Post by Emperor AAdmin on Dec 27, 2007 18:20:54 GMT -5
Zadaci za 21. vek
...i bi zivot!
Iz cega je nastao zivot na Zemlji? Da li je to bio samo puki hemijski proces ili je bilo neophodno jos nesto? To su pitanja koja se postavljaju od kada postoji covecanstvo. I savremena nauka pokusava da odgovori na njih
Godine 1968. nobelovac Frensis Krik uredno je sazeo sva dotadasnja saznanja o genetskim tokovima u zivim bicima i predlozio ono sto je za strucnjake postalo „sredisnja dogma” molekularne biologije. Do tada se vec znalo da celijsko jezgro sadrzi hromozome ciji se broj menja od vrste do vrste. I, ako se neki hromozom dovoljno razmrsi, ugledace se njegov sadrzaj - izuvijani molekul DNK. Kada se DNK odmota, vidi se da je sacinjena od dvostruke (helikoidne) zavojnice ciji se lanci drze zajedno posto ih povezuju mostovi uparenih, komplementarnih baza. Kada su 1953. godine Votson i Krik otkrili gradju DNK, postalo je jasno da se u DNK krije sifra (kod) za gradju belancevina. DNK se sama duplira (kopiranje, replikacija), iz nje se dobija RNK (prepisivanje, transkripcija) i ta RNK je kljucni cinilac koji odredjuje koje ce belancevine biti napravljene u ribozomima i zastupljene u celiji (prevodjenje, translacija). Belancevine su te koje obavljaju sav rad unutar celija. One su i njihova gradja.
Frensis Krik
Medjutim, pokazalo se da je izraz dogma bio nesrecno izabran jer on u sebi sadrzi nepromenljivo i nepokolebljivo verovanje i po tome je sasvim suprotan od naucne pretpostavke koja je samo trenutni predlog koji bi trebalo da usmeri buduce oglede. Naucna pretpostavka smatra se privremenom i podloznom promenama ili cak odbacivanju ako to u bilo kom trenutku nalazu nove cinjenice. Tako je i bilo. Kako je raslo saznanje o genetskim tokovima, verno svojoj stvarnoj prirodi naucne pretpostavke, Krikovo originalno glediste trpelo je promene tokom poslednjih tridesetak godina.
Luj Paster je ogledom opovrgao teoriju o spontanom stvaranju.
Dvosmerna ulica
Ispit vremena polozila je ona Krikova tvrdnja iz „dogme” koja govori da genetska informacija tece od nukleinskih kiselina ka belancevinama, a ne i u suprotnom smeru. Nikada do sada nije zabelezen slucaj da se iz belancevine mogu dobiti nukleinske kiseline. Ali, danas znamo da je Krikovo pocetno glediste bilo nepotpuno. Novija istrazivanja otkrila su da genetski podaci mogu da teku i napred-nazad, izmedju nukleinskih kiselina DNK i RNK. Naime, kod nekih virusa postoji obrnuto (reverzno) prevodjenje i kopiranje RNK u DNK, uz posledicno ubacivanje njihovog genetskog materijala u genom domacina (na primer, kod HIV-a i drugih „retrovirusa”). Otkrice enzima reverzne transkriptaze 1970. godine i dvosmernog informacionog toka izmedju DNK i RNK, bilo je toliko znacajno da je njihovim pronalazacima Dejvidu Baltimoru i Hauardu Teminu donelo Nobelovu nagradu (za fiziologiju ili medicinu, 1975. godine). U pocetku je izgledalo da se ovo dogadja samo kod virusa, ali danas se zna da je ova pojava u znatnoj meri prisutna i u celijskom zivotu. U stvari, oko 50 odsto naseg genetskog materijala u svakoj od celija potice od ovog, obrnutog postupka. To je uticalo da se promeni Krikova polazna sema toka genetskih podataka i dobro poznata putanja prevodjenja od DNK u RNK prosiri u „dvosmernu ulicu”.
Kokoska ili jaje?
