dalijime; c) dalyvavimas baltymų biosintezėje; d) DNR sintezė; e) RNR sintezė; f) ribosomų subvienetų susidarymas?
13. Kaip vadinamos vidinės mitochondrijų struktūros: a) granulės; b) cristae; c) matrica?
14. Kokias struktūras sudaro vidinė chloroplasto membrana: a) gran tilakoidai; b) stromos tilakoidai; c) stroma; d) Crista?
15. Kurie plastidai yra žali: a) leukoplastai; b) chloroplastai; c) chromoplastai?
16. Kokios plastidės suteikia spalvą gėlių žiedlapiams, vaisiams, rudens lapams:
a) leukoplastai; b) chloroplastai; c) chromoplastai?
17. Atsiradus kokiai struktūrai branduolys atsiskyrė nuo citoplazmos: a) chromosomos; b) branduolys; c) branduolinės sultys; d) branduolinis apvalkalas?
18. Kas yra branduolio gaubtas: a) ištisinis gaubtas; b) akytas apvalkalas?
19. Kokie junginiai yra ATP dalis: a) azoto bazė; b) angliavandenių; c) trys fosforo rūgšties molekulės; d) glicerinas; e) aminorūgštis?
20. Kuriuose organeliuose gyvūno ląstelėje sintetinamas ATP: a) ribosomos; b) mitochondrijos; c) chloroplastai?
21. Kokio proceso, vykstančio mitochondrijose, rezultate sintetinamas ATP: a) fotosintezė; b) kvėpavimas; c) baltymų biosintezė?
22. Kodėl asimiliacija vadinama plastiniais mainais: a) susidaro organinės medžiagos; b) suyra organinė medžiaga?
23. Kas apima disimiliacijos procesą: a) organinių medžiagų sintezę absorbuojant energiją; c) organinių medžiagų skilimas išskiriant energiją?
24. Kuo skiriasi organinių medžiagų oksidacija mitochondrijose
nuo tų pačių medžiagų degimo: a) šilumos išsiskyrimas; b) šilumos išsiskyrimas ir ATP sintezė; c) ATP sintezė; d) oksidacijos procesas vyksta dalyvaujant fermentams; e) nedalyvaujant fermentams?
25. Kuriose ląstelės organelėse vyksta fotosintezės procesas: a) mitochondrijose; b) ribosomos; c) chloroplastai; d) chromoplastai?
26. Kurį junginį skaidant, fotosintezės metu išsiskiria laisvasis deguonis:
a) C0 2; b) H20; c) ATP?
27. Kurie augalai sukuria daugiausiai biomasės ir išskiria daugiausiai deguonies:
a) ginčijamas; b) sėkla; c) dumbliai?
28. Kokie ląstelės komponentai tiesiogiai dalyvauja baltymų biosintezėje: a) ribosomos; b) branduolys; c) branduolinis apvalkalas; d) chromosomos?
29. Kokioje branduolio struktūroje yra informacijos apie vieno baltymo sintezę: a) DNR molekulė; b) nukleotidų tripletas; c) genas?
30. Iš kokių komponentų susideda ribosomos kūnas: a) membranos; b) baltymai; c) angliavandeniai; d) RNR; e) riebalai?
31. Kiek aminorūgščių dalyvauja baltymų biosintezėje, a) 100; b) 30; per 20?
32. Kur susidaro kompleksinės baltymo molekulės struktūros: a) ribosomoje; b) citoplazminėje matricoje; c) endoplazminio tinklo kanaluose?
Apžiūra
1 variantas:
1e; 2b; 3a, f, g; 4b; 5 B; 6a, d; 7b; 8g; 9a; 10b; 11b; 12b; 13b; 14a; 15 g; 16b; 17b; 18b; 19b, c; 20b, c; 21b; 22b; 23a; 24a, b, c, d; 25b; 26 a; 27 a, b, c; 28b; 29b, c; 30a; 31a; 32c.
