Chemie pro šílence 37. Cukerné polymery 2.

12. října 2014 v 5:39 | Petr |  Chemie pro šílence
V elektro - vidlácích jsme se pohybovali na nebezpečné hraně chemie v chemicích se začínáme pohybovat na nebezpečné hraně biologie, ale snad to zvládneme aniž bychom příliš překročili nastavený level přírodopisu v 7. třídě Husákovských základních škol.

Minule jsme probírali polymery z glukózových jednotek které byly určeny jako stavební materiál případně jako energetická zásoba. Dnes se od 6 uhlíkatého cukru Glukózy přesuneme k polymerům z 5 uhlíkatého cukru - Ribózy. ta má obvyklý vzorec [C(H2O)]5 tedy školsky C5H10O5.


Jako obvykle ribóza je syntezována jako lineární molekula, ale reaguje vnitřní cyklizací "sama se sebou" a tak se v metabolismu vyskytuje jako kruhová molekula, kterou vidíte na obrázku. Když si do BINGU zadáte heslo ribóza, vyskočí na vás milion stránek a převaha z nich bude obsahovat zkratku RNA alias ribonukleová kyselina, ciož je patrně nejdůležitější makromolekula na Zeměkouli.

Takže představte si otázku "jak vznikl život" ? Dneska jsem jsem ochoten připustit i ty nejdivočejší varianty ve stylu "ve čtvrtek nás stvořil Bůh" nebo "naklonovali nás UFOni", protože dneska se neptáme kdo, kdy a jak, ale "jak je to uvnitř uděláno". Takže abych nemusel zabíhat příliš do temných vod nějaké věrouky - předpokládejme čistě formálně, že sledujeme prababičku prabakterii jak si plave v praoceánu na prazeměkouli. Už víme, že je obehnaná dvojitou vrstvou mastných kyselin alias lipidů alias mýdlových bublin a uvnitř ní "se něco děje". Takže když vezmeme jak život funguje dneska tak víme, že všechny chemické reakce v organismu jsou katalyzovány enzymy - bílkovinami, které organismums právě pro tento účel vyrábí.

Hlavním úkolem každé buňky je vyrábět ty správné enzymy a "návod na jejich výrobu" předat do další generace. "Návody" jsou uloženy v DNA - deoxyribonukleové kyselině, podle té se vyrábí mRNA tzv. mediátorová RNA a podle té se pomocí tRNA transferových RNA produkují bílkoviny - to všecno je "moderní život", ale prababička prabakterie to takto složitě organizované mít nemohla. Takže když ze současného systému "jak funguje život" postupně vyškrtáváme jednotlivé součásti, které vznikly později zůstane nám jenom obří molekula RNA, která funguje zároveň jako nositel genetické informace i jako enzym.


Připadá vám přitažené za vlasy, že moderní buňky mají jako enzymy bílkoviny, ale "archaické" buňky měly mít jako enzymy RNA ? Pátráním po archaických enzymech, které se používají dodnes můžeme usoudit jak vypadal "prametabolismus" prabaktérií. Jedním z nejstarších enzymových systémů jsou bakteriální ribozomy - enzymové komplexy které produkují bílkoviny. Je jasné, že pokud chcete pomocí RNA produkovat bílkoviny musíte se objejít bez "bílkovinných enzymů" jinak jste v situaci "slepice a vejce". Příklad na obrázku je jedna z podjednotek bakteriálního ribozomu - továrny na bílkoviny - hnědě řetězec RNA a modře bílkovinové "přílepky", červeně "aktivní centrum" enzymu. Vidíte tu převahu RNA ?

OK - RNA tu byla před DNA i před bílkovinami a prabaktérie vypadala jako tuková kapka s primitivními RNA enzymy / chromozomy uvnitř. Takže už stačí jenom probrat chemickou strukturu RNA a můžeme končit.


Takže školsky řečeno RNA má tři složky Ribózu, Fosfát a Dusíkatou bázi. Předpokládám, že ribózy na obrázku vicíte, ty jsou spojeny můstky ze zbytků kyseliny fosforečné, což je pozůstatek po syntéze řetězce založené na energeticky bohaté molekule ribóza-5-trifosfátu. Ribóza + fosfát tvoří mechanický základ "magnetofonového pásku" a dusíkaté báze nesou informaci.


Dusíkaté báze jsou totiž celkem 4 pro RNA to jsou Adenin, Thymin, Guanin a Uracil - takže každá pozice v RNA může být jedna z těchto 4 ergo 1 "jednotka" s ribózou nese 2 bity informace. Čistě jenom abych předešel příliš "inženýrskému" pohledu na syntézu RNA - není to tak jak máte pocit po přečtení Husákovské přírodovědy - že totiž se řetězec ribóz syntezuje jako první a na něj "se pověsí" dusíkaté báze - je to tak že máme čtyři typy kompletních molekul i s ribózou zvané Adenosin-trifosfát , Guanosin-trifosfát, Cytidin-trifosfát a Uridin-trifosfát které vstupují do reakce a z nich vznikne vždy celé jedno "patro" RNA najednou.

Jenom tak mimochodem jedna z molekul je ADENOSIN-TRIFOSFÁT - ano to není omyl - to je již zmiňovaný univerzální energetický substrát a přenašeč chemické energie v živých organismech, který zároveň slouží jako jeden z "dvoj-bitů na harddisku"

Původně jsme měli probrat i DNA a skončit, ale opět jsem zcela vyčerpán a vy jste jistě jeleni alespoň na týden, proto končím, pokračujeme příště, dneska už zbývá jenom rada robotům ke zničení lidstva - zmutujte jejich geny radioaktivními paprsky - ale pozor radioaktivita dělá poruchy i v polovodičových pamětech.
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Dalík Dalík | 13. října 2014 v 12:32

A je možné RNA syntetizovat uměle? Myslím, jakože by se pak udělala ta kapka s dvojvrstvou a do ní by se píchla ta syntetizovaná RNA a už by to fungovalo, už by to vesele hopsalo?

2 Dalík Dalík | 13. října 2014 v 12:36

Protože totiž teprve tímto se dostaneme k onomu "Bůh stvořil člověka k obrazu svému" a Bůh nebude více potřeba, tedy bude konečně mrtev.

3 Saša Saša | 13. října 2014 v 15:49

No jo, ale aby pak vedle sebe nebyli dva citáty:

"Bůh je mrtev!" (Nietzsche)

"Nietzsche je mrtev!" (Bůh)

:-))

4 Honza Honza | 13. října 2014 v 15:51

Přímá syntéza všech potřebných makromolekul z anorganických látek by snad měla být možná. Pokud by se člověk neštítil pomoci si již předpřipravenými enzymy vyndanými z nějaké bakterie, měla by to být dokonce hračka (pár milionů by to asi i tak stálo, ale nic extra drahého). Poskládat ty věci, aby z toho byla životaschopná breberka (byť velmi primitivní vyžadující extra komfortní prostředí), je podle mě dalece mimo naše možnosti. Možná by šlo udělat nějaký velmi jednoduchý virus, ale nevím nevím...

5 Saša Saša | 13. října 2014 v 18:57

[4]: Ono je otázkou, jestli to už třeba někdo nezkoušel a nejsou z toho ty záhadné a zatím neléčitelné nemoci, co se občas někde najdou.

Jen doufám, že až někdo přijde na způsob, jak udělat v laboratoři "prababičku prabakterii" někde v laboratoři, že bude mít dostatek rozumu, a pudu sebezáchovy, že z toho neudělá zbraň.

6 m.marianek m.marianek | 13. října 2014 v 20:13

[2]: Bůh ještě mrtev nebude, otázka totiž není "jak to funguje", to už víme (alespoň z nějaké části a objevují se další a další). Otázka zní "jak je možné, že tak složitá struktura vznikla samovolně"? Chybí nám mezičlánky a způsoby samovolné syntézy tak složitých chemických struktur. V meteoritech můžeme najít spoustu železa, ale to neznamená, že budou z nebe padat převodovky do Fabie.

7 petr-kubac petr-kubac | Web | 13. října 2014 v 21:15

[6]: Problém je náš antropocentrický pohled - málo kdo si uvědomí, že poté co vznikla Zemělkoule - 600 miliónů let chladla. Pak trvalo 2 miliardy let od "organické polévky" k moderním bakteriím
pak trvalo dalších 1.5 miliard let k mnohobuněčnému životu a teprve posledních 500 miliónů let tu existuje cokoliv většího než mikroskopická žoužel - pohledem do učebnic často vznikne falešný dojem ve stylu "vyhynuli dinosauři a pak přišli mamuti" ale nikdo si neuvědomumuje že druhohory byly 150 miliónů let dlouhé tedy 3x delší než od druhohor do dneška a moderní člověk že nebyl "hned po dinosaurech" ale tepve 100 let atd.
Čím blíže k dnešku - tím se vývoj zdá jít rychleji, ale to není pravda - když máte funkční buňky nakombinovat z nich nějaké zvíře zdaleka není tak složité.

8 petr-kubac petr-kubac | Web | 13. října 2014 v 21:16

[7]: oprava člověk - 100 tisíc let

9 Dalík Dalík | 13. října 2014 v 22:51

100 tisíc let co? od dinosaurů? to asi těžko...

Ale jinak je to pravda s tím pohledem.

10 m.marianek m.marianek | 14. října 2014 v 7:14

[7]: V tom se s vámi rozhodně nepřu, ale tohle jsem zrovna na mysli neměl. Darwinismus popisuje vývoj od jednodušších systémů ke složitějším a je to (kromě náboženství) zatím nejlepší teorie jakou máme. Jenže to popisuje až od nejjednodušších organismů, ale nevím o žádné teorii, která by popisovala vznik samotného "nejjednoduššího" organismu. Wikipedie píše že: "Jednoznačně přijímané stopy starých organismů jsou známé až z doby před asi 3500 miliony let". Odečteme li dobu chladnutí, tak první nejjednodušší organismy vznikly jen "za chvíli" po vzniku příhodných podmínek. Proto si myslím, že vznik života za příhodných podmínek není ani tak náhoda, jako spíš přírodní zákon. Nejsem ale biochemik, takže nemám v tomto oboru takřka žádné vědomosti.

11 petr-kubac petr-kubac | 14. října 2014 v 7:17

[9]: Moderní člověk existuje teprve poslední 100 000 let (někteří říkají 300 000 ale někteří jenom 40 000)

Technickou terminologií řečeno - po 100 letech vývoje elektroniky je člověk jako appka na Ajfounu, kterou si někdo ráno stáhne - zkusí - a odpoledne smaže ;-))

12 Dalík Dalík | 15. října 2014 v 23:35

Jo, jasně, já tomu rozuměl jako 100000 let po dinosaurech.

m.marianek: no, to, že je něco zákon, ještě neznamená, že existuje Bůh. Já bych se držel toho, že je vědecky prokázané, že Bůh neexistuje. To je myslím dobrej základ, kterej by se měl dětem neustále vštěpovat.

13 m.marianek m.marianek | 16. října 2014 v 9:47

[12]: A kdo tu mluvil o Bohu? Náboženství jsem zmiňoval jako alternativu k vědeckému přístupu. Můžete si vědecky prokazovat, že Bůh neexistuje jak chcete, pořád jsou na světě minimálně stovky milionů lidí, kteří v něj věří natolik, že se "stvoření" touto metodou oficiálně vyučuje na některých amerických školách.
Ale o tomhle jsem mluvit nechtěl, chci říct, že podle mě vznik života není tak ojedinělý a výjimečný, jak mnozí tvrdí. Jistě, výskyt planet s vhodnými podmínkami k životu není častý, ale vesmír je obrovský a i při velmi malé pravděpodobnosti jich pořád musí být slušné množství. Tvrdit, že Země je jediná je ze statistického hlediska nesmysl. Jde mi o to, že vznik prvních nejjednodušších organismů z organické polévky musí mít objasnitelné chemické principy dle kterých se to stane "nevyhnutelně", tak jako se vám hydroxid s kyselinou sloučí na sůl (zjednodušeně řečeno), nebo je to náhodné skládání "kostiček lega" a pak je to při dostatečném množství kostiček a dostatečné době slušná pravděpodobnost.

14 m.marianek m.marianek | 16. října 2014 v 10:04

Technická připomínka. Pane Kubáči, právě jsem si všiml, že ve výčtu dusíkatých bází u RNA máte (jistě omylem) uveden i Thymin, který patří do DNA a v RNA jej nahrazuje právě Uracil. Pravděpodobně jste chtěl napsat Cytosin, který ve výčtu zase chybí. ;-)

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama