Pirmo reizi amerikāņu zinātniekam Stenlijam Milleram laboratorijas apstākļos izdevās iegūt organiskās molekulas – aminoskābes, imitējot tās, kas atradās uz primitīvās Zemes. Tad šie eksperimenti kļuva par sensāciju, un to autors ieguva pasaules slavu. Pašlaik viņš turpina veikt pētījumus prebiotiskās (pirms dzīves) ķīmijas jomā Kalifornijas Universitātē. Instalācija, uz kuras tika veikts pirmais eksperiments, bija kolbu sistēma, vienā no kurām bija iespējams iegūt spēcīgu elektrisko izlādi pie 100 000 V sprieguma. Millers šo kolbu piepildīja ar dabasgāzēm – metānu, ūdeņradi un amonjaku, kas atradās primitīvās Zemes atmosfērā. Zemāk esošajā kolbā bija neliels ūdens daudzums, kas imitēja okeānu. Elektriskā izlāde bija tuvu zibens stiprumam, un Millers gaidīja, ka tās ietekmē veidosies ķīmiskie savienojumi, kas, nonākot ūdenī, reaģē savā starpā un veido sarežģītākas molekulas. Rezultāts pārsniedza visas cerības. Pēc instalācijas izslēgšanas vakarā un atgriešanās nākamajā rītā Millers atklāja, ka ūdens kolbā ir ieguvis dzeltenīgu krāsu. Radās aminoskābju zupa, proteīnu celtniecības bloki. Tādējādi šis eksperiments parādīja, cik viegli var veidoties primārās dzīvības sastāvdaļas. Bija vajadzīgs tikai gāzu maisījums, neliels okeāns un neliels zibens.
Citi zinātnieki sliecas uzskatīt, ka Zemes senā atmosfēra atšķiras no Millera modelētās un, visticamāk, sastāvēja no tās. oglekļa dioksīds un slāpeklis. Izmantojot šo gāzes maisījumu un Millera eksperimentālo iestatījumu, ķīmiķi mēģināja ražot organiskos savienojumus. Taču to koncentrācija ūdenī bija tik nenozīmīga, it kā peldbaseinā izšķīdinātu pārtikas krāsvielas pilienu. Protams, ir grūti iedomāties, kā dzīvība varētu rasties tik atšķaidītā šķīdumā. Ja patiešām zemes procesu ieguldījums primāro organisko vielu rezervju veidošanā bija tik niecīgs, tad no kurienes tas vispār radās? Varbūt no kosmosa? Asteroīdi, komētas, meteorīti un pat starpplanētu putekļu daļiņas var pārvadāt organiskos savienojumus, tostarp aminoskābes. Šie ārpuszemes objekti varētu nodrošināt pietiekamu ūdens daudzumu, lai dzīvības izcelsme nonāktu pirmatnējā okeānā vai nelielā ūdenstilpē. organiskie savienojumi. Notikumu secība un laika intervāls, sākot no primārās organiskās vielas veidošanās un beidzot ar dzīvības parādīšanos kā tādu, paliek un, iespējams, uz visiem laikiem paliks noslēpums, kas satrauc daudzus pētniekus, kā arī jautājums par to, kas īsti ir. uzskatīta par dzīvi.
Pirmo organisko savienojumu veidošanās procesu uz Zemes sauc par ķīmisko evolūciju. Viņa bija priekšā bioloģiskā evolūcija. Ķīmiskās evolūcijas posmus identificēja A.I. Oparins.
I posms– nebioloģisks, jeb abiogēns (no grieķu u, un – negatīva daļiņa, bios – dzīvība, genesis – izcelsme). Šajā posmā ķīmiskās reakcijas notika Zemes atmosfērā un primārā okeāna ūdeņos, kas piesātināti ar dažādām neorganiskām vielām, intensīvas saules starojuma apstākļos. Šo reakciju laikā no neorganiskām vielām varēja veidoties vienkāršas organiskas vielas – aminoskābes, vienkāršie ogļhidrāti, spirti, taukskābju, slāpekļa bāzes.
Sintēzes iespēja organisko vielu no neorganiskām primārā okeāna ūdeņos tika apstiprināts amerikāņu zinātnieka S. Millera un pašmāju zinātnieku A. G. Pasinska un T. E. Pavlovskas eksperimentos.
Millers izstrādāja instalāciju, kurā tika ievietots gāzu maisījums - metāns, amonjaks, ūdeņradis, ūdens tvaiki. Šīs gāzes varēja būt daļa no primārās atmosfēras. Citā aparāta daļā atradās ūdens, kas tika uzvārīts. Gāzes un ūdens tvaiki, kas cirkulē aparātā zem augstspiediena, nedēļu bija pakļauti elektrības izlādei. Rezultātā maisījumā izveidojās apmēram 150 aminoskābes, no kurām dažas ir daļa no olbaltumvielām.
Pēc tam eksperimentāli tika apstiprināta iespēja sintezēt citas organiskās vielas, tostarp slāpekļa bāzes.
II posms- proteīnu sintēze - polipeptīdi, kas varētu veidoties no aminoskābēm primārā okeāna ūdeņos.
III posms– koacervātu parādīšanās (no latīņu coacervus — receklis, kaudze). Olbaltumvielu molekulas, kas ir amfotēriskas noteiktiem nosacījumiem var spontāni koncentrēties un veidot koloidālus kompleksus, kurus sauc par koacervātiem.
Koacervāta pilieni veidojas, sajaucot divus dažādus proteīnus. Viena proteīna šķīdums ūdenī ir caurspīdīgs. Sajaucot dažādas olbaltumvielas, šķīdums kļūst duļķains, un zem mikroskopa ir redzami ūdenī peldoši pilieni. Tādi pilieni – koacervāti varēja rasties pirmatnējā okeāna ūdeņos, kur atradās dažādi proteīni.
Dažas koacervātu īpašības ārēji ir līdzīgas dzīvo organismu īpašībām. Piemēram, tie "absorbē" no vidi un selektīvi uzkrāt noteiktas vielas un palielināt izmēru. Var pieņemt, ka vielas, kas atrodas koacervātos, iesaistījās ķīmiskās reakcijās.
Tāpēc ka ķīmiskais sastāvs"buljons" iekšā dažādas daļas Primārais okeāns bija atšķirīgs, koacervātu ķīmiskais sastāvs un īpašības bija atšķirīgas. Starp koacervātiem varēja izveidoties konkurējošas attiecības par vielām, kas izšķīdinātas “buljonā”. Tomēr koacervātus nevar uzskatīt par dzīviem organismiem, jo tiem trūka spējas vairoties pašiem.
IV posms– nukleīnskābju molekulu rašanās, kas spēj pašatvairot.
Pētījumi liecina, ka īsās ķēdes nukleīnskābes spējīgs dubultoties bez jebkādas saiknes ar dzīviem organismiem – mēģenē. Rodas jautājums: kā uz Zemes parādījās ģenētiskais kods?
Amerikāņu zinātnieks Dž.Bernals (1901-1971) pierādīja, ka minerāliem bija liela nozīme organisko polimēru sintēzē. Ir pierādīts, ka vairākiem iežiem un minerāliem – bazaltam, māliem, smiltīm – piemīt informatīvas īpašības, piemēram, uz māliem var veikt polipeptīdu sintēzi.
Acīmredzot sākotnēji pats no sevis radās “mineraloģiskais kods”, kurā “burtu” lomu spēlēja alumīnija, dzelzs un magnija katjoni, kas noteiktā secībā mijās dažādos minerālos. Trīs, četru un piecu burtu kodi parādās minerālos. Šis kods nosaka aminoskābju secību, kas savienojas olbaltumvielu ķēdē. Tad informācijas matricas loma pārgāja no minerāliem uz RNS un pēc tam uz DNS, kas izrādījās uzticamāka iedzimto īpašību pārnešanai.
