Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az élet keletkezése Dr. Kun Ádám, Ph.D. tudományos főmunkatárs okleveles biológus, okleveles vegyész ELTE, Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az élet keletkezése Dr. Kun Ádám, Ph.D. tudományos főmunkatárs okleveles biológus, okleveles vegyész ELTE, Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék."— Előadás másolata:

1 Az élet keletkezése Dr. Kun Ádám, Ph.D. tudományos főmunkatárs okleveles biológus, okleveles vegyész ELTE, Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék

2 Bevezetés a biológiába 1.Müller Viktor: Az Élet definíciója 2.Müller Viktor: Az immunrendszer 3.Kun Ádám: Az Élet keletkezése 4.Kun Ádám: Anyagcsere 5.Fedor Anna: Genetika és evolúciógenetika 6.Gedeon Gábor: Egyedfejlődés és szabályozás 7.Gedeon Gábor: Egyedfejlődés 8.Zachár István: Makrotaxonómia és replikátorok 9.Garay József: Evolúció 10.Czárán Tamás: Ökológia 11.Fedor Anna: Neurobiológia 12.Számadó Szabolcs: Kommunikáció és együttműködés 13.Számadó Szabolcs: Kultúra

3 Magamról  Tanulmányok –Okleveles biológus, Okleveles vegyész –PhD ökológia és elméleti biológia  Kutatás (elméleti biológia) –Klonális növények ökológiája –Együttműködés evolúciója –Élet keletkezése

4 Magamról  Oktatás –Bevezetés a biológiába (BSc) –Evolúcióbiológia (BSc) –Biometria (BSc) –Evolúcióbiológia és zoológia (MSc) –Általános ökológia (MSc) –Programozás biológusoknak (BSc-MSc)

5 Bevezetés a biológusságba  Kérdezzetek!  Döntsd el, hogy „mi leszel, ha nagy leszel”  Gyűjtsetek ismereteket  Tudjatok angolul

6 Bevezetés a biológiába  Az evolúciós gondolkodás biológián belüli univerzalitásának megmutatása  Biológiai érdekességek tárgyalása  A biológia különböző területeinek egymással való szoros összefüggésse (avagy miért tanulunk azt is)  A biológiai vizsgáló módszereket bemutatása

7 A megfejtetlen rejtély: az élet keletkezése  Tudjuk, hogy van élet  Ha találunk egy utat, akkor sem lehetünk biztosak benne, hogy azt az utat járta be az Élet  A tudomány alapfeltevése: A metafizikainak nincs hatása arra amit vizsgálunk.

8 Életet teremteni egyszerű…

9 Életet „élettelenből” előállítani kevésbé...

10 Út az élethez – Az összetettség növekedése Monomer Makromolekula Funkció szerzés Protosejtté integrálás

11 Funkció szerzés AnyagcsereEnzim Indormáció hordozó templát Kódolja Replikál Monomert állít elő Membrán Monomert állít elő Kompartmentalizál

12 A monomerek és makromolekulák prebiotikus szintézise FunkcióMonomer Makromolekula katalizátor (enzim) aminosav fehérje információ hordozó nukleotid (bázis, cukor) DNS / RNS membrán zsírsavak micella, lipid vezikulum

13 Molekuláktól az első sejtig  Aminosavak – Fehérjék – Enzimek  Nukleotidok – DNS/RNS – Genetika alapjai  Lipidek – Membárnok – Felszínek  RNS Világ  Információ replikáció - Eigen Paradoxona  Az élet kódja: Transzláció A genetikai kód eredete  Az utolsó közös ős - Az első protosejt

14 Aminosavak – Fehérjék - Enzimek

15 Aminosavak

16 Prebiotikus szintézis  Kiindulási anyagok elérhetőek prebiotikus körülmények között  A szintézis útja elképzelhető prebiotikus körülmények között

17 Miller-Urey kísérlet  Metán (CH 4 )  Ammónia (NH 3 )  Hidrogén (H 2 )  Víz (H 2 O)  Elektromos kisülés Aminosavak (glicin, szarkozin, alanin)

18 Makromolekulák: Fehérjék  Peptid kötés  Elsődleges szerkezet (szekvencia)  Másodlagos és harmadlagos szerkezet (térszerkezet)  Prebiotikus körülmények között nem állnak össze.

19 Miért kellenek enzimek?  Reakciók lassúak ( pl. vízkilépés, CO 2 )  Reakciók lassúak ( pl. vízkilépés, CO 2 megkötés ) –Gyorsabbnak kell legyen a lebomlásnál –Térszerkezeti problémák  Reakciók nem specifikusak (rengeteg mellékreakció is végbemegy)  Nem sztereospecifikusak, racém keletkezik

20 Racém, kiralitás   Számos molekula királis, azaz két változata van, amely fedésbe nem hozható, hasonlóan a két kezünkhöz.   A két enantiomer biológiai hatása eltérő lehet   Racém monomerből nem lehet „rendes” polimert előállítani. D-alanin L-alanin D-glükóz L-glükóz

21 Enzimek  Katalizátor (gyors reakciók)  Specifikus (kevés mellékreakció)  Sztereospecifikus  Az enzimek ma leginkább fehérjék.

