![Page 1: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/1.jpg)
Poreklo života
![Page 2: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/3.jpg)
Teorija organske evolucije
• Obično se misli o evoluciji kao o procesu nastanka novih vrsta ali se koncept evolucije može proširiti tako da uklju čuje i proces kojim su prvi živi organizmi evoluirali od molekula prisutnih na primitivnoj Zemlji.
![Page 4: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/4.jpg)
Poreklo Zemlje
• Prema procenama geologa Zemlja je nastala negde pre 4,6 milijardi godina
![Page 5: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/5.jpg)
• 2010. godina - Evropski centar za nuklearno istraživanje (CERN) - Veliki hadronski sudarač (LHC)
• Prvi laboratorijski sudar snopova protona pri rekordnoj, do sada neostvarenoj energiji od 7 teraelektronvolti(TeV), što je oko 99,9999 odsto brzine svetlosti (299.792,458 km/s)
![Page 6: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/6.jpg)
Poreklo života
Kiseoničkakatastrofa
![Page 7: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/7.jpg)
• Jedna od hipoteza o nastanku života, koju je naročitozastupao Krik, pretpostavlja da život nije nastao naZemlji već negde drugde u kosmosu i da je u formibakterija/gljiva, meteorom, stigao na zemlju.
Meteor koji je 1969. godinepogodio Australiju posedovao
je aminokiseline
![Page 8: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/8.jpg)
Poreklo života
• Fosili su rezultat sporog procesa mineralizacije koji živu materiju prevodi u kamen.
• Proces mineralizacije može sačuvati i tako male strukture kao što je ćelijski zid samo par mikrona širok.
![Page 9: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/9.jpg)
Poreklo života
• Paleobiolozi koji izučavaju fosilne sedimente pokazali suda su prve fosilne ćelije (mikrofosili) evoluirale izprebiotskih sintetisanih gradivnih blokova života pre 3-4 (3,55) milijarde godina kada je primitivna zemlja bilasamo 1-1,5 milijardu godina stara.
![Page 10: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/10.jpg)
• Nature 2002. godine• Glacier National Park• Fosilni ostaci algi stare
3.5 milijardi godina
![Page 11: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/11.jpg)
Poreklo života
• Što se više zna o molekularnimosnovama fenomena odgovornih za održavanje i ekspresiju genoma postaje svejasnije da su sve poznateživotne forme veoma slične.
• To je osnov verovanju da ježivot na planeti Zemlji nastao odjednog jedinog zajedničkogpretka ili progenota.
![Page 12: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/12.jpg)
Poreklo života
• Hemičari su pokazali da su mnogi esencijalni gradivniblokovi života (šećeri, baze, aminokiseline) mogli nastatispontano iz hemijskih elemenata prisutnih na primitivnojZemlji pre pojave prvih živih organizama i to procesomnazvanim prebiotskom sintezom .
![Page 13: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/13.jpg)
Hemijski uslovi Fizički uslovi
Abiotska sinteza
monomera
Formiranje polimera
Pakovanje polimera uprotobionts-e
Sposobnost replikacije
Stadijum 1
Stadijum 2
Stadijum 3
Stadijum 4
Poreklo života na Zemlji
![Page 14: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/14.jpg)
Poreklo života
• Generalno za rekonstrukciju najranijih faza u evoluciji postoje dva moguća pristupa:
• Simuliranje uslova koji su vladali na pra-Zemlji u laboratoriji
• Identifikacija molekularnih fosila u savremenim formama života.
![Page 15: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/15.jpg)
Molekularni fosili
• Molekularni fosili su strukture (npr. introni u okviru gena) ili funkcije (npr. korišćenje odreñenog metaboličkog puta) koji su zajednički za sve poznate organizme te su verovatno bili prisutni i u prvoj ćeliji kao i u prethodnoj precelularnoj formi života.
![Page 16: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/16.jpg)
Prebiotska sinteza gradivnih blokova života
• Prvi živi sistem nije, naravno, mogao nastati pre sinteze esencijalnih gradivnih blokova kao što su purini, pirimidini, šećeri, aminokiseline, itd.
• Sintezu svih ovih gradivnih blokova je moguće izvesti u laboratorijskim uslovima.
• 1953. godine Miller-Urey experiment• Prebioti čka supa• Za stvaranje aminokiselina dovoljni
amonijak, metan, vodonik,.... ugljen monoksid, voda.....
![Page 17: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/17.jpg)
Prebiotska sinteza gradivnih blokova života
• Tako polimerizacijom formaldehida nastaje riboza ali ne i dezoksiriboza.
• Dezoksiriboza nije do sada sintetisana ni u jednom eksperimentu ove vrste.
• To je jedan od razloga zbog kojih se veruje da RNK prethodi pojavi DNK.
![Page 18: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/18.jpg)
Šta je najjednostavniji skup molekula koji bi se mogao kvalifikovati kao živi sistem?
• Svaki živi sistem mora biti sposoban da se replicira i da evoluira .
• Prvi “živi molekul ” je sigurno bila nukleinska kiselina pošto polipeptidi ne mogu služiti kao matrica za sopstvenu replikaciju.
