225 млн. лет назад Тринаксодон, 30 сантиметровая млекопитающеподобная рептилия из Южной Африки. Эту знаменитую окаменелость палеонтологи прозвали “Красотка”. Пустоты в ее костях заполнились минералами, и получилась точная каменная копия. 190 млн. лет назад Эта примитивная костная рыба семионот погибла в болотистой заводи Нью Джерси. Ее остатки были найдены в мелкозернистом сланце. Их залили слабой кислотой, которая растворила все, кроме сланца, оставив удивительно четкий отпечаток рыбы.
Основные подразделения геологической истории Земли, их абсолютный возраст и продолжительность (в млн. лет) Геологические эры Кайнозойская Геологические периоды Четвертичный Неогеновый Палеогеновый Мезозойская Меловой Юрский Триасовый Палеозойская Пермский Каменноугольный (карбон) Девонский Силурийский Ордовикский Кембрийский Поздний протерозой (рифей) Протеро зойская Ранний протерозой Археозойская Геологические эпохи Голоцен (совр. ) Плейстоцен Плиоцен Миоцен Олигоцен Эоцен Палеоцен Позднемеловая Раннемеловая Позднеюрская Среднеюрская и раннеюрская Позднетриасовая Среднетриасовая и раннетриасовая Позднепермская и среднепермская Раннепермская Позднекаменноугольная и среднекаменноугольная Раннекаменноугольная Позднедевонская Среднедевонская Раннедевонская Позднесилурийская и раннесилурийская Позднеордовикская, среднеордовикская, раннеордовикская Позднекембрийская Среднекембрийская и раннекембрийская Венд Поздний рифей Средний рифей Ранний рифей Абсолют ный возраст 0, 02 1, 5± 0, 5 12± 1 26± 1 37± 2 60± 2 67± 3 110± 3 137± 5 170± 5 195± 5 Продолжите льность 0, 02 1, 5— 2 10 15— 17 11— 13 19— 20 9— 10 46— 48 22— 24 35— 40 15— 20 205± 5 230± 10 260± 10 285± 10 310± 10 10— 15 20— 25 30— 35 20— 25 25— 30 350± 10 365± 10 385± 10 405± 10 35— 40 15— 20 440± 10 500± 15 530± 15 570± 15 650± 50 950± 50 1350± 50 1600± 50 35— 45 45— 65 25— 30 40— 50 80— 120 250— 350— 450 200— 300 2600± 100 более 4000 900— 1100 более 1400
Развитие Вселенной – это единый направленный процесс, в ходе которого самопроизвольно и неизбежно возникают все более сложные структуры. Вселенная появилась в результате Большого взрыва из очень малого и очень плотного объекта примерно 14 миллиардов лет назад. В первые мгновения не было даже атомов и молекул. Вселенная стремительно расширялась и остывала. В определенный момент появились элементарные частицы, из них образовались атомы водорода; скопления атомов превратились в звезды первого поколения В них происходила реакция ядерного синтеза, в ходе которой водород превращался в гелий, а затем и в более тяжелые элементы. Все необходимые для жизни элементы углерод, кислород, азот, фосфор, сера и другие, образовались в недрах звезд. Звезды первого поколения стали фабрикой по производству атомов, необходимых для будущей жизни. Самые крупные звезды после истощения запасов ядерного топлива взрывались (это называют «взрывом сверхновой» ). В результате таких взрывов атомы тяжелых элементов рассеивались в пространстве. Из новых скоплений атомов образовались звезды второго поколения, в том поколения числе и наше Солнце. Облака рассеянных частиц, не вошедших в состав центральной звезды, вращались вокруг нее и постепенно разделялись на отдельные сгустки — будущие планеты Молодая Земля могла иметь в своем составе большое количество органики уже с самого начала своего существования. Абиогенный синтез органики продолжался уже на Земле. Условия на Земле в первый миллиард лет. Опыты Стенли
Один из возможных ландшафтов Земли во время формирования земной коры, первичных континентов и океанов (около 4 миллиардов лет назад). Земля укрыта плотной, лишенной кислорода атмосферой; черные тучи разряжаются мощными грозами и проливаются горячими бурными ливнями. Планета сотрясается землетрясениями и извержениями вулканов. Под действием грозовых электрических разрядов и ультрафиолетового излучения Солнца возникают органические вещества, которые самым разнообразным способом соединяются между собой.
