HÜCRESEL EVRİM Prof. Dr. Müjgan Cengiz Prof. Dr. Ayhan Deviren
1. Maddenin Oluşumu 2. Atomik Evrim 3. Moleküler evrim 4. Hücresel evrim
Prof. Dr. Müjgan Cengiz MADDENİN OLUŞUMU Enerji Doymuşluğundan Madde (Big Bang). Bununla oluşan güneş sisteminin yaşı 5 milyar yıl. Evreni oluşturan reaksiyon halen güneşte plazma ortamda sürmektedir. Plazma ortamda atom çekirdekleri üzerinde elektron bulunmaz. Sıcaklık o kadar yüksektir ki en iç elektronlar dahi iyonlaşmıştır. Temel olarak ortam helyum ve hidrojen atomlarından ibarettir denilebilir.
Prof. Dr. Müjgan Cengiz ATOMİK EVRİM Güneşten kopan ve plazma halinden soğuyan parçalar güneş sistemini oluşturmuştur. Uygun uzaklıktaki dünya soğurken periyodik sistemi oluşturan elementler oluşmuştur. HİDROJEN den HELYUM (1+1=2) HİDROJEN ve HELYUM dan LİTYUM (1+2=3) Hidrojen ve Lityumdan Berilyum veya iki Helyumdan Berilyum (1+3=4, 2+2=4) Benzer şekilde Be ve He dan Karbon (2+4=6,veya 1+5=6 vs)
Prof. Dr. Müjgan Cengiz MOLEKÜLER EVRİM Elektronlarına kavuşan atomlar birbirleri ile bağ yaptılar. En basit molekül iki hidrojen atomundan oluştu. HİDROJEN ve OKSİJENDEN SU oluştu. HİDROJEN ve KARBONDAN dan METAN VE DİĞER HİDROKARBONLAR oluştu. Hidrojen ve kükürtten HİDROJEN SÜLFÜR oluştu. Hidrojen ve azottan AMONYAK, oluştu. Azot ve oksijenden AZOT OKSİTLERİ oluştu. Bunların birleşmesi ile AMİNO ASİTLER KARBONHİDRATLAR, NÜKLEOTİDLER OLUŞTU
Prof. Dr. Müjgan Cengiz MOLEKÜLER EVRİM Amino Asitler Karbonhidratlar ve Nükleotidlerden Polipeptidler Proteinler ve Nükleik Asitler Oluştu Bunların bir zarla sınırlandırılarak bağımsız organizasyonu ve bu organizasyonun kendini çogaltır hale gelmesi ile ile hücre oluştu.
Molekülden Hücreye Kimyasal Evrim
Prof. Dr. Müjgan Cengiz MOLEKÜLER EVRİMİN ÖNCÜLERİ CH4,H2O,NH3,H2 elektrik boşalımı altında Organik moleküller Aspartik asit, glutamik asit, glisin, üre, laktik asit, asetik asit ve formik asit.
1953 Stanley Miller Şikago Lisans üstü öğrencisi
Prof. Dr. Müjgan Cengiz Stanley-Miller deneyi *Su fazında %10 organik molekül *Amino nitriller oluştu *HCN olan ortamda adenin ve diger nükleotidler *Nonenzimatik nükleotid polimerleşmesi(mg ve Zn varsa)
Prof. Dr. Müjgan Cengiz Evrimleşen makro molekül kendi kendini çoğaltabilir. RNA hem kalıp olarak davranır hem de kendini çoğaltır. Nükleotidler arasındaki kovalent bağların kırılmasını sağlar. Ribozim aktivitesi gösterir.
Prof. Dr. Müjgan Cengiz Evrim sırasında RNA dan DNA oluşabildiği düşünülmektedir. Bunun gerçekleşmesi ters transkriptaz enzimiyle olmuştur. İlk oluşan hücre kendini replike eden RNA nın fosfolipid tabaka ile kaplanması ile oluşmuş.
Fosfolipidler Membranların temel bileşeni Amfipatik Fosfat dışta suyla temasta Hidrokarbon kuyruklar içerde Çift katlı tabaka Stabil bariyer
Prof. Dr. Müjgan Cengiz Kendini çoğaltabilen RNAnın zarla çevrilmesi *Hücrenin birim olmasına *Daha ileri evrimleşmesine neden oldu. Tüm ribozomal yapıların iki altbirimi evrenseldir Bütün rrna ların yapısı biribirine benzer.