Uobicajeno je da dobra naucna pretpostavka postavlja i nova pitanja. Ni „sredisnja dogma” u tome nije bila izuzetak. Molekularnim biolozima koji su pokusavali da odgonetnu kako je na Zemlji nastao zivot nametalo se kljucno pitanje: na koji nacin je otpocelo razmnozavanje? Tacnije, koji se od kljucnih celijskih tokova prvi razvio, stvaranje DNK ili nastanak belancevina? Ali, u pokusaju da na njega nadju odgovor, zasnovan na biohemiji kakvu je zagovarala „sredisnja dogma”, strucnjaci su se neizbezno sudarali s cuvenim paradoksom: sta je starije, kokoska ili jaje? Jer, ako je DNK mogla da se sklopi i da se potom kopira jedino uz pomoc enzima belancevina, a ti enzimi mogu da nastanu samo posredstvom DNK, onda je ocigledno da nijedno od njih nije moglo da se razvije prvo, a da i drugo nije bilo prisutno.
Tomas Cek
Ovaj paradoks bio je poznat i Kriku u trenutku kada je predlozio svoju semu toka genetskih podataka. Da je tim saznanjem bio prilicno uzdrman, pokazuje i podatak da je medju prvima predlozio sledecu, tada samo teorijsku mogucnost - mozda je RNK bila prvi genetski informacioni molekul koji se razvio pre DNK ili belancevina dajuci kasnije i jedno i drugo. Gotovo petnaest narednih godina ovaj predlog ostao je samo zanimljivo razmisljanje. Biolozi nisu mogli da potvrde svojim ogledima da RNK ima dovoljnu biohemijsku raznovrsnost koja je neophodna da bi mogla da ispuni ulogu pramajke svih molekula.
Sve se promenilo pocetkom osamdesetih godina kada su americki strucnjaci Tomas Cek i Sidni Altman, nezavisno jedan od drugog, otkrili „ribozim”. To je u stvari RNK koja ima kataliticke sposobnosti (ubrzava i pospesuje celijske tokove). Otuda i njeno ime koje je nastalo spajanjem reci ribonukleinska kiselina i enzim. Za to vazno otkrice dvojica strucnjaka dobila su Nobelovu nagradu za hemiju 1989. godine. Ceo svet novih mogucnosti, koje se ticu porekla zivota i pocetnog razvoja, otvorio se pred biolozima. Dokaz da RNK moze da ispuni obe kljucne uloge koje zahteva pramajka svih molekula bio je pred njima. RNK, znaci, moze i da sifruje genetske podatke i da deluje kao koristan katalizator sposoban da stvara (sintetise) druge molekule, mozda i DNK i belancevine. Ovaj novi pogled o nastanku zivota na Zemlji nazvan je hipoteza o RNK svetu. Ona je molekularnim biolozima skinula veliko breme s ledja: ukoliko je ispravna, paradoks kokoske i jajeta (DNK prva ili belancevina prva) vise ne postoji.
Devedesetih godina 20. veka molekularni biolog Dzek Sostak namerio je da ispita ovaj RNK svet u svojoj laboratoriji u Opstoj bolnici u Masacusetsu. On je u vestackim, laboratorijskim uslovima (in vitro), stvorio uslove koji su podrazavali razvoj jednog prirodnog, darvinovskog procesa. Njegov postupak zasnivao se na odabiru (selekciji) nekoliko molekula RNK od velikog broja razlicitih molekula RNK. Tako je dobio molekule koji su bili sposobni da se samokopiraju i izvedu odredjeni kataliticki postupak. Zapravo, u ovim ogledima nastajali su ribozimi koji su mogli da povezuju nukleotide, amino-kiseline za RNK, da izvode oksido-redukcione reakcije ili da se sami povezuju sa sastojcima koji grade opne.
Ipak, neki istrazivaci smatraju da je verovatnije da je RNK svetu prethodio jedan jos jednostavniji svet. Postavilo se i pitanje kako su nastali prvi nukleotidi.
Da li je ono sto se pokazalo izvodljivim u laboratoriji zaista moglo da se odigrava i u prirodnim uslovima pre oko 3,8 milijardi godina? To jos niko sa sigurnoscu ne moze da tvrdi. Protekli vek doneo je veliki pomak u pravcu saznanja kako se zaceo zivot na Zemlji. Hoce li se u ovom, u koji smo tek zakoracili, doci i do konacnog odgovora?
G. Vojinovic
link
...i bi zivot!
