DNA – prawoskrętne czy lewoskrętne ,oto jest pytanie ?

W tym momencie będę się posługiwała w całości cytatami ze specjalistycznego forum ,,na którym zabierają głos biologowie ,botanicy ,genetycy,biochemicy :

„ Czemu w świecie żywym występują (prawie) tylko cząsteczki lewoskrętne?

Pytanie dobre, odpowiedz byłaby pewnie jeszcze lepsza, ale jej nie znamy.
I tak, to mógł być przypadek. Gdyby to było celowe…to natura pewnie pozbyłaby się już drugiej formy. A wyjątki istnieją i mają się dobrze, choć ich niewiele….

Enancjomer- cząsteczka chemiczna skręcająca światło spolaryzowane w którąś stronę (tak najprościej).
Enancjomery są dla siebie odbiciami lustrzanymi (tak jak lewa i prawa ręka).
Upraszczając, każdy związek posiadający co najmniej jedno centrum chiralne posiada jedną wersję prawoskrętną, drugą lewoskrętną (odmiany D i L).
Aminokwasy są chiralne i posiadają odmiany D i L (oprócz glicyny).
Także RNA jest chiralne, DNA jest chiralne, glukoza i wiele innych biologicznie ważnych cząsteczek.
Życie musi być chiralne, to jest wymóg bez którego życie by nie istniało!
Enancjomery posiadają identyczne właściwości fizyczne i chemiczne wobec niechiralnych (czyli nie skręcających światła czynników jak cząsteczki achiralne, temperatura itp.).
Takim czynnikiem jest np. promieniowanie UV.
Dlatego forma D i L aminokwasów jest tak samo stabilna wobec promieniowania UV.

Jeżeli połączymy aminokwas L z RNA, które też jest chiralne (ryboza jest D) to powstanie połączenie dla którego takie same połączenie D aminokwasu z D-RNA NIE BĘDZIE ENANCJOMEREM.
Czyli właściwości fizyczne tych dwóch połączeń będą różne.
Z doświadczeń wynika że połączenie L aminokwasu z D- RNA jest bardziej stabilne energetycznie.
Ale takie połączenie ma swój enancjomer, czyli formę która będzie jego odbiciem lustrzanym.
Jest to połączenie D aminokwasu z L-RNA. I jest ono tak samo stabilne.

Wyjaśnienie więc obecności jedynie L aminokwasów w białkach ZAKŁADA ISTNIENIE CHIRALNEGO RNA.
Jak widać nie wyjaśnia to istnienia tylko i wyłącznie form jednoskrętnych.
Po prostu powinny powstać dwie alternatywne formy życia, a jak widać ich nie ma.

Stabilność formy L-aminokwas- D-RNA sugeruje że selekcja nastąpiła bądź na poziomie RNA, bądź systemy ewoluowały równolegle i na pewnym poziomie jeden „nauczył się” szybciej wykańczać drugi system (co było mu potrzebne do przetrwania- dlaczego? 🙂 ).

Chiralne-czyli nieidentyczne lustrzane odbicia.
Chiralność daje możliwość działania selekcji, a to istotnie jest koniecznym warunkiem do powstania życia.

Skąd więc wielokrotne twierdzenie czołowych autorytetów , że to właśnie promieniowanie UV mogło być czynnikiem selekcyjnym?

Ależ te autorytety mają rację: promieniowanie UV mogło być czynnikiem selekcyjnym odnośnie aminokwasów, bo zanim były białka istniał już świat RNA.
To RNA było na początku: jeśli były tylko formy D- rybozy, no to rzeczywiście UV mogło być tu czynnikiem selekcyjnym.
Skąd jednak wzięło się tylko D-RNA?

Najpierw powstało RNA (D i L), aminokwasy D i L.
Potem aminokwasy zaczęły łączyć się z RNA (coś jak prymitywne tRNA).
Na tym etapie formy D-RNA: L-aminokwas były stabilniejsze (oraz bardziej odporne na światło) niż D- RNA D- aminokwas.
Ale równolegle powstały kompleksy L-RNA D-aminokwasy.
No i zaczęła się konkurencja.
Formy D aminokwasów nie były korzystne dla pierwszego systemu, formy L aminokwasów nie były korzystne dla drugiego systemu.
Każdy z systemów musiał stworzyć jakiś sposób eliminacji tych niepożądanych.
No tutaj już bardzo mało prawdopodobne byłoby, gdyby te dwa systemy były równoczesne. Jeden powstał po prostu szybciej, co dziwić nie powinno.
Ten szybszy „rozmnożył się” na tyle, że drugi nie miał już szans.
Jak dokładnie się to stało i kiedy- to pytania na które nie znamy dokładnych odpowiedzi. Ale to tylko kwestia czasu 🙂

Grzyby i fitoplankton w niektórych przypadkach używają aminokwasów prawoskrętnych.
Jeśli są one w mniejszości-to widać był jakiś selekcyjny powód ich ewolucyjnej porażki.

