RNA Dünyası dersine giriş

Transkript

1 RNA Dünyası dersine giriş

2 RNA Dünyası ve Abiyogenez

3 Hayat (Canlılık) nedir?

4 Hayat (Canlılık) nedir? Bu sorunun cevabını canlı olarak tanımladığımız şeylerin belli başlı özelliklerini vererek bulmaya çalışabiliriz. Hareket edebilmeli? Metabolizması olmalı? Çoğalabilmeli?

5 Hayat (Canlılık) nedir? Bu sorunun cevabını canlı olarak tanımladığımız şeylerin belli başlı özelliklerini vererek bulmaya çalışabiliriz. Hareket edebilmeli? Metabolizması olmalı? Çoğalabilmeli? Kendi özelliklerini kalıtabilmeli Bir kısım molekülleri alıp onları kontrollü kimyasal reaksiyonlarda kullanarak varlığını devam eerip büyüyebilmeli...

6 Hayat (Canlılık) nedir? Bütün canlılar içerisinde nükleik asit, lipit, karbonhidrat ve protein bulunan hücrelerden oluşmaktadır. Bütün hücreler; Çevreden bir kısım materyalleri alıp onlardan kalıtsal bilgiyi içerisinde saklayan yeni bir hücre yapabilme yelsine sahiplerdir.

7 Hayat dünya üzerinde ne zaman başlamışmr? Stromatolitler (3,5 milyar yıl) Ayrıt edilebilir katmanları olan kayalar Mavi-yeşil algler olarak bilinen Siyanobakteri gibi mikroorganizmaların biyofilmlerinin tortu tanelerinin bir araya gelip yapışması, birikmesi ve donması ile sığ sularda oluşan genişleme eğilimli katmanlı yapılardır.

8 Hayat dünya üzerinde ne zaman başlamışmr? Mikrofosiller (3,5 milyar yıl) Etraflarındaki mineral yapılardan kolayca ayırt edilemezler. Dünya üzerinde en az 3 bölgede tespit edilmişkr. Analizler yapılarında organik bileşenler olduğunu göstermişkr.

9 Hayat dünya üzerinde ne zaman başlamışmr? Metamorfik Kayalar (3,85 milyar yıl) Biyolojik varlıklar yapıtaşlarında C 12 yi C 13 e tercih ederler. Biyolojik olmayan işlemlerin öncelikli tercihi olmadığından eşit miktarda bulunurlar. Düşük C 12 /C 13 oranı olan kaya katmanlarının varlığı canlılığın varlığını önerir.

10 Hayat dünya üzerinde ne zaman başlamışmr? 4 milyar yıldan daha yaşlı kaya bulmak oldukça zordur. 3,8 ve 4 milyar yıl önce dünya ağır meteor bombardımanına maruz kalmıştr. Dolayısıyla canlılığın varlığının başlangıcı 3,8 yıl öncesine kadar gitmektedir.

11 Hayat dünya üzerinde nerede başlamışmr? Toprak üzerinde olması olası değildir. Çünkü başlangıçta atmosferde O 2 mevcut değildir. Ozon olmadığından UV moleküler bağları kırar. Sığ Göletler Organik molekül oluşumu ve birikmesi için uygundur. Burada da kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli ve yeterli enerjinin olamayacağı tahmin edilmektedir. Derin deniz sıcak su kaynakları Var olan bulgular ilk canlılığın derin denizlerde olabileceğine işaret etmektedir. Kimyasal enerji mevcu\ur.

12 Hayat dünya üzerinde nasıl başlamışmr? Var olan ve 3,5 milyar öncesinde var olduğu düşünülen organizmalar oldukça komplekskr. Şu an halen ilkel dünya canlılığın nasıl oluştuğu tartşma konusudur. Canlılık ilkel şartlarda mevcut şartlar nekcesinde oluşmuştur. Canlılık dış dünyadan gelmişkr.

13 PrebiyoLk Dünya şartları nasıldır? Coğrafik Şartlar Atmosferde yüksek ihkmalle gaz hidrojen, nitrojen, karbon monoksit ve karbon dioksit mevcu\u. Oksijen ve suyun var olmadığı düşünülüyor. Dünya yüzeyi soğumaya başladığında suyun var olmaya başladığı ve yağmurlarla dünya yüzeyine düşüp çeşitli kimyasalları içerisinde depo etmeye başladığı düşünülmektedir.