Iz cega je nastao zivot na Zemlji? Da li je to bio samo puki hemijski proces ili je bilo neophodno jos nesto? To su pitanja koja se postavljaju od kada postoji covecanstvo. I savremena nauka pokusava da odgovori na njih
Godine 1968. nobelovac Frensis Krik uredno je sazeo sva dotadasnja saznanja o genetskim tokovima u zivim bicima i predlozio ono sto je za strucnjake postalo „sredisnja dogma” molekularne biologije. Do tada se vec znalo da celijsko jezgro sadrzi hromozome ciji se broj menja od vrste do vrste. I, ako se neki hromozom dovoljno razmrsi, ugledace se njegov sadrzaj - izuvijani molekul DNK. Kada se DNK odmota, vidi se da je sacinjena od dvostruke (helikoidne) zavojnice ciji se lanci drze zajedno posto ih povezuju mostovi uparenih, komplementarnih baza. Kada su 1953. godine Votson i Krik otkrili gradju DNK, postalo je jasno da se u DNK krije sifra (kod) za gradju belancevina. DNK se sama duplira (kopiranje, replikacija), iz nje se dobija RNK (prepisivanje, transkripcija) i ta RNK je kljucni cinilac koji odredjuje koje ce belancevine biti napravljene u ribozomima i zastupljene u celiji (prevodjenje, translacija). Belancevine su te koje obavljaju sav rad unutar celija. One su i njihova gradja.
Frensis Krik
Medjutim, pokazalo se da je izraz dogma bio nesrecno izabran jer on u sebi sadrzi nepromenljivo i nepokolebljivo verovanje i po tome je sasvim suprotan od naucne pretpostavke koja je samo trenutni predlog koji bi trebalo da usmeri buduce oglede. Naucna pretpostavka smatra se privremenom i podloznom promenama ili cak odbacivanju ako to u bilo kom trenutku nalazu nove cinjenice. Tako je i bilo. Kako je raslo saznanje o genetskim tokovima, verno svojoj stvarnoj prirodi naucne pretpostavke, Krikovo originalno glediste trpelo je promene tokom poslednjih tridesetak godina.
Luj Paster je ogledom opovrgao teoriju o spontanom stvaranju.
Dvosmerna ulica
Ispit vremena polozila je ona Krikova tvrdnja iz „dogme” koja govori da genetska informacija tece od nukleinskih kiselina ka belancevinama, a ne i u suprotnom smeru. Nikada do sada nije zabelezen slucaj da se iz belancevine mogu dobiti nukleinske kiseline. Ali, danas znamo da je Krikovo pocetno glediste bilo nepotpuno. Novija istrazivanja otkrila su da genetski podaci mogu da teku i napred-nazad, izmedju nukleinskih kiselina DNK i RNK. Naime, kod nekih virusa postoji obrnuto (reverzno) prevodjenje i kopiranje RNK u DNK, uz posledicno ubacivanje njihovog genetskog materijala u genom domacina (na primer, kod HIV-a i drugih „retrovirusa”). Otkrice enzima reverzne transkriptaze 1970. godine i dvosmernog informacionog toka izmedju DNK i RNK, bilo je toliko znacajno da je njihovim pronalazacima Dejvidu Baltimoru i Hauardu Teminu donelo Nobelovu nagradu (za fiziologiju ili medicinu, 1975. godine). U pocetku je izgledalo da se ovo dogadja samo kod virusa, ali danas se zna da je ova pojava u znatnoj meri prisutna i u celijskom zivotu. U stvari, oko 50 odsto naseg genetskog materijala u svakoj od celija potice od ovog, obrnutog postupka. To je uticalo da se promeni Krikova polazna sema toka genetskih podataka i dobro poznata putanja prevodjenja od DNK u RNK prosiri u „dvosmernu ulicu”.
Kokoska ili jaje?
Uobicajeno je da dobra naucna pretpostavka postavlja i nova pitanja. Ni „sredisnja dogma” u tome nije bila izuzetak. Molekularnim biolozima koji su pokusavali da odgonetnu kako je na Zemlji nastao zivot nametalo se kljucno pitanje: na koji nacin je otpocelo razmnozavanje? Tacnije, koji se od kljucnih celijskih tokova prvi razvio, stvaranje DNK ili nastanak belancevina? Ali, u pokusaju da na njega nadju odgovor, zasnovan na biohemiji kakvu je zagovarala „sredisnja dogma”, strucnjaci su se neizbezno sudarali s cuvenim paradoksom: sta je starije, kokoska ili jaje? Jer, ako je DNK mogla da se sklopi i da se potom kopira jedino uz pomoc enzima belancevina, a ti enzimi mogu da nastanu samo posredstvom DNK, onda je ocigledno da nijedno od njih nije moglo da se razvije prvo, a da i drugo nije bilo prisutno.
