11. Chemische Evolution Biologische Evolution. 1.5 Milliarde Jahre

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1 11. Chemische Evolution Biologische Evolution 1.5 Milliarde Jahre

2 Frühe Vorstellungen 2. Primitives Leben: Spontan gebildet oder Hochentwickeltes Leben: Von Gott geschöpft

3 Der Versuch 3. von L. Pasteur Im Jahr 1860 Mikroben gelangen aus der Luft in die Fleischsuppe und entstehen nicht in die Suppe! Luft Microben in Falle

4 Oparin und Haldane Hypothesis A.I. Oparin J.B.S. Haldane Alexander Oparin Sie nahmen eine reduzierende Atmosphäre an, und auch, dass das Energie war verfügbar Organische Molekülen durchmachen eine Reihe von Reaktionen, die zu immer komplizierteren Molekülen führen Bestimmte Makromoleküle bildeten kolloidale Komplexe, oder 'Coacervate' Coacervates waren im Stande, organische Substanzen von der Umgebung in einem an den Metabolismus erinnernden Weg zu absorbieren und zu assimilieren. Sie hätten an Entwicklungsprozessen teilgenommen, schließlich zu den ersten Lebensformen führend Koazervaten

5 Entstehung des Lebens in 4 Schritten 1. Abiotische Synthese von organischem monomers 2. Abiotische Synthese von Polymern 1. Anorganisches Material 3. Ursprung von self-replicating Molekülen 4. Trennung von der Außenumgebung: - Bildung von Pro-Zellen Progenoten Begriff für hypothetische Urzellen, die alle zellulären Bausteine besessen haben sollen, die für zelluläre Organismen notwendig sind. 2. Organisches Material polimer 3. Komplementer Kette 4. Membran-umschlossen Kompartment

6 1. Bildung von organischem Monomere: Miller Experiment (1953) Stanley Miller Wasser Dampf CH 4 Elektrode Organische Verbindungen von anorganischen Materialien: Aminosäuren, Zucker, und Nucleotide- Basen Kondensation Aber kein: Ribose, Fettsäuren mit der langen Kohlenstoff-Kette und Peptidverbindungen Kaltes Wasser - Ursuppe - Urpizza - Regentropf Erhitzung der Flüssigkeit H 2 O Abgekühlte Flüssigkeit Enthält organische Komponente Probe zur chemische Analyse

7 2. Polymerisierung 120 o C Fox und Dose: Asp + Glu Polypeptide Monomere Di-, Trimere Polymere

8 3. Replikation - die RNA-Welt Ribozym 2 Replikation Monomere 1 Bildung kurzer RNA-Polymere Polymere

9 Ribozyme Ribozyme (von Ribonucleinsäure (RNA)und Enzym) sind katalytisch aktive RNA-Moleküle, die wie Enzyme chemische Reaktionen katalysieren. Für diese Entdeckung wurden Sidney Altman und Thomas R. Cech 1989 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet, da man bis zu diesem Zeitpunkt angenommen hatte, dass in der Zelle ausschließlich Proteine katalytische Aktivität besitzen. Weitreichende Auswirkungen haben sich vor allem in der Theorie über den Ursprung des Lebens ergeben, sodass man heute eine RNA- Welt vor der biotischen Evolution - wie wir sie heute kennen annimmt.

10 die RNA-Welt- Replikation Self-replication der RNA RNA Self-replicating RNA handelt als Schablone, auf der sich polypeptide formt. Polypeptide Polypeptide handelt als einfaches Enzym, das RNA Replikation unterstützt.

11 Evolution des genetischen Kodierung RNA RNA RNA protein DNA RNA Protein Genetische Info Ribozyme Genetische Info Enzyme genetische Info Messenger Enzyme

12 4. Die Membranen und die Progenoten Spontaner Ursprung von doppellaxer phospholipid Schichten Membrane Hydrophil Kopf Hydrophob Schwanz RNA H 2 O Polypeptide

13 Frühe Bedingungen für das Leben Organische Verbindungen von anorganischen Materialien: (1)Chemosynthetizierende Bakterien (4 Milliarden Jahre) Energie: von H2S Oxydation (2)Anaerob photosynthesizirende Bakterium (3.8 Milliarden Jahre), Licht nur für ATP (nicht für Photolyse), H für organische Moleküle: von H 2 S (Schwefelwasserstoff) oder von der organischen Materialen. (3) Cyanobakterien: H 2 O: H Quelle (3.2 Milliarden Jahre): kein O 2 Ablagerung während 2 Milliarden Jahre (nur in den letzten 1.5 Milliarden jahren): Fe 2+ gebunden der oxigen -O 2 : für aerorespiration O 2 UV O 3. : schützt Wesen des festen Bodens

14 Der monophyletische Ursprung des Lebens die Chiralität (die Händigkeit) die Händigkeit : Einige Moleküle bestehen in zwei auf die Position des Bandes basierten Versionen: Ein Molekül ist das Spiegelbild vom anderen. Zucker: rechtshändig Aminosäure: linkshändig

15 Der monophyletische Ursprung des Lebens: Der genetische Kode ist Universal

16 Fremdes Leben - Exobiologie 15. UFO-s? Leben aufgrund der Silicium? Leben in Metan-Meer?