Вместе с Землей возник и так называемый "геохимический круговорот". Одни вещества поступали из сдавленных, разогревшихся недр Земли, формируя первичную атмосферу и океаны. Другие приходили из космоса в виде валящихся с неба остатков протопланетного облака, метеоритов и комет. В атмосфере, на поверхности суши и в водоемах все эти вещества смешивались, вступая друг с другом в химические реакции, и превращались в новые соединения, которые, в свою очередь, тоже вступали в реакции друг с другом. Между химическими реакциями возникала своеобразная конкуренция за одни и те же субстраты. В такой борьбе всегда побеждает та реакция, которая идет быстрее. Начинается "естественный отбор" среди химических процессов. Медленные реакции вытесняются более быстрыми. Важнейшую роль в этом соревновании играли катализаторы. Огромное преимущество должны получают реакции, катализируемые своими собственными продуктами (например реакция Бутлерова из формальдегида образуются сахара, которые сами и являются катализаторами этой реакции. Это т. н. автокаталитические реакции, в ходе которых происходит не только синтез катализаторов, но и частичное возобновление расходуемых субстратов. Жизнь в основе своей – это самоподдерживающийся, автокаталитический процесс.
Свойства жизни: Øналичие наследственной информации, Øактивное осуществление функций, направленных на самоподдержание, рост и размножение, а также на получение энергии, необходимой для выполнения всей этой работы. Все живое на Земле справляется с этими задачами при помощи трех классов сложных органических соединений: ДНК, РНК и белков. • ДНК взяла на себя первую задачу – хранение наследственной информации. • Белки отвечают за вторую: они выполняют все виды активных "работ". Разделение труда у них очень строгое. Белки не хранят наследственную информацию, ДНК не совершает активной работы. • РНК – служат посредниками между ДНК и белками, обеспечивая считывание наследственной информации. http: //www. macroevolution. narod. ru/paleobac. htm
Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК — устроены по одному принципу. Это сложные полимерные молекулы, состоящие из множества звеньев, каждое из которых включает в себя сахар, фосфорную кислоту и азотистое основание. Однако различия между ними существуют. В сахаре РНК - рибозе присутствует ОН-группа, в отличие от сахара ДНК - дезоксирибозы. Кроме того, ДНК и РНК отличаются по одному из четырех азотистых оснований: тимин (Т) в ДНК отличается от урацила (U) в РНК наличием метильной группы
Какая из трех молекул появилась первой? Øбелки они выполняют всю работу в живой клетке, без них белки жизнь невозможна, но белки не могут хранить наследственную информацию; ØДНК – хранит наследственную информацию. ДНК ØРНК может хранить информацию и выполнять активную РНК работу (РНК вирусы, рибозимы). ДНК ни на что не годна без белков, белки – без ДНК. Получалось, что они должны были появиться вместе, одновременно, а это трудно себе представить.
В 1982 1983 гг. было показано, что в природе имеются виды РНК, которые, подобно белкам, обладают высокоспецифической каталитической активностью. Такие РНК катализаторы были названы рибозимами. Среди рибозимов были найдены катализаторы репликации (копирования, размножения) молекул РНК – своих собственных или чужих Теория РНК-мира первые живые организмы были РНК организмами без белков и ДНК. А первым прообразом будущего РНК организма мог стать автокаталитический цикл, образованный самовоспроизводящимися молекулами РНК – теми самыми рибозимами, которые способны катализировать синтез собственных копий.
Однотяжевой полимер РНК сворачивается на себя и скручивается в компактную структуру, подобно сворачиванию полипептидной цепи белка в компактную глобулу. Таким способом уникальные нуклеотидные последовательности РНК могут формировать уникальные пространственные структуры. Атомная (слева) и скелетная (справа) модели фенилаланиновой т. РНК дрожжей
Симбиоз РНК и пептидов, вероятно, начал складываться задолго до появления настоящей клетки и генетического кода Кофермент A Состоит из: адениловой кислоты (1), связанной пирофосфатной группой (2) с остатком пантотеновой кислоты (3), которая в свою очередь связанна пептидной связью с аминокислотой β аланином (4), соединённой пептидной связью с остатком β меркаптоэтаноламина (5).