Tomas Cek
Ovaj paradoks bio je poznat i Kriku u trenutku kada je predlozio svoju semu toka genetskih podataka. Da je tim saznanjem bio prilicno uzdrman, pokazuje i podatak da je medju prvima predlozio sledecu, tada samo teorijsku mogucnost - mozda je RNK bila prvi genetski informacioni molekul koji se razvio pre DNK ili belancevina dajuci kasnije i jedno i drugo. Gotovo petnaest narednih godina ovaj predlog ostao je samo zanimljivo razmisljanje. Biolozi nisu mogli da potvrde svojim ogledima da RNK ima dovoljnu biohemijsku raznovrsnost koja je neophodna da bi mogla da ispuni ulogu pramajke svih molekula.
Sve se promenilo pocetkom osamdesetih godina kada su americki strucnjaci Tomas Cek i Sidni Altman, nezavisno jedan od drugog, otkrili „ribozim”. To je u stvari RNK koja ima kataliticke sposobnosti (ubrzava i pospesuje celijske tokove). Otuda i njeno ime koje je nastalo spajanjem reci ribonukleinska kiselina i enzim. Za to vazno otkrice dvojica strucnjaka dobila su Nobelovu nagradu za hemiju 1989. godine. Ceo svet novih mogucnosti, koje se ticu porekla zivota i pocetnog razvoja, otvorio se pred biolozima. Dokaz da RNK moze da ispuni obe kljucne uloge koje zahteva pramajka svih molekula bio je pred njima. RNK, znaci, moze i da sifruje genetske podatke i da deluje kao koristan katalizator sposoban da stvara (sintetise) druge molekule, mozda i DNK i belancevine. Ovaj novi pogled o nastanku zivota na Zemlji nazvan je hipoteza o RNK svetu. Ona je molekularnim biolozima skinula veliko breme s ledja: ukoliko je ispravna, paradoks kokoske i jajeta (DNK prva ili belancevina prva) vise ne postoji.
Bioloski Veliki prasak
Tokom 3,5 milijarde proteklih godina izgubili su se dokazi za „bioloski Veliki prasak”. Ipak, biolozi polako sklapaju sliku o samim pocecima zivota na Zemlji. Izgleda da su slozeni molekuli mogli da nastanu u uslovima mlade Zemlje. Kljucno otkrice je da RNK ima najbolje osobine nukleinskih kiselina i belancevina. Kao prve, moze da cuva podatke i sama se kopira, a zahvaljujuci savitljivijoj gradji poput belancevina da obavlja slicne zadatke kao one.
Devedesetih godina 20. veka molekularni biolog Dzek Sostak namerio je da ispita ovaj RNK svet u svojoj laboratoriji u Opstoj bolnici u Masacusetsu. On je u vestackim, laboratorijskim uslovima (in vitro), stvorio uslove koji su podrazavali razvoj jednog prirodnog, darvinovskog procesa. Njegov postupak zasnivao se na odabiru (selekciji) nekoliko molekula RNK od velikog broja razlicitih molekula RNK. Tako je dobio molekule koji su bili sposobni da se samokopiraju i izvedu odredjeni kataliticki postupak. Zapravo, u ovim ogledima nastajali su ribozimi koji su mogli da povezuju nukleotide, amino-kiseline za RNK, da izvode oksido-redukcione reakcije ili da se sami povezuju sa sastojcima koji grade opne.
Ipak, neki istrazivaci smatraju da je verovatnije da je RNK svetu prethodio jedan jos jednostavniji svet. Postavilo se i pitanje kako su nastali prvi nukleotidi.
Da li je ono sto se pokazalo izvodljivim u laboratoriji zaista moglo da se odigrava i u prirodnim uslovima pre oko 3,8 milijardi godina? To jos niko sa sigurnoscu ne moze da tvrdi. Protekli vek doneo je veliki pomak u pravcu saznanja kako se zaceo zivot na Zemlji. Hoce li se u ovom, u koji smo tek zakoracili, doci i do konacnog odgovora?
Vremeplov
1800. godina
Zamisao o spontanom stvaranju bila je na delu (verovanje da zivi organizmi nastaju iz nezive materije).
1828. godina
Fridrih Veler u laboratoriji dobio ureu - „zivotna sila” izbacena kao neophodan cinilac za stvaranje organskih materija.
1859. godina
Carls Darvin objavljuje kapitalno delo „O poreklu vrsta” u kome predlaze teoriju bioloske evolucije zasnovanu na prirodnom odabiru.
1864. godina
Luj Paster ogledom opovrgao vazecu teoriju o spontanom stvaranju. Kada se tecnost zagreje do kljucanja i tako ubiju prisutni mikroorganizmi, u tecnosti se nece razviti novi organizmi ako se zadrzi u sterilnom okruzenju.
1924. godina
Aleksandar Oparin iskoristio geoloske cinjenice da bi pokazao da je mlada Zemlja imala oskudnu atmosferu bez kiseonika i da su prva jednocelijska bica mogla da nastanu od jednostavnih organskih molekula prisutnih u toj atmosferi. Na neki nacin, to je bila skracena verzija teorije spontanog stvaranja.
1929. godina
Biohemicar Dz. Holdejn smatrao je da je zivot nastao kada je Oparinova mlada atmosfera bila pod dejstvom energije ultraljubicastog zracenja i toplote Zemlje koja se hladila.
Votson i Krik su 1953. godine otkrili gradju DNK.
1953. godina
Stenli Miler izveo ogled koji je podrzao Oparin-Holdejnovu hipotezu. U hemijskoj posudi pomesao je gasove „primitivne atmosfere” i potom ih u trajanju od nedelju dana podvrgavao elektricnoj struji - nastale su amino-kiseline.
Biolog Dzejms Votson i fizicar Frensis Krik objavili svoj rad o gradji DNK.
1961. godina
Marsal Nirenberg, sa saradnicima, zapoceo petogodisnji poduhvat razbijanja genetskog koda otkrivajuci da mRNK, sacinjena u potpunosti od baze uracila, moze da se prevede u peptid izgradjen od amino-kiseline fenilalanina.
1962. godina
Votson i Krik podelili Nobelovu nagradu za otkrice gradje DNK.
1967. godina
Sol Spigelman prikazao kopiranje i razvoj RNK molekula i hemijskoj posudi.
1968. godina
Frensis Krik i Lesli Orgel predlozili da je mozda RNK bila pramajka svih molekula. Time su uticali da se „sredisnja dogma” unapredi.
1970. godina
Dejvid Baltimor i Hauard Temin otkrili obrnuto prepisivanje virusne RNK u DNK.
1972. godina
Hari Noler predlozio da ribozomska RNK ucestvuje u postupku prevodjenja mRNK u belancevinu.
1982-1983. godina
Tomas Cek i Sidni Altman otkrili prve primerke RNK molekula s katalitickom sposobnoscu - ribozime.
1986. godina
Valter Dzilbert iskovao naziv „RNK svet” da bi opisao hipoteticko vreme tokom koga je RNK bila prvi informacioni i kataliticki molekul.
Keri Malis razvio PCR (polymerase chain reaction), postupak koji je omogucio brzo kopiranje DNK i RNK u laboratorijskim uslovima, a time i sveobuhvatno proucavanje molekularne evolucije.
1989. godina
Cek i Altman podelili Nobelovu nagradu za otkrice kataliticke RNK.
Koristeci PCR tehniku, Dzerald Dzojs razvio tehniku pojacavanja i selekcije RNK u laboratorijskim uslovima.
1992. godina
Noler pokazao kataliticko dejstvo rRNK u stvaranju peptidne veze.
1993. godina
Malis dobio Nobelovu nagradu za razvoj PCR tehnike.
1995. godina
Dzek Sostak u laboratorijskim uslovima nacinio prve uspesne korake ka selekciji samokopirajucih RNK molekula.
1998. godina
Dejvid Bartel i Piter Anrau iskoristili selekciju da bi pokazali da RNK moze da katalise stvaranje nukleotida.
G. Vojinovic
link