Коацерваты биология егэ

Спрятать пояснение

Спрятать критерии

Раздел: Основы эволюционного учения

 

Задание 1. 38. На какой гипотезе основана теория биопоэза? Назовите стадии возникновения жизни по Д. Берналу.

Задание 2. 38. Кто такие «пробионты»? Каким путём они образовались? В чем особенность их типа питания?

Задание 3. 38. Какие организмы первыми на заре развития жизни на Земле начали фотосинтезировать? Каковы последствия возникновения фотосинтеза?

Ответы.

Задание 1.

1.      Теория биопоэза основана на гипотезе биохимической эволюции Опарина-Холдейна.

2.      В теории выделяют три этапа: абиогенное возникновение органических веществ,  образование биологических полимеров, формирование мембранных структур и первичных организмов — пробионтов.

Задание 2.

1.      Пробионты — примитивные клетки, образовались в процессе биологической эволюции, при объединении коацерватов, мембран, и РНК в центре клетки.

2.      Пробионты были анаэробными гетеротрофами, близкими к бактериям.

Задание 3.

1.      Первыми были пурпурные и зелёные бактерии, но они не использовали воду и не выделяли кислород, так как имели 1 фотосистему.

2.      Далее, появились цианобактерии, которые определили накопление кислорода в атмосферу, вследствие чего появилось аэробное дыхание, сформировался озоновый слой, организмы вышли на сушу.

Смотреть еще: курсы ЕГЭ в Москве по биологии, подготовка к ЕГЭ по биологии онлайн, подготовка к ГИА по биологии.

Теория креационизма (лат. creatio — творение)

С самого раннего момента своего появления человечество наделяло природу особыми свойствами: существовал тотемизм — поклонение
какому-либо животному или растению как своему мифическому защитнику. С течением времени появились монотеистические религии,
в которых утверждалось, что настоящий мир создан творцом в результате акта сверхъестественного творения.

За всю историю существования человечества сторонниками этой теории не было приведено ни одного подтверждающего доказательства.
Справедливо отметить, что и опровергнуть эту теорию невозможно. Основополагающим моментом здесь являются не факты, а вера.

Теория стационарного состояния

Согласно данной теории, жизнь никто и ничто не создал(о) — жизнь, как и Вселенная, существует вечно, не имея точки начала и
конца. Отдельные тела в этой системе — галактики, звезды, небесные тела и живые организмы — рождаются и умирают.

Теория панспермии (греч. pan — всё и sperma — семя)

После формирования и остывания нашей планеты на ее поверхности сложились условия благоприятные для развития жизни.
Теория панспермии гласит о том, что жизнь на нашу планету была занесена извне, из космоса с падением метеороида или астероида.
На Землю попали зачатки живого — споры бактерий, вирусы.

Теория самозарождения

Сторонники этой теории считали (или считают, если такие еще остались)), что жизнь способна самозарождаться из неживого. Еще
Аристотель считал, что личинки, из которых появляются мухи, самозарождаются в гниющем мясе. Эти представления были довольно
долго распространены и популярны.

Особое внимание обратим на витализм (лат. vitalis — жизненный) — учение о существовании нематериальной сверхъестественной
жизненной силы, управляющей жизненными явлениями. Витализм и теория самозарождения тесно взаимосвязаны.

Особенно активно эти идеи обсуждались в конце XVI века, когда апогея достигла легенда о гомункулусе. Свой рецепт «приготовления»
гомункулуса Парацельс описывает так: «Возьмите сперму и заставьте ее гнить 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение 40
недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя кровь. В результате произойдет живой ребенок, как дитя, родившееся от женщины».

Кажется что-то таинственное и магическое скрыто за этими древними строками, однако это всего лишь остроумная шутка, на которую
попались многие, даже из числа наших современников. Первым аргументированно попытался опровергнуть теорию самозарождения
жизни Франческо Реди в 1668 году.

Опыт Франческо Реди состоял в доказательстве того факта, что в плотно закрытых банках, куда не могут попасть мухи, не развиваются и
черви — их личинки. В таких банках мясо гниет, но не «производит» червей. Ранее Уильям Гарвей, английский медик, постулировал: «Все
живое происходит из яйца».

