Egy „nehéz” előadás a földi életről Csendeshét Széphalom, 2008. július 11.

A „tudomány” magyarázatai A Földön keletkezett az ősóceánban a tengerek mélyén, hőforrások közelében egyéb őslevesben A Földön kívülről jött ide üstökösben keletkezett és azzal jött más bolygón (Mars) keletkezett és nem tudják hogyan, de idejött akárhol keletkezett és bárhogy, de idekerült.

Időskála A világ keletkezése, ősrobbanás 12-15 milliárd év Az első élő sejt keletkezése 3,5 milliárd év Az élet keletkezésekor oxigén nem volt jelen a légkörben (reduktív légkör, a mai aerob élőlények számára gyakorlatilag alkalmatlan, mérgező volt a légkör

A legcélszerűbb tárgyalási szint az élő sejt szintje Az életjelenségek ... Anyagcsere Önmaga reprodukálása A legcélszerűbb tárgyalási szint az élő sejt szintje

A sejt Az élet alapvető szintje Több szempontból lehet osztályozni, ezek egyike a sejtmag, sejtszervecskék léte/hiánya Így: prokarióta sejtek: ősibb, nincsenek elkülönült szervecskék, pl. a baktériumok ilyenek eukarióták: valódi sejtmagosak, sokféle sejtszervecske, minden magasabbrendű lénynek, nekünk is ilyen sejtjeink vannak

A sejt Önálló, jól körülhatárolt, önmagában életjelenséget mutat, önmagához meglehetősen hasonló másolatot hoz létre Néhány mikrométer – néhány 10 mikrométer méretű A sejtmembrán határolja, ez biztosítja, hogy a szervecskék együtt maradjanak, ez veszi fel kintről a szükséges anyagokat és szállítja kívülre a szükségtelen anyagokat. Általában sem szerves, sem szervetlen anyagokat át nem enged.

A sejtmembrán Kettősréteg (foszfolipid) Kívül – belül vizes közeghez illeszkedik Aktív transzport

A membrán (436 000-szoros nagyítás)

Átjutás a membránon

A többi sejtszervecske 1: a sejt felszíne 2: sejthártya 3: lipoidcseppek 4: riboszómák 5: durva felszínű endoplazmatikus retikulum 6: a sejtmaghártya pórusa 7: mitokondrium (lemezes) 8: sima f. endoplazmatikus retikulum 9: mitokondrium (csöves) 10: maghártya 11: sejtmagvacska (nukleolusz) 12: sejtközpont (centriolum) 13: Golgi-készülék

Sejtszervecskék elektronmikroszkópos képe 1: sejthártya 2: durva f. endoplazmatikus retikulum a riboszómákkal 3: Golgi-apparatus 4: lemezes mitokondrium 5: a lemezek nagyobb nagyításban 6: csöves mitokondrium

A riboszóma A fehérjeszintézis színhelye Riboszomális RNS-ekből épül fel Két alegység (30S és 50S, utóbbi az alsó képen)

A fehérjék Az emberben 80 ezer féle Többféle szerep: vázfehérjék izomfehérjék immunfehérjék enzimek

Enzimek Biokatalizátorok Valamennyi életfolyamat valamennyi része az enzimek „uralma” alatt áll – az élet alfája Példa: inzulin – cukoranyagcsere Kb. 2000 féle enzim egy eukarióta és 1000 féle egy prokarióta sejtben Az enzimek szintézisében is kb. 120 darab enzim vesz részt.

Miből épülnek fel a fehérjék, enzimek? Alapegységük az aminosavak, ezek kapcsolódnak össze és alkotnak egy többszörösen összetett, igen kifinomult struktúrát 20 féle aminosav A kisebb enzimmolekulák kb. 60, a nagyobbak 120-150 aminosavból épülnek fel Az enzimek működéséhez számos tényező együttes fennállása szükséges.

Az enzimek alkotói, az aminosavak Alanin CH3-CH(NH2)-COOH Arginin HN=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)-COOH Aszparagin H2N-CO-CH2-CH(NH2)-COOH Aszpartánsav HOOC-CH2-CH(NH2)-COOH Cisztein HS-CH2-CH(NH2)-COOH Fenilalanin Ph-CH2-CH(NH2)-COOH Glicin NH2-CH2-COOH Glutamin H2N-CO-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Glutaminsav HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Hisztidin N=C-NH-C=C-CH2-CH(NH2)-COOH

Az enzimek alkotói, az aminosavak Izoleucin CH3-CH2-CH(CH3)-CH(NH2)-COOH Leucin (CH3)2-CH-CH2-CH(NH2)-COOH Lizin H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH Metionin CH3-S-(CH2)2-CH(NH2)-COOH Prolin NH-(CH2)3-CH-COOH Szerin HO-CH2-CH(NH2)-COOH Tirozin HO-p-Ph-CH2-CH(NH2)-COOH Treonin CH3-CH(OH)-CH(NH2)-COOH Triptofán Ph-NH-CH-C-CH2-CH(NH2)-COOH Valin CH3-CH(CH2)-CH(NH2)-COOH

Az enzimek alkotói, az aminosavak Átlagos moltömeg kb 120 g/mol Kétféle (L-, és D-) forma Kémiai szintéziskor 50-50%-os arányban keletkeznek!!!

MÉG NÉHÁNY KOCKA ÉS AZ ELSŐ KOMOLY SZÁMÍTÁST ELVÉGEZZÜK MÉG NÉHÁNY KOCKA ÉS AZ ELSŐ KOMOLY SZÁMÍTÁST ELVÉGEZZÜK. LÉTREJÖHETETT-E AKÁRCSAK EGY IS AZ ENZIMEK KÖZÜL, CSAK ÚGY, MAGÁTÓL???

