340 likes | 471 Views
A tárgy természete. A biológiai tudományok egysége Molekuláris, organizmikus és populációs megközelítés Érdekes de NEHÉZ Aki nem akar figyelni, az menjen ki! Vizsga: írásban. Utóvizsga: szóban Vizsganyag: az előadások (órai jegyzet és diasorozat, cikkgyűjtenény).
E N D
A tárgy természete... • A biológiai tudományok egysége • Molekuláris, organizmikus és populációs megközelítés • Érdekes de NEHÉZ • Aki nem akar figyelni, az menjen ki! • Vizsga: írásban. Utóvizsga: szóban • Vizsganyag: az előadások (órai jegyzet és diasorozat, cikkgyűjtenény)
Az élet kettős természete Eörs Szathmáry Collegium Budapest Eötvös University
Miért kettős? • Homeosztázis—disszipatív—anyagcsere • Egyirányú vezérlés és öröklődés • A láng és az öröklődő tulajdonságokkal rendelkező sejt különbözősége
Great thinkers on the nature of life Erwin Schrödinger Gottfried Leibniz John Maynard Smith Freeman Dyson
Leibniz • Az „isteni gépek végtelenül oszthatónak tűnnek • A gépszerű működés a „molekuláris” dimenzióban is érvényesül
Schrödinger • A gén mint aperiodikus kristály • Az entrópia alacsony szintjének fenntartása állandó munkavégzést igényel
Maynard Smith • Anyagcsere és homeosztázis • Genetikai szabályozás • Az evolvabilitást az utóbbi adja
Freeman Dyson • Az élet kettős eredete • Először az anyagcsere és a homeosztázis, nukleinsvak nélkül • A gének mint a rendszer parazitái jelenhettek meg
An irreversible system • A B
A reversible reaction • A B • Le Chatelier-Braun principle
Reaction systems • An open, almost reversible system • A closed, reversible cycle
Closed and open systems Alul: a stacionárius állapot (steady state)
Chemical cycles are metabolicengines • The cycle as a whole is a catalyst • The Noble prize of Szent-Györgyi was awarded for catalysis by fumaric acid • Krebs has recognized the whole cycle • Enzymes are superimposed on the metabolic cycle
A simple chemical cycle • It is formally a unit composed of a closed and an open part • Acts as a catalys
Engines operate in cycles, and are hence are dynamically stable
Tibor Gánti • Born in 1933 • Chemical engineer • Patents in industrial biochemistry (artificial metabolism) • Syntheses using the controlled operation of enzymatic reaction networks • First book on molecular biology in Hungary (1966)
The first edition of the Principles • A serious book in a popular science disguise (1971) • There was no other way to publish • Proposal included the term “chemoton” • ‘reductionist’ and ‘vitalist’ at the same time!
The investigation of life criteria: absolute criteria • Inherent unity • Metabolism • Inherent stability • Information carrying subsystem • Processes regulated and controlled by a programme VERBAL AND PHENOMENOLOGICAL
Quest for a biological minimal system • Chemical supersystem • Should be conceptually as simple as possible • Must not necessarily be realizable in its simplest form • Comparison with other elementary units (such as the elementary cell in crystallography) • FORMAL AND EXACT
The latest edition: OUP 2003 • After several editions in Hungarian • Two previous books (the Principles and Contra Crick) plus one essay • Essays appreciating the biological and philosophical importance
Enzymes and cycle stoichiometry Very important: the cyclic process sign with the number of turns
Structures built of amphipathic molecules A two-dimensional fluid
A self-reproducing vesicle (1978) • Metabolism and reproduction • No genetic subsystem
Pathways of supersystem evolution metabolism MB boundary MT MBT template BT INFRABIOLOGICAL SYSTEMS
Organisation of chemical systems into a supersystem (1974) • CHEMOTON: a particular supersystem which is also a biological minimal system
Gánti’s chemoton model metabolism template copying membrane growth ALL THREE SUBSYSTEMS ARE AUTOCATALYTIC
The assembly of RNA structures • Combinatorial assembly of RNA structures • Submitted to selection for function between chemotons • 1979
The channelled assembly of ribozymes (1983) • The presence of substrates gives guidance to ribozyme assembly • Good enzymes and bad enzymes will affect the fitness of the chemotons
Evolution towards a Borromean arrangement? Chemoton symbol Borromean rings