2 variantas:
1a, b; 2a4 3b, c; 4a; 5 B; 6a, c, d, e; 7b; 8a, b, c; 9c; 10a; 11c; 12visi; 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.
Patikrinimo darbas tema "Organizmų dauginimasis ir vystymasis"
"Atšildykite"
Koks yra ląstelės gyvavimo ciklas?
Kokie yra poembrioninio vystymosi tipai?
Kokia yra blastulės struktūra?
Kokias funkcijas atlieka chromosomos?
Kas yra mitozė?
Kas yra ląstelių diferenciacija?
Kokia yra gastrulės struktūra?
Kokie gemalo sluoksniai susidaro embriono vystymosi metu?
Įvardinkite tris Rusijos mokslininkus, kurie labai prisidėjo prie embriologijos raidos.
Išvardykite daugialąsčių gyvūnų embriono vystymosi stadijas.
Kas yra embriono indukcija?
Kokie yra netiesioginės plėtros pranašumai prieš tiesioginę plėtrą?
Į kokius periodus skirstomas individualus organizmų vystymasis?
Kas yra ontogeniškumas?
Kokie faktai patvirtina, kad embrionas yra vientisa sistema?
Koks yra chromosomų ir DNR rinkinys mejozės 1 ir 2 fazėse?
Kas yra reprodukcinis laikotarpis?
Koks yra chromosomų ir DNR rinkinys mejozės 1 ir 2 metafazėse?
Koks yra chromosomų ir DNR skaičius mitozės anafazės ir 2 mejozės anafazės metu?
Išvardykite nelytinio dauginimosi tipus.
Išvardykite embriogenezės etapus.
Kiek chromosomų ir DNR turės ląstelės mitozės metafazėje ir 2 mejozės telofazėje?
Kas yra blastulos vegetatyvinis polius?
Įvardykite chromosomų tipus (pagal struktūrą).
Kas yra Blastocel ir Gastrocoel?
Suformuluokite biogenetinį dėsnį.
Kas yra ląstelių specializacija?
Kas yra mejozė?
Koks yra chromosomų skaičius ląstelėse mitozės pradžioje ir pabaigoje?
Kas yra stresas?
Išvardykite mejozės fazes.
Kiek kiaušinėlių ir spermatozoidų susidaro dėl gametogenezės?
Kas yra dvivalentės?
Kas yra pirminės ir antrinės ertmės?
Kas yra neurula?
Iš kokių laikotarpių susideda tarpfazė?
Kokia yra apvaisinimo biologinė reikšmė?
Kaip baigiasi antrasis mejozės dalijimasis?
Kas yra homeostazė?
Kas yra sporuliacija?
Kokia yra biologinė reprodukcijos prasmė?
Kokia reprodukcijos reikšmė gamtoje?
Kas yra gastrula?
Kokios yra paukščio kiaušinio dalys?
Kokias funkcijas atlieka zigota?
Kaip regeneracija pasireiškia labai organizuotuose gyvūnuose ir žmonėse?
Kokie gemalo sluoksniai susidaro daugialąsčiams gyvūnams gastrulos stadijoje?
Išvardykite mejozės fazes.
Kokius etapus gyvūnai išgyvena vystymosi metu su metamorfoze?
Kas yra tiesioginė ir netiesioginė plėtra?
Kuo skilimas skiriasi nuo mitozinio dalijimosi?
Kokie yra žmogaus poembrioninio vystymosi etapai?
Kas yra amitozė?
Kokie organai vystosi žmogaus embrione iš mezodermos?
Koks yra chromosomų ir DNR rinkinys mejozės 1 ir 2 anafazėje?
Išvardykite mitozės fazes.
Kas yra gyvūnų embriono vystymasis?
Koks yra chromosomų ir DNR skaičius ląstelėse mitozės fazėje ir 2 mejozės anafazėje?
Kokios yra kiaušinėlio ir spermos funkcijos?
