RNA-Welt-Hypothese

RNA-Welt-Hypothese

• Die Polymerisation von RNA-Monomeren wird durch Lehm-Mineralien gestärkt, die reaktiven Moleküle in unmittelbare Nähe zueinander bringen.
• Durch künstliche in vitro Selektion konnten Forscher Ribozyme generieren, die kurze RNA-Moleküle replizieren und ligieren.

Ribozyme

• Ribozyme sind Ribonucleinsäuren mit enzymatischer (katalytischer) Aktivität.
• Das Hammerhead-Ribozym ist ein prominenter Vertreter dieser Klasse von Biomolekülen.

RNA-Welt-Hypothese

• Die neu geformte RNA könnte in wassergefüllte Hohlräume eingeschlossen worden sein, nachdem sich Fettsäuren spontan zu Membranen zusammengeschlossen haben.
• Die Gruppe um Szostak demonstrierte, dass aktivierte Nucleotide Membranen überwinden können.
• Diese Protozellen wachsen bis sie sich in zwei Tochterzellen teilen.

RNA-Welt-Hypothese

• RNA repliziert in den Zellen. Evolution startet mit dem Auftreten von Mutationen.

Einfach- und Doppelbindungen

• Zwei benachbarte Kohlenstoffatome können durch eine Einfach-, eine Doppel- oder sogar Dreifach-Bindungen miteinander verbunden sein.
• Ethan, mit Einfachbindung. Ethen, mit Doppelbindung.
• Alternierende Doppelbindungen führen zu konjugierten Systemen. Diese absorbieren (UV) Licht.

Funktionelle Gruppen

• Funktionelle Gruppen sind spezifische Gruppen innerhalb eines Moleküls, die von besonderer Bedeutung sind.
• Sie verleihen den Molekülen die charakteristischen reaktiven Eigenschaften.

Nucleophile Substitution

• Die nucleophile Substitution ist eine fundamentale Reaktionsklasse, bei der ein elektronreiches Nucleophil selektiv an eine positive (oder teilweise positive) Ladung eines Atoms oder einer Gruppe von Atomen bindet und somit eine sog. Abgangsgruppe ersetzt.

Überblick

• Organische Chemie in 10 Minuten
• Die Entstehung des Lebens
• Die Zelle
• Biomoleküle

Zeitskala der Biochemischen Evolution

• Die Entstehung des Lebens auf der Erde

Das älteste Fossil

• Das älteste bekannte Fossil, das von Organismen stammt, die modernen Bakterien ähneln, ist ~3.5 Milliarde Jahre alt.

Präbiotische Erde

• 1953 simulierten Stanley Miller and Harold Urey die präbiotische Erde.
• Eine Mischung aus Wasser, Methan, Wasserstoff und Ammoniak wurde elektrischer Entladung ausgesetzt.

DNA-Protein Welt

• In unserer derzeitigen Welt wird das Leben von DNA und Proteinen dominiert.
• Die DNA speichert genetische Information und Proteine sind die Hauptvermittler in zellulären Prozessen.

Das zentrale Dogma der Molekularbiologie

• Von DNA zu RNA zu Protein: das zentrale Dogma der Molekularbiologie sagt, DNA regelt ihre eigene Replikation und die Transkription zu RNA, RNA regelt die Translation zu Proteinen.

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Die Zelle

• Allgemeine Merkmale der Zelle:
  • Nucleus = Zellkern (Eukaryoten) oder Nucleoid (Bakterien) enthalten das genetische Material – DNA und assoziierte Proteine.
  • Plasmamembran
  • Cytoplasma

Eukaryoten und Prokaryoten

• Eukaryoten haben einen von einer Membran umhüllten Zellkern, der die DNA enthält.
• Prokaryoten haben dieses Organell nicht.

Die RNA-Welt-Hypothese beschreibt die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Der nächste Schritt war die Polymerisation der RNA-Monomere. Lehm-Mineralien verstärken diesen Prozess. Dann mussten die Polymere replizieren.