Казалось бы, теория самозарождения опровергнута — точка. Но хитрые виталисты обвинили Франческо Реди в том, что закрыв
банки тканью, он предотвратил доступ в них жизненной силе, и, естественно, жизнь в них не зародилась. Так что теория
самозарождения пошатнулась, не более, но выстояла этот удар.

Лишь спустя почти 200 лет — в 1862 году — Луи Пастер нанес сокрушительный удар по виталистам, окончательно развенчав теорию
самозарождения. Пастер кипятил в S-образной колбе молоко, в котором находились микроорганизмы. После кипячения
колбы оставляли на открытом воздухе. За счет S-образной колбы бактерии оседали на стенках, не достигали молока: процессы брожения и гниения не начинались.

Это был сокрушительный удар по виталистам! Они не могли обвинить Пастера, как Франческо Реди, в том, что жизненная сила
не проникает в колбу, так как просвет S-образной колбы сообщался с внешней средой. Таким образом, Луи Пастер доказал, что
зарождение микроорганизмов в гниющих бульонах не является самозарождением жизни, а возникает только при непосредственном
сообщении бульона с воздухом.

В честь Луи Пастера процесс тепловой обработки пищевых продуктов называется пастеризацией. Она представляет собой нагревание
жидких продуктов до 60-70 °C в течение 60 минут, в результате чего болезнетворные микроорганизмы погибают. Это позволяет сохранить продукты свежими на долгое время.

Гипотеза А.И. Опарина абиогенного происхождения жизни

Одним из первых в 1924 году научно пытался обосновать появление жизни на земле советский ученый Опарин, а через 5 лет в — 1929
году — Дж. Холдейн. Согласно теории Опарина, жизнь
представляет собой закономерный этап эволюции химических соединений — молекулярных преобразований, их полимеризации,
возникновение более сложных по строению веществ. Процессы возникновения жизни по Опарину делятся на 3 этапа:

• Возникновение органических веществ из неорганических. Образование первичного бульона
• Усложнение строения веществ (появление белков, нуклеиновых кислот). Формирование коацерватов — капель с большой
  концентрацией коллоида
• Возникновение самовоспроизводящихся организмов, появление в них матричного синтеза на основе РНК, затем и ДНК

В результате таких преобразований из первичного бульона возникли первые прокариотические клетки.

Теорию Опарина и Холдейна подверглась проверке на практике. Первые эксперименты провел С. Миллер, пытавшийся синтезировать
органические вещества из неорганических. Миллер использовал колбу, в которой непрерывно циркулировали метан, аммиак, водород
и угарный газ (CO) — когда-то составлявшие атмосферу Земли (кислород в ее составе отсутствовал).

По итогам эксперимента в системе появились аминокислоты, сахара, жиры и даже предшественники нуклеиновых кислот.

С точки зрения вероятности возникновение жизни весьма маловероятно, однако учитывая очень долгое время (1 млрд. лет от
появления Земли) вероятность такого события значительно возрастает.

Абиогенез — процесс превращения неживой природы в живую

Автотрофность

Биогенез — образование органических соединений живыми организмами.

Коацерваты — (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 — расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений коацерватов в виде двух жидких слоев или капель.

Открытые системы — организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды (они обменивается веществом и энергией с внешним по отношению к системе миром).

Первичная атмосфера Земли — газовая оболочка, состоящая из метана, аммиака и углекислого газа, окружающая планету Земля, одна из геосфер.

Пробионты (или протобионты: от греч. protos — первый и bios — жизнь) — примитивные гетеротрофные организмы, питающиеся органическими веществами «первичного бульона».

Обновлено: 10.03.2023

Опарин предположил, что в первобытных морях подходящие условия для образования этих структур, вероятно, существовали из-за группировки рыхлых органических молекул. То есть в основном коацерваты считаются доклеточной моделью.

Эти коацерваты будут обладать способностью поглощать другие молекулы, расти и развивать более сложные внутренние структуры, подобные клеткам. Позже эксперимент ученых Миллера и Юри позволил воссоздать условия первобытной Земли и образование коацерватов.

характеристики

— Они образуются путем группировки разных молекул (молекулярный рой).

— Это организованные макромолекулярные системы.

— Они обладают способностью отделяться от раствора, в котором они находятся, образуя изолированные капли.

— Они могут поглощать органические соединения внутри.

— Они могут увеличивать свой вес и объем.

— Они способны увеличивать свою внутреннюю сложность.

— Они имеют изолирующий слой и могут самоконсервироваться.

Связь с источником жизни

В 20-е годы прошлого века биохимик Александр Опарин и британский ученый Дж. Б. С. Холдейн независимо друг от друга выдвинули аналогичные представления об условиях, необходимых для возникновения жизни на Земле.

Они оба предположили, что органические молекулы могут образовываться из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии, такого как ультрафиолетовое излучение.

Другое его предложение заключалось в том, что примитивная атмосфера обладала восстановительными свойствами: очень мало свободного кислорода. Кроме того, они предположили, что он содержал аммиак и водяной пар среди других газов.

Они подозревали, что первые формы жизни появились в океане, теплые и примитивные, и что они были гетеротрофными (они получали предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле), а не автотрофными (генерирующими пищу и питательные вещества из солнечного света). или неорганические материалы).

Опарин полагал, что образование коацерватов способствовало образованию других более сложных сферических агрегатов, которые были связаны с молекулами липидов, которые позволяли им удерживаться вместе за счет электростатических сил, и что они могли быть предшественниками клеток.

Действие ферментов

Работа коацерватов Опарина подтвердила, что ферменты, необходимые для биохимических реакций метаболизма, функционируют больше, когда они содержатся внутри мембраносвязанных сфер, чем когда они находятся в свободном состоянии в водных растворах.

Холдейн, незнакомый с коацерватами Опарина, полагал, что сначала образуются простые органические молекулы, а в присутствии ультрафиолета они становятся все более сложными, давая начало первым клеткам.

Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований абиогенеза, происхождения жизни из безжизненных веществ, которые проводились в последние десятилетия.

Теория коацерватов

Теория коацерватов — это теория, высказанная биохимиком Александром Опариным и предполагающая, что зарождению жизни предшествовало образование смешанных коллоидных единиц, называемых коацерватами.

Коацерваты образуются при добавлении в воду различных комбинаций белков и углеводов. Белки образуют вокруг себя пограничный слой воды, который четко отделен от воды, в которой они находятся во взвешенном состоянии.

Эти коацерваты были изучены Опарином, который обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут стабилизироваться в воде в течение нескольких недель, если им дать метаболизм или систему для производства энергии.

Ферменты и глюкоза

Для этого Опарин добавил в воду ферменты и глюкозу (сахар). Коацерват абсорбировал ферменты и глюкозу, затем ферменты заставляли коацерват объединять глюкозу с другими углеводами в коацервате.

Это привело к увеличению размера коацервата. Продукты жизнедеятельности глюкозной реакции выводились из коацервата.

Когда коацерват стал достаточно большим, он самопроизвольно начал распадаться на более мелкие коацерваты. Если бы структуры, полученные из коацервата, получили ферменты или смогли бы создать свои собственные ферменты, они могли бы продолжать расти и развиваться.

Впоследствии последующая работа американских биохимиков Стэнли Миллера и Гарольда Ури продемонстрировала, что такие органические материалы могут быть сформированы из неорганических веществ в условиях, имитирующих раннюю Землю.

С помощью своего важного эксперимента они смогли продемонстрировать синтез аминокислот (основных элементов белков), пропуская искру через смесь простых газов в замкнутой системе.

Приложения

В настоящее время коацерваты являются очень важным инструментом для химической промышленности. Анализ соединений требуется во многих химических процедурах; Это шаг, который не всегда бывает легким, но к тому же очень важным.