![Page 19: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/19.jpg)
RNK svet
• 1981. god. • Intron iz primarnog
transkripta za molekul rRNK cilijata Tetrahymenaiskraja sam sebe
![Page 20: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/20.jpg)
RNK svet
• Sposobnost introna da funkcioniše kao enzim značio je da je prvi živi molekul najverovatnije bio RNK replikazakoja katalizuje sopstvenu replikaciju bez pomoći proteinskih enzima.
• Ovaj hipotetični molekul RNK bi funkcionisao i kao geneti čki materijal i kao replikacioni enzim.
![Page 21: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/21.jpg)
RNK svet
![Page 22: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/22.jpg)
RNK svet
• 1983. god. je otkriven drugi RNK molekul sa enzimskom aktivnošću (RNK komponenta RNKazeP) a zatim, do danas, i niz drugih što je podržalo ovu hipotezu.
• Zajedničke karakteristike ovih katalitičkih RNK sugerira da se radi o molekularnim fosilima čija istorija datira od najranijih formi života.
• RNK replikaza se smatra prvim “živim sistemom”.
• RNK interferencija
![Page 23: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/23.jpg)
RNP svet• Varijante RNK replikaza daju, po
ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini katalitički molekul.
• Evolucijom proteinske sinteze, dobija se kompleksniji svet: svet ribonukleoproteina (RNP) u kome RNK i proteini dele katalitičke funkcije.
• Ovakav RNP svet je bio prekursor našeg sadašnjeg DNK sveta.
![Page 24: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/24.jpg)
Molekularni fosili RNP sveta
• Splajsozom je evoluiro od introna koji sami sebe iskrajaju.
• Mali ribonukleoproteini(snRNP=U1, U2…..U6) smatraju se fosilima RNP sveta.
• Neki RNK virusi mogu biti molekularni fosili RNK ili RNP sveta dok su retrovirusi možda fosili sveta u tranziciji, prelaznog perioda izmedju RNK i DNK sveta.
![Page 25: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/25.jpg)
RNP svet i translacija
• Translacija je evoluirala u RNP svetu.
• Intenzivni selektivni pritisak “naterao” je rane žive sisteme da razviju mehanizam za masovnu produkciju proteina pošto su se proteini pokazali mnogo efikasnijim katalizatorima nego što je to RNK.
• Selektivni pritisak je takoñe obezbedio da mogućnost produkcije proteina bude nasledna.
![Page 26: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/26.jpg)
Translacija• U ovom ranom periodu evolucije nastala je odgovarajuća
molekularna mašinerija koja replicira molekule RNK koji kodiraju potrebne proteine i mašinerija za translaciju RNK koda u odgovaraju će polipeptide.
• Translacija je sofisticirani sistem u kome učestvuje oko 50 proteina i molekuli RNK. Ovakva mašinerija se razvijala postupno u toku milijardu godina.
• “Početna” translacija bila je neuporedivo jednostavnija.
![Page 27: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/27.jpg)
DNK svet• Živi sistemi su vremenom postajali kompleksniji i RNK nije više bila odgovarajući genetički materijal pošto je osetljiva na spontanu hidrolizu.
Relativna nestabilnost RNK sugerira da ni jedan kompleksni organizam nije mogao evoluirati sa RNK genomom.
![Page 28: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/28.jpg)
Dvolančanost nukleinskih kiselina
• Još uvek se ne zna da li su genomi postali dvolančani u RNK ili DNK svetu.
• Postoje razlozi da se veruje da su prvo nastali dvolančani RNK genomi (npr. postojanje dvolančanih RNK virusa).
• RNK je stabilnija u dvolančanoj formi a postojanje dvolančanih genoma u RNP svetu bi ubrzalo prelazak iz RNK u DNK svet.
![Page 29: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/29.jpg)
DNK svet
• Svi organizmi sintetišu DNK prekursore tako što redukuju 2’-hidroksil grupu ribonukleotid difosfata da bi dobili dezoksiribonukleotid difosfate.
• Ova reakcija je katalizovana enzimom ribonukleozid difosfat reduktazom .
• Evolucija ovog enzima je verovatno ključni dogañaj koji je vodio ka tranziciji iz RNK u DNK svet.
• Prevoñenje RNK genoma u DNK genome je verovatno bio veoma komplikovan i dugotrajan proces.
![Page 30: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/30.jpg)
• Membrane
![Page 31: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/31.jpg)
Bakterije Archaea
Eukarioti
![Page 32: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/32.jpg)
• Mycoplasma genitalium poseduje 482 gena koji kodiraju za proteine
• Većina bakterija kao što je E. coli kodira za preko 2000 proteina
• Glass i sar., 2006. godine odredili da ih bakterije poseduju 387 esencijalnih proteina
• Potvrñena hipoteza Gil-a i saradnika iz 2004. godine da je minimalni broj gena koji kodiraju za proteine verovatno 206.
• Minimalni broj gena obezbeñuje odvijanje metabolizma, replikaciju i proizvodnju strukturnih gradivnih elemenata.
![Page 33: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/33.jpg)
Sintetisani genomi
![Page 34: Poreklo zivota 2014 - University of Belgrade...RNP svet • Varijante RNK replikaza daju, po ovoj hipotezi, RNK svet, rudimentirani živi svet u kome RNK funkcioniše kao jedini kataliti](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070216/611bf2159cbb1c30155a563c/html5/thumbnails/34.jpg)
Svako biloško pitanje je evoluciono pitanje