Teoria cellulare

Origine delle molecole organiche

4-5 miliardi di anni fa: ribollire di molecole e gas reattivi (metano, idrogeno, monossido di carbonio, ossigeno), situazione molto dinamica per assenza di atmosfera e temperature e pressioni elevate.

Formazione di piccole molecole organiche, precursori della vita.

Oparin Haldane

Teorie e prove a riguardo. E avanzarono negli anni '20 l'ipotesi che il "brodo primordiale" fosse stato il luogo di origine di zuccheri, basi nucleotidiche e della vita come oggi la conosciamo. Questo "metabolismo iniziale" ha una base scientifica: infatti vi sono delle prove di laboratorio a dimostrazione che le cose possono essere andate così >> esperimento di Miller e Urey (1953): costruirono un sistema chiuso formato da tubi e provette dove inserirono le componenti che si riteneva fossero presenti nell'atmosfera terrestre prima dell'origine della vita, cioè anidride carbonica, azoto, ammoniaca, acqua e idrogeno.

riscaldarono il tutto, applicarono dell'energia tramite degli elettrodi (per simulare un fulmine) e osservarono in una settimana la formazione di composti organici semplici come gli amminoacidi. Tale ipotesi vede anche la nascita dei precursori di acidi grassi e lipidi (caratteristica: poco miscibili con acqua), tendenti a formare piccole vescicole dette micelle (in cui si dispongono i lipidi per ridurre il contatto con l'ambiente acquoso). Talvolta tali micelle racchiudevano anche sostanze chimiche e le reazioni tra esse costituivano l'attività metabolica: all'interno di uno spazio confinato. Con l'ingrandimento delle micelle e la precisazione delle reazioni si crea un abbozzo di metabolismo (=insieme di reazioni chimiche che avvengono regolarmente all'interno della cellula). La micella diventata troppo grande si scinde in due, poi di nuovo: iniziano a replicarsi, anche se in maniera caotica. Diversi scienziati promuovono l'ipotesi di

Un iniziale “mondo a RNA” in quanto le molecole di RNA sono autoreplicanti e dotate di proprietà catalitiche (sono sia enzimi che substrato): l'inizio della vita sembrano quindi essere i nucleotidi che legando si ribozimi formano semplici molecole di RNA con funzione di ribozimi. Con essi le reazioni chimiche diventano più complesse. La complessità della micella aumenta anche con la localizzazione delle reazioni all'interno delle singole vescicole: è un primo tentativo di organizzazione interna.

Questi ribozimi non bastano più però: mancano le informazioni affinché le reazioni chimiche possano funzionare correttamente.

Il DNA L'informazione genetica necessitava di essere depositata: il DNA era più evolutivamente indicato dell'RNA perché ha conformazione più stabile (a doppia elica), meno reattiva. Il DNA è quindi nato spontaneamente per guidare la sintesi degli RNA che fungono da ribozimi. I radicali

liberi dell'ossigeno sono sottoprodotti instabili che tendono a stabilizzarsi attaccando altre molecole organiche > se attaccano il DNA creano mutazioni (tasso di mutazione dei batteri è maggiore, ma ciò è favorevole alla selezione).

Riproduzione molecolare: dogma centrale della biologia

DNA che per trascrizione diventa RNA che per traduzione permette di produrre

Effettori: proteine

Alla base dell'origine della vita c'è la necessità di auto-replicare le macromolecole per non perdere le strutture già ottenute.

Ogni nostra cellula è composta per il 70% da acqua, da una ridotta porzione di ioni e piccole molecole, e infine dalle macromolecole (strutture in cui si riconoscono elementi di base detti monomeri) quali proteine o polipeptidi (>50%), acidi nucleici (DNA e RNA), carboidrati o zuccheri o polisaccaridi e lipidi o acidi grassi.

Macromolecole: polimeri di grandi dimensioni (>1000 Da) formati da monomeri (uguali o non)

legati covalentemente

Reazione di condensazione: reazione che lega monomeri a polimeri pre-esistenti; è endoergonica (tipicamente richiede energia); permette la sintesi di macromolecole con eliminazione di una molecola d’acqua

Reazione di idrolisi: reazione che rompe un legame covalente situato tra monomero e resto del polimero; è esoergonica (vedeliberazione di energia); richiede l'utilizzo di una molecola d’acqua

Info generali sulle macromolecole: lipidi, carbo, prote e amminoacidi, acidi nucleici (Vedi “lezione macromolecole”)

Amido (riserva di energia, glicogeno negli animali) e cellulosa (strutturale): solo nelle piante!

Corretto ripiegamento di una proteina = folding

Gruppo fosfato rende il DNA carico negativamente

Purine: Adenina e Guanina

Pirimidine: Citosina, Timina e Uracile

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