14 PrebiyoLk Dünya şartları nasıldır? Kimyasal Şartlar İndirgeyici atmosferik şartlarda (oksijen bulundurmayan) çeşitli amino asit ve bazların oluşabileceği gösterilmişkr. Urey-Miller Deneyi (1953) Karbon polimerlerinin oluşması Farklı şartlarda (örneğin, UV ile ya da değişik gaz karışımları ile) gerçekleşkrildiğinde verim düşmüştür. to vacuum pump boiling water CH 4 NH 3 H 2 O H 2 gases electrodes spark discharge water out condenser water in water droplets water containing organic compounds liquid water in trap

15 PrebiyoLk Dünya şartları nasıldır? Biyolojik Şartlar Makromoleküllerin oluşması DNA, RNA, protein

16 Hayat (Canlılık) nedir? Kendi özelliklerini kalıtabilmeli Bir kısım molekülleri alıp onları kontrollü kimyasal reaksiyonlarda kullanarak varlığını devam eerip büyüyebilmeli...

17 Hayat (Canlılık) nedir? DNA - Çid zincirli, komplike - Dış bir katalizör olmadan kendini eşlemesi mümkün değil RNA - Kalıtsal bilgi taşıyabilir - Yapısı daha az komplikedir

18 Hayat (Canlılık) nedir? Problem? DNA ve RNA çoğalmak için proteinlere ihkyaç duyar; enzimler li yıllarda RNA nın enzimakk akkvitesi olabileceği gösterildi; ribozimler.

19 RNA Dünyası Hipotezi

20 RNA Dünyası Hipotezi PrebiyoKk çorba; protein, nükleik asitler, lipitler ve karbonhidratlar. Bütün bu moleküller enerji varlığında bağ kurarlar.

21 RNA Dünyası Hipotezi Oluşan moleküller, özellikle yıkıma karşı daha fazla dirençli olan moleküller prebiyokk çorba içerisinde daha yoğun olarak bulunurlar. Bir süre sonra, kendi üzerine katlanabilme yeksi de olan RNA molekülleri hair-pin yapı oluşturup ribozimleri oluşturmuşlardır. Ribozimler otokatalikk akkviteleri ile kendilerini kesip yeni RNA molekülleri oluşturabilmek için şablon işlevi göstermişlerdir (Kendisini çoğaltabilme). Sonrasında ise kendini çoğaltabilme yeksi olan RNA molekülleri prebiyokk çorbada baskın hale gelmişkr.

22 RNA Dünyası Hipotezi

23 RNA Dünyası Hipotezi RNA molekülleri kendilerini eşleyerek çoğalırken kopyalama hataları oluşur (mutasyonlar). Bu kopyalama hataları bazı RNA moleküllerini diğerlerinden farklı yapar. Bazı RNA molekülleri kısa bazısı uzun olur Bazı RNA molekülleri diğer makromoleküllerle etkileşim göstermeye başlar. Amino asitlerle etkileşime geçip onlarla bağ kuranlar ilk trna ları oluşturmuştur. Bir kısmı polipepkt oluşturmuş amino asit dizileriyle etkileşime geçerek ribozomları oluşturmuştur. Bazı lipitlerle etkileşime geçerek kendilerini parçalanmaktan korumuşlardır.

24 RNA Dünyası Hipotezi RNA molekülleri prebiyokk çorbada iyice kalabalıklaşınca serbest nükleik asitlerin sayısı azalmıştr. Bu da bazı RNA moleküllerinin farklılaşarak kendilerini çoğaltabilmek için başka RNA moleküllerini parçalayarak serbest nükleik asit oluşumunu artrmaya başladırlar (predator RNAs) Bu durum RNA üzerindeki baskıyı artrarak daha stabil RNA ların seçilimine yol açmıştr.

25 RNA Dünyası Hipotezi Bu stabil RNA moleküllerinde bir urasilde meydana gelen değişim nekcesinde Kmin bazının oluşması ayrıca şeker molekülünde bir oksijen kaybı sonucunda RNA nın kendi üzerine katlanarak çid zincirli bir yapı oluşturması ve bu şekilde kalmasına yol açmıştr. Oluşan bu çid zincirli yapı (primikf DNA) oldukça stabil bir yapıdır. Zamanla bu yapılar daha uzun ve daha stabil bir hale gelmişkr ve DNA molekülleri oluşturmuştur.

26 RNA Dünyası Hipotezi DNA molekülleri amino asit, trna, ribozom ve lipitlerle etkileşimleri nekcesinde; Kendi özelliklerini kalıtabilen Bir kısım molekülleri alıp onları kontrollü kimyasal reaksiyonlarda kullanarak varlığını devam eerip büyüyebilen yapılar oluşturmuştur;

27 RNA Dünyası Hipotezi RNA dünyası hipotezinin bir kısım eksiklikleri vardır, Henüz doğada kendini eşleyebilen bir RNA molekülü keşfedilememişkr. RNA molekülleri ilkel dünya şartlarında uzun süre kalabilecek kadar stabil değillerdir. Origin of Life RNA world DNA/protein world