Prof. Dr. Müjgan Cengiz rrna ların nükleotid dizi analizi 3 büyük hücre grubu olduğunu gösterdi 1- Öbakteri(toprak bak. Ve hastalık taşıyan bak.) 2- Archa bakteri(metanogenic ve halofilik bakteri) 3-Ökaryotik hücre(bugünkü gelişmiş canlılardaki hücreler)
Prof. Dr. Müjgan Cengiz Bugünkü hücreler genel bir atadan evrimleşti Öbakteri,archabakteri ve ökaryot üç ayrı yoldan gelişti Mitokondri ve kloroplast aerobik bakteri ve siyanobakterinin endosimbiyotik olarak birleşmesinden oluştu.
Metabolizmanın evrimi Oksijensiz koşullarda ilk enerji kaynağı organik moleküllerdi. Anaerobik glikoliz,fotosentez ve oksijenli solunum daha sonra sırayla gelişti
Bazı genler hızla evrimleşirken bazıları korunmuştur. Bir hücre bölündüğünde iki ayrı hücre biribirinin aynısı değildir Bazan mutasyon olumlu bir gelişmeye neden olur bazan da hastalık yapar. Organizmalar hata ve deneme(mutasyondoğal seçim) döngüsünün tekrarlanması ile evrimleşir. Evrim sırasında bazı bölgeler değişir bazı bölgeler değişmez(önemli temel proteinleri sentezleyen genler).
Bakteriler ve arkeaların çoğunda 1000-2000 gen vardır. Yeni genler var olan genlerden oluşur. 1- gen içi mutasyon, 2-gen ikilenmesi 3-bölüt kırılması(iki veya daha fazla gen parçalanıp yeniden oluşur), 4-Yatay aktarım(hücrelerarası)
200 den fazla gen ailesi yaşam ağacının üç ana dalında ortaktır. Canlı dünyasında işlevlerine göre sınıflandırılan ortak gen ailelrinin 3 daldaki sayıları Çevirim,ribozom,biyogenez 61 Transkripsiyon 5 Replication, tamir, recombinasyon13 Hücre bölünmesi and chromosome dağılımı 1 Moleculer şaperonlar 9 Dış membrane, hücre duvarı biyogenezi 3 Salgılama 4 Inorganic iyon taşınımı 9 Signal iletimi 1 Enerji üretimi ve dönüşümü 18 Carbohydrate metabolism and taşınması 14 Amino acid metabolism and transport 40 Nucleotide metabolism and transport 15 Coenzyme metabolism 23 Lipid metabolism8 General biochemical function predicted; specific biological role unknown 33 Function unknown1
Evrimin temel belirteçleri: Mutasyon Doğal seçim Virüsler Genetik rekombinasyon Transpozonlar
Neden Dünya? Güneş sisteminde sadece dünya üzerinde yaşam var Kimyasal reaksiyonlar sadece sıvı ortamda yürütülüyor
Jüpiter -15 o C Satürn -180 o C Merkür 430 o C Venüs 480 o C
Dünyanın büyüklüğü, kütlesi Küçük gezegenler atmosferi tutamaz Büyük gezegenler atmosfer yoğun Atmosfer radyasyon için önemli Fotosentez için görünür ışık
Primitif hücrenin evrimi ve varlığını sürdürebilmesi için enerji gereksinimi vardır
Heterotrof Enerji ve yapı taşlarını dışardan alır Bütün hayvanlar Tek hücreliler Mantarlar
Ototrof Kendi kendini besleyebilirler Enerji için gereken organik bileşikleri basit inorganik maddelerden ve güneş ışığından sentezlerler Bütün bitkiler Bazı tek hücreliler
Kemosentetik Organik bileşik sentezlemek için gereken enerjiyi, bazı inorganik reaksiyonlardan açığa çıkan enerjiden sağlar
İlk organizma oluştuğunda atmosferde oksijen yoktu. İlk oluşan organizmalar anaerobik idi. Karbon bileşikleriyle beslendiklerinden heterotrof idiler. Bütün hayvanlar,tek hücreli organizmalar ve mantarlar heterotrofturlar. Ototroflar kendilerini besleyebilen canlılardır Bitkiler ve bazı tek hücreli canlılar ototroftur. İlk hücreler heterotrof değil, kemosentetik veya fotosentetik ototroftur. Organik bileşik sentezlemek için güneş enerjisini ve inorganik reaksiyonlardan çıkan enerjiyi kullanırlar.