Tomēr ķīmiskās evolūcijas procesi nepaskaidro, kā radās dzīvi organismi. Procesus, kas noveda pie pārejas no nedzīva uz dzīvo, Dž.Bernāls nosauca par biopoēzi. Biopoēze ietver posmus, kuriem jābūt pirms pirmo dzīvo organismu parādīšanās: membrānu parādīšanās koacervātos, vielmaiņa, spēja vairoties, fotosintēze un skābekļa elpošana.
Pirmo dzīvo organismu parādīšanos varēja izraisīt šūnu membrānu veidošanās, lipīdu molekulām izlīdzinoties uz koacervātu virsmas. Tas nodrošināja to formas stabilitāti. Nukleīnskābju molekulu iekļaušana koacervātos nodrošināja to spēju pašreplicēties. Nukleīnskābju molekulu pašreprodukcijas procesā radās mutācijas, kas kalpoja par materiālu dabiskā izlase.
Tātad, pamatojoties uz koacervātiem, varēja rasties pirmās dzīvās būtnes. Acīmredzot tie bija heterotrofi un barojās ar enerģiju bagātām, sarežģītām organiskām vielām, kas atradās pirmatnējā okeāna ūdeņos.
Pieaugot organismu skaitam, pastiprinājās konkurence starp tiem, kā rezervēm barības vielas okeāna ūdeņos samazinājās. Daži organismi ir ieguvuši spēju sintezēt organiskās vielas no neorganiskām, izmantojot saules enerģiju vai ķīmisko reakciju enerģiju. Tādā veidā radās autotrofi, kas spēj fotosintēzi vai ķīmisko sintēzi.
Pirmie organismi bija anaerobi un ieguva enerģiju bez skābekļa oksidācijas reakcijām, piemēram, fermentācijas. Tomēr fotosintēzes parādīšanās izraisīja skābekļa uzkrāšanos atmosfērā. Rezultāts bija elpošana, uz skābekli balstīts aerobās oksidācijas ceļš, kas ir aptuveni 20 reizes efektīvāks nekā glikolīze.
Sākotnēji dzīvība attīstījās okeāna ūdeņos, jo spēcīgam ultravioletajam starojumam bija kaitīga ietekme uz sauszemes organismiem. Ozona slāņa parādīšanās skābekļa uzkrāšanās rezultātā atmosfērā radīja priekšnoteikumus dzīvo organismu nokļūšanai uz sauszemes.
Pašlaik ir vairāki zinātniskās definīcijas dzīvi, bet tie visi ir neprecīzi. Dažas no tām ir tik platas, ka zem tām nokrīt nedzīvi objekti, piemēram, uguns vai minerālu kristāli. Citi ir pārāk šauri, un pēc viņu domām, mūļi, kas nedzemdē, netiek atzīti par dzīviem.
Viens no veiksmīgākajiem definē dzīvi kā pašpietiekamu ķīmisku sistēmu, kas spēj uzvesties saskaņā ar Darvina evolūcijas likumiem. Tas nozīmē, ka, pirmkārt, dzīvu indivīdu grupai jārada sev līdzīgi pēcnācēji, kas pārmanto vecāku īpašības. Otrkārt, pēcnācēju paaudzēs ir jāizpaužas mutāciju sekām - ģenētiskām izmaiņām, kuras pārmanto nākamās paaudzes un izraisa populācijas mainīgumu. Un treškārt, ir nepieciešams, lai darbotos dabiskās atlases sistēma, kuras rezultātā daži indivīdi iegūst priekšrocības pār citiem un izdzīvo mainītos apstākļos, radot pēcnācējus.
Kādi sistēmas elementi bija nepieciešami, lai tai būtu dzīvam organismam raksturīgas īpašības? Liels cipars bioķīmiķi un molekulārie biologi uzskata, ka RNS molekulām bija vajadzīgās īpašības. Ribonukleīnskābes ir īpašas molekulas. Daži no tiem var replicēties, mutēt, tādējādi pārraidot informāciju, un tāpēc viņi varētu piedalīties dabiskajā atlasē. Tiesa, viņi paši nespēj katalizēt replikācijas procesu, lai gan zinātnieki cer, ka tuvākajā laikā tiks atrasts RNS fragments ar šādu funkciju. Citas RNS molekulas ir iesaistītas "lasīšanā" ģenētiskā informācija un pārnesot uz ribosomām, kur notiek proteīnu molekulu sintēze, kurā piedalās trešā tipa RNS molekulas.
Tādējādi primitīvākais dzīvā sistēma var attēlot ar RNS molekulām, kas dubultojas, tiek pakļautas mutācijām un tiek pakļautas dabiskajai atlasei. Evolūcijas gaitā, balstoties uz RNS, radās specializētas DNS molekulas - ģenētiskās informācijas glabātājas - un ne mazāk specializētas olbaltumvielu molekulas, kas pārņēma katalizatora funkcijas visu šobrīd zināmo bioloģisko molekulu sintēzei.
Kādā brīdī DNS, RNS un olbaltumvielu “dzīvā sistēma” atrada patvērumu lipīdu membrānas veidotā maisiņā, un šī struktūra, kas ir vairāk aizsargāta no ārējām ietekmēm, kalpoja kā prototips pašām pirmajām šūnām, kuras radīja uz trim galvenajām dzīves nozarēm, kas ir pārstāvētas mūsdienu pasaule baktērijas, arhejas un eikarioti. Kas attiecas uz šādu primāro šūnu parādīšanās datumu un secību, tas joprojām ir noslēpums. Turklāt saskaņā ar vienkāršām varbūtības aplēsēm evolūcijas pārejai no organiskās molekulas Pirmajiem organismiem laika nepietiek – pirmie vienkāršākie organismi parādījās pārāk pēkšņi.
Daudzus gadus zinātnieki uzskatīja, ka ir maz ticams, ka dzīvība varētu rasties un attīstīties laikā, kad Zemi nepārtraukti skāra lielas komētas un meteorīti, kas beidzās pirms aptuveni 3,8 miljardiem gadu. Tomēr nesen senākajos nogulumiežu iežos uz Zemes, kas atrasti Grenlandes dienvidrietumos, tika atklātas sarežģītu šūnu struktūru pēdas, kuru vecums ir aptuveni vismaz, 3,86 miljardi gadu. Tas nozīmē, ka pirmās dzīvības formas varēja rasties miljoniem gadu, pirms apstājās mūsu planētas bombardēšana ar lieliem kosmiskiem ķermeņiem. Taču tad iespējams pavisam cits scenārijs (4. att.). Organiskās vielas nokrita uz Zemi no kosmosa kopā ar meteorītiem un citiem ārpuszemes objektiem, kas bombardēja planētu simtiem miljonu gadu kopš tās veidošanās. Mūsdienās sadursme ar meteorītu ir diezgan rets notikums, taču arī šobrīd no kosmosa kopā ar starpplanētu materiālu uz Zemi turpina nonākt tieši tie paši savienojumi, kas dzīvības rītausmā.
