Вернемся к рассмотрению того, как развивалась организация множества макромолекул, постепенно эволюционировавшая в клетки. Составляющие белка – органические молекулы (ДНК, РНК, АМФ, АДФ, АТФ) возникли в первичном океане Земли в восстановительной атмосфере. Возникли сами собой (точнее могли возникнуть). Оказалось, что в кометном веществе есть соединения и элементы H, N, C, O, HCN, NH2, H2O, CO, CO2, C2H2, CH4, C2N2, примеси Fe, Ni, Ca, Mg и другие.
Условия жизни весьма разнообразны и даже неожиданны. Возможна и кремниевая основа жизни. Например, некоторые африканские растения образуют кислоты с фтором, они ядовиты, но растения к ним приспосабливаются. Есть и организмы, которые могут развиваться в аммиачной атмосфере. Например, живут в хлорной извести при температурах от минус трех до минус 48 градусов по Цельсию в Антарктиде бактерии и водоросли.
Значит, при создании макромолекул исключительную роль могут играть соединения, содержащие C, H, CH4, Si и так далее. При этом путь от атомов к макромолекулам реализуется непременным усложнением организации материи. При этом, как уже говорилось, появляется редупликация – воспроизведение структур себе подобных. Они образуются спонтанно, они стабильны. Схожие молекулы небиологическим путем образуют скопления – сегрегации. Некоторые молекулы копируются и это было уже около 4 млрд. лет назад. Приобретается свойство мутации, появляется естественный отбор.
Основной закон открытых систем (биосистем) – уменьшение энтропии, то есть рост организации молекул. До академика Опарина считалось, что жизнь либо самозародилась, либо существует вечно. Он же в своей книге «Происхождение жизни», приводя цепочку рассуждений о её эволюции, показал как она могла зародиться. Его центральная идея – обособление частей от целого для дальнейшего совершенствования (как и в галактиках, из которых точно так же образовались звезды).
В «бульоне» океана молекулы редуплицировали, воспроизводя свою структуру. Для воспроизведения нужны аминокислотные остатки и органические основания. Обособление шло либо объединением больших макромолекул одного вида с созданием пленок (при этом пленка-мембрана может случайно свернуться, замкнув группы молекул в себе). Из этого замкнутого пространства одни молекулы уходили через мембрану (пленку), другие оставались как материал для редупликации.
По Опарину возможна и другая реализация обособления группы макромолекул от среды с образованием коацерватов. Это состояние характерно для молекул водопоглащающих и при этом вокруг них образуется слой молекул H2O, но уже не свободных, а связанных. Так образуются комплексы с водной оболочкой. Эти коацерваты – праотцы клеток (шарики из белковых пленок).
Началась их специализация («разделение труда») части клеток - это органеллы. В клетке рибосомы производят белок, митохондрии – дают энергообеспечение, хромосомы отвечают за наследственные признаки и структуру белка, вакуоли поддерживают тонус клетки и выводят из нее отходы, хлоропласты за счет фотосинтеза дают энергию, эндоплазмическая сеть – структурирование в клетке и транспортную сеть, диктиосомы синтезируют материал клеточной мембраны.
Укажем наиболее важные свойства этих клеток.
Рибосомы (диаметр примерно 150.10–10 м) могут образовывать цепи (полирибосомы), РНК содержатся в рибосоме, молярный вес РНК с рибосомным белком равен 6.10 6 кг/киломоль.
Митохондрии – нитевидные зернышки (пункты клеточного дыхания).
Хромосомы – носители сведений о структуре белка в клетке, они состоят из ДНК (участвуют в делении клеток). Вакуоли содержат воду и выбрасывают ее из клеток (лишнюю).
В хлоропластах находится хлорофилл, поглощающий энергию Солнца. Они из CO2 и воды, и света образуют глюкозу.
По прямым каналам эндоплазменной цепи проходят молекулы, «стройматериал» клетки.
Диктиосомы синтезируют различные вещества.
На основе организации у клетки возникает функция, дающая способ ее воспроизведения путем деления. Заметим, что причины клеточного деления до конца не выяснены. Что, например, дает сигнал к делению? Процесс деления зато известен более детально. Обычно клетки делятся за 1,5 – 2 часа. Все неясности здесь относятся к редупликации молекул.
Существует и другой способ – бесполовое размножение делением – митоз (у низших организмов). Сейчас считают, что редупликация предшествует возникновению клеток, а клетки поставили себе это свойство на пользу.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему