Egy nehz elads a fldi letrl Csendesht Szphalom

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

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 RNSekből épül fel • Két alegység (30 S és 50 S, 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 CH 3 -CH(NH 2)-COOH • Arginin HN=C(NH 2)-NH-(CH 2)3 -CH(NH 2)-COOH • Aszparagin H 2 N-CO-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Aszpartánsav HOOC-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Cisztein HS-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Fenilalanin Ph-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Glicin NH 2 -COOH • Glutamin H 2 N-CO-(CH 2)2 -CH(NH 2)-COOH • Glutaminsav HOOC-(CH 2)2 -CH(NH 2)-COOH • Hisztidin N=C-NH-C=C-CH 2 -CH(NH 2)-COOH

Az enzimek alkotói, az aminosavak • Izoleucin CH 3 -CH 2 -CH(CH 3)-CH(NH 2)-COOH • Leucin (CH 3)2 -CH-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Lizin H 2 N-(CH 2)4 -CH(NH 2)-COOH • Metionin CH 3 -S-(CH 2)2 -CH(NH 2)-COOH • Prolin NH-(CH 2)3 -CH-COOH • Szerin HO-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Tirozin HO-p-Ph-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Treonin CH 3 -CH(OH)-CH(NH 2)-COOH • Triptofán Ph-NH-CH-C-CH 2 -CH(NH 2)-COOH • Valin CH 3 -CH(CH 2)-CH(NH 2)-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. 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

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 dbból 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. 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 RNSek 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 50 S 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

DNS Nukleoszóma – DNSfehérje komplex

B DNS hélixek A Z

DNS -> m-RNS DNS

Brilliáns

Brilliáns

Brilliáns

A természet által létrehozott formák