Kosmosa objektiem, kas nokrīt uz Zemi, varēja būt galvenā loma dzīvības rašanās procesā uz mūsu planētas, jo, pēc vairāku pētnieku domām, baktērijām līdzīgas šūnas varēja rasties uz citas planētas un pēc tam kopā ar asteroīdiem sasniegt Zemi. Viens pierādījums, kas atbalsta teoriju par ārpuszemes dzīvības izcelsmi, tika atrasts kartupeļa formas meteorītā ar nosaukumu ALH84001. Šis meteorīts sākotnēji bija Marsa garozas gabals, kas pēc tam tika izmests kosmosā sprādziena rezultātā, kad milzīgs asteroīds sadūrās ar Marsa virsmu, kas notika aptuveni pirms 16 miljoniem gadu. Un pirms 13 tūkstošiem gadu, pēc ilga ceļojuma iekšienē Saules sistēmaŠis Marsa iežu fragments meteorīta formā nokļuva Antarktīdā, kur tas nesen tika atklāts. Detalizēts meteorīta pētījums atklāja stieņa formas struktūras, kas atgādina pārakmeņojušās baktērijas tā iekšpusē, kas izraisīja karstas zinātniskas diskusijas par dzīvības iespējamību dziļi Marsa garozā. Šos strīdus būs iespējams atrisināt ne agrāk kā 2005. gadā, kad Amerikas Savienoto Valstu Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācija īstenos programmu starpplanētu kosmosa kuģa lidojumam uz Marsu, lai ņemtu Marsa garozas paraugus un nogādātu paraugus uz Zemi. Un, ja zinātniekiem izdosies pierādīt, ka kādreiz Marsu apdzīvojuši mikroorganismi, tad ar lielāku pārliecību varam runāt par dzīvības ārpuszemes izcelsmi un iespēju, ka dzīvība tiks atnesta no kosmosa.
ietilpst4 verifikācijas darbs un 1 gala pārbaudījums:
Pārbaudes darbs par tēmu
"Dzīvības izcelsme uz Zemes"
A daļa Pierakstiet jautājumu ciparus, blakus tiem pierakstiet pareizo atbilžu burtus.
1. Dzīvās būtnes atšķiras no nedzīvām:
a) neorganisko savienojumu sastāvs; b) katalizatoru klātbūtne;
c) molekulu mijiedarbība savā starpā; d) vielmaiņas procesi.
2. Pirmie dzīvie organismi uz mūsu planētas bija:
a) anaerobie heterotrofi; b) aerobie heterotrofi;
c) autotrofi; d) simbionti organismi.
3. Abioģenēzes teorijas būtība ir:
4. Luisa Pastēra eksperimenti pierādīja, ka tas nav iespējams:
a) spontāna dzīves ģenerēšana; b) dzīvo būtņu rašanās tikai no dzīvām būtnēm; c) “dzīvības sēklu” ienešana no Kosmosa;
d) bioķīmiskā evolūcija.
5. No uzskaitītajiem stāvokļiem svarīgākie dzīvības rašanās dēļ ir:
a) radioaktivitāte; b) pieejamība šķidrs ūdens; c) gāzveida skābekļa klātbūtne; d) planētas masa.
6. Ogleklis ir dzīvības pamats uz Zemes, jo. Viņš:
a) ir visizplatītākais elements uz Zemes;
b) pirmais no ķīmiskie elementi sāka mijiedarboties ar ūdeni;
c) ir mazs atomsvars;
d) spēj veidot stabilus savienojumus ar dubultām un trīskāršām saitēm.
7. Kreacionisma būtība ir:
a) dzīvo būtņu izcelsme no nedzīvām būtnēm; b) dzīvo būtņu izcelsme no dzīvām būtnēm;
c) Dieva radītā pasaules radīšana; d) dzīvības ieviešana no Kosmosa.
8. Kad sākās Zemes ģeoloģiskā vēsture? a) vairāk nekā 6 miljardi; b) 6 miljoni; c) pirms 3,5 miljardiem gadu?
9. Kur radās pirmie? neorganiskie savienojumi: a) Zemes zarnās; b) primārajā okeānā; c) primārajā atmosfērā?
10. Kāds bija primārā okeāna rašanās priekšnoteikums? a) atmosfēras dzesēšana; b) zemes iegrimšana; c) pazemes avotu parādīšanās?
11. Kādas bija pirmās organiskās vielas, kas radās okeāna ūdeņos: a) olbaltumvielas; b) tauki; c) ogļhidrāti; d) nukleīnskābes?
12. Kādas īpašības bija konservantiem: a) izaugsme; b) vielmaiņa; c) pavairošana?
13. Kādas īpašības piemīt probiontam: a) vielmaiņa; b) izaugsme; c) pavairošana?
14. Kāda veida uzturs bija pirmajiem dzīviem organismiem: a) autotrofisks; b) heterotrofisks?
15. Kādas organiskās vielas radās līdz ar fotosintēzes augu parādīšanos : a) olbaltumvielas; b) tauki; c) ogļhidrāti; d) nukleīnskābes?
16.
Kuru organismu rašanās radīja apstākļus dzīvnieku pasaules attīstībai: a) baktērijas; b) zilaļģes; c) zaļās aļģes?
B daļa Pabeidz teikumus.
1. Teorija, kas postulē Dieva (Radītāja) pasaules radīšanu –….
2. Pirmskodolu organismi, kuriem nav čaumalas ierobežota kodola un pašvairošanos spējīgu organellu - ....
3. No fāzēm atdalīta sistēma, kas mijiedarbojas ar ārējā vide veids atvērta sistēma, – … .
4. Padomju zinātnieks, kurš ierosināja koacervācijas teoriju par dzīvības izcelsmi - ....
C daļa Atbildi uz jautājumu.
Uzskaitiet galvenos A.I teorijas noteikumus. Oparina.
Kāpēc tiek apsvērti nukleīnskābju savienojumi ar koacervāta pilieniem vissvarīgākais posms dzīvības izcelsme?
Pārbaudes darbs par tēmu “Šūnas ķīmiskā organizācija”
1. iespēja
Tests "Pārbaudi sevi"
2. Kādi ir šūnā esošie ķīmiskie elementi
makroelementi: a) skābeklis; b) ogleklis; c) ūdeņradis; d) slāpeklis; e) fosfors; f) sērs; g) nātrijs; h) hlors; i) kālijs; j) kalcijs; l) dzelzs; m) magnijs; n) cinks?
3. Kāds ir vidējais ūdens īpatsvars šūnā: a) 80%; b) 20%; 1%?
Kādi vitāli svarīgi savienojumi ietver dzelzi: a) hlorofilu; b) hemoglobīns; c) DNS; d) RNS?
Kādi savienojumi ir olbaltumvielu molekulu monomēri:
6. Kāda aminoskābju molekulu daļa tās atšķir vienu no otras: a) radikālas; b) aminogrupa; c) karboksilgrupa?
7. Ar kādu ķīmisko saiti primārās struktūras proteīna molekulā savā starpā ir saistītas aminoskābes: a) disulfīds; b) peptīds; c) ūdeņradis?
8. Cik daudz enerģijas atbrīvojas, sadaloties 1 g proteīna: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
9. Kādas ir proteīnu galvenās funkcijas: a) uzbūve; b) katalītiskais; c) motors; d) transports; e) aizsargājošs; f) enerģija; g) viss iepriekš minētais?
10. Kuri savienojumi attiecībā pret ūdeni ir lipīdi: a) hidrofili; b) hidrofobs?
11. Ja tauki tiek sintezēti šūnās: a) ribosomās; b) plastidi; c) EPS?
12. Kāda ir tauku nozīme augu organismam: a) membrānas uzbūve; b) enerģijas avots; c) termoregulācija?
13. No kāda procesa rezultātā veidojas organiskās vielas
neorganiskie: a) proteīnu biosintēze; b)) fotosintēze; c) ATP sintēze?
14. Kuri ogļhidrāti ir monosaharīdi: a) saharoze; b) glikoze; c) fruktoze; d) galaktozi; e) riboze; e) dezoksiriboze; g) celuloze?
