1,62 Mb.НазваниеУчебное пособие по курсу «Концепции современного естествознания» содержит программу курса, материалы и пояснения по основным разделам дисциплины, задания для самостоятельной работы, список рекомендуемой литературы и Интернет-ресурсов.страница7/10Дата конвертации21.09.2012Размер1,62 Mb.Тип 7 Тема 6. От химической к биологической эволюцииПроблемы эволюционной химии Эволюционная химия наука о самоорганизации и саморазвитии химических систем (А.П.Руденко, 1964 теория саморазвития элементарных открытых каталитических систем). Саморазвитие, самоорганизация, самоусложнение каталитических систем возможны в результате естественного отбора каталитических центров и постоянного притока трансформируемой энергии. В процессе химической эволюции, которая предшествовала биологической, происходил отбор химических элементов. В мире существует около 8 млн. химических соединений, из них 96% составляют органические вещества, основой которой обычно являются 6-8 элементов, остальные 90 химических элементов участвуют в построении молекул более 300 тысяч неорганических соединений. Основой химического состава всех живых организмов являются 6 химических элементов (органогены), это: C, O, H, N, P, S (их доля в биомассе составляет до 97%). Еще 11 химических элементов (макро- и микроэлементы), дающих менее 3% биомассы, являются физиологически важными компонентами биосистем, поскольку их присоединение к биомолекулам многократно усилило их функциональную активность: Na, K, Ca, Mg, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co. Наконец, еще несколько химических элементов (ультрамикроэлементы) встречаются в биомассе сравнительно редко, свойственны для узкоспециализированных биосистем (определенных живых организмов): I, Br, Au, Ag, As, Se, F При формировании органических и биологических систем геохимические условия имеют второстепенное значение. Важнейшие особенности химических элементов, которые дали им преимущества при отборе: - способность образовывать прочные и энергоемкие химические связи; - эти связи должны быть лабильными, то есть легко образовываться, разрушаться, трансформироваться. Выполнение этих условий, наряду со способностью формировать цепи и циклы из атомов одного элемента, сделало углерод (С) органогеном 1, основой всех органических молекул.Киральная (хиральная) чистота живой природы. Среди органических молекул широко представлены изомеры молекулы, имеющие различную структуру, но состоящие из полностью идентичного набора атомов. Л.Пастер установил наличие особого типа изомерии оптической (зеркальной), при которой молекулы-изомеры похожи как объект и его отражение в зеркале. Такое свойство молекул названо киральностью (хиральностью), от греческого «хейро» - рука. Для аминокислот, сахаров и других органических веществ возможно существование правых и левых молекул. Если при химических синтезах образуется примерно равное количество правых и левых молекул (рацемическая смесь, или рацемат), то в построении биомассы используется строго определенная форма изомеров («левые» - L-аминокислоты, «правые» - D-сахара). Поддержание киральной чистоты важнейшая характеристика жизнедеятельности, так как только она смогла обеспечить образование длинных полимерных цепочек и комплементарность нуклеотидных пар. Возможная роль появления киральной чистоты в эволюции предбиологических систем Абиогенный синтез органических молекул, образование и накопление мономеров Этап спонтанного нарушения зеркальной симметрии Формирование кирально чистой среды Образование биополимеров - полинуклеотидов, полипептидов Появление простейших систем, способных к саморепликации проблема абиогенного синтеза биомолекул. Различными исследователями в ХХ веке в лабораторных условиях проводились эксперименты, моделировавшие возможные на начальных (предбиологических) этапах эволюции реакции синтеза органических веществ из ограниченного круга сравнительно простых соединений: водорода, воды, аммиака, метана, оксида углерода. Синтез осуществлялся с использованием разрядов электрического тока, ультрафиолетовых лучей, при повышенной температуре, то есть не только компонентный состав исходных веществ, но и физические условия моделировали «обстановку» на древней Земле. Эксперименты продемонстрировали возможность абиогенного синтеза аминокислот (Миллер; Павловская, Пасынский), полипептидов (Фокс), рибозы, дезоксирибозы, азотистых оснований (Оро), нуклеотидов (Понамперума) и др. Так была продемонстрирована принципиальная возможность абиогенного формирования молекул органических веществ на начальных этапах развития Земли (возникновение гипотетического «перв
Тема - Учебное пособие по курсу «Концепции современного естествознания» содержит программу курса, материалы и пояснения...
Комментариев нет:
Отправить комментарий