Какими свойствами обладали коацерваты рост обмен веществ размножение
Коацерват (от лат. coacervātus — «собранный в кучу») или «первичный бульон» — многомолекулярный комплекс, капли или слои с большей концентрацией коллоида (разведённого вещества), чем в остальной части раствора того же химического состава.
Коацервация[править | править код]
Коацервация — расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений коацерватов в виде двух жидких слоев или капель. Коацервация может возникать в результате частичной дегидратации дисперсной фазы коллоида, являясь начальной стадией коагуляции.
Сущность явления коацервации заключается в отмешивании из однородного коллоидного раствора слоя или капель, связанном с переходом от полного смешивания к ограниченной растворимости.
Коацерватные капли[править | править код]
Коацерватные капли — сгустки, подобные водным растворам желатина. Образуются в концентрированных растворах белков и нуклеиновых кислот. Коацерваты способны адсорбировать различные вещества. Из раствора в них поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, проходящих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду.
Коацерваты имеют важное значение в ряде гипотез о происхождении жизни на Земле. Коацерваты в таких гипотезах представляют некие праорганизмы (протоорганизмы).
Каждая молекула имеет определённую структурную организацию (атомы, входящие в её состав, закономерно расположены в пространстве). Вследствие этого в разноатомных молекулах образуются полюсы с различными зарядами. Например, молекула воды H2O образует диполь, в котором одна часть молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный. Кроме этого, некоторые молекулы (например, соли) в водной среде диссоциируют на ионы.
В силу таких особенностей химической организации вокруг молекул образуются водные «рубашки» из определённым образом ориентированных молекул воды. Молекулы, окруженные водной «рубашкой», могут объединяться, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты. Коацерватные капли возникают также при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом полимерные молекулы «собираются» в многомолекулярные фазово-обособленные образования.
А. С. Трошин использовал коацерватные капли в качестве клеточных моделей для исследования распределения веществ между моделью и средой.
В 2011 году японские учёные воспроизвели в лаборатории возникновение из «первичного бульона» протоклеток с катионной оболочкой и элементами ДНК внутри (отрезки природной ДНК входили в состав исходных компонентов[1]), способных к делению в результате полимеразной цепной реакции, реплицирующей ДНК[2][3][4].
Коацерватная теория[править | править код]
Автором этой теории является советский биохимик академик А. И. Опарин (1924 г.). Позже Опарина и независимо от него к аналогичным выводам пришел английский учёный Дж. Холдейн.
Опарин полагал, что переход от химической эволюции к биологической требовал возникновения индивидуальных фазово-обособленных систем, способных взаимодействовать с окружающей средой.
По теории А. И. Опарина коацервация сыграла большую роль на одном из этапов возникновения жизни на Земле.
Список литературы[править | править код]
- Трошин А. С. Проблема клеточной проницаемости. М. — Л., 1956
- Troshin A. S. Problems of Cell Permeability. Pergamon Press, London, 1966
- Евреинова Т. Н. Концентрирование веществ и действие ферментов в коацерватах. — М., 1966
- Серебровская К. Б. Коацерваты и протоплазма. — М., 1971
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Зарождение жизни объяснили без участия бога
«Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы». В.И. Сивоглазов (гдз)
Вопрос 1. Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?
На ранних этапах развития Земли органические соединения образовывались из неорганических абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие органические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.
Вопрос 2. Назовите основные стадии возникновения жизни согласно теории биопоэза.
Согласно теории биопоэза, сформулированной в 1947 г. английским физиком и историком науки Джоном Берналом (1901—1971), можно выделить три стадии возникновения жизни:
1) абиогенный синтез и накопление органических мономеров (формирование «первичного бульона»);
2) образование биологических полимеров и коацерватов (от лат. coacervus — сгусток);
3) формирование мембранных структур ипервичных организмов (пробионтов).
Основное место протекания всех этих процессов — древний океан.
Вопрос 3. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты?
Образование коацерватов было бы невозможно без взаимодействия органических веществ друг с другом и с неорганическими со¬единениями. В результате такого взаимодействия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нуклеотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов, а белки — растворенные в воде полимерные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. В первичном океане коацерваты, или коацерватные капли, обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав коацервата претерпевал изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и к изменению химического состава, повышающего устойчивость коацерватной капли. Судьба капли определялась преобладанием одного из указанных процессов. Академик А. И. Опарин отмечал, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в данных конкретных условиях. Достигнув определенных размеров, материнская коацерватная капля могла распадаться на дочерние. Дочерние коацерваты, структура которых мало отличалась от материнской, продолжали свой рост, а резко отличавшиеся капли распадались. Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды не всякие вещества, а лишь такие, которые обеспечивали им устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. Постепенно увеличивались различия между химическим составом капли и окружающей средой. В процессе длительного отбора (его называют химической эволюцией) сохранились лишь капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали особенностей своей структуры, т. е. приобрели свойство самовоспроизведения. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологических мембран. Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны, отделяющей их от окружающей среды и состоящей из фосфолипидов.
Вопрос 4. Расскажите, как возникли пробионты.
Мембраны пробионтов могли образовываться из липидных пленок на поверхности водоемов, к которым присоединялись плавающие в воде коацерваты. Для эволюции жизни были важны те коацерваты, которые содержали не только белок, но и нуклеиновые кислоты. Из их комплексов с липидами можно считать живыми организмами лишь те, которые оказлись способны к самовоспроизведению нуклеиновых кислот. Так возникли пробионты — примитивные гетеротрофы, живущие за счет органических веществ абиогенного происхождения («первичного бульона»). На этом этапе закончилась химическая и началась биологическая эволюция.
Вопрос 5. Опишите, как могло происходить усложнение внутреннего строения первых гетеротрофов.
Постепенно количество органических веществ абиогенного происхождения стало уменьшаться. Это привело к жесткой конкуренции между пробионтами, которая ускорила возникновение автотрофов, использующих для создания органики энергию солнечного света. Первые автотрофы использовали бескислородный путь фотосинтеза. Позднее появились цианобактерии, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Следствием накопления кислорода в атмосфере стало, во-первых, возникновение аэробных организмов, во-вторых, формирование защитного озонового слоя.
Параллельно происходило усложнение внутреннего строения клеток, которое в итоге привело к появлению эукариотов. Некоторые гетеротрофы вступали в симбиоз с аэробными бактериями, захватывая их и используя в качестве «энергетических станций» — будущих митохондрий. Такие симбионты дали начало животным и грибам. Другие гетеротрофы, помимо аэробных бактерий, захватывали и автотрофов-цианобактерий, которые стали хлоропластами. Так появились предшественники растений.
Вопрос 6. Почему невозможно самозарождение жизни в современных условиях?
Самозарождение жизни на Земле в настоящее время невозможно, поскольку в условиях современной богатой кислородом атмосферы органические соединения быстро разрушаются, не накапливаются и не достигают должной степени сложности. Кроме того, появления коацерватов и пробионтов не происходит из-за огромного количества гетеротрофов, очень быстро «поедающих» любое скопление органических веществ.
Возникновение жизни.
1 вариант.
1.Какие гипотезы происхождения жизни на Земле вы запомнили? Какую из них вы считаете наиболее убедительной?
2. Постройте простейшую пищевую цепь. Какое событие архейской эры определило “правило” любой пищевой цепи, действующее и в современных условиях Земли?
3.Установите соответствие между событием в эволюции органического мира
и эрой, для которой оно характерно.
| ||||||||||||||||||||||||
4.Установите последовательность эволюционных процессов на Земле в хронологическом порядке. | ||||||||||||||||||||||||
|
5. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, исправьте их.
(1) Происхождение жизни на Земле по-разному объясняют несколько различных гипотез. (2) Гипотеза самозарождения указывает на возможность появления живых существ только от живых родителей. (3) Её приверженцами были Р. Гук, Л. Пастер и ряд других учёных. (4) Креационизм – ещё одна гипотеза, утверждающая, что жизнь существовала вечно. (5) А.И. Опарин и английский биолог Дж. Холдейн предположили, что органические вещества и организмы возникли абиогенным путём из неорганического вещества в результате длительной эволюции. (6) Жизнь возникла на Земле примерно 3,5 млрд лет назад.
6.Что явилось предпосылкой возникновения первичного океана?
а) охлаждение атмосферы;
б) опускание суши;
в) появление подземных источников.
7.Какие органические вещества возникли с появлением фотосинтезирующих растений?
а) белки;
б) жиры;
в) углеводы;
г) нуклеиновые кислоты.
8.Какой новый способ питания появляется у прокариот?
а) автотрофный;
б) гетеротрофный;
в) миксотрофный.
9. Укажите эру и период, когда произошли следующие события в истории развития жизни на Земле:
- Появление первоптицы.
- Появление обезьян.
- Выход растений на сушу.
- Появление покрытосеменных.
- Господство гигантских пресмыкающихся.
- Господство гигантских папоротникообразных.
- Появление первых позвоночных.
- Господство покрытосеменных.
Возникновение жизни.
- Вариант.
1.Почему гипотез происхождения жизни на Земле довольно много? Возможно ли возникновение жизни в современных условиях? Ответ обоснуйте.
2. Назовите основные ароморфозы в эволюции растений. Каково значение ароморфозов для эволюции?
3.Установите соответствие между примером ароморфоза и геологической эрой, на протяжении которой он сформировался.
|
4.Установите последовательность возникновения групп беспозвоночных животных в процессе исторического развития.
|
5. Установите последовательность событий возникновения жизни на Земле:
А) возникновение способности воспроизведения подобных себе молекул.
Б) появление возможности кислородного окисления органических соединений.
В) образование ферментов, контролирующих синтез соединений.
Г) появление автотрофов.
Д) образование коацерватных капель.
6.Какими свойствами обладали коацерваты?
а) рост;
б) размножение;
в) обмен веществ;
г) рост и обмен веществ.
7.Возникновение каких организмов создало условия для развития животного мира?
а) бактерии;
б) сине-зеленые;
в) зеленые водоросли;
г) б+в.
8.Какой новый способ питания появляется у прокариот?
а) автотрофный;
б) гетеротрофный;
в) миксотрофный.
9.Укажите эру и период, когда произошли следующие события в истории развития жизни на Земле:
- Появление человека.
2.Выход позвоночных на сушу.
3.Появление млекопитающих.
4.Появление пресмыкающихся.
5.Появление голосеменных.
6.Появление первых членистоногих.
7.Появление первых хордовых.
8.Господство млекопитающих.
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология
-> Богданова Т.Л.
-> «Биология: Задания и упражнения» -> 10
Богданова Т.Л. Биология: Задания и упражнения — М.: Высшая школа, 1991. — 350 c.
ISBN 5-06-001728-1
Скачать (прямая ссылка): biologiyazadaniyaiupragneniya1991.djvu
Предыдущая 1 .. 4 5 6 7 8 9 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 120 >> Следующая
IV Прогрессивное усложнение гетеротрофных примитивных организмов, возникновение автотрофного питания и свободного кислорода (предъядерные организмы — бактерии, гетеротрофы и фототрофы и синезеленые)
Проте- розойская От 0,5 до 2,6 млрд. лет Ядерные организмы Появление ядерных автотрофних фотосинтезирующих растений (зеленые водоросли) и простейших; обогащение воды кислородом —- среда обитания животных
Многоклеточные организмы Прогрессивное усложнение животных и растений. Беспозвоночные животные: кишечнополостные, черви, моллюски; различные водоросли
Органные организмы Прогрессивное усложнение тела животных (хордовые бесчерепные)
2. Где возникли первые неорганические соединения (в недрах Земли, в первичном океане, в первичной атмосфере)?