15. Kādi polisaharīdi ir raksturīgi augu šūnām: a) celuloze; b) ciete; c) glikogēns; d) hitīns?
Kāda ir ogļhidrātu loma dzīvnieku šūnā:
17. Kas ietilpst nukleotīdā: a) aminoskābe; b) slāpekļa bāze; c) fosforskābes atlikums; d) ogļhidrāti?
18. Kāda veida spirāle ir DNS molekula: a) viena; b) dubultā?
19. Kurai nukleīnskābei ir lielākais garums un molekulmasa:
a) DNS; b) RNS?
Pabeidz teikumus
Ogļhidrāti ir sadalīti grupās …………………….
Tauki ir ……………………
Saikni starp divām aminoskābēm sauc ……………
Galvenās fermentu īpašības ir …………….
DNS pilda funkcijas………………..
RNS pilda funkcijas ……………..
1. Kuru četru elementu saturs šūnā ir īpaši augsts: a) skābeklis; b) ogleklis; c) ūdeņradis; d) slāpeklis; e) dzelzs; e) kālijs; g) sērs; h) cinks; i) medus?
2. Kura ķīmisko elementu grupa veido 1,9% no slapjās masas
šūnas; a) organogēni (ogleklis, ūdeņradis, slāpeklis, skābeklis); c) makroelementi; b) mikroelementi?
Kādi vitāli svarīgi savienojumi ietver magniju: a) hlorofilu; b) hemoglobīns; c) DNS; d) RNS?
Kāda ir ūdens nozīme šūnu dzīvē:
5. Kas ir tauki, kas šķīst: a) ūdenī; b) acetons; c) pārraide; d) benzīns?
6. Kāds ir tauku molekulas ķīmiskais sastāvs: a) aminoskābes; b) taukskābes; c) glicerīns; d) glikoze?
7. Kāda nozīme dzīvnieku organismam ir taukiem: a) membrānas uzbūve; b) enerģijas avots; c) termoregulācija; d) ūdens avots; d) viss iepriekš minētais?
Cik daudz enerģijas izdalās, sadaloties 1 g tauku: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
Kas veidojas fotosintēzes rezultātā: a) olbaltumvielas; b) tauki; c) ogļhidrāti?
11. Kādi polisaharīdi ir raksturīgi dzīvnieku šūnām: a) celuloze; b) ciete; c) glikogēns; d) hitīns?
12.Kāda ir ogļhidrātu loma augu šūnā: a) uzbūve; b) enerģija; c) transports; d) nukleotīdu sastāvdaļa?
13. Cik daudz enerģijas atbrīvojas, sadaloties 1 g ogļhidrātu: a) 17,6 kJ; b) 38,9 kJ?
Cik no zināmajām aminoskābēm ir iesaistītas olbaltumvielu sintēzē: a) 20; b) 23; c) 100?
Kurās šūnu organellās ir sintezēti proteīni: a) hloroplastos; b) ribosomas; c) mitohondrijās; d) EPS?
17. Kas ir nukleīnskābes monomērs:
a) aminoskābe; b) nukleotīds; c) proteīna molekula?
18. Pie kādām vielām pieder riboze: a) olbaltumvielas; b) tauki; c) ogļhidrāti?
19. Kādas vielas ir iekļautas DNS nukleotīdos: a) adenīns; b) guanīns; c) citozīns; d) uracils; e) timīns; f) fosforskābe: g) riboze; h) dezoksiriboze?
II
. Pabeidz teikumus
1. Ogļhidrātus iedala grupās………………….
2. Tauki ir …………………
3. Saikni starp divām aminoskābēm sauc par ……………
4. Galvenās fermentu īpašības ir…………..
5. DNS veic funkcijas……………..
6. RNS veic …………….. funkcijas.
DEKODERS
Variants #1
I a: 2-d, f, g, h, i, j, l, m; 3-a; 4 GB; 5-g; 6-a; 7-6; 8-a; 9-f; 10-6; 11-v; 12-a,b; 13-6; 14-b,c,d,f; 15-a,b; 16. gadsimts; 17-b,c,d; 18-6; 19-a.
Variants Nr.2
1-a,b,c,d; 2-6; 3-a; 4-d; 5-b,c,d; 6-b,c; 7-d; 8-6; 9 collas; 10-a,b; 11. gadsimts; 12-a.b,d; 13-a; 14-a; 15-b; 16-b,c,d; 17-6; 18-v; 19-a.b.c,e,f,3.
1. monosaharīdi, oligosaharīdi, polisaharīdi
2. glicerīna un augstāko taukskābju esteri
3. peptīds
4. katalīzes specifiskums un ātruma atkarība ir atkarīga no temperatūras, pH, substrāta un fermentu koncentrācijas
5. iedzimtības informācijas glabāšana un pārsūtīšana
6. Messenger RNS no RK uz proteīna sintēzes vietu pārnes informāciju par proteīna struktūru, nosaka aminoskābju atrašanās vietu proteīna molekulās. Pārneses RNS nogādā aminoskābi uz olbaltumvielu sintēzes vietu. Ribosomu RNS ir daļa no ribosomām, kas nosaka to struktūru un darbību.
Pārbaudes darbs par tēmu “Šūnu struktūra un dzīvībai svarīgā darbība”
1. iespēja
I. Kādas dzīvas šūnas īpašības ir atkarīgas no bioloģisko membrānu darbības:
a) selektīva caurlaidība; b) ūdens absorbcija un aizture; c) jonu apmaiņa; d) izolācija no vides un saikne ar to; d) viss iepriekš minētais?
2. Caur kurām membrānas daļām iziet ūdens: a) lipīdu slānis; b) olbaltumvielu poras?
3. Kurām citoplazmas organellām ir vienmembrānas struktūra: a) ārējā šūnu membrāna; b) ES; c) mitohondriji; d) plastidi; e) ribosomas; e) Golgi komplekss; g) lizosomas?
4. Kā šūnu citoplazma tiek atdalīta no apkārtējās vides: a) ES membrānas (endoplazmas retikulums); b) ārējā šūnu membrāna?
No cik apakšvienībām ribosoma sastāv no: a) vienas; b) divi; c) trīs?
Kas ietilpst ribosomās: a) olbaltumvielas; b) lipīdi; c) DNS; d) RNS?
Kuras organellas raksturīgas tikai augu šūnām: a) ES; b) ribosomas; c) mitohondriji; d) plastidi?
Kuri no plastidiem ir bezkrāsaini: a) leikoplasti; b) hloroplasti; c) hromoplasti?
11. Kādiem organismiem raksturīgs kodols: a) prokariotiem; b) eikarioti?
12. Kura kodola struktūra piedalās ribosomu apakšvienību komplektācijā: a) kodola apvalks; b) kodols; c) kodolsula?
13. Kura no membrānas sastāvdaļām nosaka selektīvās caurlaidības īpašību: a) proteīni; b) lipīdi?
14. Kā lielas olbaltumvielu molekulas un daļiņas iziet cauri membrānai: a) fagocitoze; b) pinocitoze?
15. Kurām citoplazmas organellām ir nemembrānas struktūra: a) ES; b) mitohondriji; c) plastidi; d) ribosomas; d) lizosomas?
16. Kura organelle savieno šūnu vienotā veselumā, transportē vielas, piedalās olbaltumvielu, tauku sintēzē, kompleksie ogļhidrāti: a) ārējā šūnu membrāna; b) ES; c) Golgi komplekss?
