Leben auf der Erde

• Kohlenwasserstoffe → Lipide

• Kohlenhydrate → Zucker

• Aminosäuren → Proteine

• Nukleotide → RNA / DNA

CHNOPS

• Kohlenstoff

• Wasserstoff

• Stichstoff

• Sauerstoff

• Phosphor

• Schwefel

1. Energie

   • Hauptenergiequelle: Sonne

   • Wärmequellen: Gezeitenhitze, Geothermale Hitze

   • Energiemetabolismus mit ATP

2. Flüssigkeit

   • Wasser als Lösungsmittel für Reaktionen(and. Lösungsmittel: Methan, Ammoniak)

3. Nährstoffe

   • Kohlenstoffquelle wird immer benötigt für zellulären Aufbau

Protonengradient wird durch die Nutzung von Energiequellen aufrechterhalten, um ATP über die ATP-Synthase zu generieren

• Energiewährung der Zelle

• Bei der Abspaltung einer Phosphatgruppe → Energie wird freigesetzt → Prozesse nutzen diese Energie

  • ATP (Adenosintriphosphat) → ADP (Adenosindiphosphat) + Pᵢ (anorganisches Phosphat)

• ATP kann dann durch die ATP-Synthase wieder hergestellt werden

  • Protonenfluss → Bewegung setzt mechanische Energie frei → Drehbewegung des Enzyms

  • ADP + Pᵢ → ATP

• Auf der Erde

• im Untergrund des Mars

• Europa, Ganymed, Enceladus

Titan: Ethan, Methan-Seen

• Hauptgruppen des Stammbaumes:

  • Bakterien, Archaeen, Eukaryoten (besitzen Zellkern)

Konzept, das die evolutionären Beziehungen aller Lebensformen auf der Erde darstellt

• Bakterien und Archaeen (Prokaryotisch) = keinen Zellkern oder andere membranumschlossene Organellen

• Eukaryoten: keine Zellwand (wie Tiere) oder eine Zellwand aus Zellulose (wie Pflanzen) oder Chitin (wie Pilze)

• Unterschied B und A:

  • Bestandteile der Zellwand

  • unterschiedliche genetische Struktur, Archaeen besitzen Histone (Proteine, die das Erbgut strukturieren)

  • Eukaryoten: komplexere DNA-Orga.

• Lebensräume: B (überall), A (oft in extremen Lebensräumen), E (vielfältig, ein- und vielzellig, fast überall)

Arbeits-Definition der NASA:

• Jedes System, das darwinistischer Evolution unterliegt (Selektion)

• unterliegt der Konzepte für die Informationsverarbeitung:

  • Speicherung, Replikation, Mutation

  • gepackt in geschlossenem System (z.B. durch Zellmembran)

• Ursprung des Lebens: geschlossenes System = Pore in hydrothermalem Schlot

Durch Endosymbiose (siehe Erdgeschichte/Endosymbiose)

Replikation sorgt dafür, dass die genetische Information (DNA) in der Zelle vervielfältigt wird, bevor eine Zellteilung stattfindet

Transkription wandelt die DNA in mRNA um, die die Information von der DNA zu den Ribosomen transportiert

Translation nutzt die mRNA, um die genetische Information in die Aminosäuresequenz eines Proteins umzusetzen, welches dann als funktionelles Molekül in der Zelle wirkt

• Informationsspeicherung = genetische Information wird in der DNA gespeichert, die aus einer langen Sequenz von Basen besteht und in Chromosomen organisiert ist

• Replikation = bei diesem Prozess wird die DNA kopiert

• Schritte der DNA-Replikation:

  1. Entwindung: doppelsträngige DNA wird durch Enzym Helikase entwunden → Trennung der beiden Stränge

  2. Primase: Enzym Primase synthetisiert einen kurzen RNA-Primer → dieser dient als Ausgangspunkt für Replikation

  3. Verlängerung: Enzym DNA-Polymerase fügt neue Nukleotide hinzu, die komplementär zu den bestehenden Strängen sind → neuer Strang

  4. Korrekturlesen: DNA-Polymerase hat eine Korrekturlesefunktion → Erkennung von Fehlern und korrigieren

• Mutation = Änderungen in der DNA-Sequenz, die durch spontane Fehler oder äußere Einflüsse entstehen können → führen zu genetischen Varianten

Ablauf:

1. Initiation: Das Enzym RNA-Polymerase bindet an einen spezifischen Bereich der DNA, der als Promotor bezeichnet wird.

2. Elongation: Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang des DNA-Strangs und synthetisiert einen komplementären mRNA-Strang, indem sie die Basen der DNA abliest und die passenden RNA-Nukleotide (A mit U, G mit C) anfügt.

3. Termination: Die Transkription endet, wenn die RNA-Polymerase auf ein Stopp-Signal (Terminator) stößt. Die mRNA wird vom DNA-Strang abgetrennt.

Ablauf:

1. Initiation: Die mRNA bindet an das Ribosom. Die Startcodon (meistens AUG) wird erkannt und markiert den Beginn der Proteinübersetzung.

2. Elongation: tRNA (Transfer RNA) Moleküle, die jeweils eine Aminosäure tragen, binden an die mRNA im Ribosom. Die Anticodons der tRNA paaren sich mit den Codons der mRNA. Für jedes Codon in der mRNA wird eine entsprechende Aminosäure hinzugefügt.

3. Peptidbindung: Die Aminosäuren werden durch Peptidbindungen miteinander verbunden, wodurch ein Peptid entsteht.

4. Termination: Wenn ein Stoppcodon auf der mRNA erreicht wird, endet die Translation. Das Ribosom setzt das fertige Protein frei.

Henne-Ei-Problem

• (DNA beinhaltet Informationen zum Aufbau von Proteinen, die gebraucht werden für DNA Replikation)

Organell mit zentraler Rolle bei der Proteinsynthese → lesen die mRNA (messenger RNA) ab und übersetzen die genetische Information in die Aminosäuresequenz eines Proteins

• Ribozym ist eine RNA, die katalytische Eigenschaften besitzt und in der Lage ist, chemische Reaktionen zu beschleunigen, ähnlich wie Enzyme

• bestehen ausschließlich aus RNA ohne Proteine

• Membran besteht aus Phospholipid-Doppelschicht: Zellmembranen bestehen hauptsächlich aus Phospholipiden, die in wässrigen Lösungen eine Doppelschicht bilden

• Hydrophilen (wasserliebenden) Köpfe der Phospholipide orientieren sich nach außen, in Richtung Wasser