Modèles de diagrammes

pmq 400  pour agrandir

pmq 40  pour agrandir

Introduction

Cet article est issu du projet collaboratif de wikipédia, "Les clusters de gènes tRNA et rRNA chez les procaryotes", au chapitre des diagrammes 400.

Matériel et méthode

Modèles de calcul des intercalaires après suppression des commentaires  dans NCBI

*Modèle de calculs, avec mja dans la base NCB, des intercalaires entre CDS, c+ c- x+ x-, et entre autres gènes.
     repeat_region  378..2126
     gene           complement(2216..3343)
     CDS            complement(2216..3343)
     gene           complement(3340..4071)
     CDS            complement(3340..4071)
     gene           <4252..4566
     CDS            <4252..4566
     gene           4911..5381
     CDS            4911..5381
après mise en forme, j'obtiens
     repeat_region  378..2126   intercalaire ax+ = 2216 - 2126 - 1 = 89  pbs  intercalaire type autre-cds discontinu
comp CDS            2216..3343  intercalaire c-  = 3340 - 3343 - 1 = -4  pbs  intercalaire type cds-cds négatif continu
comp CDS            3340..4071  intercalaire x+  = 4252 - 4071 - 1 = 182 pbs  intercalaire type cds-cds positif discontinu
     CDS            4252..4566  intercalaire c+  = 4911 - 4566 - 1 = 346 pbs  intercalaire type cds-cds positif continu
     CDS            4911..5381
		
* Modèle de calcul avec eco présentant 2 pseudo gènes où la ligne "gene" n'est pas suivie de la ligne "CDS"
comp gene           238257..238736
comp CDS            238257..238736
comp gene           238746..239084		/pseudo
     gene           239190..239378		/pseudo
comp gene           239419..240189
comp CDS            239419..240189

Traitement d'un génome entier extrait de la base de données NCBI

Légende des diagrammes

Légende des diagrammes 400

• x+ et c+ pour intercalaires cds-cds positifs (I cds-cds) des discontinus et continus.
• flex: abscisse du point d’inflexion en effectif
• 1-400: effectif des intercalaires de 1 à 400 pbs de long.
• abscisse: I cds-cds, c'est le total des effectifs de 10 fréquences successives en commençant par 1 jusqu'à 10 pour l'abscisse 10, puis 11 jusqu'à 20 pour 20.
  
• ordonnée: taux en ‰ du total des intercalaires de l’abscisse par rapport au total du diagramme. Pour pmq c+ 1-400, le total du diagramme de 1 à 400 est de 4164. Le reste, c'est le total des CDS c+ du génome moins le total du diagramme. Pour les diagrammes 31-400, les taux en ordonnée sont ceux de 1-400.
  
• Courbes de tendance: polynome de d° 3 comparé à une droite.
  
• R2, coefficient de détermination de la courbe de tendance.

Légende des diagrammes 40

• eff pour effectif
• fre pour fréquence. Les abscisses sont les fréquences unitaires.
• diagr pour total des CDS du diagramme de la fréquence 1 à la fréquence 40. 
• R2, coefficient de détermination de la courbe de tendance.
• Courbes de tendance: polynome de d° 15.
  

Les diagrammes

abra 400      abra 40       ade 400        ade 40       afn 400        afn 40        ant 400        ant 40

ase 400        ase 40        blo 400        blo 40        bsu 400        bsu 40        cbei 400       cbei 40 

cbn 400       cbn 40        cvi 400         cvi 40         eco 400        eco 40       mba 400      mba 40    

mja 400        mja 40       myr 400       myr 40       pmg 400       pmg 40      pmq 400       pmq 40      

pub 400        pub 40       rru 400        rru 40         rtb 400        rtb 40          spl 400         spl 40      