17. Kādā kodola struktūrā notiek ribosomu apakšvienību montāža: a) kodola sulā; b) kodolā; c) kodola apvalkā?
18. Kādu funkciju veic ribosomas: a) fotosintēze; b) proteīnu sintēze; c) tauku sintēze; d) ATP sintēze; d) transporta funkcija?
19. Kāda ir ATP molekulas uzbūve: a) biopolimērs; b) nukleotīds; c) monomērs?
20. Kurās organellās augu šūnā sintezējas ATP: a) ribosomās; b) mitohondrijās; c) hloroplastos?
21. Cik daudz enerģijas satur ATP: a) 40 kJ; b) 80 kJ; c) 0 kJ?
22. Kāpēc disimilāciju sauc par enerģijas metabolismu: a) enerģija tiek absorbēta; b) izdalās enerģija?
23. Ko asimilācijas process ietver: a) organisko vielu sintēze ar enerģijas absorbciju; b) organisko vielu sadalīšanās ar enerģijas izdalīšanos?
24. Kādi šūnā notiekošie procesi ir asimilējoši: a) proteīnu sintēze; b) fotosintēze; c) lipīdu sintēze; d) ATP sintēze; d) elpošana?
25. Kādā fotosintēzes stadijā veidojas skābeklis: a) tumšs; b) gaisma; c) pastāvīgi?
26. Kas notiek ar ATP fotosintēzes gaismas stadijā: a) sintēze; b) sadalīšana?
27. Kādu lomu fotosintēzē spēlē fermenti: a) neitralizē; b) katalizēt; c) sadalīties?
28. Kāds uztura veids ir cilvēkam: a) autotrofisks; b) heterotrofisks; c) sajaukts?
29. Kāda ir DNS funkcija proteīnu sintēzē: a) pašdublēšanās; b) transkripcija; c) tRNS un rRNS sintēze?
30. Kam atbilst viena DNS molekulas gēna informācija: a) vāvere; b) aminoskābe; c) gēns?
31. Kāpēc atbilst tripletam un RNS: a) aminoskābe; b) vāvere?
32. Kas veidojas ribosomā proteīnu biosintēzes laikā: a) terciārās struktūras proteīns; b) sekundārās struktūras proteīns; a) polipeptīdu ķēde?
2. iespēja
No kādām molekulām sastāv bioloģiskā membrāna: a) olbaltumvielas; b) lipīdi; c) ogļhidrāti; d) ūdens; d) ATP?
Caur kurām membrānas daļām iziet joni: a) lipīdu slānis; b) olbaltumvielu poras?
Kurām citoplazmas organellām ir dubultmembrānas struktūra: a) ES; b) mitohondriji; c) plastidi; d) Golgi komplekss?
a) dārzeņu; b) dzīvnieki?
Kur veidojas ribosomu apakšvienības, a) citoplazmā; b) kodolā; c) vakuolos?
Kurās šūnu organellās atrodas ribosomas?
7. Kāpēc mitohondrijus sauc par šūnu enerģijas stacijām: a) veic proteīnu sintēzi; b) ATP sintēze; c) ogļhidrātu sintēze; d) ATP sabrukums?
8. Kādas organellas ir kopīgas augu un dzīvnieku šūnām: a) ES; b) ribosomas; c) mitohondriji; d) plastidi? 9. Kuri plastidi ir oranžsarkanā krāsā: a) leikoplasti; b) hloroplasti; c) hromoplasti?
10. Kuri plastidi uzglabā cieti: a) leikoplasti; b) hloroplasti; c) hromoplasti?
11. Kura kodola struktūra nes organisma iedzimtās īpašības: a) kodola membrāna; b) kodolsula; c) hromosomas; d) kodols?
12. Kādas ir kodola funkcijas: a) iedzimtības informācijas uzglabāšana un pārraide; b) dalība šūnu dalīšanā; c) dalība olbaltumvielu biosintēzē; d) DNS sintēze; e) RNS sintēze; e) ribosomu apakšvienību veidošanās?
13. Kā sauc mitohondriju iekšējās struktūras: a) grana; b) cristae; c) matrica?
14. Kādas struktūras veido hloroplasta iekšējā membrāna: a) tilakoīda grana; b) stromas tilakoīdi; c) stroma; d) Cristae?
15. Kuriem plastidiem piemīt zaļa krāsa: a) leikoplasti; b) hloroplasti; c) hromoplasti?
16. Kuras plastidas piešķir krāsu ziedu ziedlapiņām, augļiem un rudens lapām:
a) leikoplasti; b) hloroplasti; c) hromoplasti?
17. Ar kādas struktūras parādīšanos no citoplazmas atdalījās kodols: a) hromosomas; b) kodols; c) kodolsula; d) kodola membrāna?
18. Kas ir kodola apvalks: a) nepārtraukts apvalks; b) porains apvalks?
19. Kādi savienojumi ietilpst ATP: a) slāpekļa bāze; b) ogļhidrāti; c) trīs fosforskābes molekulas; d) glicerīns; d) aminoskābe?
20. Kurās dzīvnieka šūnā ATP sintezējas organellās: a) ribosomas; b) mitohondriji; c) hloroplasti?
21. Kāda mitohondrijās notiekošā procesa rezultātā tiek sintezēts ATP: a) fotosintēze; b) elpošana; c) olbaltumvielu biosintēze?
22. Kāpēc asimilāciju sauc par plastisko apmaiņu: a) rodas organiskas vielas; b) vai organiskās vielas sadalās?
23. Ko disimilācijas process ietver: a) organisko vielu sintēzi ar enerģijas absorbciju; c) organisko vielu sadalīšanās ar enerģijas izdalīšanos?
24. Kā mitohondrijās atšķiras organisko vielu oksidēšanās?
no to pašu vielu sadegšanas: a) siltuma izdalīšanās; b) siltuma izdalīšanās un ATP sintēze; c) ATP sintēze; d) oksidēšanās process notiek, piedaloties fermentiem; e) bez fermentu līdzdalības?
25. Kurās šūnu organellās notiek fotosintēzes process: a) mitohondrijās; b) ribosomas; c) hloroplasti; d) hromoplasti?
26. Kuram savienojumam sadaloties, fotosintēzes laikā izdalās brīvais skābeklis:
a) C0 2; b) H20; c) ATP?
27. Kuri augi veido vislielāko biomasu un izdalās lielākā daļa skābeklis:
a) sporu nesošs; b) sēklas; c) aļģes?
28. Kuras šūnu sastāvdaļas ir tieši iesaistītas olbaltumvielu biosintēzē: a) ribosomas; b) kodols; c) kodola membrāna; d) hromosomas?
29. Kura kodola struktūra satur informāciju par viena proteīna sintēzi: a) DNS molekula; b) nukleotīdu triplets; c) gēns?
30. Kādi komponenti veido ribosomas ķermeni: a) membrānas; b) olbaltumvielas; c) ogļhidrāti; d) RNS; d) tauki?
31. Cik aminoskābju ir iesaistītas olbaltumvielu biosintēzē, a) 100; b) 30; 20 gados?
32. Kur veidojas sarežģītas olbaltumvielu molekulu struktūras: a) ribosomā; b) citoplazmas matricā; c) endoplazmatiskā retikuluma kanālos?
Pārbaude
1. iespēja:
1d; 2b; 3a, f, g; 4b; 5 B; 6a,d; 7b; 8g; 9a; 10b; 11b; 12b; 13b; 14a; 15g; 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. iespēja:
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; 25v; 26b; 26b; 28a,d; 29c; 30b,d; 31c; 32c.
Pārbaudes darbs par tēmu “Organisma vairošanās un attīstība”
"Atkausēt"
Kas notika dzīves ciklsšūnas?
Kādi ir dažādi pēcembrionālās attīstības veidi?