Kokia yra chromosomos struktūra?
Kiek chromosomų ir DNR bus ląstelėje mitozės anafazėje ir 1 mejozės metafazėje?
Kas nutinka ląstelei tarpfazės metu?
Išvardykite pagrindinius kiaušinėlių formavimosi etapus.
Kas yra regeneracija?
Koks yra chromosomų ir DNR rinkinys mejozės 1 ir 2 telofazėse?
Kas sukūrė biogenetinį dėsnį?
Kas yra konjugacija?
Kas yra kryžminės chromosomos?
Prie ko priveda kirtimas?
Kaip galite paaiškinti paukščių ir žmonių kiaušinių dydžio skirtumus?
Kokia yra blastulės struktūra?
Kurioje mejozės fazėje vyksta konjugacija ir kas tai yra?
Kaip vadinamos oogenezės etapai?
Kurioje mejozės fazėje vyksta kryžminimas ir kas tai yra?
Kokia yra kirtimo biologinė reikšmė?
Iš kurio gemalo sluoksnio susidaro žmogaus širdis?
Kaip baigiasi pirmasis mejozės dalijimasis?
Išbandyk save testą
1. Kokio tipo ląstelių dalijimasis nėra lydimas chromosomų rinkinio sumažėjimo: a) amitozė; b) mejozė; c) mitozė?
2. Koks chromosomų rinkinys gaunamas diploidinio branduolio mitozinio dalijimosi metu: a) haploidinės; b) diploidas?
3. Kiek chromatidžių yra chromosomoje iki mitozės pabaigos: a) dvi; b) vienas?
4. Kokį dalijimąsi lydi chromosomų skaičiaus sumažėjimas (sumažėjimas) ląstelėje per pusę: a) mitozė; 6) amitozė; c) mejozė? 5. Kokioje mejozės fazėje vyksta chromosomų konjugacija: a) 1-oje fazėje; 6) 1 metafazėje; c) 2 fazėje?
6. Kokiam dauginimosi būdui būdingas lytinių ląstelių susidarymas: a) vegetatyvinis; b) aseksualus; c) seksualinis?
7. Kokį chromosomų rinkinį turi spermatozoidai: a) haploidiniai; b) diploidas?
8. Kurioje zonoje gametogenezės metu vyksta mejozinis ląstelių dalijimasis:
a) augimo zonoje; 6) veisimosi zonoje; c) brendimo zonoje?
9. Kokia spermos ir kiaušialąstės dalis yra genetinės informacijos nešėja: a) apvalkalas; b) citoplazma; c) ribosomos; d) šerdis?
10. Su kurio gemalo sluoksnio išsivystymu siejamas antrinės kūno ertmės atsiradimas: a) ektoderma; b) mezoderma; c) endoderma?
11. Dėl kokio gemalo sluoksnio susidaro styga: a) ektoderma; b) endoderma; c) mezoderma?
Parinktis 2
1. Koks dalijimasis būdingas somatinėms ląstelėms: a) amitozė; b) mitozė; c) mejozė?
2. Kiek chromatidžių yra chromosomoje iki profazės pradžios: a) viena; b) du?
3. Kiek ląstelių susidaro dėl mitozės: a) 1; b) 2; c) 3; d) 4?
4. Kokio tipo ląstelių dalijimosi rezultate gaunamos keturios haploidinės ląstelės:
a) mitozė; b) mejozė; c) amitozė?
Kokį chromosomų rinkinį turi zigota: a) haploidinė; b) diploidas?
Kas susidaro dėl ovogenezės: a) spermatozoidai; b) kiaušialąstė; c) zigota?
7. Kuris iš organizmų dauginimosi būdų evoliucijos procese atsirado vėliau nei visi: a) vegetatyvinis; b) aseksualus; c) seksualinis?
9. Kodėl dvisluoksnio embriono stadija vadinama gastrula:
a) atrodo kaip skrandis; b) turi žarnyno ertmę; c) turi skrandį?