scc 400        scc 40                            fc 40    

Les intercalaires cds-cds positifs continus

Les diagrammes de 1 à 400 pbs

Les diagrammes de 1 à 40 pbs

Les intercalaires cds-cds positifs discontinus

Les diagrammes de 1 à 400 pbs

Les diagrammes de 1 à 40 pbs

Les intercalaires privilégiés

Parmi les séquences de 1 à 40 pbs

parmi les séquences plus grandes que 40 pbs

Traitement par lot

Sauvegarder le NCBI sans ses commentaires

1. Afficher le NCBI et relever taille et date
2. Copier dans un txt puis dans un calc temporaire pour faciliter les sélections début ou fin.
3. Sélectionner la 1ère cellule puis select ctrl+Maj+fin et trier croissant. Le curseur est à la fin. Rechercher (ctrl+H) " tRNA " précédent.
4. Descendre le curseur d'une cellule puis select ctrl+Maj+fin et supprimer
5. Se posirionner au début ctrl+début et rechercher (ctrl+H) " CDS " suivant sans les cotes
6. Monter le curseur d'une cellule et puis le mettre loin à droite et effacer le début, ctrl+Maj+début.
7. Le curseur est au début rechercher CDS suivant puis sélectionner ctrl+Maj+fin et coller au début de la feuille en H9.
8. Le fichier est alors sauvegardé dans un txt en remplaçant la tabulation par le caractère de séparation § (ctrl+H, remplacer \t par §). Au moment de la récupération ne doit exister qu'un seul caractère de séparation, ici le §. J'ai sauvegarder plusieurs génomes dans un même lien de wikipédia comme suite:
   • rtb pub abra mja pmg blo scc afn
   • cbn ant myr rru mba
   • spl cvi bsu ade eco
   • pmq cbei ase

Formatage en 4 colonnes: complement gène adresse1 adresse2

1. Retour au tableur. Rechercher "join(", résoudre ses adresses en adresses uniques et sauvegarder le join sur la même ligne.
2. Sans sélection remplacer CDS gene rRNA tRNA en ajoutant (;)
3. Rechercher tRNA; suivant, vérifier s’il n’y a pas d’autres gènes entre "CDS;" et "gene;" et les suffixer avec ";", comme ncRNA misc regulatory...
4. Supprimer la ligne où le gène est ‘source’ puis tri croissant sur la colonne gène à partir de la ligne au-dessus de "source".
5. Sélectionner tout ctrl+Maj+fin, copier dans txt puis dans le calc temporaire: à ce moment j'ai 3 colonnes, une contenant le nom du gène, CDS tRNA ..., à côté la colonne des adresses et à côté la note de join sauvegardée au 1er alinéa. Sauvegarder la note join dans le commentaire de la cellule correspondante de la colonne des gènes. Supprimer la note.
6. Pour la discontinuité "complement-non complement", ajouter une colonne à gauche contenant comp pour les adresses avec "complement".
7. Enlever les blancs dans le fichier, ctrl+H et remplacer " " par rien.
8. Sélectionner la colonne contenant les adresses, ctrl+H et enlever les caractères ( <)> et les caractères alphabétiques avec l'expression régulière [:alph:].
9. Remplacer les 2 points des adresses .. en ; en copiant la colonne dans txt et ctrl H . Il ne doit y avoir qu'un seul caractère de séparation qui est le ;.
10. Puis copier le tout en 2 colonnes dans calc en écrasant la colonne des adresses modifiée.

Traitement des pseudo gènes

1. Sur la colonne à gauche de comp, numéroter en séquence gene puis CDS puis le reste: à la 1ère occurrence écrire 1 puis, à la 2ème, écrire la formule, cellule de la 1ère occurrence + 1. Couper la formule et select la plage, coller et couper coller format.
2. Trier d’abord sur la colonne 1 des numéros, puis trier sur 1ère et 2ème adresse. A ce moment gene et CDS sont dans ce sens pour la même adresse.
3. Dans certains cas la ligne gene n'est pas suivie par sa ligne CDS. A droite de la colonne 2ème adresse je crée une colonne de formule, "1ère adresse de la ligne suivante - (moins) celle de la ligne de la formule". Pour un couple "gene CDS" qui se suivent la différence est nulle. Pour un couple "CDS gene" ou "gene gene" qui se suivent la différence n'est pas nulle. Ensuite je fais la même chose sur la colonne suivante mais pour les 2ème adresses. Couper les 1ères cellules des 2 dernières colonnes puis select ctrl+H+fin à partir de ces cellules coupées, coller et couper coller format.
4. En triant sur les 2 dernières colonnes à droite, toutes les lignes "gene" avec 0 et 0 dans les 2 dernières colonnes sont à supprimer.
5. Supprimer les 2 colonnes des différences ainsi que la 1ère colonne de numérotation.

