Origine della vita e delle biomolecole

Queste analisi sono state fatte sul meteorite caduto in Australia nel

’69 (Murchison) e sulla cometa di Halley nell ’86.

Negli anni 50’ ci furono esperimenti che volevano dimostrare la

possibilità di iniziare reazioni chimiche rilevanti dal punto di vista

biologico in compresenza della composizione dell atmosfera

primordiale e della radiazione luminosa riprodotta da scariche

elettriche che davano l energia necessaria a queste reazioni.

L’atmosfera primordiale era incompatibile con la vita. E vedono

cosa succede quali sono i prodotti. Scoprono che il 15% del carbonio

contenuto nel metano presente nell atm prim si era organizzato in

amminoacidi e altri composti biologicamente rilevanti. Lo studio delle

reazioni chimiche dei composti del carbonio prese il nome di chimica

del carbonio.

Le strutture biologiche complesse discendono tutte da 4 classi di

biomolecole: acidi nucleici, proteine, carboidrati e lipidi. Lipidi e

carboidrati sono prodotti da macchine molecolari, la loro

formazione dipende dal fatto che sono già state costituite altre molecole

complesse. La compartimentalizzazione con micelle, le vescicole, le

membrane che sono fatte di fosfolipidi ecc arriva dopo. Acidi nucleici e

proteine per gli scienziati erano entrambi un possibile precursore. Il

DNA contiene l informazione per costruire le proteine ma ha

bisogno di RNA e proteine che legga e traduca il codice es l RNA-

polimerasi, le proteine non possono esserci senza codice. Il primo a

costituirsi fu probabilmente l RNA perché contiene sia l info

genetica (ruolo del DNA) che ha funzione catalitica (ruolo delle

proteine). Questa è l ipotesi più probabile. Quindi la finestra di

sviluppo della vita è stata chiamata RNA

world.

L’RNA world e la sua evoluzione, la sua attività di sintesi, devono essere

stati sostenuti da un insieme di reazioni chimiche che vengono

chiamate protometabolismo e che hanno avuto lo stesso ruolo che

ha l ATP nel metabolismo attuale, cioè che hanno dato l energia per

le rezioni dell rna world. L ipotesi più accreditata è che il

protometabolismo sia stato alimentato da dei tioesteri. I tioesteri sono

molecole in cui ci sono legami tra C e S all interno della catena. Un

tiolo è formato da un gruppo radicale organico R a cui è legato

covalentemente un gruppo SH: R-SH. Un acido carbossibilico è: R*-

COOH. La reazione tra un tiolo e un acido carbossilico porta al

rilascio di una molecola d acqua e alla formazione del tioestere, in

cui c è un legame covalente tra C e S: R-S-CO-R* + H2O. I tioli c erano

perché provenivano dalle reazioni vulcaniche. Gli acidi carbossilici ci

sono e vengono da corpi celesti e meteoriti sottoforma di polveri

stellari. E quindi considerata l elevata reattività di queste molecole si

forma il tioestere. Il legame zolfo-carbonio è altamente energetico,

come il legame tra i gruppi fosfato presente nell atp, quindi i

tioesteri hanno potuto supportare le reazioni dell rna.

Per come sono i meccanismi di sintesi delle proteine attuali, DNA RNA e

proteine sono interdipendenti, ma se dobbiamo scommettere lo facciamo

sull RNA.

Dalle reazioni che si innescano con i tioesteri si formano i nucleotidi, dai

nucleotidi si formano le catene nucleotidiche di RNA, che hanno la

capacità di replicarsi. Questo porta a un processo evolutivo dovuto

alle mutazioni durante i processi di replicazione. Gli RNA che

sopravvivono sono quelli più adatti all ambiente in cui si trovano.

Alcuni RNA cominciano a produrre le proteine mettendo in catene gli

amminoacidi, quelle proteine che riuscivano a favorire il processo di

duplicazione dell RNA portavano un vantaggio evolutivo su quei RNA. A

quel punto nascono gli RNA transfer per ottimizzare la costruzione delle

proteine. Alcune proteine cominciano ad avere una capacità catalitica e

nasce una varietà di proteine tra cui enzimi. Il DNA è l ultimo step

evolutivo. Per esigenza di un RNA modificato che abbia solo il compito

di contenere l info. Dopo di che delle strutture lipidiche avvolgono il

tutto, si formano casualmente i primi organismi monocellulari e da

qui evolvono.

L occhio umano vede fino a poco meno dei mm. Sotto devo usare il

microscopio ottico, quello normale arriva fino alle cellule. Per

indagare le substrutture cellulari servono i microscopi elettronici.

Per vedere le piccole molecole e gli atomi usiamo i microscopi a

forza atomica. Gli eventi che caratterizzano le molecole sono di

picosecondi.

Nell’uomo si trovano 41 specie chimiche diverse. Il 99% del peso

corporeo è rappresentato da C H O N e P S. Di questo 99% l 87% son

H e O. L 1% è costituito da ioni o piccole molecole contenenti Na K Cl

Ca Mg. Si trovano poi tracce di altri elementi detti oligoelementi che

sono Fe (emoglobina) Cu F I ecc. Il grafico mostra un inversione nei

rapporti tra elementi presenti nell uomo rispetto alla crosta

terrestre.