VL 1 - RNA-World Hypothesis

Question 1

Was sind Anzeichen für RNA als ein mögliches Molekül während der präzellulären Evolution.

Answer 1

• Chem. vielseitiger und einfacher herzustellen als DNA
• RNA Relikte in allen metabolischen Prozessen/ in Genexpression
• RNA ist katalytisch aktiv

Question 2

Was sind die 5 Probleme der frühen Evolution?

Answer 2

1. Ursprung der Nukleotide
2. Ursprung von Heteropolymeren mit regulärem, repetetiven Rückgrad und variablen Seitenketten
3. Selbstreplikation
4. Entwicklung des genetischen Codes und Translation
5. Ursprung der Kompartimentierung (Membranen)

Question 3

Warum ist RNA vielseitiger als DNA?

Answer 3

• extra OH-Gruppe

⇒ vielseitige Faltungsmöglichkeiten
⇒ kann dadurch katalytische Zentren formieren

• Ribose leichter aus Aldehyden synthetisierbar als Desoxyribose

Question 4

Wie könnte die präbiotische Synthese von Nukleotiden und Heteropolymeren abgelaufen sein?

Answer 4

Nukleotide:
• Aus Vorstufen: PNA, TNA

Heteropolymere:
• an Katalysatoren (Ton, Metallhydroxide)
⇒ richtet Nukleotide aus und trägt zur Verknüpfung bei

• an Temperaturgradienten in Felsspalten

Question 5

Wie könnte die erste Replikation entsanden sein?

Answer 5

• einfache RNA Polymerase (aus RNA)
Experiment: selbst splicendes Gruppe 1 Intron ⇒ verknüpft Oligonukleotide.
• Ganz viele leicht veränderte Varianten ⇒ selektieren auf jene, die Oligos mit einzelnen Nukleotiden verlängern ⇒ repeat

Ergebnis: RNA, die 30nt/min machen kann ⇒ schlecht

ABER: viel besser Zwischen 2 Eisblöcken ⇒ ~200nt/min

Ribozym aus verschiedenen kleinen RNAs

Question 6

Warum kam RNA vermutlich vor dem Protein?

Answer 6

• Ribosom ist ein Ribozym!

* katalytisches Zentrum aus RNA ⇒ früher komplett aus RNA?

Question 7

Erklären Sie wie auf der Urerde kleine organische Bausteine entstanden sind. Beschreiben Sie dazu 2 Theorien

Answer 7

• Ursuppe: einfache organische Substanzen aus inorganischen, gasförmigen, gelösten Vorstufen über Energiezufuhr (Blitze, UV), oxidierende Atmosphäre (Puffer für NO Verbindungen benötigt)
• All: Meteore, Aurora Borealis ⇒ Reaktionen, die auf Erde nicht mögl. wären (niedrige Temp./Moleküldichte ⇒ instabile Produkte zerfallen nicht ⇒ weiter umsetzbar)
• An Black Smokern