По этой причине исследователи постоянно работают над разработкой новых идей для улучшения этого важного этапа подготовки образцов. Их цель всегда — улучшить качество образцов перед проведением аналитических процедур.

В настоящее время существует множество методов, используемых для концентрирования образцов, но каждый, помимо многочисленных преимуществ, также имеет некоторые ограничения. Эти недостатки способствуют дальнейшему развитию новых методов экстракции, более эффективных, чем существующие.

Процедуры, обычно используемые для подготовки проб, должны быть экологически безопасными, простыми в реализации, недорогими и иметь меньшую продолжительность для выполнения всего процесса.

Эти требования выполняются за счет применения коацерватов при пробоподготовке, поскольку они представляют собой коллоиды, богатые активными при растяжении агентами, а также функционируют как экстракционная среда.

Таким образом, коацерваты являются многообещающей альтернативой для пробоподготовки, поскольку они позволяют концентрировать органические соединения, ионы металлов и наночастицы в различных пробах.

Коацерваты — это системы, образованные объединением сложных молекул, таких как белки и аминокислоты. Эти элементы квалифицируются как примитивные живые существа, потому что, по мнению биологов, они были ключевыми в развитии жизни на планете Земля .

Российский Александр Опарин был тем, кто обнаружил, что возможно создать липидные мембраны, лишенные жизни. После нескольких экспериментов ему удалось получить капли с высоким уровнем биомолекул, выделенных из водной среды первичной мембраной. Он дал этим каплям название коацерватов.

В коацерватах развиваются химические реакции, в результате которых возникают все более сложные системы. По мере развития сложности коацерваты отделяются от водной среды и становятся независимыми единицами, которые взаимодействуют с окружающей средой.

Можно сказать, что коацерваты — это зерна или капли, которые ограничены мембраной . Это наборы молекул, которые имеют две фазы: молекулы воды окружают зерна, которые имеют различные химические вещества. Это формирует слой, который отделяет коацерваты от жидкости, в которой они развиваются.

Одна теория указывает, что в первозданной атмосфере Земли присутствовали вода, углекислый газ, аммиак и метан. Электрические разряды и солнечные лучи создали условия для появления коацерватов, которые могли бы появиться в океане, где уже были обнаружены различные органические вещества. Поглощение этих органических материалов позволило питать коацерваты, которые начали развиваться и генерировать более сложные молекулы. Продолжая эту теорию, нынешние клетки будут эволюцией этих молекул.

Таким же образом, мы не можем игнорировать еще один важный ряд аспектов, касающихся коацерватов, таких как следующие:
-Они обладают способностью обладать тем, что известно как избирательная тенденция.
-Другой важный вопрос об этих элементах, которые нас занимают, заключается в том, что они способны поглощать все, что они находят на своем пути. Тем не менее, они не могут включать или добавлять в другие коацерваты для их соответствующего состава.
— Теория или гипотеза, выдвинутая русским Опарином о происхождении жизни, была вновь поднята, спустя некоторое время, американским ученым Стэнли Миллером (1930 — 2007). То, чего он достиг, было не чем иным, как неорганической материей, чтобы придать форму определенной органической материи.
-Опарин был избран в 1970 году президентом Международного общества по изучению происхождения жизни.

В дополнение ко всему вышесказанному, мы не можем игнорировать тот факт, что коацерваты теперь стали очень полезными элементами в различных секторах, таких как, например, химия. В частности, они используются в этой области, процитированной для того, чтобы придать форму анализу соединений.

Опарин предположил, что в примитивных морях, вероятно, существовали подходящие условия для формирования этих структур, начиная от группировки рыхлых органических молекул. То есть в основном коацерваты считаются предклеточной моделью.

Эти коацерваты будут способны поглощать другие молекулы, расти и развивать более сложные внутренние структуры, подобные клеткам. Позже эксперимент ученых Миллера и Юри позволил воссоздать условия первобытной Земли и образования коацерватов..

черты

— Они генерируются путем группировки разных молекул (молекулярный рой).

— Они организованы макромолекулярные системы.

— Они обладают способностью к самостоятельному отделению от раствора, в котором они находятся, образуя изолированные капли.

— Они могут поглощать органические соединения внутри.

— Они могут увеличить свой вес и объем.

— Они способны увеличивать свою внутреннюю сложность.

— Они имеют изолирующий слой и могут самосохраняться.

Отношения с происхождением жизни

В 1920-х годах биохимик Александр Опарин и британский ученый Дж. Б. С. Холдейн независимо друг от друга выдвинули сходные представления об условиях, необходимых для возникновения жизни на Земле..

Оба предположили, что органические молекулы могут быть сформированы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии, такого как ультрафиолетовое излучение.

Еще одно его предложение заключалось в том, что примитивная атмосфера обладает восстанавливающими свойствами: очень мало свободного кислорода. Кроме того, они предположили, что он содержит аммиак и водяной пар, среди других газов.

Они подозревали, что первые формы жизни появились в океане, теплые и примитивные, и что они были гетеротрофными (они получали предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существующих на примитивной Земле) вместо того, чтобы быть автотрофными (генерируя пищу и питательные вещества из солнечного света). или неорганические материалы).

Опарин полагал, что образование коацерватов способствовало образованию других более сложных сферических агрегатов, которые были связаны с молекулами липидов, которые позволяли им удерживаться вместе электростатическими силами, и которые могли быть предшественниками клеток..

Действие ферментов

Работа Oparin coacervates подтвердила, что ферменты, необходимые для биохимических реакций метаболизма, функционировали больше, когда они содержались в мембраносвязанных сферах, чем когда они были свободны в водных растворах..

Холдейн, который не был знаком с коацерватами Опарина, считал, что сначала образуются простые органические молекулы и что в присутствии ультрафиолетового света они становятся все более сложными, что приводит к появлению первых клеток.

Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований по абиогенезу, происхождению жизни из безжизненных веществ, которые проводились в последние десятилетия..

Теория коацерватов

Теория коацерватов является теорией, выраженной биохимиком Александром Опарином, и предполагает, что происхождению жизни предшествовало образование смешанных коллоидных единиц, называемых коацерватами..

Коацерваты образуются при добавлении в воду нескольких комбинаций белков и углеводов. Белки образуют пограничный слой воды вокруг них, который четко отделен от воды, в которой они взвешены.

Эти коацерваты были изучены Опарином, который обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут стабилизироваться в воде в течение нескольких недель, если им дают метаболизм или систему для производства энергии..

Ферменты и глюкоза

Для этого Опарин добавил в воду ферменты и глюкозу (сахар). Коацерват поглощает ферменты и глюкозу, а затем ферменты заставляют коацерват объединять глюкозу с другими углеводами в коацервате..

Это привело к увеличению размера коацервата. Отходы реакции глюкозы были удалены из коацервата.

Как только коацерват стал достаточно большим, он начал самопроизвольно распадаться на более мелкие коацерваты. Если структуры, полученные из коацервата, получают ферменты или способны создавать свои собственные ферменты, они могут продолжать расти и развиваться.

Впоследствии последующие работы американских биохимиков Стэнли Миллера и Гарольда Юри показали, что такие органические материалы могут образовываться из неорганических веществ в смоделированных условиях ранней Земли..

Своим важным экспериментом они смогли продемонстрировать синтез аминокислот (основных элементов белков), пропуская искру через смесь простых газов в замкнутой системе..

приложений

В настоящее время коацерваты являются очень важным инструментом для химической промышленности. Во многих химических процедурах требуется анализ соединений; Это шаг, который не всегда прост, и, кроме того, это очень важно.

По этой причине исследователи постоянно работают над созданием новых идей для улучшения этого важного шага в подготовке образцов. Цель этого всегда состоит в том, чтобы улучшить качество образцов перед выполнением аналитических процедур.

В настоящее время для предварительного концентрирования образцов используется много методов, но каждый, помимо многочисленных преимуществ, также имеет некоторые ограничения. Эти недостатки способствуют постоянному развитию новых методов экстракции, более эффективных, чем существующие методы..

