Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Опарин А.И. -> "Происхождение предбиологических систем" -> 131

Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.

Опарин А.И. Происхождение предбиологических систем — М.: Мир, 1999. — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): proishogdeniepredbiologicheskihsistem1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 182 >> Следующая

В настоящее время в научной литературе высказывается мнение, что такими исходными системами могли бы явйться просто отдельные молекулы полинуклеотидов со случайным расположением мономерных остатков в цепи, первично возникавшие в «питательном бульоне». Им была присуща свойственная полинуклеотидам комплементарность. Поэтому, согласно Холдейну, Шрамму и др., уже в абиогенных условиях должна была создаваться возможность к постоянному более быстрому синтезу предсуществующих полинуклеотидов, к все убыстряющемуся «саморазмножению» молекул, наделенных определенной вторичной структурой. Подвергаясь мутациям и естественному отбору, молекулы полинуклеотидов все время эволюционировали, совершенствовали свою вторичную структуру, приближаясь в этом отношении к современным нуклеиновым кислотам.
Однако на основе такой эволюции «на молекулярном уровне» трудно себе представить, а тем более экспериментально воспроизвести возникновение обмена веществ.
Если полимеризацию мононуклеотидов производить в их чистых растворах, то это может привести лишь к образованию своеобразных скоплений полинуклеотидов, что в природных условиях создавало бы лишь залежи этих веществ, подобные залежам озокерита или другой органической смеси гомологов. Если же указанная полимеризация осуществляется в присутствии других полимеров, например полипептидов (что, по-видимому, должно было иметь место в «первичном бульоне»), то возникающие полинуклеотиды неизбежно должны были образовывать с этими полимерами многомолекулярные комплексы. Последние, выделившись из окружающего раствора, как раз и явились, собственно, теми исходными системами, которые, взаимодействуя с внешней средой, дали в процессе эволюции начало наделенным обменом веществ первичным организмам.
В Институте биохимии им. А. Н. Баха совместно с Серебров-ской мы проводили полимеризацию нуклеотидов в водной среде (например, синтез полиаденина) с помощью бактериальной поли-нуклеотидфосфорилазы. Если вести этот синтез в присутствии или при параллельном образовании другого полимера (например, полипептида), то можно наблюдать постепенное помутнение растворов. Это связано с тем, что по достижении определенных размеров частицы полимеров объединяются между собой в многомолекулярные скопления, выделяющиеся из раствора в форме видимых под микроскопом образований — коацерватных капель.
На фиг. 1 приведена микрофотография коацерватных капель, образующихся при синтезе полиаденина из АДФ в присутствии гистона. Интересно, что в связи с образованием капель равновесие реакции полимеризации резко смещается в сторону синтеза, что видно из сравнения кривых, приведенных на фиг. 2.
Фиг. 1. Коацерватные капли, образующиеся при синтезе
в присутствии гистона.
полиаденина
Гистон в нашем опыте может быть заменен и другими неспецифическими полипептидами. Так, например, на фиг. 3 приведена фотография, иллюстрирующая образование капель из полиаденина и полилизина.
Конечно, в условиях «первичного бульона» наряду с коацерва-тами могли возникать и другие многомолекулярные образования (например, пузырьки Гольдейкра или микросферы Фокса). Исследование этих образований как исходных для возникновения жизни систем также представляет существенный интерес. Однако мы
Время, мин
Фиг. 2. Синтез полиаденина в растворе (1) и в коацерватных каплях (2).
По оси ординат отложено количество синтезированного полиаденина, выраженное числом
микромолей Р.
в своих опытах, проводимых в Институте им. Баха и на кафедре биохимии растений МГУ совместно с Евреиновой, использовали коацерватные капли, потому что они представляются нам наиболее удобными моделями для воспроизведения в лабораторных условиях тех возможных путей, которыми шло начальное формирование обмена веществ. При образовании коацерватных капель происходит очень высокое концентрирование полимеров. Несмотря на свою жидкую консистенцию, капли обладают некоторой внутренней структурой и резкой границей раздела с внешней средой.
На фиг. 4 приведена электронная микрофотография капель, состоящих из сывороточного альбумина, гуммиарабика и РНК, снятая в газовой микрокамере (без предварительного высушивания). На следующей фотографии (фиг. 5) дана капля с включенной в нее рибонуклеазой; в течение 20 мин инкубации произошел частичный гидролиз РНК капли. Здесь неоднородность капли особенно заметна.
Коацерватные капли способны избирательно поглощать и концентрировать в себе разнообразные вещества из окружающего
Фиг. 3. Коацерватные капли, содержащие полипептиды и полинуклеотиды.
А — капли, содержащие РНК и полилизин; Б — капли, содержашче полиаденин и полилизин.
Фиг. 4, Коацерватная капля в газовой микрокамере (электронная микрО'
фотография).
раствора. Концентрирование в каплях каких-либо других веществ, например аминокислот, происходит очень избирательно и зависит от состава капель.
Если поступающие в каплю вещества подвергаются в ней более быстрым химическим превращениям, чем во внешней среде, то капли приобретают свойства открытых систем, самое существование которых определяется их взаимодействием с внешней средой. Этого легче всего достигнуть, включая в капли соответствующие легко адсорбируемые каплей катализаторы.
Предыдущая << 1 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed