Marcin Błaszczyk Biologia I genetyka

Kwasy nukleinowe zostaną omówione w części poświęconej 
genetyce, w rozdziale 3.2.1. 
1.3. Budowa komórki 
Szacuje się, że życie na Ziemi powstało około 3,7 mld lat temu, z martwej 
materii organicznej.
Dzięki pracom A. I. Oparina, J. B. S. Haldane'a, a potem S. L. Millera oraz 
H. C. Urey’a oraz S. W. Foxa wiadomo, że jeśli mieszaninę gazów 
odpowiadającą atmosferze Ziemi sprzed 3,5-4 mld lat (głównie metan, 
para wodna, amoniak, wodór) podda się działaniu wyładowań 
elektrycznych symulujących błyskawice - otrzyma się złożone związki 
organiczne. Doświadczenia te wzbogacono dokładając inne proste, a także 
dostępne wówczas substraty i katalizatory (np. tlenki metali występujące 
naturalnie w iłach). Otrzymano m. in. wszystkie aminokwasy oraz zasady 
azotowe (najbardziej złożony składnik kwasów nukleinowych). Z tych 
związków organicznych spontanicznie powstają złożone wielocząstecz-
kowe układy: koacerwaty, mikrosfery (wielocząsteczkowe układy zdolne 
do spontanicznego przyłączania kolejnych cząsteczek, dzielące się po 
osiągnięciu określonego rozmiaru). 
Postuluje się możliwość, że życie powstało poza Ziemią, np. na Marsie, 
i zostało na Ziemię przeniesione na odłamkach skał wyrzuconych 
z powierzchni Marsa przez kolizje z kometami. Jest to jedna z hipotez, nie 
ma jednak wpływu na sam przebieg biogenezy, tylko na jej lokalizację. 
Istnieje również teoretyczna możliwość istnienia życia opartego o meta-
bolizmy całkowicie inne niż znane nam, na przykład oparte na krzemie. 
Jednak jedyne organizmy żywe, jakie dotąd odkryto, przeprowadzają 
klasyczny metabolizm oparty na węglu. 
Najstarsza odkryta pozostałość mikroorganizmu prokariotycznego jest 
datowana na okres sprzed 3,5 mld lat. 
1.3.1. Budowa i właściwości błon plazmatycznych 
Jak opisano wcześniej, niektóre związki chemiczne (np. lipidy, 
fosfolipidy)
w
środowisku
wodnym, wskutek
oddziaływań hydrofobowych 
i sił napięcia powierzchniowego, spontanicznie tworzą skomplikowane 
struktury. Jedną z odmian takich struktur jest pęcherzyk otoczony błoną 
fosfolipidową.
Taka błona stanowi podstawę struktury błony plazmatycznej, która jest 
niezwykle istotnym elementem budowy organizmów żywych, zarówno 
jedno- jak i wielokomórkowych: otacza ona każdą komórkę, buduje 
wszystkie organelle komórkowe. Jej podstawowy model budowy jest 

---

20 
identyczny u wszystkich organizmów, nie zmienił się w istotny sposób w 
przebiegu ewolucji – od bakterii po kręgowce. Zajmuje też szczególne 
miejsce w kodzie genetycznym: ponad 30% aktywnego genetycznie DNA 
koduje białka związane z budową błon plazmatycznych. 
Obecnie istniejący model budowy błony plazmatycznej, model płynnej 
mozaiki stworzyli S.J. Singer i G. Nicolson w 1972 roku. Zakłada on 
istnienie podwójnej warstwy cząsteczek fosfolipidów, zwróconych do 
siebie ogonami z reszt wyższych kwasów tłuszczowych, a głowami 
(reszta kwasu fosforowego i cholina) – w stronę otaczającej wody. Wśród 
lipidów budujących błonę plazmatyczną wyróżnić można fosfolipidy, 
glikolipidy i steroidy (cholesterol stanowi ok. 30% lipidów budujących 
błonę). Łańcuchy węglowe kwasów tłuszczowych, budujące cząsteczki 
lipidów występujących w błonach plazmatycznych, zawierają zwykle 
16, 18 lub 20 atomów węgla. Warstwy lipidów stabilizowane są 
niekowalencyjnymi oddziaływaniami pomiędzy ogonami lipidów. Pływają 
w nich kompleksy białkowe (lipidy w tych warunkach są cieczą; mają 
strukturę ciekłych kryształów). Białka błonowe mogą być zatopione w 
warstwie lipidów (białka integralne) lub nawet przenikać obie warstwy 
(białka transbłonowe), lub pływać po ich powierzchni (białka powierzch-
niowe). Białka błonowe mogą spełniać różne funkcje: mogą to być białka 
receptorowe, strukturalne – stabilizujące samą błonę lub kotwiczące 
elementy cytoszkieletu komórki, białka enzymatyczne, białka budujące 
kanały błonowe itd. Ogółem białka stanowią przeciętnie połowę masy 
błony plazmatycznej. 
Na powierzchni błony występują również węglowodany związane 
z białkami lub lipidami, tworząc glikokaliks.
Biologiczną funkcją błony plazmatycznej jest z jednej strony 
oddzielanie wewnętrznego środowiska od zewnętrznego, z drugiej – 
zapewnienie kontrolowanego kontaktu z nim. Aby zachować odrębność 
środowiska wewnętrznego, błona plazmatyczna nie może pozwolić na 
swobodną dyfuzję substancji. Jednak transport określonych związków 
chemicznych czy jonów, jest konieczny dla podtrzymywania metabolizmu.
Przez dwie warstwy fosfolipidów stosunkowo łatwo przedostać się 
mogą tylko cząsteczki małe, rozpuszczalne w tłuszczach (muszą pokonać 
dwie warstwy lipidowych "ogonów" zbudowanych z kwasów tłuszczo-
wych), obojętne elektrycznie (na powierzchni błon plazmatycznych 
często jest ładunek elektryczny). W praktyce więc przepuszczalność jest 
ograniczona do gazów (O
2
, N
2
, CO
2
), mocznika, niektórych rozpusz-
czalników organicznych. Taki rodzaj transportu  dyfuzja w kierunku 
zgodnym z gradientem stężeń  nosi nazwę transportu biernego. 

---

21