Эти исследования также основаны на нормативных актах и ​​экологических проблемах В литературе содержится основание для вывода о том, что так называемые «методы зеленой экстракции» играют жизненно важную роль в современных методах подготовки образцов..

«Зеленые» техники

Процедуры, обычно используемые для подготовки образцов, должны быть безопасными для окружающей среды, быть простыми в реализации, иметь низкую стоимость и иметь более короткую продолжительность для выполнения всего процесса..

Этим требованиям отвечает применение коацерватов при приготовлении образцов, так как они представляют собой коллоиды, богатые тензоактивными веществами, а также функционируют в качестве экстракционной среды..

Таким образом, коацерваты являются многообещающей альтернативой для приготовления образцов, поскольку они позволяют концентрировать органические соединения, ионы металлов и наночастицы в разных образцах..

Современный читатель может быть сторонником любой теории происхождения жизни на Земле – от теории космического заноса до вечности существования цивилизаций. Но читатель думающий должен знать, что большинство ученых придерживается наличия добиологического периода в образовании жизненных форм – абиогенеза. И главной теоретической базой в этом вопросе является теория Опарина-Холдейна или теория коацерватных капель. Что такое коацерваты и каковы тезисы теории абиогенеза в эволюции всего живого – в этой статье.

Возникновение термина

Теория Опарина-Холдейна

Именно этот процесс называется коацервация коацерват. Что такое коацерваты и теорию Опарина поддержал в 1929 году англичанин Дж. Холдейн, и именно их фамилии вошли в название добиологического или химического периода возникновения жизни на планете. Теория предполагает самозарождение высокомолекулярных органических веществ в период раннего становления атмосферы и литосферы нашей планеты.

Эксперимент с первичным бульоном

В 1953 году химики Стенли Миллер и Гарольд К Юри решили поставить эксперимент в среде, близкой по составу и условиям к предбиотической на Земле. В колбу они поместили смесь метана, аммиака, водорода и добавили воды. Пропуская через раствор ток (до 60 тысяч В), нагнетая давление и повышая температуру до 80 градусов по Цельсию, они получили ряд аминокислот, мочевину и другие органические соединения. А в 1954 году в Индии химик К. Бахадуру получил органику под воздействием солнечных лучей. Про теорию предбиологической эволюции и что такое коацерваты узнал и заговорил весь мир.

Желатин в стакане

Что такое коацерваты легко проиллюстрировать, смешав желатин, гуммиарабику или альбумин и воду. Первоначально прозрачные растворы сначала станут мутными, а затем в них появятся мелкие сгустки, плавающие в растворе. Это и есть первоначальные коацерваты. Что такие соединения могут делать? Обособленные частички могут адсорбировать различные вещества и обладать четко структурированной структурой, что определяет их индивидуальность. В процессе химической эволюции происходил отбор на более устойчивые формы, которые и стали основой для возникновения живых форм.

От коацерват к одноклеточным

В первичном океане в доисторические времена появляются первые частично обособленные от окружающей среды частицы. Они обмениваются со средой веществами (прообраз более сложного обмена веществ), быстро распадаются или сохраняют целостность какое-то время. Капли растут (увеличиваются в размере) и делятся. И вот уже появляется структура более высшего порядка – мельчайшие комочки живого, которым присущи процессы синтеза и распада, развития, роста и размножения. С этого момента начала свое историческое развитие жизнь на планете Земля.

Проблема теории коацерват

Невероятность событий

Математик из Британии Фред Холл подсчитал вероятность случайного возникновения живой клетки в первичном бульоне. Скажем лишь, что в своих расчетах он задействовал весь современный арсенал компьютеров. При некоторых идеальных условиях, такая вероятность составит 1/10*40000. Это ничтожно малая величина, которая сводит вероятность такого события практически на нет.

Вероятности случаются

Читайте также:

  

• Ответственность в обязательствах по страхованию кратко

  

• Кратко кризис июльской монархии жить работая или умереть сражаясь кратко

  

• Конвенция унидруа о международном финансовом лизинге кратко

  

• Джордж вашингтон кратко о главном

  

• Мистика в жизни булгакова кратко