Kāda ir blastulas struktūra?
Kādas funkcijas veic hromosomas?
Kas ir mitoze?
Kas ir šūnu diferenciācija?
Kāda ir gastrulas struktūra?
Kādi dīgļu slāņi veidojas embrionālās attīstības laikā?
Nosauciet trīs krievu zinātniekus, kuri devuši lielu ieguldījumu embrioloģijas attīstībā.
Uzskaitiet daudzšūnu dzīvnieku embrionālās attīstības posmus.
Kas ir embrija indukcija?
Kādas ir netiešās attīstības priekšrocības salīdzinājumā ar tiešo attīstību?
Kādos periodos tas ir sadalīts? individuālā attīstība organismiem?
Kas ir ontoģenēze?
Kādi fakti apstiprina, ka embrijs ir neatņemama sistēma?
Kāds ir hromosomu un DNS kopums mejozes 1. un 2. fāzē?
Kāds ir reproduktīvais periods?
Kāds ir hromosomu un DNS kopums mejozes 1. un 2. metafāzē?
Kāds ir hromosomu un DNS skaits mitozes anafāzes un mejozes 2. anafāzes laikā?
Uzskaitiet aseksuālās reprodukcijas veidus.
Uzskaitiet embrioģenēzes posmus.
Cik hromosomu un DNS būs šūnās mitozes metafāzes un 2. meiozes telofāzes laikā?
Kas ir veģetatīvais pols blastulā?
Nosauciet hromosomu veidus (pēc struktūras).
Kas ir blastocoel un gastrocoel?
Formulējiet bioģenētisko likumu.
Kas ir šūnu specializācija?
Kas ir mejoze?
Kāds ir hromosomu skaits šūnās mitozes sākumā un beigās?
Kas ir stress?
Uzskaitiet mejozes fāzes.
Cik olšūnu un spermatozoīdu veidojas gametoģenēzes rezultātā?
Kas ir bivalenti?
Kas ir primārās un sekundārās dobuma dzīvnieki?
Kas ir neirula?
No kādiem periodiem sastāv starpfāze?
Kādā bioloģiskā nozīme apaugļošana?
Kā beidzas otrais meiotiskais dalījums?
Kas ir homeostāze?
Kas ir sporulācija?
Kādā bioloģiskā nozīme pavairošana?
Kāda ir vairošanās nozīme dabā?
Kas ir gastrula?
No kādām daļām sastāv putna ola?
Kādas ir zigotas funkcijas?
Kā reģenerācija izpaužas augsti organizētos dzīvniekos un cilvēkos?
Kādi dīgļu slāņi veidojas daudzšūnu dzīvniekiem gastrulas stadijā?
Uzskaitiet mejozes fāzes.
Kādus posmus dzīvnieki iziet attīstības un metamorfozes laikā?
Kas ir tiešā un netiešā attīstība?
Kā šķelšanās atšķiras no mitotiskās dalīšanās?
Kādus posmus izšķir cilvēka pēcembrionālajā attīstībā?
Kas ir amitoze?
Kādi orgāni attīstās no mezodermas cilvēka embrijā?
Kāds ir hromosomu un DNS kopums mejozes 1. anafāzē un 2. anafāzē?
Uzskaitiet mitozes fāzes.
Kas ir dzīvnieku embriju attīstība?
Kāds ir hromosomu un DNS skaits šūnās mitozes fāzē un meiozes 2. anafāzē?
Kādas funkcijas veic olšūna un sperma?
Kāda ir hromosomas struktūra?
Cik hromosomu un DNS būs šūnā mitozes anafāzē un mejozes 1. metafāzē?
Kas notiek ar šūnu starpfāzē?
Uzskaitiet galvenos olu veidošanās posmus.
Kas ir reģenerācija?
Kāds ir hromosomu un DNS kopums mejozes 1. un 2. telofāzē?
Kas radīja bioģenētisko likumu?
Kas ir konjugācija?
Kas ir krustojošās hromosomas?
Pie kā noved šķērsošana?
Kā mēs varam izskaidrot putnu un cilvēku olu izmēru atšķirības?
Kāda ir blastulas struktūra?
Kurā meiozes fāzē notiek konjugācija un kas tā ir?
Kā sauc ooģenēzes posmus?
Kurā mejozes fāzē notiek krustošanās un kas tas ir?
Kāda ir šķērsošanas bioloģiskā nozīme?
No kura dīgļu slāņa veidojas cilvēka sirds?
Kā beidzas pirmais meiotiskais dalījums?
Tests "Pārbaudi sevi"
1. Kāda veida šūnu dalīšanās nav saistīta ar hromosomu skaita samazināšanos: a) amitoze; b) mejoze; c) mitoze?
2. Kādu hromosomu kopu iegūst diploīda kodola mitotiski daloties: a) haploīds; b) diploīds?
3. Cik hromatīdu ir hromosomā mitozes beigās: a) divi; b) vienatnē?
4. Kuru dalīšanos pavada hromosomu skaita samazināšanās (samazināšanās) šūnā uz pusi: a) mitoze; 6) amitoze; c) mejoze? 5. Kādā meiozes fāzē notiek hromosomu konjugācija: a) 1. profāzē; 6) 1. metafāzē; c) 2. fāzē?
6. Kurai pavairošanas metodei raksturīga gametu veidošanās: a) veģetatīvā; b) aseksuāls; c) seksuāls?
7. Kāds hromosomu komplekts ir spermai: a) haploīds; b) diploīds?
8. Kurā zonā gametoģenēzes laikā notiek meiotiskā šūnu dalīšanās:
a) augšanas zonā; 6) vairošanās zonā; c) nogatavināšanas zonā?
9. Kura spermas un olšūnas daļa ir ģenētiskās informācijas nesēja: a) membrāna; b) citoplazma; c) ribosomas; d) kodols?
10. Kura dīgļu slāņa attīstība ir saistīta ar sekundārā ķermeņa dobuma parādīšanos: a) ektoderma; b) mezoderma; c) endoderms?
11. Kura dīgļu slāņa dēļ veidojas notohorda: a) ektoderma; b) endoderms; c) mezoderma?
Opcija 2
1. Kādam sadalījumam raksturīgs somatiskās šūnas: a) amitoze; b) mitoze; c) mejoze?
2. Cik hromatīdu ir hromosomā profāzes sākumā: a) viens; b) divi?
3. Cik šūnu veidojas mitozes rezultātā: a) 1; b) 2; c) 3; d) 4?
4. Kāda veida šūnu dalīšanās rezultātā tiek iegūtas četras haploīdas šūnas:
a) mitoze; b) mejoze; c) amitoze?
Kāda hromosomu kopa ir zigotai: a) haploīds; b) diploīds?
Kas veidojas ooģenēzes rezultātā: a) spermatozoīdi; b) ola; c) zigota?
7. Kura organismu pavairošanas metode radusies vēlāk par visām citām evolūcijas procesā: a) veģetatīvā; b) aseksuāls; c) seksuāls?
9. Kāpēc divslāņu embrija stadiju sauc par gastrulu:
a) izskatās pēc vēdera; b) ir zarnu dobums; c) ir vēders?
10. Ar kura dīgļu slāņa parādīšanos sākas audu un orgānu sistēmu attīstība:
a) ektoderma; b) endoderms; c) mezoderma?
11. Kāda dīgļu slāņa dēļ tas veidojas? muguras smadzenes: a) ektoderma; b) mezoderma; c) endoderms?
Pārbaude
Variants #1
1.c ; 2b; 3b; 4c; 5a; 6c; 7a; 8c; 9g; 10b; 11v
Variants Nr.2
1b; 2b; 3b; 4b; 5 B; 6b; 7c; 8a; 9b; 10v; 11a.
Pēdējā pārbaude
KURSA PĀRBAUDES DARBS
"Vispārīgā bioloģija" 10.kl
1. iespēja.
Norādījumi studentiem
Pārbaudījums sastāv no A, B, C daļām. Aizpildīšanai ir atvēlētas 60 minūtes. Uzmanīgi izlasiet katru uzdevumu un ieteiktos atbilžu variantus, ja tādi ir. Atbildiet tikai pēc tam, kad esat sapratis jautājumu un apsvēris visas iespējamās atbildes.
Izpildi uzdevumus tādā secībā, kādā tie ir doti. Ja kāds uzdevums jums sagādā grūtības, izlaidiet to un mēģiniet izpildīt tos, uz kuriem esat pārliecināts par atbildēm. Ja jums ir laiks, varat atgriezties pie nokavētajiem uzdevumiem.
Par dažādas sarežģītības uzdevumu izpildi tiek piešķirts viens vai vairāki punkti. Punkti, ko saņemat par izpildītiem uzdevumiem, tiek summēti. Centieties izpildīt pēc iespējas vairāk uzdevumu un gūt labumu lielākais skaitlis punktus.
Vēlam veiksmi!
Pirmo organisko savienojumu veidošanās procesu uz Zemes sauc par ķīmisko evolūciju. Tas notika pirms bioloģiskās evolūcijas. Ķīmiskās evolūcijas posmus identificēja A.I. Oparins.
I stadija ir nebioloģiska jeb abiogēna (no grieķu u, un — negatīva daļiņa, bios — dzīvība, ģenēze — izcelsme). Šajā posmā ķīmiskās reakcijas notika Zemes atmosfērā un primārā okeāna ūdeņos, kas piesātināti ar dažādām neorganiskām vielām, intensīvas saules starojuma apstākļos. Šo reakciju laikā no neorganiskās vielas varēja veidoties vienkāršas organiskas vielas - aminoskābes, spirti, taukskābes, slāpekļa bāzes.
Iespēja sintezēt organiskās vielas no neorganiskajām primārā okeāna ūdeņos tika apstiprināta amerikāņu zinātnieka S. Millera un pašmāju zinātnieku A. G. Pasynska un T. E. Pavlovskajas eksperimentos.
Millers izstrādāja instalāciju, kurā tika ievietots gāzu maisījums - metāns, amonjaks, ūdeņradis, ūdens tvaiki. Šīs gāzes varēja būt daļa no primārās atmosfēras. Citā aparāta daļā atradās ūdens, kas tika uzvārīts. Gāzes un ūdens tvaiki, kas aparātā cirkulēja zem augsta spiediena, nedēļu tika pakļauti elektriskās izlādes iedarbībai. Rezultātā maisījumā izveidojās apmēram 150 aminoskābes, no kurām dažas ir daļa no olbaltumvielām.
Pēc tam eksperimentāli tika apstiprināta iespēja sintezēt citas organiskās vielas, tostarp slāpekļa bāzes.
II posms - proteīnu sintēze - polipeptīdi, kas varētu veidoties no aminoskābēm primārā okeāna ūdeņos.
III stadija - koacervātu parādīšanās (no latīņu coacervus - receklis, kaudze). Olbaltumvielu molekulas, kas ir amfotēriskas, noteiktos apstākļos var spontāni koncentrēties un veidot koloidālus kompleksus, kurus sauc par koacervātiem.
Koacervāta pilieni veidojas, sajaucot divus dažādus proteīnus. Viena proteīna šķīdums ūdenī ir caurspīdīgs. Sajaucot dažādas olbaltumvielas, šķīdums kļūst duļķains, un zem mikroskopa ir redzami ūdenī peldoši pilieni. Šādi pilieni — koacervāti — varēja rasties pirmatnējā okeāna ūdeņos, kur atradās dažādi proteīni.
Dažas koacervātu īpašības ārēji ir līdzīgas dzīvo organismu īpašībām. Piemēram, tie “absorbē” no vides un selektīvi uzkrāj noteiktas vielas un palielinās izmērs. Var pieņemt, ka vielas, kas atrodas koacervātos, iesaistījās ķīmiskās reakcijās.
Tā kā “buljona” ķīmiskais sastāvs dažādās pirmatnējā okeāna daļās bija atšķirīgs, koacervātu ķīmiskais sastāvs un īpašības nebija vienādas. Starp koacervātiem varēja izveidoties konkurējošas attiecības par vielām, kas izšķīdinātas “buljonā”. Tomēr koacervātus nevar uzskatīt par dzīviem organismiem, jo tiem trūka spējas vairoties pašiem.
IV posms - nukleīnskābju molekulu rašanās, kas spēj pašatvairot.
Pētījumi ir parādījuši, ka īsās nukleīnskābju ķēdes spēj dubultoties bez jebkādas saiknes ar dzīviem organismiem - mēģenē. Rodas jautājums: kā uz Zemes parādījās ģenētiskais kods?
Amerikāņu zinātnieks Dž.Bernals (1901-1971) pierādīja, ka minerāliem bija liela nozīme organisko polimēru sintēzē. Ir pierādīts, ka vairākiem iežiem un minerāliem – bazaltam, māliem, smiltīm – piemīt informatīvas īpašības, piemēram, uz māliem var veikt polipeptīdu sintēzi.
Acīmredzot sākotnēji pats no sevis radās “mineraloģiskais kods”, kurā “burtu” lomu spēlēja alumīnija, dzelzs un magnija katjoni, kas noteiktā secībā mijās dažādos minerālos. Trīs, četru un piecu burtu kodi parādās minerālos. Šis kods nosaka aminoskābju secību, kas savienojas olbaltumvielu ķēdē. Tad informācijas matricas loma pārgāja no minerāliem uz RNS un pēc tam uz DNS, kas izrādījās uzticamāka iedzimto īpašību pārnešanai.
Tomēr ķīmiskās evolūcijas procesi nepaskaidro, kā radās dzīvi organismi. Procesus, kas noveda pie pārejas no nedzīva uz dzīvo, Dž.Bernāls nosauca par biopoēzi. Biopoēze ietver posmus, kuriem jābūt pirms pirmo dzīvo organismu parādīšanās: membrānu parādīšanās koacervātos, vielmaiņa, spēja vairoties, fotosintēze un skābekļa elpošana.
Pirmo dzīvo organismu parādīšanos varēja izraisīt šūnu membrānu veidošanās, lipīdu molekulām izlīdzinoties uz koacervātu virsmas. Tas nodrošināja to formas stabilitāti. Nukleīnskābju molekulu iekļaušana koacervātos nodrošināja to spēju pašreplicēties. Nukleīnskābju molekulu pašreproducēšanas procesā radās mutācijas, kas kalpoja kā materiāls.
Tātad, pamatojoties uz koacervātiem, varēja rasties pirmās dzīvās būtnes. Acīmredzot tie bija heterotrofi un barojās ar enerģiju bagātām, sarežģītām organiskām vielām, kas atradās pirmatnējā okeāna ūdeņos.
Palielinoties organismu skaitam, saasinājās konkurence starp tiem, jo samazinājās barības vielu piegāde okeāna ūdeņos. Daži organismi ir ieguvuši spēju sintezēt organiskās vielas no neorganiskām, izmantojot saules enerģiju vai ķīmisko reakciju enerģiju. Tādā veidā radās autotrofi, kas spēj fotosintēzi vai ķīmisko sintēzi.
Pirmie organismi bija anaerobi un ieguva enerģiju bez skābekļa oksidācijas reakcijām, piemēram, fermentācijas. Tomēr fotosintēzes parādīšanās izraisīja skābekļa uzkrāšanos atmosfērā. Rezultāts bija elpošana, uz skābekli balstīts aerobās oksidācijas ceļš, kas ir aptuveni 20 reizes efektīvāks nekā glikolīze.
Sākotnēji dzīvība attīstījās okeāna ūdeņos, jo spēcīgam ultravioletajam starojumam bija kaitīga ietekme uz sauszemes organismiem. Ozona slāņa parādīšanās skābekļa uzkrāšanās rezultātā atmosfērā radīja priekšnoteikumus dzīvo organismu nokļūšanai uz sauszemes.
Situācija bija citāda uz Zemes virsmas.
Šeit sākotnēji izveidojušies ogļūdeņraži noteikti ir nokļuvuši ķīmiskā reakcija ar tām apkārtējām vielām, galvenokārt ar ūdens tvaikiem zemes atmosfērā. Ogļūdeņraži satur milzīgu ķīmisko potenciālu. Neskaitāmi vairāku ķīmiķu pētījumi, īpaši krievu akadēmiķa A. Favorska un viņa skolas darbi, liecina par ogļūdeņražu izcilo spēju veikt dažādas ķīmiskas pārvērtības.Mūs īpaši interesē ogļūdeņražu spēja salīdzinoši viegli pievienot sev ūdeni. . Nav šaubu, ka tie ogļūdeņraži, kas galvenokārt parādījās uz zemes virsmas, lielākoties bija jāapvieno ar ūdeni. Tā rezultātā in zemes atmosfēra veidojās jaunas un daudzveidīgas vielas. Iepriekš ogļūdeņražu molekulas tika veidotas tikai no diviem elementiem: oglekļa un ūdeņraža. Bet bez ūdeņraža ūdens satur arī skābekli. Tāpēc jaunizveidoto vielu molekulās jau bija trīs dažādu elementu - oglekļa, ūdeņraža un skābekļa - atomi. Drīz viņiem pievienojās ceturtais elements - slāpeklis.
Atmosfērā lielākās planētas(Jupiters un Saturns) mēs kopā ar ogļūdeņražiem vienmēr varam atklāt citu gāzi – amonjaku. Šī gāze mums ir labi zināma, jo tās šķīdums ūdenī veido to, ko mēs saucam amonjaks. Amonjaks ir slāpekļa un ūdeņraža savienojums. Šī gāze ievērojamos daudzumos atradās Zemes atmosfērā tās pastāvēšanas laikā, ko mēs tagad aprakstām. Tāpēc ogļūdeņražus apvieno ne tikai ar ūdens tvaikiem, bet arī ar amonjaku. Šajā gadījumā radās vielas, kuru molekulas jau bija uzbūvētas no četriem dažādiem elementiem – oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa.
Tādējādi tajā laikā, ko mēs aprakstām, Zeme bija kaila akmeņaina bumba, kuras virsmu klāj ūdens tvaiku atmosfēra. Šajā atmosfērā gāzu veidā bija arī tās dažādas vielas, kuras tika iegūtas no ogļūdeņražiem. Šīs vielas pamatoti varam saukt par organiskām vielām, lai gan tās radās ilgi pirms pirmo dzīvo būtņu parādīšanās. Pēc savas struktūras un sastāva tie bija līdzīgi dažiem ķīmiskajiem savienojumiem, kurus var izolēt no dzīvnieku un augu ķermeņiem.
Zeme pakāpeniski atdzisa, izdalot savu siltumu aukstajā starpplanētu telpā. Beidzot tās virsmas temperatūra pietuvojās 100 grādiem, un tad atmosfēras ūdens tvaiki sāka kondensēties pilienos un lietus veidā metās uz karsto Zemes tuksneša virsmu. Spēcīgas lietusgāzes lija uz Zemi un appludināja to, veidojot primāro verdošo okeānu. Šīs lietusgāzes aiznesa arī organiskās vielas atmosfērā un nonāca šī okeāna ūdeņos.
Kas ar viņiem notiks tālāk? Vai mēs varam pamatoti atbildēt uz šo jautājumu? Jā, šobrīd šīs vai līdzīgas vielas varam viegli pagatavot, mākslīgi iegūt savās laboratorijās no vienkāršākajiem ogļūdeņražiem. Ņemsim ūdens šķīdumsšīs vielas un atstāj vairāk vai mazāk nostāvēties paaugstināta temperatūra. Vai tad šīs vielas paliks nemainīgas vai arī tās tiks pakļautas dažāda veida ķīmiskām pārvērtībām? Izrādās, ka pat tajos īss laiks, kuras laikā varam veikt savus novērojumus laboratorijās, organiskās vielas nepaliek nemainīgas, bet tiek pārveidotas citos ķīmiskos savienojumos. Tiešā pieredze rāda, ka šādos organisko vielu ūdens šķīdumos notiek tik daudz un dažādas pārvērtības, ka pat grūti tās īsi aprakstīt. Bet galvenais vispārējais virziensŠīs pārvērtības noved pie tā, ka salīdzinoši vienkāršas mazas primāro organisko vielu molekulas tūkstoš veidos savienojas viena ar otru un tādējādi veido arvien lielākas un sarežģītākas molekulas.
Skaidrības labad es šeit minēšu tikai divus piemērus. Tālajā 1861. gadā mūsu slavenais tautietis, ķīmiķis A. Butlerovs rādīja, ka, ja formaldehīdu izšķīdina kaļķa ūdenī un šo šķīdumu noliek siltā vietā nostāvēties, tad pēc kāda laika tas iegūs saldenu garšu. Izrādās, ka šajos apstākļos sešas formaldehīda molekulas savā starpā apvienojas vienā lielākā, sarežģītākā cukura molekulā.
Mūsu Zinātņu akadēmijas vecākais loceklis Aleksejs Nikolajevičs Bahs ilgu laiku atstāja formaldehīda ūdens šķīdumu nostāvēties un kālija cianīds. Tajā pašā laikā vēl vairāk sarežģītas vielas nekā Butlerovam. Viņiem bija milzīgas molekulas, un to struktūra bija tuvu olbaltumvielām, jebkura dzīva organisma galvenajām sastāvdaļām.
Tādu piemēru ir desmitiem un simtiem. Tie neapšaubāmi pierāda, ka vienkāršākās organiskās vielas ūdens vidē var viegli pārvērsties daudz sarežģītākos savienojumos, piemēram, cukuros, olbaltumvielās un citās vielās, no kurām tiek veidoti dzīvnieku un augu ķermeņi.
Apstākļi, kas tika radīti primārā karstā okeāna ūdeņos, daudz neatšķīrās no apstākļiem, kas tika reproducēti mūsu laboratorijās. Tāpēc jebkurā tā laika okeāna punktā, jebkurā žūstošā peļķē, vajadzēja veidoties tām pašām sarežģītajām organiskajām vielām, kuras ieguva Butlerovs, Bahs un citu zinātnieku eksperimentos.
Tātad ūdens un vienkāršāko ogļūdeņražu atvasinājumu mijiedarbības rezultātā, veicot virkni secīgu ķīmisku pārvērtību, pirmatnējā okeāna ūdeņos tika izveidots materiāls, no kura pašlaik tiek veidotas visas dzīvās būtnes. Tomēr tas bija tikai celtniecības materiāls. Lai rastos dzīvas būtnes – organismi, šim materiālam bija jāiegūst nepieciešamā struktūra, noteikta organizācija. Tā teikt, tie bija tikai ķieģeļi un cements, no kā var uzbūvēt ēku, bet tā vēl nav pati ēka.
Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.
Notiek ielāde...