ГДЗ: Параграф § 21 / Биология 11 класс

• Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) состоят из нуклеотидов, которые включают азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибозу или дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты.
• Белки состоят из аминокислот.
• Клеточные мембраны состоят в основном из белков и липидов (фосфолипидов) и обладают свойством избирательной проницаемости, контролируя транспорт веществ внутрь и наружу клетки.

Основные этапы химической эволюции

• Этап абиогенного синтеза мономеров: Синтез простых органических соединений (например, аминокислот, сахаров, нуклеотидов) из неорганических веществ (\( \mathrm{CH}_{4} \), \( \mathrm{NH}_{3} \), \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \), \( \mathrm{H}_{2} \)).
• Этап образования полимеров: Формирование полимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов) из мономеров (например, через коацервацию или образование протеиноидов).
• Этап возникновения генетического аппарата: Возникновение молекул, способных к самокопированию и точному воспроизведению генетической информации (РНК, затем ДНК).
• Этап формирования пробионтов: Образование структур с ограниченной мембраной, способных к обмену веществ и росту (коацерватные капли, микросферы, пробионты).

Условия и соединения для абиогенного синтеза

• Соединения: Необходимы простые неорганическиe вещества, характерные для восстановительной атмосферы: метан (\( \mathrm{CH}_{4} \)), аммиак (\( \mathrm{NH}_{3} \)), водород (\( \mathrm{H}_{2} \)), пары воды (\( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \)).
• Условия: Требовалась мощная энергия (электрические разряды, УФ-излучение) для запуска реакций, а также восстановительный характер атмосферы.

Невозможность повторного возникновения жизни

Повторное абиогенное возникновение жизни невозможно из-за изменившихся условий на современной Земле:

• Присутствие кислорода: Современная атмосфера окислительная; свободный кислород быстро разрушит органические мономеры.
• Биологическое поглощение: Любые органические вещества, образовавшиеся абиогенно, будут немедленно поглощены или разложены существующими микроорганизмами.

Для перехода от неживой органической материи к биологической системе необходимо выполнение следующих требований:

• Способность к воспроизведению: Должен быть механизм точного копирования (наследование, генетическое копирование), который обеспечивает передачу информации.
• Способность к обмену веществ: Должен быть механизм, обеспечивающий упорядоченный приток веществ и энергии, и отток продуктов жизнедеятельности (метаболизм).
• Наличие ограниченной среды: Необходима оболочка (мембрана), которая отделяет внутреннее содержимое от внешней среды, обеспечивая избирательность обмена веществ.

Механизм генетического копирования и ферментация

• Генетическое копирование: Предполагается, что первые молекулы, способные к самокопированию, были молекулами РНК, которые также могли обладать ферментативной активностью (рибозимы). Взаимодействие РНК с протеиноидами/белками привело к созданию более совершенного аппарата. Затем более устойчивая ДНК стала основным хранителем генетической информации.
• Ферментация (катализ): Каталитическая активность была присуща первым белковым образованиям, таким как протеиноиды и протобионты. Протеиноиды в форме микросфер могли катализировать реакции распада аминокислот. Другая гипотеза предполагает, что катализаторами могли служить минеральные глины (глиноземы).
• Пример генетической передачи: Эволюция генетической функции от РНК к ДНК. Схема: \( \mathrm{РНК} \to \mathrm{ДНК} \to \mathrm{РНК} \to \mathrm{белок} \).

• Планетарная (геологическая) эволюция: Начальный этап эволюции Земли и Солнечной системы, связанный с формированием планет и химических элементов.
• Первичная атмосфера: Восстановительная газовая оболочка древней Земли, не содержавшая свободного кислорода.
• Гипотезы: Научные предположения, требующие экспериментального или теоретического подтверждения (например, гипотеза «первичного бульона»).
• Коацерватная: Относящийся к процессу коацервации, то есть самопроизвольного разделения фаз в растворе.
• Первичного бульона: Гипотетический концентрированный раствор органических мономеров в первичном океане Земли.
• Генетическая: Относящийся к наследственности, хранению и передаче наследственной информации.
• Коацервация: Процесс образования белковых структур (коацерватных капель) путем разделения раствора полимеров на фазы.
• Коацерватные капли: Микроскопические образования из органических полимеров (например, белков), окруженные водной оболочкой, способные к избирательной проницаемости.
• Протеиноиды: Полипептидные структуры, полученные абиогенным путем (нагреванием аминокислот), способные формировать микросферы.
• Микросферы: Шаровидные структуры из протеиноидов, способные катализировать химические реакции.
• Рибозимы: Молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью.
• Пробионты: Первые клеточные структуры, обладающие мембраной, способные к обмену веществ и росту, предшественники настоящих клеток.