Calcul des intercalaires

1. Trier le reste sur 1ère et 2ème adresse. Calculer les intercalaires avec la formule, 1ère adresse de la ligne suivante moins 2ème adresse de la ligne moins 1. Couper la formule, sélecter ctrl+Maj+fin, coller puis couper et coller format.
2. Rechercher et colorer les CDS de la colonne des gènes, "ctrl+H CDS". Les gènes différents de CDS apparaissent en clair.

Marquage des intercalaires types

1. Marquage des discontinus: Soit G9 la cellule de la colonne comp, G, et de ligne 9, que je vais tester dans une cellule L9 dont la colonne est libre.

   + Initialiser la cellule L9 avec la fonction =SI(G9=G10,1,0). Couper la formule, sélecter ctrl+Maj+fin, coller puis couper et coller format.

   + Sélectionner la colonne résultat et supprimer les 1 avec ctrl+H, remplacer 1 par rien. La colonne des discontinus doit être en 1er et l'écraser par la colonne des * (autres gènes ci-dessous) en ignorant les cellules vides (choix dans ctrl+v).

2. Marquage des gènes autres que CDS:

   + On peut marquer les gènes différents de CDS dans la cellule M9 avec la fonction =SI en comparant le contenu de la cellule H9 à la cellule contenant, $CDS$: =SI(($CDS$=H9) et (H9=H10),0,2). Avec cette formule un CDS suivi d'un autre gène a pour résultat un 2 qui sera correspondra plus loin au deb (pour début du pavé clair).

   + Faire sur la colonne adjacente N9, la formule =SI(($CDS$=H9) et (H9=H8),0,3). Avec cette formule un CDS précédé d'un gène différent de CDS a pour résultat un 3 qui correspondra plus loin à fin (pour fin du pavé clair).

3. Cadrage des types "autres gènes" par une colonne deb-fin:

   + Dans la cellule F9 tester les cellules H9 et M9, =SI(($CDS$=H9) et (M9=2),7,0). Un résultat 7 correspond au résultat 2 de la colonne L.

   + Dans la cellule E9 tester les cellules M9 et N9, =SI((M9=0) et (N9=3),9,0). Un résultat 9 correspond au résultat 3 de la colonne N.

   + Supprimer les 0 des colonnes E et F, couper coller la colonne E sur F en ignorant les cellules vides et remplacer 7 par deb et 9 par fin.

4. Compléter la colonne des intercalaires types: Compléter la colonne L pour les types d'intercalaires x+ x- c+ c- et * pour discontinus positifs négatifs, continus positifs négatifs et autres intercalaires. Pour cela supprimer les 0 de la colonnes M et effacer la colonne N. Remplacer les 2 dans la colonne M par * et couper coller M sur L en ignorant les cellules vides.

Calcul de la fréquence des intercalaires

1. Le tri: En triant dans l'ordre croissant, la colonne de marquage puis la colonne des intercalaires, apparaissent les discontinus négatifs suivis des discontinus positifs. Je colorie, pour repérer les erreurs lors des contrôles, les x- en vert et les x+ en cyan. Pour les x- je remplace les 0 par des 1. Ainsi après les mêmes tris j'obtiens les 0 qui sont des x+ colorés en cyan, les x- colorés en vert, les * en clair, les c- que je colorie en jaune sans caractère sur la colonne de marquage et les c+ que je laisse en clair en clair, sans caractère sur la colonne de marquage.
2. Les fréquences: sur ces plages j'applique la fonction "fréquence" de calc pour créer les diagrammes 400 et les diagrammes 40.

Traitement des "autres gènes", deb-fin

1. Plusieurs "autres gènes" peuvent être en une séquence longue comme pour les tRNA. Ces pavés sont encadrés la colonne deb-fin.
2. Sur la totalité du génome, trier les colonnes F G H adresse1 adresse2 intercalaire type, en 1er sur la colonne deb-fin (F) et en 2ème la colonne CDS (H),
3. Copier les lignes avec deb et fin en supprimant les intercalaires (K) des lignes "fin", et les sauvegarder plus loin.  
4. Copier les lignes en clair qui se trouvent à la fin du génome et les coller sous les lignes du pavé deb-fin sauvegardé. Trier ce pavé sur adresse 1 puis 2.
5. Les tableaux deb-fin sont publiés dans les chapitres "autres intercalaires" de chaque génome. 

