Подробное решение страница стр.44 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015
ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Что такое коацервация, коацерват?
Коацерват — 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. Коацервация может возникать в результате частичной дегидратации дисперсной фазы коллоида, являясь начальной стадией коагуляции.
Вопрос 2. На каких модельных системах можно продемонстрировать образование коацерватных капель в растворе?
Например, коацерватную каплю, образованную из белка, гуммиарабика и фосфорилазы, погружают в раствор глюкозо-1-фосфата. Глюкозо-1-фосфат начиняет входить в каплю и полимеризуется в ней в крахмал при действии катализатора - фосфорилазы. Процессы, протекающие и коацерватной капле, изображены в квадратных скобках, а вне их помешены вещества, находящиеся во внешней и среде:
глюкозо-1-фосфат -> [глюкозо-1-фосфат-> крахмал –> мальтоза] —> мальтоза.
За счет образовавшегося крахмала капля растет, что легко может быть установлено как химическим анализом, так и непосредственными микроскопическими измерениями. Если в каплю включить другой катализатор — b-амилазу, крахмал распадается до мальтозы, которая выделяется во внешнюю среду.
Таким образом, возникает простейший метаболизм. Вещество входит в каплю, полимеризуется, обусловливая рост системы. А при распаде веществ продукты этого процесса выходят во внешнюю среду, где их ранее не была.
Вопрос 3. Какие возможности для преодоления низких концентраций органических веществ существовали в водах первичного океана?
Можно выделить ряд возможностей для преодоления низких концентраций органических веществ, существовавших в водах первичного океана:
1. Адсорбция органических веществ первичного океана в мелкопористых, очень тонких глинах приливно-отливной зоны. Это значительно повышало их концентрацию.
2. Локализация данных адсорбентов преимущественно в приливно-отливной и прибойной зоне, что обеспечивало постоянное перемешивание веществ между собой и увеличивало частоту происходящих биохимических реакций.
3. Процессы коацервации, которые позволяли сконцентрироваться полимерам в пределах одной капли при крайне низкой их концентрации в растворе.
Вопрос 4. Что собой представляет мир РНК и каково его значение для начальных этапов эволюции жизни на Земле?
Ученые полагают, что несмотря на ключевую роль белков в обмене веществ современных живых организмов, первыми «живыми» молекулами были не белки, а нуклеиновые кислоты, а именно рибонуклеиновые кислоты (РНК).
Вопрос 5. В чем заключается преимущество для взаимодействия органических молекул в зонах высоких концентраций веществ?
В зонах высоких концентраций веществ повышаются частота и избирательность контактов между органическими молекулами, а следовательно, и скорость образования протобионтов.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. Предположите, могут ли в современных земных условиях образовываться небиологическим путем органические молекулы; коацерваты. Обоснуйте свою точку зрения.
Из того, что мы знаем о происхождении жизни на Земле, ясно, что процесс возникновения живых организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс, в течение которого сложные молекулярные структуры, прежде всего нуклеиновые кислоты и белки, прошли отбор на устойчивость, на способность к воспроизведению себе подобных. Если сейчас на Земле где-нибудь в районах интенсивной вулканической деятельности и могут возникнуть достаточно сложные органические соединения, то вероятность сколько-нибудь продолжительного существования этих соединений ничтожна. Они немедленно будут окислены или использованы гетеротрофными организмами. Жизнь возникла на земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение).
Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.
Вопрос 2. Как, по вашему мнению, происходило становление системы синтеза белков у протобионтов?
Предбиологическая эволюция протобионтов осуществлялась в трех главных направлениях. Важное значение имело совершенствование каталитической (ферментной) функции белков. Один из путей, дающих требуемый результат, заключается, по-видимому, в образовании комплексов металлов с органическими молекулами. Так, включение железа в порфириновое кольцо гемоглобина увеличивает его каталитическую активность в сравнении с активностью самого железа в растворе в 1000 раз. Развивалось такое свойство биологического катализа, как специфичность.
Вопрос 3. Каковы перспективы эволюции коацерватов, полученным экспериментальным путем, в окружающей среде?
Из того, что мы знаем о происхождении жизни на Земле, ясно, что процесс возникновения живых организмов из простых органических соединений был крайне длительным. Жизнь возникла на земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена. Коацерваты, полученные экспериментальным путем не смогут эволюционировать в окружающей среде.