10.Su kurio gemalo sluoksnio atsiradimas prasideda audinių ir organų sistemų vystymasis:
a) ektoderma; b) endoderma; c) mezoderma?
11. Dėl kokio gemalo sluoksnio susidaro nugaros smegenys: a) ektoderma; b) mezoderma; c) endoderma?
Apžiūra
Pasirinkimo numeris 1
1c ; 2b; 3b; 4c; 5a; 6c; 7a; 8c; 9 g; 10b; 11c
2 variantas
1b; 2b; 3b; 4b; 5 B; 6b; 7c; 8a; 9b; 10c; 11a.
Galutinis bandymas
KURSŲ PATIKRINIMO DARBAS
„Bendroji biologija“ 10 klasė
1 variantas.
Instrukcijos studentams
Testą sudaro A, B, C dalys. Atlikti užtrunka 60 minučių. Atidžiai perskaitykite kiekvieną užduotį ir siūlomus atsakymų variantus, jei tokių yra. Atsakykite tik supratę klausimą ir išanalizavę visus atsakymų variantus.
Atlikite užduotis tokia tvarka, kokia jos buvo pateiktos. Jei užduotis sukelia problemų, praleiskite ją ir pabandykite atlikti tuos atsakymus, dėl kurių esate tikri. Jei turite laiko, galite grįžti prie praleistų užduočių.
Už įvairaus sudėtingumo užduočių atlikimą skiriamas vienas ar keli balai. Taškai, kuriuos gavote už atliktas užduotis, yra sumuojami. Stenkitės atlikti kuo daugiau užduočių ir surinkti kuo daugiau taškų.
Linkime sėkmės!
Pirmųjų organinių junginių susidarymas Žemėje vadinamas chemine evoliucija. Tai buvo prieš biologinę evoliuciją. Cheminės evoliucijos etapus nustatė A.I. Oparinas.
I stadija – nebiologinė, arba abiogeninė (iš graikų u, un – neigiama dalelė, bios – gyvybė, genezė – kilmė). Šiame etape cheminės reakcijos vyko Žemės atmosferoje ir pirminio vandenyno vandenyse, prisotintuose įvairių neorganinių medžiagų, intensyvios saulės spinduliuotės sąlygomis. Vykstant šioms reakcijoms iš neorganinių medžiagų - aminorūgščių, alkoholių, riebalų rūgščių, azoto bazių - galėjo susidaryti paprastos organinės medžiagos.
Galimybę sintetinti organines medžiagas iš neorganinių pirminio vandenyno vandenyse patvirtino amerikiečių mokslininko S. Millero ir vietinių mokslininkų A. G. Pasynsky ir T. E. Pavlovskajos eksperimentai.
Milleris suprojektavo instaliaciją, kurioje buvo dujų mišinys – metanas, amoniakas, vandenilis, vandens garai. Šios dujos galėjo būti pirminės atmosferos dalis. Kitoje aparato dalyje buvo vandens, kuris buvo užvirinamas. Aukšto slėgio aparate cirkuliavusios dujos ir vandens garai savaitę buvo veikiami elektros iškrovų. Dėl to mišinyje susidarė apie 150 aminorūgščių, iš kurių dalis yra baltymų dalis.
Vėliau eksperimentiškai buvo patvirtinta galimybė sintetinti kitas organines medžiagas, įskaitant azotines bazes.
II etapas – baltymų – polipeptidų, kurie galėtų susidaryti iš aminorūgščių pirminio vandenyno vandenyse, sintezė.
III stadija – koacervatų atsiradimas (iš lot. coacervus – krešulys, krūva). Amfoteriškumo turinčios baltymų molekulės tam tikromis sąlygomis gali spontaniškai susikoncentruoti ir sudaryti koloidinius kompleksus, kurie vadinami koacervatais.