Рибонуклеопротеиды В клетках в наибольших количествах содержатся следующие рибонуклеопротеиды: Малые ядерные рибонуклеопротеиды (мя. РНП) — нуклеопротеидные комплексы малых ядерных РНК, являющиеся субъединицами сплайсосом (участников сплайсинга ядерных транскриптов — предшественников зрелых РНК). Нуклеопротеидные комплексы м. РНК — матричные рибонуклеопротеиды (м. РНП), в русскоязычной литературе часто называемые информосомами Биологическая роль м. РНП весьма разнообразна: они, предположительно, участвуют в транспорте м. РНК, стабилизации (защите от деградации при транспорте) и трансляционной регуляции
Нуклеопротеидные комплексы рибосомальных РНК (р. РНК) — субъединицы рибосом — органелл, на которых происходит трансляция м. РНК и синтез белков Сравнение контуров рибосомных субчастиц бактерий и их изолированных высокополимерных РНК в компактной форме по данным электронной микроскопии: вверху - большая субчастица и ее РНК; внизу малая субчастица и ее РНК Линейные цепи рибосомной РНК самоорганизуются в специфические пространственные структуры, определяющие размеры, форму и, по видимому, внутреннее устройство рибосомных субчастиц, а следовательно, и всей рибосомы.
Все живые организмы дискретны в пространстве и имеют наружную оболочку. Однако поначалу преджизнь существовала именно в виде растворов. Чтобы не раствориться окончательно, не рассеяться в водах древних водоемов, "живые растворы" должны были ютиться в крошечных полостях, которые часто встречаются в минералах (катализаторы и матрица для прикрепления молекул РНК). Но рано или поздно преджизнь должна была обзавестись собственными оболочками – перейти от доорганизменного уровня к организменному. Идеальным материалом для таких оболочек являются липиды. Они в растворе образуют замкнутый объем– водяные капли, покрытые двуслойной липидной оболочкой (мембраной). Эти капельки способны осуществлять обмен веществ. Липидные мембраны обладают избирательной проницаемостью: одни молекулы сквозь них проходят, другие нет. Для того, чтобы это происходило постоянно, одних мембран недостаточно. Нужно еще, чтобы внутри капли одни вещества превращались в другие, а для этого там должны находиться катализаторы – белки или РНК.
Изучением свойств водно-липидных капель (коацерватов) занимался академик А. И. Опарин. Он считал, что коацерваты были одним из этапов на пути возникновения жизни. Опарин обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут расти и даже "размножаться" делением. Первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем. Впоследствии они могли вступить в симбиоз (взаимовыгодное сожительство) с "живыми растворами" – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов. Подобное сообщество уже можно назвать организмом. У липидов. всех живых существ до сих пор в синтезе липидов важнейшую роль играет кофермент А, представляющий собой не что иное, как модифицированный рибонуклеотид. Это – еще одно напоминание об РНК мире. Камнем преткновения для теории РНК мира в течении некоторого времени была неспособность молекул РНК эффективно взаимодействовать с липидными мембранами. Недавно, однако, было показано, что комплексы из нескольких разных молекул РНК и ионов кальция способны не только прикрепляться к мембранам, но и регулировать их проницаемость.
Оказалось, что кроме процесса транскрипции (синтеза РНК путем копирования участка ДНК) в ряде случаев, наоборот, может происходить синтез ДНК на РНК матрицах. Этот процесс, названный обратной транскрипцией, используют в ходе своего развития многие вирусы, в том числе печально известные онкогенные вирусы и ВИЧ 1, вызывающий СПИД.
Архей: 4 – 2, 5 млрд. л. Ископаемые остатки организмов из формации Ганфлинт 3, 1 – 3, 8 млрд. л
3, 4 млрд. л. – древнейшие строматолиты Эти строматолиты из штата Миннесота представляют собой слоистые образования, созданные давно разложившимися сине зелеными водорослями.
Ранний протерозой (2. 2 – 1. 9 млрд. л. ) – век сине-зеленых водорослей
Скачать презентацию 225 млн лет назад Тринаксодон 30 сантиметровая млекопитающеподобная
Презентация_возникновение_жиз.ppt