Te formy D są bardzo sporadyczne i przede wszystkim nie występują w białkach.
Nie są cegiełkami budującymi życie, a ich historia jest znacznie krótsza i zupełnie inna.
Są to głównie toksyny i inne cząsteczki o różnych funkcjach.

Co do początków życia warto chyba wiedzieć co było na początku.
Do niedawna nie możliwe było zrozumienie tych początków.
Przecież aby cząsteczka się powieliła potrzebny jest cały mechanizm białkowy, bardzo skomplikowany.
Skąd więc on się wziął, skoro jest on kodowany przez cząsteczki które powiela ?

Przełomem okazało się odkrycie właściwości pewnych cząsteczek RNA, które jak się okazało posiadają zdolność samoreplikacji.
To nie białka miały swój udział na początku, a rybozymy (samoreplikujące się cząsteczki), które jednocześnie stanowiły dla siebie matrycę.
Pojawienie się tej pierwszej samoreplikującej się cząsteczki musiało wywołać serię replikacji zmierzających do powielenia jej liczby.
RNA to w ogóle bardzo ciekawe cząsteczki jakże niedoceniane przez długi czas.
Wszystko tylko kręciło się wokół DNA, jako nośnika informacji.
A jednak RNA i dziś pełni w organizmach ważne funkcje.

Nie tylko zresztą jako znane pewnie wszystkim mRNA, tRNA i rRNA (to akurat mamy wspólne z bakteriami).

Ciekawe są właśnie takie cząsteczki RNA, które powodują, że nasze geny mogą składać się w różny sposób.
Jeden gen może kodować kilka, a nawet kilkadziesiąt różnych białek, dzięki tzw. alternatywnemu splicingowi, który nie możliwy byłby gdyby nie właściwości RNA.
Geny eukariotyczne zawierają w sobie introny, które zostają wycinane.

Jeśli gen zawiera kilka intronów to na kilka różnych sposobów może być złożony.
Oczywiście składaniu ulega pre-mRNA czyli piewotny transkrypt.
A co pozwala się wyciąć intronom?
No właśnie same się wycinają :).
Nie zawsze, ale często (grpa I i II intronów).
Cząsteczka RNA ma zdolność samoobróbki.
To taka nasza pamiątka po pierwszych rybozymach, jakie umożliwiły rozwój życia.
RNA ma tą ciekawą właściwość, że w przeciwieństwie do DNA nie jest specjalnie trwałe.

Nie trorzy trwałej termodynamicznie struktury podwójnej helisy i zwykle ma długość kilkudziesięciu nukleotydów.
Za to może tworzyć struktury o różnych kształtach, jak np. tRNA o kształcie koniczynki (powiedzmy 🙂 ).
Także replikacja tych pierwszych cząsteczek RNA nie była doskonała, bo nie była wierna.
Ta raczej mało korzystna cecha została wyeliminowana przez wytworzenie DNA.
Pozbawienie rybozy jednej grupy OH dało możliwość stworzenia stabilnej struktury dwuniciwej (przez pozbycie się zawady sterycznej), przez co długość łańcucha mogła ulec znacznemu zwiększeniu. Dzięki temu my możemy istnieć.
Zrozumienie tego świata na pewno zbliży nas do zrozumienia naszego początku. „

http://ateista.pl/archive/index.php?t-1699.html

„ Tak samo skrętność DNA może nie być kwestią przypadku.
Nowy eksperyment Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Nebraska potwierdza hipotezę postawioną jeszcze w latach 60, że za kierunkiem skrętu helisy mogą stać fundamentalne prawa wszechświata.
Promieniowanie kosmiczne, elektrony o dużej energii, mają to do siebie, że w większości są “lewoskrętne”.
Pod tym pojęciem w fizyce kryje się związek między spinem cząstki a jej pędem.
Bez wchodzenia w zawiłości fizyczne – lewoskrętnym elektronom znacznie łatwiej jest niszczyć lewoskrętne cząsteczki, prawoskrętne skuteczniej niszczą cząsteczki prawoskrętne.
I tak się składa, że w promieniowaniu kosmicznym dominują elektrony lewoskrętne.
Co jeszcze zdoła nas zadziwić swoją jedynie pozorną losowością?