Koacervatiniai lašeliai susidaro sumaišius du skirtingus baltymus. Vieno baltymo tirpalas vandenyje yra skaidrus. Maišant skirtingus baltymus tirpalas drumsčiasi, jame po mikroskopu matomi vandenyje plūduriuojantys lašai. Tokie lašai – koacervatai galėjo atsirasti 1000 pirminio vandenyno vandenyse, kur buvo išsidėstę įvairūs baltymai.
Kai kurios koacervatų savybės išoriškai panašios į gyvų organizmų savybes. Pavyzdžiui, jie „susigeria“ iš aplinkos ir selektyviai kaupia tam tikras medžiagas, didėja. Galima daryti prielaidą, kad koacervatuose esančios medžiagos pateko į chemines reakcijas.
Kadangi „sultinio“ cheminė sudėtis skirtingose pirminio vandenyno dalyse buvo skirtinga, koacervatų cheminė sudėtis ir savybės nebuvo vienodos. Tarp koacervatų galėtų susiformuoti konkurenciniai santykiai dėl „sultinyje“ ištirpusių medžiagų. Tačiau koacervatai negali būti laikomi gyvais organizmais, nes jiems trūko gebėjimo daugintis savo rūšies.
IV etapas - nukleorūgščių molekulių, galinčių savarankiškai daugintis, atsiradimas.
Tyrimai parodė, kad trumpos nukleorūgščių grandinės sugeba padvigubėti be jokio ryšio su gyvais organizmais – mėgintuvėlyje. Kyla klausimas: kaip Žemėje atsirado genetinis kodas?
Amerikiečių mokslininkas J. Bernalis (1901-1971) įrodė, kad mineralai vaidina svarbų vaidmenį organinių polimerų sintezėje. Buvo įrodyta, kad nemažai uolienų ir mineralų – bazaltas, molis, smėlis – turi informacinių savybių, pavyzdžiui, ant molio gali būti susintetinami polipeptidai.
Matyt, iš pradžių savaime atsirado „mineraloginis kodas“, kuriame „raidžių“ vaidmenį atliko aliuminio, geležies, magnio katijonai, tam tikra seka besikeičiantys įvairiuose mineraluose. Mineraluose atsiranda trijų, keturių ir penkių raidžių kodas. Šis kodas nustato aminorūgščių jungimosi į baltymų grandinę seką. Tada informacinės matricos vaidmuo iš mineralų perėjo į RNR, o vėliau į DNR, kuri pasirodė esanti patikimesnė paveldimų savybių perdavimui.
Tačiau cheminės evoliucijos procesai nepaaiškina, kaip atsirado gyvi organizmai. Procesus, lėmusius perėjimą iš negyvojo į gyvą, J. Bernalis pavadino biopoeze. Biopoezė apima stadijas, kurios turėjo būti prieš pirmųjų gyvų organizmų atsiradimą: membranų atsiradimą koacervatuose, medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis, fotosintezę, deguonies kvėpavimą.
Ląstelių membranų susidarymas dėl lipidų molekulių išdėstymo koacervatų paviršiuje gali lemti pirmųjų gyvų organizmų atsiradimą. Tai užtikrino jų formos stabilumą. Nukleino rūgšties molekulių įtraukimas į koacervatus suteikė jiems galimybę daugintis. Savaiminio nukleorūgščių molekulių dauginimosi procese atsirado mutacijų, kurios buvo medžiaga.
Taigi koacervatų pagrindu galėjo atsirasti pirmosios gyvos būtybės. Matyt, jie buvo heterotrofai ir maitinosi daug energijos turinčiomis sudėtingomis organinėmis medžiagomis, esančiomis pirminio vandenyno vandenyse.
Didėjant organizmų skaičiui, konkurencija tarp jų stiprėjo, nes vandenynų vandenyse sumažėjo maistinių medžiagų pasiūla. Kai kurie organizmai įgavo galimybę sintetinti organines medžiagas iš neorganinių, naudodamiesi saulės energija arba cheminių reakcijų energija. Taip atsirado autotrofai, galintys fotosintezei arba chemosintezei.
Pirmieji organizmai buvo anaerobiniai ir gaudavo energiją per oksidacijos reakcijas be deguonies, pavyzdžiui, fermentaciją. Tačiau fotosintezės atsiradimas paskatino deguonies kaupimąsi atmosferoje. Dėl to atsirado kvėpavimas – deguonies, aerobinės oksidacijos kelias, kuris apie 20 kartų efektyvesnis už glikolizę.
Iš pradžių gyvybė vystėsi vandenyno vandenyse, nes stipri ultravioletinė spinduliuotė turėjo žalingą poveikį sausumos organizmams. Ozono sluoksnio atsiradimas dėl deguonies kaupimosi atmosferoje sudarė prielaidas gyviems organizmams atsirasti sausumoje.
Žemės paviršiuje situacija buvo kitokia.
Čia iš pradžių susidarę angliavandeniliai turėjo turėti cheminę sąveiką su juos supančiomis medžiagomis, pirmiausia su žemės atmosferos vandens garais. Angliavandeniliai yra kupini didžiulio cheminio potencialo. Daugybė chemikų tyrimų, ypač rusų akademiko A. Favorskio ir jo mokyklos darbai, rodo išskirtinį angliavandenilių gebėjimą įvairiems cheminiams virsmams.Mums ypač įdomus angliavandenilių gebėjimas gana lengvai įpilti vandens į pats. Neabejotina, kad tie angliavandeniliai, kurie iš pradžių atsirado žemės paviršiuje, pagrindinėje masėje, turėjo susijungti su vandeniu. Dėl to žemės atmosferoje susidarė įvairios naujos medžiagos. Anksčiau angliavandenilių molekulės buvo kuriamos tik iš dviejų elementų: anglies ir vandenilio. Tačiau vandenyje, be vandenilio, yra ir deguonies. Todėl naujai atsiradusių medžiagų molekulėse jau buvo trijų skirtingų elementų – anglies, vandenilio ir deguonies – atomai. Netrukus prie jų prisijungė dar vienas ketvirtasis elementas – azotas.
Didžiųjų planetų (Jupiterio ir Saturno) atmosferoje kartu su angliavandeniliais visada galime rasti ir kitų dujų – amoniako. Šios dujos mums gerai žinomos, nes ištirpusios vandenyje sudaro tai, ką vadiname amoniaku. Amoniakas yra azoto ir vandenilio junginys. Šių dujų taip pat buvo rasta dideli kiekiai Žemės atmosferoje tuo jos egzistavimo laikotarpiu, kurį dabar aprašome. Todėl angliavandeniliai buvo derinami ne tik su vandens garais, bet ir su amoniaku. Tuo pačiu metu atsirado medžiagos, kurių molekulės jau buvo sudarytos iš keturių skirtingų elementų - anglies, vandenilio, deguonies ir azoto.
Taigi tuo metu, kurį aprašome, Žemė buvo plika uolėta sfera, kurią nuo paviršiaus gaubė vandens garų atmosfera. Šioje atmosferoje dujų pavidalu buvo ir tų įvairių medžiagų, kurios buvo gautos iš angliavandenilių. Šias medžiagas pagrįstai galime vadinti organinėmis medžiagomis, nors jos atsirado gerokai anksčiau nei atsirado pirmieji gyviai. Savo struktūra ir sudėtimi jie buvo panašūs į kai kuriuos cheminius junginius, kuriuos galima išskirti iš gyvūnų ir augalų kūnų.
Žemė palaipsniui atvėso, atiduodama savo šilumą šaltai tarpplanetinei erdvei. Galiausiai jo paviršiaus temperatūra priartėjo prie 100 laipsnių, o tada atmosferos vandens garai pradėjo tirštėti į lašus ir lietaus pavidalu veržėsi į karštą dykumos Žemės paviršių. Galingos liūtys pasipylė į Žemę ir ją užtvindė, suformuodamos pirmapradį verdantį vandenyną. Organinės medžiagos atmosferoje taip pat buvo išneštos šių liūčių ir perėjo į šio vandenyno vandenis.
Kas jiems nutiks toliau? Ar galime pagrįstai atsakyti į šį klausimą? Taip, šiuo metu šias ar panašias medžiagas galime nesunkiai paruošti, dirbtinai gauti savo laboratorijose iš paprasčiausių angliavandenilių. Paimkime šių medžiagų vandeninį tirpalą ir palikime pastovėti daugmaž aukštoje temperatūroje. Ar tada šios medžiagos išliks nepakitusios, ar bus įvairių cheminių transformacijų? Pasirodo, net ir tais trumpais laikotarpiais, per kuriuos galime atlikti savo stebėjimus laboratorijose, organinės medžiagos nelieka nepakitusios, o virsta kitais cheminiais junginiais. Tiesioginė patirtis rodo, kad tokiuose vandeniniuose organinių medžiagų tirpaluose vyksta tiek daug ir įvairių virsmų, kad net sunku juos trumpai apibūdinti. Tačiau pagrindinė bendroji šių transformacijų kryptis yra ta, kad palyginti paprastos mažos pirminių organinių medžiagų molekulės jungiasi viena su kita tūkstančiais būdų ir taip sudaro vis didesnes ir sudėtingesnes molekules.
Aiškumo dėlei čia pateiksiu tik du pavyzdžius. Dar 1861 metais garsus mūsų tautietis chemikas A. Butlerovas parodė, kad jei formaliną ištirpinsite kalkių vandenyje ir paliksite šį tirpalą pastovėti šiltoje vietoje, po kurio laiko jis įgaus saldų skonį. Pasirodo, tokiomis sąlygomis šešios formalino molekulės susijungia ir sudaro vieną didesnę, sudėtingesnę cukraus molekulę.
Seniausias mūsų mokslų akademijos narys Aleksejus Nikolajevičius Bachas ilgam paliko vandeninį formalino ir kalio cianido tirpalą stovėti. Šiuo atveju susidarė dar sudėtingesnės medžiagos nei Butlerovo. Jie turėjo didžiules molekules ir savo struktūra priartėjo prie baltymų, pagrindinių kiekvieno gyvo organizmo sudedamųjų dalių.
Tokių pavyzdžių yra dešimtys ir šimtai. Jie neabejotinai įrodo, kad paprasčiausias organines medžiagas vandens aplinkoje galima lengvai paversti daug sudėtingesniais junginiais, tokiais kaip cukrus, baltymai ir kitos medžiagos, iš kurių susidaro gyvūnų ir augalų kūnai.
Sąlygos, kurios buvo sukurtos pirminio karšto vandenyno vandenyse, nedaug skyrėsi nuo sąlygų, sukurtų mūsų laboratorijose. Todėl bet kurioje tuometinio vandenyno vietoje, bet kurioje džiūstančioje baloje turėjo susidaryti tos pačios sudėtingos organinės medžiagos, kurias gavo Butlerovas, Bachas ir kitų mokslininkų eksperimentai.
Taigi, dėl vandens ir paprasčiausių angliavandenilių darinių sąveikos, per eilę nuoseklių cheminių transformacijų, pirmykščio vandenyno vandenyse susidarė medžiaga, iš kurios šiuo metu yra sukurta visa gyva būtybė. Tačiau tai tebuvo tik statybinė medžiaga. Kad atsirastų gyvos būtybės – organizmai, ši medžiaga turėjo įgyti reikiamą struktūrą, tam tikrą organizaciją. Jei taip galima pasakyti, tai buvo tik plytos ir cementas, iš kurių buvo galima statyti pastatą, bet tai dar nėra pats pastatas.
Jei radote klaidą, pasirinkite teksto dalį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Įkeliama...