Spontán enzimképződés Teória: véletlenül összekapcsolódnak az aminosavak, mondjuk 60 db, éppen a megfelelő sorrendben. Mi ennek az esélye? Nem tudjuk. Mi lehet a gyakorisága? Egy az összes variációhoz!

Spontán enzimképződés Most számolunk: van ugye 2*20=40 aminosavunk, ebből 60-az egymásután hány módon lehet kiválasztani. Sok. Konkrétan 40 a 60-ik hatványon. Ez 1,3*1096 130 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Spontán enzimképződés Mennyi is az 1,3*1096 db Ha egy mol, azaz kb. 100 g enzim = 6*1023 db, akkor a mi variációink össztömege 2,1*1074 g. Elég-e hozzá mondjuk a Föld? 6*1027 g Valamennyi bolygó és a Nap együtt, azaz a naprendszer? 2*1033 g

Spontán enzimképződés Az imént valamennyi létező 60 aminosavas peptidet „legyártottuk”. Ez szükségtelen Mi az esélye annak, hogy az 1,3*1096 db-ból legalább a nekünk szükséges 120 típus képződik magától? A 120-ból már a legelső is 7,6*10-97 valószínűséggel képződik csupán A valószínűségelmélettel foglalkozók szerint a 10-20-22 gyakoriságú/esélyű történések soha nem történnek meg

Spontán enzimképződés De ha mégis... akkor gondoljuk meg, hogy az enzimeknek csak egyetlen térbeli variációjuk, konformációjuk üzemképes Egy 60 tagú polipeptid erősen alábecsült konformációinak száma 1,3*1036 Ha másodpercenként egymillió konformációt vesz fel egy enzim, akkor mindehhez 1,3*1030 másodperc szükséges Az ősrobbanás óta eltelt max 15 milliárd év 5,5*1017 sec!!!

Spontán enzimképződés - Proteáz enzimkomplex

Spontán? enzimképződés Nem akar ez nekünk sikerülni. Nézzük meg hogy működik az, amit Isten teremtett: az aminosavakat a t-RNS szállítja

Nem vaktában kísérletezik, hanem az m-RNS adja az információt, a riboszóma pedig szépen legyártja az enzimet:

Egyszerre nem is egy pédány készül ugyanarról az m-RNS-ről Egyszerre nem is egy pédány készül ugyanarról az m-RNS-ről. Átlagosan 2 perc elég egy tökéletes enzimmolekula létrejöttéhez

Riboszóma

Keltkezhetett-e a genetikai információ magától? Mivel egyes RNS-eknek van enzimatikus hatása is, meg kell vizsgálnunk azt a lehetőséget, hogy az m-RNS spontán módon képződött, és esetleg egyéb RNS-ek segítségével hozta létre az enzimeket, vagy esetleg önmagát reprodukálta Ehhez tudnunk kell néhány dolgot az RNS felépítéséről.

Az RNS Annyiban hasonlít az enzimekhez, hogy ez is egy nagy polimerlánc Alapegysége a nukleotid, ebből négyféle található benne (köv. dián) Egy m-RNS-ben az enzim egy aminosavát három nukleotid kódolja, így az eddigi 60-as számunk 180-200-ra nőtt Kövessük az eddigi logikát:

Az RNS nukleotidjai

Spontán m-RNS képződés Egy 200 nukleotidból álló m-RNS lehetséges variációinak száma 4200 = 2,6*10120 Miután a genetikai kódban ismétlődés van, átlagosan három módon kódolt egy-egy aminosav, így ezt a számot el kell osztanunk 3200 –zal, ami 2,5*1095 Így kereken 1025 egymástól lényegében eltérő variáció létezik, aminek a létrejötte egyáltalán nem zárható ki. Viszont egy megfelelő m-RNS semmire sem jó, mert riboszómák (és egy sereg enzim) kellenek hozzá, hogy a kódolt információ megnyilvánuljon.

Riboszomális RNS-ek

Riboszomális RNS-ek spontán képződése A 2900 nukleotidból álló prokarióta 50S alegységben levő r-RNS variációinak száma, a m-RNS-nél ismert redundanciát is korrekcióba véve: 2,1*10362 Csak a kitevőt figyelembe véve látható a spontán képződés teljes lehetetlensége. A világegyetem összes anyaga (3*1055 g) sem lenne elegendő a 3*10344 g r-RNS előállításához.

Következtetések Az enzimek közvetlen keletkezését kizártuk Az enzimhatásúnak tekintett riboszomális RNS-ek képződését kizártuk Egyébként egyenként nem elégségesek egy élő sejt létrejöttéhez, mert mindkettőre szükség van Ha pedig pl. az enzimhatású RNS-ek elégségesek lettek volna, akkor miért képződtek fehérjealapú enzimek később?

Kegyelemdöfés A teremtett világunk minden egyes sejtjében valamennyi enzim, vázfehérje, valamennyi r-RNS, m-RNS, t-RNS létrehozásához szükséges információ egyetlen hatalmas molekulából jön, a DNS-ből A DNS valóban hatalmas, szinte felfoghatatlan, hogy a milliárdnyi sejtünk mindegyikének magjában egy-egy akkora molekula van, mely kinyújtva 1-1,5 méteres lenne.

DNS Úgy gondolom, teljesen felesleges bármiféle számítást végezni egy olyan molekula létrejöttével kapcsolatban, ami körülbelül százezer féle biomolekula információját tartalmazza

Nukleoszóma – DNS-fehérje komplex

DNS hélixek B A Z

DNS -> m-RNS m-RNS DNS

Brilliáns

Brilliáns

Brilliáns

A természet által létrehozott formák