Subjekte

Menschen können nur als Menschen sein, indem sie einander Subjekte sind.

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Die stabilen Bläschen

Bei der Koazervatierung (Autostart) entmischen sich kolloidale Lösungen infolge äußerer Einwirkungen, wobei unterschiedlich konzentrierte und durch Membranen voneinander abgegrenzte  thermodynamische Phasen entstehen.
Im Urozean konnten sich auch Lipide bilden. Diese können Membranen bilden, die zumindest für Wasser relativ schwer passierbar sind. Sie sind gewissermaßen "minipermeabel". Dadurch werden auch die Konzentrationsverhältnisse im Bläschen relativ konstant, so dass eine ausreichend lange Zeit für das Autodesign der entstandenen Eiweiße zur Verfügung steht.
Aber auch die anzunehmende Minipermeabilität der Membranen führt zur Osmose. Diese verläuft nach den Gesetzen der Thermodynamik in Richtung des Maximums an Entropie. Deshalb dringt Wasser in das konzentrierte Bläschen ein. Das Bläschen wird aufgeschwemmt und platzt schließlich  Der Urozean erreicht nach einer gewissen Zeit wieder seinen ursprünglichen Zustand der gleichen Verteilung seiner Komponenten. Er kehrt zum Gleichgewicht zurück.
Die Existenz der konzentrierten Bläschen im Urozean ist also zeitlich begrenzt. Diese Limitierung ist thermodynamisch begründet und wird von der Geschwindigkeit v(O) der Osmose bestimmt. Diese hängt außer von der Diffusionsgeschwindigkeit auch vom Grad der Durchlässigkeit der Membran ab. Bei gegebener Diffusionsgeschwindigkeit nimmt die Existenzzeit der Bläschen mit zunehmender Durchlässigkeit zu. Erreicht diese den Wert 0, kommt die Diffusion zum Stillstand und das Bläschen existiert ewig. Dann aber wäre es keine Phase des Urozeans mehr, sondern ein eigenständiges, geschlossenes  thermodynamisches System.
Als offenes System kann es dauerhaft nur existieren, wenn es einen der Osmose entgegen gerichteten Prozess gibt. Das osmotisch eingedrungene Wasser muss also  entgegen dem Diffusionsgradienten aus dem Bläschen heraus ("bergauf") fließen. Ein solcher Prozess müsste ebenfalls spontan (endergon) einsetzen. Dazu ist eine weitere strukturelle Komponente erforderlich.
Ich nenne eine hypothetische Komponente, die Wasser aus dem Bläschen entfernt, „Aktive Pore“.
Wenn angenommen werden soll, dass dieser Prozess im Urozean spontan einsetzen soll, muss die abiogene Entstehung von geeigneten Eiweißen angenommen werden. Eiweiße können im Bläschen durch Polykondensation und Autodesign gebildet werden. Infolge der Limitierung der Ressourcen des Bläschens ist das Erreichen eines geeigneten Autodesigns () nur eine Frage der  Zeit, nicht des Zufalls.
Eiweiße wie die Aquaporine können im Bläschen selbst infolge der Fähigkeit des Autodesigns entstehen, weil Proteine zu Konformationsänderungen fähig sind. Ihre Moleküle verändern im chemischen Gleichgewicht ihre räumliche Struktur().
Dazu genügt die enzymatische Funktion allen nicht. Die Eiweiße müssen zur Übertragung von Energie fähig sein. Das ist durch die Herausbildung von Enzymen möglich, die zur Energiekopplung fähig sind.
Sind solche Moleküle in der Membran eines konzentrierten Bläschens vorhanden, kann Wasser auch "bergauf", aus dem Bläschen in die Umgebung fließen. Für die Geschwindigkeit VR dieses Prozesses abiotischer Osmoregulation sind in Bezug auf die die Geschindigkeit des eindringenden Wassers VO drei Fälle denkbar:
          
·    VR < VO
          
·    VR = VO
          
·    VR > VO
Im Fall 2 nenne ich das Bläschen "stabil". Im Fall 3 steigt die Konzentration im Bläschen, wodurch sich der Wert der Gleichgewichtskonstante so ändert, dass längere Aminosäureketten entstehen, die ebenfalls wieder dem Autodesign unterliegen, wodurch neue Moleküle mit neuen Funktionen entstehen können.

 

Angemerkt: Osmose:
Die hohen Osmosegeschwindigkeiten durch die semipermeablen Membranen rezenter Zellen werden durch Aquaporine ermöglicht, welche die Membran wasserdurchlässig machen.

 


Abbildung: Das konzentrierte Bläschen
 


Abbildung 2: stabiles Bläschen

Legende Abb.1 und 2:

 

Weiterführende Links:
Osmose in der Pflanzenzelle:  Osmose Mit einem Simulationsprogramm  Teilchenmodell
Simulation von Aquaporinen Konformationsänderungen bei Enzymen

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© Dr. G. Litsche 2006
Letzte Bearbeitung: 08.03.2011