Prednáška 8 Základné princípy biologickej evolúcie
Rozdelenie úloh biomakromolekúl v súčasných živých systémoch DNA Kopírujúci sa polymér kódujúci informáciu RNA Proteíny Štruktúra a funkcia Fenotyp ako substrát prírodného výberu
V RNA svete plní informačnú, katalytickú i štruktúrnu úlohu RNA RNA Kopírujúci sa polymér kódujúci informáciu Štruktúra a funkcia Fenotyp ako substrát prírodného výberu
Smer syntézy (deoxy)ribonukleotidov potvrdzuje prioritu RNA báza ribonukleotid ribonukleotid reduktáza báza deoxyribonukleotid
Limitácia RNA sveta: molekulárny parazitizmus
Lipidy ako základ biologických membrán olej vnútro bunky lipidová dvojvrstva voda
NA je veľmi flexibilná molekula, ale väčšina súčasných eakcií v bunke je katalyzovaných proteínmi RNA polymeráza
Deľba práce medzi proteínmi a polynukleotidmi monoméry amínokyseliny nukleotidy katalýza informácia proteíny polynukleotidy
Prechod od RNA-proteínového sveta k DNA-RNA-proteínovému svetu David Baltimore Howard Temin
Reverzná transkripcia ako spôsob prechodu z RNA sveta do DNA/RNA sveta DNA RNA Proteíny Štruktúra a funkcia
Životný cyklus retrovírusov Analógy báz ako liečivá (AZT, ddc, ddi) RT: 1 chyba na 5000 nukleotidov DNA polymeráza: 1 chyba na 10 6 nt
Prečo bola RNA nahradená DNA? 5 T U 4 3 2 1 O
Od chemickej evolúcie k DNA-RNA-proteínovému svetu pre-rna svet RNA svet (dvojitá úloha RNA) DNA-RNA- -proteínový svet založený na bunkách RNA-proteínový svet
Ako je možné experimentálne študovať mechanizmy vzniku prvých buniek?
Možný scenár vzniku protobunky Replikáza Reprodukujúca vezikula Nature 409: 387-390 (2001) Protobunka Pridaná funkcia (napr. transport) Bunka
Základné otázky evolučnej biológie: Odkiaľ pochádzajú rôzne formy živých organizmov? Sú biologické druhy statické spoločenstvá, alebo podliehajú zmenám? Prečo sa organizmy odlišujú v stupni prispôsobenia (adaptácie) na príslušné podmienky prostredia? Ako vznikajú biologické adaptácie?
Ako prišli žirafy k dlhým krkom?
William Paley prvý poskytol ucelené predstavu o vzniku rôznych živých foriem William Paley (1743-1805) Prírodná teológia
Jean-Baptiste Lamarck formuloval prvú predstavu o mechanizme vzniku biologických adaptácií J.-B. Lamarck (1744-1829) Dedičnosť počas života získaných vlastností
Základy pre súčasnú predstavu o biologickej evolúcii boli formulované na základe systematického štúdia biodiverzity
Charles Darwin (1809-1882) 2. 4. 1. Geospiza magninostris 2. Geospiza parvula 1. 3. 3. Geospiza fortis 4. Certidea olivecea
Základné princípy Darwinovej koncepcie biologickej evolúcie V rámci populácie existuje variabilita jej príslušníkov a časť tejto variability je dedičná. Populácie majú tendenciu produkovať viac potomstva, ako môže prežiť v danom prostredí. Následkom toho dochádza medzi príslušníkmi populácie ku súťaži o existujúce zdroje poskytované týmto prostredím. Prírodný výber (selekcia): do ďalšej generácie sú vyberané genetické varianty podľa stupňa schopnosti produkovať potomstvo (fitness).
Darwinovská evolúcia-ako ju testovať? Experimenty Modelovanie Porovnávacia anatómia Fosílie Umelý výber Biogeografia Embryológia Genetická analýza Molekulárna taxonómia
Max Delbrück & Salvador Luria poskytli experimentálny dôkaz darwinovskej evolúcie rezistencie baktérií na antibiotiká
Fluktuačný test jedna subkultúra (bez ANT) 1000 buniek/ml Kultúra baktérií citlivých k antibiotiku (AntS) 1000 buniek/ml veľa subkultúr (bez ANT) +ANT +ANT AntR kolónie (PRIBLIŽNE ROVNAKÝ POČET) AntR kolónie (VEĽKÉ ROZDIELY V POČTOCH)
Vznik rezistencie na antibiotikum nie je závislé od jeho prítomnosti v médiu. Genetické varianty baktérií vykazujúcich rezistenciu boli prítomné už pred jeho podaním a boli selektované po jeho aplikácii prostredníctvom prírodného výberu.