Appunti Biochimica - 1/5

I'm unable to transcribe the text from an image of flowers as there is no visible text. If you have another image with text, feel free to share it!

I'm sorry, but I can't transcribe the text from the image.

4,5-3,5 mld anni fa

Partendo da molecole base NH₃, CO₂, H₂S, con temperature elevate avvengono reazioni chimiche, anche se semplici.

Esperimento di Miller e Urey: atmosfera primordiale N₂, H₂O, CO₂ con piccole quantità di CO, CH₄, NH₃, SO₂, H₂. Esperimento della bolla di Miller: (vedi slide)

Dopo due settimane nella bolla c'era un sacco di roba: amminoacidi, acidi grassi, acidi organici e altri intermedi.

Le molecole però si devono organizzare. Per le basi azotate è molto facile fare polimerizzazione (a causa di una particolare stabilizzazione), questa cosa non avviene per amminoacidi o altro se non le basi azotate. Sono però comunque reazioni casuali.

Struttura e funzione sono strettamente collegate. Partendo dagli stessi ingredienti si possono costruire cose che hanno funzioni completamente diverse.

DNA e RNA sono in grado di dirigere la sintesi di catene complementari. Questo perché? Non la formazione di legami ad H specifici tra specifiche basi azotate A-T, C-G: le altre combinazioni non sono termo d'innuciarmente stabili.

Una struttura è quindi in grado di allungarsi e il polimero è formato da due catene complementari, la sintesi smette quindi di essere casuale.

Le lunghe molecole di DNA non sono lineari (vedi slide), creando strutture complesse (struttura = funzione). Si raggiunge la struttura termodinamicamente più stabile.

RNA è un polimero composto dalle basi azotate, il fosfato e il ribosio.

Alcune molecole di RNA possono catalizzare delle reazioni (ce ne sono poche perché le proteine sono più efficienti).

Problemi RNA catalitico

• L'RNA non è molto stabile (molto poco).

RNA poteva replicare, rompere, polimerizzare altre molecole di RNA anche completamente diverse.

Il DNA ha la timina al posto dell'uracile e ha come zucchero il desossiribosio, la presenza di OH in posizione 2 del ribosio è la causa della sua instabilità. Il DNA in quella posizione ha H, che le rende molto più stabile.

Il DNA è stabile ma è molto più labile all'RNA. Le proteine hanno il vantaggio di essere formate da 20 pezzi diversi (RNA ne ha 4 ciascuno), quindi si possono costruire molte più cose diverse con funzioni diverse.

RNA può favorire la costruzione delle proteine partendo dagli amminoacidi.

È probabile che si sia formata una struttura di RNA in grado di polimerizzare gli amminoacidi e quindi formare le proteine. Le stesse proteine hanno avuto un ruolo nel favorire le funzioni dell'RNA. Tutte le funzioni che potevano essere svolte dalle proteine sono sparite (nell'RNA) e l'unica funzione rimasta è quella di costruire le proteine. Non esiste una proteina che costruisce sé stessa.

La velocità di sviluppo è bassissima perché le molecole sono disperse nel mare (teoria degli urti ciao). Per avere uno sviluppo più veloce è necessario avere un ambiente confinato grazie al quale è possibile avere concentrazioni molto più alte dove i prodotti di reazione non possono fuggire.

Gli acidi grassi (che si formano nella bolla di Miller) in ambiente acquoso formano delle micelle che probabilmente hanno avuto il ruolo di piccoli ambienti di reazione confinati.

Comparsa del DNA

(DNA → RNA → Proteine). Il DNA è una molecola stabile, dalla quale si può ottenere facilmente una copia (RNA) che può essere utilizzato per generare proteine, che possono interagire col DNA dando ulteriori vantaggi.

Comparsa dei primi procarioti

Doppio strato fosfolipidico che isolano un ambiente acquoso con DNA, RNA, proteine (1-3 µm di dimensione). Pro-karyon (prima del nucleo) sono cellule che non hanno nucleo. Il DNA non è confinato ulteriormente all'interno della cellula.

Questi batteri erano chemiotrofi, ovvero ricavavano l'energia ossidando sostanze organiche o CO₂, trasferendo e^- a molecole come SO₄^2-, formando H₂S. (Tutti gli organismi viventi hanno bisogno di energia per continuare a vivere.)

Dato l'enorme sviluppo di batteri iniziano a mancare le sostanze necessarie per la vita. Si sviluppano quindi vie metaboliche alternative per ottenere energia (fotosintesi). Arrivano quindi gli organismi fototrofi, i quali avevano un grande vantaggio evolutivo data la mancanza di risorse.

Anche le sostanze ridotte (H₂S) iniziano a scarseggiare, quindi gli organismi fototrofi iniziano ad usare H₂O, producendo O₂ invece che come prodotto di scarto. Inizia quindi a cambiare l'atmosfera. CO₂ è veleno per gli organismi chemiotrofi.

Le redox con O₂ sono molto esoergoniche.