http://news.unl.edu/newsrooms/unltoday/article/why-is-dna-right-handed-unl-finding-supports-hypothesis/

„ Dlaczego aminokwasy są lewoskrętne?
Najlżejsze, posiadające znikomą masę cząsteczki zwane neutrinami są zawsze lewoskrętne !
Wniosek z zachowania CPT i złamania CP?
Nasz lewoskrętny antymaterialny bliźniak z każdym dniem staje się coraz młodszy!
I jeśli symetria CPT jest prawdziwa a symetria CP rzeczywiście złamana, to właśnie nasza strzałka czasu jest asymetryczna. „

Kliknij, aby uzyskać dostęp 70x100symm5pl-Tomasz_Kazimierczak.pdf

„ Wyróżnia się dwa główne typy kwasów nukleinowych:
Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)
Kwasy rybonukleinowe (RNA): m-RNA, t-RNA, r-RNA (rybosomalny RNA)
Helisa składająca się z dwóch nici polinukleotydów może przyjmować różne konformacje.
W organizmach żywych obserwuje się konformacje B i Z. Przyjęcie konkretnej konformacji zależy od hydratacji molekuły DNA, obecności poliamin, kierunku i sposobu skręcenia DNA.
Forma Z-DNA występuje w przypadku występowania metylowanych nukleozasad, helisa zmienia kierunek skręcenia na lewoskrętny.
Najbardziej uwodniona jest forma B.
Forma A jest luźniej skręconą prawoskrętną spiralą posiadająca szerszy mniejszy rowek, ale za to węższy i głębszy większy rowek.
Konformację taką przyjmuje DNA częściowo odwodnione, nie jest to konformacja występująca w warunkach fizjologicznych komórki.
Może ona jednak występować także w komórkach w formie kompleksów z RNA lub enzymami.
Powielenie materiału genetycznego komórki poprzedza każdy proces jej podziału. Synteza
DNA zachodzi w jądrze komórkowym .
W wyniku replikacji DNA powstają dwie nowe cząsteczki DNA o identycznych sekwencjach nukleotydów, zawierające jedną nić macierzystą oraz jedną 8b nowopowstałą.
Błędy powstałe podczas replikacji są od razu rozpoznawane i niwelowane przez polimerazę DNA.

Kliknij, aby uzyskać dostęp KN-Kwasy_Nukleinowe.pdf

„ Witamina C – czyli kwas L – askorbinowy to ważna dla organizmu witamina uczestnicząca w wielu procesach biochemicznych. Ponieważ w odróżnieniu od większości zwierząt, organizm ludzki nie potrafi sam syntetyzować wit. C, musi być ona dostarczana wraz z pożywieniem lub zewnętrznie na skórę. Kwas askorbinowy występuje w dwóch formach określanych literami L i D. Tylko forma lewoskrętna – L – kwasu askorbinowego wykazuje 100% biologicznej aktywności witaminowej i może być przyswajana przez organizm i wykorzystywana przez skórę. „

http://www.biochemiaurody.com/slownik/ascorbicacid.html

„ RNA – kwas rybonukleinowy
Tylko u wirusów przechowuje materiał genetyczny!
U innych organizmów żywych uczestniczy w realizowaniu informacji genetycznej. Wynosi ją poza jądro komórkowe.

Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje RNA:
1. mRNA – matrycowy (informacyjny) RNA.
Jest to kopia nici DNA jądrowego, służy do przenoszenia informacji genetycznej z jądra do cytoplazmy.
2. rRNA – rybosomowy RNA. Buduje rybosomy.
3. tRNA – transportujący RNA.

Powyżej widzimy nić tRNA. Ma ona dosyć ciekawy kształt przypominający krzyż. „

http://zapytaj.onet.pl/Category/006,001/2,21577148,Podstawowe_informacje_o_DNA_i_RNA__drobne_rozszerzenia.html

Przygotowała  i zebrała  BasiaB