Biologie, vznik života a taxonomie Co je život Vznik a ...old- vznik života a taxonomie Co je život Vznik a počtky vvoje života na Zemi Současn život z nadhledu a taxonomie Hierarchie organizace

Download Biologie, vznik života a taxonomie Co je život Vznik a ...old-  vznik života a taxonomie Co je život Vznik a počtky vvoje života na Zemi Současn život z nadhledu a taxonomie Hierarchie organizace

Post on 18-Feb-2018

221 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Biologie, vznik ivota a taxonomie

    Co je ivot

    Vznik a potky vvoje ivota na Zemi

    Souasn ivot z nadhledu a taxonomie

    Hierarchie organizace biologickch systm

    Johnson R.: Biology, 5th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc.

    http://biomikro.vscht.cz/vyuka/?Predmet=b1 Biologie I

    http://biomikro.vscht.cz/vyuka/?Predmet=b1http://biomikro.vscht.cz/vyuka/?Predmet=b1

  • Biologie = vda o vech aspektech ivota (od chemickch dj po vztahy v ekosystmech)

    (od jeho vzniku po souasn formy)

    OBECN BIOLOGIE = prezov odvtv biologie

    zkoum obecn zklady ivch soustav (integruje poznatky a zkonitosti souvisejc s ivmi

    soustavami a definuje je na vech rovnch ivota)

    BIOLOGIE ................... z ec. ; = ivot) a = slovo termn zaveden Jeanem-Baptistou Lamarckem (1744-1829) ...biologie

    - Molekulrn biologie

    - Bunn biologie

    - Vvojov biologie

    - Evolun biologie

    - Populan biologie

    - Ekologie

    - Systmov biologie

    .

    a obory a odvtv souvisejc a z biologie vznikl

    systematika / biochemie/ genetika/

    fyziologie / anatomie/ etologie / botanika/

    zoologie / mykologie/ / bionika / lkask

    disciplny / virologie/ mikrobiologie

    http://cs.wikipedia.org/wiki/Molekul%C3%A1rn%C3%AD_biologie

  • IVOT JE KDY 8+1 zkladnch charakteristik ivota

    1. Uspodanost

    2. Rst a [ontogenetick] vvoj

    3. Spoteba energie a jej pemna na prci

    4. Odpov na vnj stimuly

    5. Regulace a homeostza

    6. Reprodukce

    7. Ddinost

    8. Evolun adaptace

    Johnson R.: Biology, 5th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc.

  • Vznik Zem a odkud se ivot na zemi vzal?

    -4500 mil. let -3800 a 4000 mil. let

    vznik msce tk bombardovn pozdn tk ochlazovn plyn meteority bombardovn

    moe http://ircamera.as.arizona.edu/

    NatSci102/lectures/lifeform.htm

    1. Mtus o stvoen svta a ivota

    2. Vznik zem ped 4,65 mil. let a pot

    jet jednou meteority?

  • a odkud se ivot na Zemi vzal?

    2. a) Mimozemsk pvod ivota na Zemi

    meteorit

    AHL84001

    bakterie magnetit uhlkov depozity

    ii) mimozemsk pvod organickch molekul

    chondrit

    EET 92042

    i) teorie PANSPERMIE mikroorganismy putujc vesmrem ve form spor

    nap. CHONDRITY- vysok obsah C 1-2% - horniny st cca 4,5 mld. let

    - obsahuj a 80 aminokyselin

    vy podl L-aminokyselin

    na nich stav i pozemsk ivot

    (isovalin o 18% vce L ne D)

    PNAS 2009, doi.10.1073/pnas.0811618106

    Johnson R.: Biology, 5th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc.

    Zdroj NASA, www.nasa.gov

  • a odkud se ivot na Zemi vzal?

    2. b) Pozemsk spontnn vznik ivota na Zemi

    u od dob Aristotela

    klasick van Helmontv experiment:

    1. vlo zrn a sr do hrnce a pekryj starm hadrem

    2. inkubuj v klidnm temnm mst

    3. za as vzniknou myi

    1860: touha po vdn nebo vidina 2 500 frank od francouzsk akademie

    L. Pasteur (1822-1895)

    i) Ve sterilnm mediu ivot sm nevznikne

    ii) iv (mikro)organismy se v mediu mno

    a po kontaktu vnjm prostedm,

    zrodky, tedy ji existujcm ivotem

  • a odkud se ivot na Zemi vzal?

    2. b) Pozemsk spontnn vznik ivota na Zemi

    i) Abiotick syntza jednoduchch organickch molekul na Zemi z

    anorganickch

    ii) Urit struktury byly stabilnj del poloas existence

    iii) Tyto molekuly vytvely polymery a asociovaly do komplexnjch

    struktur, kter mohly zvhodovat [stle abiotickou] syntzu sebe

    samch nebo jinch jednoduchch molekul a polymer

    iv) Nkter struktury byly stabilnj a jejich asociace, pes vznik

    kapek protobiont - s chemi odlinou od okol, kulminovaly

    vznikem buky

    ab initio, tedy od nuly

    Hnac silou vedouc ke vzniku ivota byla selekce

    (chemick evoluce molekul)

  • i) Abiotick syntza organickch molekul na Zemi z anorganickch

    Teorie: A. I. Oparin a J. B. S. Haldane (20. lta minulho stolet)

    pedpoklad: pvodn atmosfra na Zemi byla redukujc (H2, N2, H2O, CO2, CO, CH4, NH3, H2S a neobsahovala: O2)

    byly zde zdroje energie a neobvykl reakn podmnky (elektrick vboje, bombardovn meteority,

    UV zen a vulkanick aktivita)

    Podmnky pro vznik komplexnch organickch molekul

    kyselina octov

    formaldehyd

    jednoduch aminokyseliny

  • i) Abiotick syntza organickch molekul na Zemi z anorganickch

    Experimet: H. Urey a S. Miller (1953)

    Atmosfra: H2, CH4, NH3

    Prosted: hork voda

    Zdroje energie: elektrick vboje

    Chemick evoluce: 1 tden

    Vsledek: kyselina mraven

    formaldehyd

    moovina

    glycin

    alanin

    Pozdj opakovn a modifikace

    sloen atmosfry potvrdily

    monost vzniku dalch

    asi 30 slouenin

    Mohl tedy ivot zat vznikat ve z takov primordiln polvky?

