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Entstehung und Evolution des LEBENS

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by

Olga Besp

on 22 January 2014

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Transcript of Entstehung und Evolution des LEBENS

Entstehung und Evolution des LEBENS
Präsentation von Lisa-Marie und Olga
Inhaltsverzeichnis
ENTSTEHUNG...
... der Erde
... von Makromolekülen
... der Prokaryoten
... der Fotosynthese
Endosymbiose
Eukarya und Vielzeller
Evolutiver Überblick
Quellen
Entstehung der Erde
4,6 Mrd. Jahren
glühend heißes Gestein
Dauerregen aus Gestein und Eisbrocken
Abkühlung feste Kruste
Eisbrocken füllten Ozeanbecken
Massenzunahme der Erde
größere Schwerkraft



„Uratmosphäre“



Entstehung von
Makromolekülen
kennzeichnend für die Existenz von Leben
(Proteine, Nukleinsäuren)
Monomere (org. Substanzen) müssen miteinander verknüpft worden sein
indem:
Ursuppe auf heißes Gestein tropfen
in Verbindung mit Tonmineralien o. Pyrit bringen
in diesen Lösungen aus Polypeptiden, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten aggregieren Tröpfchen („Koazervate“)
Proteine selbst („Mikrosphären“)
Lipide aggregieren in Wasser („Liposomen“)







„Hyperzyklus"
Vervielfältigung wurde durch RNA erfüllt:

Entdeckung vieler RNA-Abschnitte mit katalytischer Aktivität (sog. „Ribozyme")
Ribozyme + katalytische Proteine
Kreislauf, in dem beide repliziert wurden („Hyperzyklus")
Primäre Heterotrophie
Katalysatoren
Alle bilden
abgeschlossene,
chemische
Reaktionsräume!
(„Protobionten")
Protobionten stellen durch seperaten S
Es fehlt die Kombination von Nukleinsäuren und Proteinen, die sich gegenseitig vervielfältigen!
katalytisch aktive Proteine & RNA-Moleküle

Protobionten
Vorläufer von Prokaryotenzellen
Die für die Synthese benötigte Energie könnte von d. Protobionten aus der mit organischen Molekülen gesättigten Umgebung aufgenommen worden sein („heterotrophe Ernährungsweise")
Durch Veränderungen der RNA, Mutationen konnten sich die Protobionten verändern/verbessern und als INDIVIDUEN durchsetzen (Selektion)!
„Miller-Experiment"
(1953)
Substanz der Uratmosphäre in Kolben gefüllt
Erhitzung des Gemischs
Dämpfe werden elektrischer Entladung ausgesetzt (Blitzsimulation)
Ergebnis nach einigen Stunden:
Vielzahl

organischer Stoffe
Aminosäuren
Amine
Cyanwasserstoff
Formaldehyd
Lipide
Hochgerechnet auf 100.000 Jahre würde der gesamte Erdball mit einer 90 cm dicken Schicht organischen Materials bedeckt sein.
Prokaryoten Eukaryoten
Nahrungsknappheit, weil organische Stoffe für Energieversorgung nicht schnell nachgeliefert werden konnten
3,6 Mrd. alte Stromatolithen belegen Fotosynthese
sie beendete Nahrungsknappheit!
Sauerstoff (Abfallstoff) reagierte zunächst mit Substanzen in Sedimenten und reicherte sich später in der Atmosphäre an
Massensterben
anaerob lebende Bakterien konnten nur in best. Biotopen leben
andere gebrauchten Sauerstoff für Stoffwechsel
mittels Zellatmung (Endosymbiose) Energiefreisetzung

Stromatolithen
Lebensgemeinschaft versch. Bakterien (überwiegend fotosynthetisch aktive Cyanobakterien)
überziehen an warmen Meeresküsten den Untergrund als Filz
(sie scheiden Kalk ab und binden darin Sand)
untere Bakterienschicht stirbt ab, eine neue bildet sich -> Matten von Bakterien ->Säulen/Kuppen
älteste Lebensspuren auf der Erde
Endosymbiose
Entwicklung der Prokaryoten
Horizontaler Gentransfer
Prokaryoten besiedeln seit über 3 Mrd. Jahren jeden Raum
günstige Umweltbedingungen:
Vermehrung durch Zwei-
teilung
ungünstige Umweltbedingungen:
Prokaryoten vermehren sich
durch Gentransfer
Horizontaler Gentransfer:
bildet die Grundlage des genetischen Austausches und der Variabilität

Es gibt 3 Formen des Gentransfers:

Konjugation
ist ein Austauschmechanismus/ eine Fremdgenaufnahme
2 Zellen bauen untereiner
Plasmabrücken
auf:
das genetische Material (in Form eines
Plasmids
) wird v. Spender z. Empfänger übertragen
ist nicht artspezifisch: neue Stoffwechselwege durch Rekombination sind möglich
Transformation
Bakterien nehmen frei im Substrat
liegende DNA auf und bauen
sie ein.
Transduktion
Bakterien werden von Bakteriophagen
(Viren) befallen
DNA des Virus wird ins Plasmid d. Bakterium eingebaut
Horizontaler Gentransfer
Schema
nicht funktionsspezifisch
differenziert
kein Zellkern
Zellmembran umhüllt
Inneres
keine Kompartimentierung
Genom frei im Zytoplasma
Zellwand (Mureinsacculus)
Schleimkapsel (Schutz)
evtl. Geißel
Zellkern
hohe Organisationsform
Zellmembran umhüllt Protoplast
Zellwand hält äußere Form (nur bei Pflanzen!)
zähflüssiges Zytoplasma
Kompartimentierung

(Zellatmung)
effektivere Energieumwandlung
Zellen wurden größer
abgegrenzte Reaktionsräume durch Einfaltung der Plasmamembran
für besondere Stoffwechselaufgaben

„inneres Membransystem"
Große Zellen nahmen Bakterien auf, die ebenfalls selbstständig zur Fotosynthese und Atmung befähigt waren.
„Endosymbionten"
->Mitochondrien, Chloroplasten

Eukarya und Vielzeller
Eukarya:
Lebewesen mit eukaryotischem Zellaufbau, die aus dem Artengeflecht prokaryotischer Vorfahren entstanden sind
Vielzeller:
Lebewesen, die aus mehreren Zellen aufgebaut sind und einen gemeinsamen Stoffwechsel haben
Zu den Eukaryoten zählen:
Protisten:
bilden keine einheitliche Gruppe
sind die ältesten Eukaryoten
sind ein- bis wenigzellige Eukaryoten
BSP: EINZELLER (Kieselalgen, Braunalgen etc.)
sind den 3 Gruppen unterschiedlich stark ähnlich
Entwicklungs-
schritte von Vielzellern
1. Einzeller-Kolonien
2. Arbeitsteilungsprozesse
3. Vielzelligkeit
Tiere, Pflanzen und Pilze
Ihre Vorfahren sind die
Protisten.
STAMMBAUM
aus den prokaryot. Vorläufern haben sich drei
Domänen
entwickelt
Bacteria
Archaea
Eukarya
Evolutiver Überblick
Quellen

Arbeitsblatt „Das Leben entsteht"
Arbeitsblatt „Evolution der Zellen"
http://de.wikipedia.org/wiki/Eukaryoten
http://flexikon.doccheck.com/de/Horizontaler_Gentransfer
http://de.wikipedia.org/wiki/Transduktion_(Genetik)
Entstehung der Fotosynthese
nach Entstehung der Prokaryoten:

Ursuppe"
„PROTOBIONTEN"
Erste Prokaryotenzellen
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