3. Что явилось предпосылкой возникновения пер-
27
вичного океана (охлаждение атмосферы, опускание суши, появление подземных источников)?
4. Какие первые органические вещества возникли в водах океана (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)?
5. Какими свойствами обладали коацерваты (рост, обмен веществ, размножение)?
6. Какие свойства присущи пробионту (обмен веществ, рост, размножение)?
7. Какой способ питания был у первых живых организмов (автотрофный, гетеротрофный)?
8. Какой новый способ питания появляется у прокариот (автотрофный, гетеротрофный)?
9. Какие органические вещества возникли с появлением фотосинтезирующих растений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)?
10. Возникновение каких организмов создало условия для развития животного мира (бактерии, синезеленые, зеленые водоросли)?
Раздел IL УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
ТЕМА. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ
Клетка — элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица растительных и животных организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.
Задание 5. Повторить учебный материал. Ответить на вопросы для самоконтроля. Выполнить контрольную работу № 4.
Вопросы для самоконтроля
Кем, когда и на каком объекте была открыта клетка?
Дайте современное определение клетки.
В чем сущность клеточной теории и кто ее авторы?
С помощью каких приборов изучалась клетка в XIX, XX вв.? Какие формы жизни первыми появились на Земле?
Почему фаги и вирусы называют предклеточными организмами?
28
К каким формам жизни относят бактерии и синезеленые? Какие из одноклеточных организмов имеют обособленное ядро?
Какие многоклеточные организмы считаются первичными в растительном и животном мире?
Чем отличается колониальный организм от многоклеточного? Каковы последовательные этапы эволюции от пробионта до многоклеточных ядерных организмов?
Контрольная работа № 4
1. Какие из перечисленных положений составляют основу клеточной теории (все организмы состоят из клеток; все клетки образуются из клеток; все клетки возникают из неживой материи)?
2. Что представляет собой тело предклеточных организмов (ядро; цитоплазма; молекула ДНК или РНК, покрытая белковой оболочкой)?
3. Какой способ питания характерен для вирусов и бактериофагов (паразитный, сапрофитный)?
4. Какие организмы относят к клеточным предъ-ядерным (бактерии, фаги, вирусы, синезеленые)?
5. Какие организмы относят к одноклеточным ядер-ным (бактерии, амеба малярийная, хламидомонада, инфузория туфелька)?
6. Какие организмы являются многоклеточными (кишечнополостные, бурые водоросли, бактерии)?
ТЕМА. ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ
Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты), их роль в клетке. Ферменты, их роль в процессах жизнедеятельности. Само-удвоение ДНК.
Задание 6. Повторить учебный материал. Ответить на вопросы для самоконтроля. Выполнить контрольную работу № 5—7. Проанализировать табл. 7—9.
29
Вопросы для самоконтроля (неорганические и органические вещества)
Какие химические элементы входят в состав клетки?
Какие неорганические вещества входят в состав клетки? Каково значение воды для жизнедеятельности клетки?
Какие соли входят в состав клетки?
Каково значение для клетки солей азота, фосфора, калия; натрия?
В чем разница между органическими и неорганическими ве-ществамгі?
Какие органические вещества входят в состав клетки?
Что такое мономеры и полимеры?
Почему белковую молекулу называют полимером?
Чем характеризуется первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?
Что такое денатурация белка?
Какие функции белков вам известны?
Сколько видов аминокислот входит в состав белков?
Чем обусловлено многообразие белков?
Каковы функции жиров в клетке и в организме?
Где в клетке расщепляются жиры?
Каковы последовательные этапы расщепления жиров до конечных продуктов?
Почему жиры являются наиболее эффективным источником энергии в клетке?
У каких организмов и в каких органеллах синтезируются углеводы?
Какие запасные углеводы имеются в растительных и животных клетках?
Предыдущая 1 .. 4 5 6 7 8 9 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 120 >> Следующая