    Johnson R.: Biology,

    5th edition 1999;

    The McGraw-Hill

    Comp., Inc.

  • Ve vod pi hladin ocenu?

    proti:

    -prvotn atmosfra nebyla patrn tolik redukujc

    -vzhledem k neptomnosti ozonu by organick molekuly

    rychle podlehly destrukci UV zenm

    -krom biologickch monomer vznikaj i sloueniny brnc

    dalmu vvoji polymer

    jin monosti? vdy ale ve vod

    Uvnit zemsk kry jako vedlej produkt vulkanick aktivity?

    1. vulkanick plyny (CO, CO2, COS, NH3, N2, H2S, HCN, H2, P4O10, H2O)

    2. sulfidy kov jako katalyztory

    3. uvolnn produkt do vody? ...plin naedn

    proti:

    -experimentln prkaz mon jen za

    nepravdpodobn vysokch

    koncentrac reaktant

  • V jlech obsahujcch mikrokrystaly kemiitan

    1. Pravideln struktura krystal

    2. Msta kde mohou vzat ionty kov s rznm elektrickm nbojem

    3. Nbojov pitahovan organick molekuly jsou organizovny

    4. Kovy mohou katalyzovat organick syntzy

    5. uvolnn produkt do vody?

    stle vak asi zstv koncentran problm ...plin naedn

    Patrn kombinace obou poslednch princip

  • Vulkanick plyny

    CO, CO2, COS, NH3, N2,

    H2S, HCN, H2, P4O10, H2O

    Magma

    Fe2+, Ni2+ a dal kovy

    precipituj (FeS, NiS)

    mikroporzn katalytick matrice

    elezosrov svt v podmoskch kucch

    geochromatografick kolona

    jako laborato chemick evoluce

    s kontinuem podmnek

  • ABIOTICK chemoautotrofn syntza molekul

    Hlavn zdroje e- :

    FeS + H2S FeS2 + 2H+ + 2e-

    CO + H2O CO2 + 2H+ + 2e-

    2Fe(OH)2 2FeO(OH) + 2H+ + 2e-

    pyrit

    Komplexy pi katalze fixace CO:

    Fe2(RS)2(CO)6

    Fe2S2(CO)6 Fe2(RS)4S2

    2-

    dnes ferredoxiny

    podle Wachtershauser, Phil. Trans. B. Soc. B 361:1787-1808, 2006

    Cody a kol., Science 289:1337-1340, 2000

    Lze nalzt analogie se souasnm metabolismem

    (i)

  • Abioticky vznikl organick molekuly a jejich polymery

    Vznik bunk jako izolovanch komparment komunikujcch s okolm

    a vnit mohly

    probhat specifick

    chemick reakce

    a vmna ltek

    pes barieru

    (membrnu)

    kter mohly

    rst a dlit se

    rozpadem na

    men dcein

    a ve zavril vvoj mechanismu ddinosti

    a vznikl(a) LUCA (angl. Last Universal Common Ancestor)

    se mohly koncentrovat v protobiontech (mikrosfrch, koacervtech)

    -Polypeptidy, proteiny (polymery aminokyselin)

    -Lipidy (komplexn molekuly tvoen mastnmi kyselinami a glycerolem)

    -Nukleov kyseliny (polymery nukleotid)

    -Polysacharidy (polymery cukr)

    Campbell, Reece: Biology 6th edition

    Pearson Education, Inc,

    publishing as Benjamin Cummings

    Chemii tchto ltek

    se budeme vnovat

    v 2. pednce

  • Zakoncentrovn novch molekul

    Strm gradienty teploty a pH

    Hydrotermln proudy

    -Dje lokalizovny na jednom mst

    -Mikroporzn matrice organizuje a

    tvo uritou barieru se selektivn

    propustnost

    Johnson R.: Biology, 5th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc.

    od

    kry

    jem

    e p

    t

    elezosrov svt v podmoskch kucch

    sna polymerizace

    zny optimlnch reakc

    kontinuln psun zdroj

    nen nutn okamit kompartmentace

  • Dnes rozliujeme 2 hlavn typy bunk

    Spolen znaky:

    Oba jsou obklopeny biologickou membrnou, kter reguluje psun

    vmnu ltek s okolm a obklopuje specifick reakn prosted

    Oba obsahuj DNA, ddin materil, kter uruje chovn buky

    Zkladn odlinost:

    Li se v mst uloen DNA

    Sloitosti uspodn

    PROKARYOTA

    EUKARYOTA

    Johnson R.: Biology, 5th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc.

    Pedevm eukaryotm

    se budeme vnovat

    ve 4. a 5. pednce

  • -3800 a 4000 mil. let

    pozdn tk ochlazovn plyn bombardovn

    http://ircamera.as.arizona.edu/Na