22 Enzimkatalízis  Enzimkatalízis mechanizmusa –kulcs / zár mechanizmus –indukált illeszkedés  Az átmeneti állapotot köti a legjobban

23 Nukleotidok – DNS/RNS – Genetika alapjai

24 Nukleotidok  Nukleotid = nukleobázis + ribóz + foszfát  DNS/RNS alkotó elemei GMP AMP dTMPUMP CMP

25 Cukrok  Számos reakcióút kiindulásai  Fő energiaforrás  Cellulóz  Keményítő, glikogén  DNS, RNS lánc váza D-glükóz

26 Formóz reakció

27 Nukleobázisok CitozinUracilTiminAdeninGuanin Pirimidin bázisok Purin bázisok

28 Cianid polimerizáció

29 Genetika kémiai alapjai: Bázispárok  A C-G és a A-U(T) bázispárok hidrogéngidakkal kapcsolódnak  Minden esetben egy nagyobb térigényű bázis (G v. A) van szemben egy kisebb térigényű bázissal (C v. U/T)  DNS / RNS kettősspirál

30 Genetika kémiai alapjai: Alternatív bázispárok  Kémiailag sokféle bázis elképzelhető  3 hidrogénhíd alakulhat ki  A hidrogénhidak akceptor/donor jellege alapján 8 bázispár képzelhető el (16, ha a méretet is figyelembe vesszük)

31 Makromolekulák: Oligonukleotidok  tagú oligomerek montmorillonit agyag felszíneken előállnak  Montmorillonit vulkanikus hamuból keletkezik

32 Lipidek – Membárnok - Felszínek

33 Lipidek  Glicerin + zsírsavak + foszfátcsoport  Hidrofil fej és hidrofób farok  Telített vagy telítetlen zsírsavak  Prebiotikus körülmények között a hosszú egyenes zsírsavak keletkezése nehézkes.

34 Membrán kialakulás A micellák és membránok autokatalitikusan kialakulnak Ön-összeszerelődés (self-asembly)

35 Felületek  A felületek előnyösek termodinamikailag  Katalitikus aktivitásuk lehet  Az ásványi felszínek védhetnek az UV sugárzástól  Az ásványi felszínek elősegíthetik a homokiralitást  „Szegény ember” kompartmentalizációja

36 Kompartmentalizáció  A lipid membrán fontos, mert így elérhető, hogy a belső és a külső környezet eltérjen: –Fontos anyagok benntartása (aminosavak, ATP) –H + grádiens –pH, sókoncentráció  Transzport szükséges!

37 Az élet építőkövei A monomerek és makromolekulák prebiotikus szintézise FunkcióMonomer Makromolekula katalizátor (enzim) aminosav fehérje ? információ hordozó nukleotid (bázis, cukor) ? DNS / RNS membrán zsírsavak ? micella, lipid vezikulum

38 In vitro evolúció

39  Az evolúció megértése  Alkalmazható (eladható) molekulák kialakítása  Genetikai diverzitás előállítása  Szelekció Mutáció Szelekció

40 Genetikai diverzitás  A diverzitással (hány különböző molekulát tesztelek) növekszik annak a valószínűsége, hogy megtalálom, amire szükségem van  Mutáció: Véletlen, célzott, rekombináció  Hibára hajlamos PCR (polimerase chain reaction)

41 Szelekció (indirekt)  SELEX – Systemic evolution of ligands by exponential enrichment.  Ligandok szisztematikus evolúciója exponenciális dúsítással.

42 Mesterséges evolúcióval előállított enzimek SZINTÉZIS v. VÉLETLENSZERŰ MOLEKULÁK SZELEKCIÓ Affinity chromatography Filter binding Gel mobility shift Imunopercipitation SOKSZOROZÓDÁS mutagenic PCR EVOLVÁLÓDOTT MOLEKULA

43 Katalizátorok szelekciója  Szelekció kötés alapján (indirekt).  A átmeneti állapotnak megfelelő (vagy azzal analóg) molekula kötésére szelektálunk.  „Azt kapjuk, amire szelektáltunk, nem amit szeretnénk.”  Ez nem katalizálásra szelektál

44 Katalizátorok szelekciója II  Közvetlen szelekcióval olyan molekula, kell, ami: –Felismeri a szubsztrátot –Kialakítja a terméket –Gyorsítja a reakciót –Többször használható

45 In vitro kompartmentalizáció

46 Módszer  Előállítják a génkönyvtárat  Összekeverik gén expressziós masinériával  csepp/ml, 1 gén/csepp  A cseppből a termék és a gén sem juthat ki, azok kapcsoltak

47 In vitro kompartmentalizáció

48 Szelekció flouresszencia alapján  A terméknek floureszcensen aktívnak kell lennie

49 Mikrofluidika  Apró cseppekben végeznek minden.  A cseppek manipulációja megoldható. –Csepp kialakítás –Csepp kettőbe vágása / összeolvasztása –Cseppek rendezése

50 Ajánlott irodalom  John Maynard-Smith és Szathmáry Eörs: Az evolúció nagy lépései. Scientia, Budapest, 1997  Bálint Miklós: Molekuláris biológia I-II. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 2000  Ádám Veronika (szerkesztő): Orvosi biokémia. Semmelweis, Budapest, 1996


Letölteni ppt "Az élet keletkezése Dr. Kun Ádám, Ph.D. tudományos főmunkatárs okleveles biológus, okleveles vegyész ELTE, Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések