wyklad 4

Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 1
Hipoteza Gaji vs hipoteza Medei
• niekontrolowany wzrost liczebności
gatunków
• toksyczne produkty przemiany materii
• współzawodnictwo o zasoby
• dodatnie sprzężenia zwrotne
„Hipoteza Medei: czy życie na Ziemi dąży
do samozagłady?” P. Ward
Ostrzał z kosmosu
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 2
Polityka, nr 41, 2017
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 3
Idealne warunki?
• Droga Mleczna to duża galaktyka spiralna z
centralnie położoną czarną dziurą o
umiarkowanej wielkości i aktywności.
• Układ Słoneczny położony jest
wystarczająco daleko od centrum galaktyki
oraz rejonów powstawania i eksplozji
gwiazd.
• Związek między fenomenem życia a
wielkością i aktywnością czarnej dziury
wydaje się być oczywisty.
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 4
Mapowanie Drogi Mlecznej
• Liczba gwiazd: od 100 do 400 mld
• Liczba planet: od 200 do 800 mld
• Od kilku do kilkunastu mld planet znajduje
się w tzw. ekosferach.
• Czy Układ Słoneczny to wyjątkowy system
planetarny?
• Ile jest galaktyk i istniejących w nich układów
planetarnych?
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 5
Droga Mleczna: odległości
„Oglądając Księżyc widzimy go takim, jakim
rzeczywiście był przed sekundą. Fotografia Słońca
przedstawia je takim, jakim było osiem minut przed
naciśnięciem migawki. Najdalszym obiektem
dostrzegalnym gołym okiem jest Mgławica Andromedy,
która leży w tle jesiennego gwiazdozbioru Pegaza, w
odległości 25 mln bln (2,5×10 do potęgi 19) km od
Słońca. Światło pokonuje tę odległość w 2,5 mln lat,
niosąc obraz tego, co działo się, gdy na Ziemi po
afrykańskich sawannach buszowały pierwsze
hominidy.”
Michał Różyczka
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 6
http://www.focus.pl/kosmos/nie-ma-granic-ale-jest-skonczony-jaki-ksztalt-ma-wszechswiat-10692
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 7
Życie na poziomie molekularnym
to ogół procesów fizycznych i
chemicznych, które zachodzą w
komórkach i które warunkują
funkcjonowanie organizmu.
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 8
Podstawowe cechy materii ożywionej:
• złożoność molekularna i wysoki stopień organizacji
• pobieranie i przekształcanie energii
• autoregulacja
• autoreplikacja
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 9
W jaki sposób dochodzi do stworzenia i
utrwalenia stanu zwanego życiem?
ZASADY MOLEKULARNEJ LOGIKI ŻYCIA
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 10
ZASADA EKONOMII MOLEKULARNEJ
Różnorodność cząsteczek ma swoje źródło w
prostocie, a w przekształceniach energii
obowiązuje opcja „maksimum wydajności”.
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 11
Cząsteczki biologiczne zbudowane są głównie na
bazie sześciu pierwiastków.
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 12
Pierwiastki w naszym
otoczeniu
atmosfera
Nasza planeta i żyjące na niej organizmy w
całości zbudowane są z pierwiastków, których
w ogóle nie było w momencie Wielkiego
Wybuchu (13,7 mld lat temu) .
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 13
Słońce i wodór
http://dracul.kill.pl/~bielu/astronomia/slonce/frame.htm
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 14
Jak długo Słońce będzie działać
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 15
Gwiazda (oddalona od Ziemi ok. 880 lat świetlnych)
emituje setki tysięcy razy więcej promieniowania X, niż
nasze Słońce. W ciągu sekundy "odparowuje" z planety
około 5 milionów ton materii.
http://www.sciencealert.com/how-a-massive-solar-storm-could-wipe-out-modern-technology
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 16
Dlaczego organizmy tak powszechnie
wykorzystują atomy węgla?
• wielkość atomu zapewnia dużą się wiązania
kowalencyjnego
• zewnętrzna powłoka elektronowa atomu
umożliwia tworzenie czterech wiązań
kowalencyjnych
• wiązania powstające między atomami tworzą
szkielety cząsteczek
• organizacja atomu zapewnia dwa odmienne
układy przestrzenne wiązanych elementów
12C a 14C
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 17
Proste związki chemiczne tworzą produkty pośrednie, z
których następnie powstają cząsteczki budulcowe
(monomery), składane w makrocząsteczki (polimery).
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 18
Komórki wszystkich organizmów zawierają te same
monomery, co wskazuje na ich wspólne pochodzenie. W
obrębie polimerów tworzą one różne zestawy, co decyduje o
cechach gatunkowych.
A C G T
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 19
Monomery, jak i polimery, mogą pełnić różne funkcje.
AMINOKWASY
• składniki białek
• neuroprzekaźniki
• prekursory neuroprzekaźników
• prekursory hormonów
NUKLEOTYDY
• składniki kwasów nukleinowych
• neuroprzekaźniki
• przekształcenia energetyczne
• cząsteczki sygnałowe
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 20
Na przykład tyrozyna
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 21
Monomery, jak i polimery, mogą pełnić różne funkcje.
BIAŁKA
• kataliza
• transport
• magazynowanie
• ruch
• strukturalne
• sygnalizacja
• reakcje obronne
KWASY NUKLEINOWE
• materiał genetyczny
• przebieg i kontrola
ekspresji genów
• kataliza
W danej chwili w każdej naszej komórce znajduje się
kilka tysięcy różnych białek,
w liczbie od kilku do kilkudziesięciu tysięcy każde.
Mechanizm usterek w kopiowaniu kodu kwasów
nukleinowych ma kluczowe znaczenie dla ewolucji
Życia na Ziemi i złożoności biosfery, a także
bogactwa cywilizacji
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 22
Monomery i polimery w działaniu
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 23
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 24
„Najnowsze odkrycia neurobiologii pokazują
związek między pobudzeniem
emocjonalnym a uwalnianiem w mózgu
neuroprzekaźników….., bez których nie
może zachodzić proces uczenia się.”
Gerald Huether
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 25
EMOCJE – podstawy
Kluczową rolę w zachowaniach emocjonalnych ludzi i
zwierząt odgrywa ciało migdałowate.
Droga dolna (szybka): wzgórze → ciało migdałowate
SYGNAŁ podwzgórze pień mózgu
Droga górna (wolna): kora przedczołowa → ciało migdałowate
?
happy
sad
afraid/surprised
angry/disgusted
Hanna Kmita Życie na poziomie molekularnym 27
03.2016