27.3.16  Paris                                         "voir introduction du même titre dans La croissance prébiotique      le 5.2.16."

Cet article va traiter du contenu en GC de l'ADN. Mais provisoirement je consigne ces idées émanées pendant les travaux de compilation sur le contenu en GC ( voir tableaux ).

• Les états vibratoires:
  • Les états vibratoires de l'ADN: vibrations des atomes en dehors de la double hélice et en contact avec le cytoplasme, de même nature que celles de l'eau ou de type brownien; vibrations des électrons des nuages électroniques des bases nucléiques à l'intérieur de la double hélice (voir résonance).
  • Les états vibratoires de l'ARN: les bases nucléiques portent des atomes qui établissent des liaisons hydrogènes notamment avec les molécules H2O. Mais, étant donné que ces bases sont reliées linéairement entre-elles, l'ARN doit provoquer des vibrations ordonnées qui organisent les déplacements des molécules d'eau à distance.
  • Les états vibratoires des protéines avec 3 lignes d'électrons délocalisés
  • Les états vibratoires des phospholipides et surtout de leurs têtes qui se trouvent sur une surface sphérique. Ces vibrations organisent tout l'intérieur.
  • Les états vibratoires des molécules H2O et des petites molécules comme les acides aminés et les ions. Le plus importants c'est que les acides aminés avec leur zwitterion peuvent créer des chaînes labiles en vibration avec les molécules d'eau.
• La sexualité n'est pas à l’origine de la vie:
  • Les nombreuses mutations à l'origine des processus qui créent le contenu en GC de l'ADN sont finalisées lors de la recombinaison de l'ADN pendant les processus sexuels. Quelles sont les contraintes qui provoquent le rapprochement de 2 êtres ( bactéries ) pour provoquer l'échange d'ADN par recombinaison? Quelles sont les contraintes qui provoquent la recombinaison somatique, sans sexualité. Quelles sont les contraintes qui sont à l'origine de la transposition, de la formation des plasmides, de 'insertion en générale d'ADN dans le chromosome?
  • Les processus à l'origine de la variation du contenu en GC de l'ADN font partie du concept de contrainte/liberté que j'ai développé dans le concept global. Ces processus permettent à l'ADN d'être en liaison directe avec l'environnement grâce aux protéines de l'ADN (histones, réparations, transcriptions, réplication, recombinaison) et de s'adapter au milieu dans lequel évolue l'organisme. C'est une adaptation sans limite et qui donnent des organisations extrêmes qui évoluent lentement et progressivement. Cette liberté d'évolution est essentielle pour le vivant. Elle doit se trouver, suivant le principe de continuité, dans la période prébiotique. C'est en effet les regroupements des petites molécules ( aas, bases, phospholipides) sans liaisons covalentes qui permettent d'avoir des états vibratoires semblables aux macromolécules avec des résonances nettement plus faibles que ces dernières, mais elles ont le méritent d'exister et de permettre l'évolution de l'ensemble vers la création de liaisons covalentes qui les rendront de plus en plus résonantes. Nous nous trouvons dans la même situation que la recombinaison lors des échanges sexuels uniquement grâce au regroupement des petites molécules. C'est pour cela que je dis que la sexualité n'est pas à l'origine de la vie.
• L'évolution des organismes en fonction du contenu en GC de l'ADN est très intéressante pour comprendre l’agencement des processus, même si elle ne nous permet pas  de comprendre l'évolution prébiotique qui elle part de rien (des petites molécules soumises aux lois de la thermodynamique classique). C'est ainsi que je saisis encore mieux maintenant l'importance de la membrane cytoplasmique quand j'ai appris qu'elle disparaît dans une symbiose extrême ( voir tableaux  pour les bactéries zin et crp). C'est comme si on enlevait l'échafaudage qui a permis la construction d'une entité. Dans le cas du vivant l'échafaudage est nécessaire lors de la période prébiotique et se renforce ensuite et devient partie intégrante du vivant. Seulement en symbiose on peut enlever les voies métaboliques qui créent la membrane à condition de les remplacer par les voies métaboliques du partenaire. Mais mieux encore, dans le cas de zin et crp, le partenaire est un eucaryote qui a su se protéger du modelage de son ADN par un tiers grâce à la protection de la membrane nucléaire. La membrane nucléaire est une invention extraordinaire qui a permis une évolution spécifique des eucaryotes. Elle les protègent d'un modelage direct par l'environnement  et peuvent créer à l'abri une évolution basée non seulement sur le modelage de l'ADN mais aussi de l'ARN qui, elle, est directement directement détruite dans le cytoplasme. Nous avons là trois concept de la membrane: évolution en symbiose, évolution vers les eucaryotes ( vésicules de stockage, réticulum  endoplasmique, membrane nucléaire) et évolution prébiotique de la membrane.

28.3.16  Paris

Étudier le contenu en GC des protéines membranaires: EC 1653  en est un exemple assez conservé chez les bactéries, voir nuoL M N. nuoL fait 600 aas et uniProt montre bien les boucles transmembranaires. Voir aussi sdhA 600 aas , inner membrane mais uniProt ne montre pas les boucles transmembranaires EC 1351.

8.4.16 Tanger vendredi

Le 3ème principe de la thermo et l'ARN :

l'organisation provoque de plus en plus d'organisation en attirant les molécules nécessaires de l'extérieur (aas). Ce sont surtout les aas et les monomères d'ADN (bases simples ou bases-sucre-P). Les groupements d'aas sont les organisateurs aidés par la membrane et les ions monoatomiques. Les monomères d'ADN eux peuvent se regrouper et constituer une structure plus cohérente et solide à l'instar de l'ADN et seront protégés par des groupements d'aas. Les monomères d'ARN eux ne peuvent pas constituer de structures stables et sont accaparés par les groupements d'aas ce qui constitue l'ébauche d'une enzyme avec son cofacteur ou son substrat.

Mais tout au début les bases monophosphatés sont produites par la 1ère étape de l'évolution moléculaire grâce à la surface poly-ionique des PLD, mais en petites quantités. L'étape suivante est la plus cruciale, c'est la confection des premières liaisons covalentes propre au vivant et différentes des liaisons covalentes produites aléatoirement suivant les principes de la thermodynamique classique.

Ces liaisons covalentes propres au vivant sont favorisées par les contraintes de plus en plus fortes de l'ensemble de l'organisation commencée avec la membrane, puis les aas et enfin les monomères d'ADN. Ces liaisons covalentes peuvent débuter avec les monomères d'ADN mais ils sont monophosphatés : c'est une condensation déshydratante entre 2 monomères très gourmandes en énergie (apportée par les contraintes de l'organisation). Par contre elles peuvent se faire plus facilement par transfert de groupes phosphates ce qui nécessite la création de monomères d'ARN di et tri phosphate.

Les premiers monomères d'ARN di et triphosphates seront créés par une contrainte majeur au niveau de la membrane avec la création d'un potentiel électrique grâce aux groupements d'aas qui pénètrent dans la membrane (zwitterions) qui les consolide, grâce aux hydroquinones à queue hydrophobe qui peuvent pénétrer dans la membrane et qui facilitent les transferts d'électrons, grâce aux déplacements des ions Na, K et H organisés par la membrane et ses pores. La réaction chimique est aussi une condensation déshydrante mais entre P ou PP et les monomères (surtout A) mono ou diphosphatés d'ARN.

L'ADN peut alors se former car les groupements des monomères d'ADN sont solides (cristal) et constituent des structures cohérentes avec des groupements d'aas : les transferts de groupes phosphates se feront de plus en plus facilement consommant ainsi, sans retour, les monomères di ou tri phosphatés d'ARN produits par le potentiel électrique membranaire. Ce circuit est de plus en plus possible et efficace avec l'organisation globale de plus en plus cohérente. L'intérêt de ce scénario hypothétique c'est la progression continue des énergies mises en place, en passant des énergies les plus faibles (chaînes aliphatiques) jusqu'aux potentiels électriques augmentant de façon continue en passant par les liaisons électro-statiques(dipôles, ions) et les liaisons hydrogènes.

L'ARN ne peut alors se former que grâce à leurs appariements avec l'ADN formé. On retrouve le trio monomères ARN, ADN et groupements d'aas qui préfigurent la transcription et la réplication. Mais tout à fait au début les 1ers ARNs formés seront attaqués par les groupements d'aas du cytosol et ne peuvent préexister que s'ils se replient sur eux mêmes pour former une structure cohérente avec des aas. Ces ARNs seront petits à cause des mésappariements dus à l'uracile. Voici l'ébauche des tRNAs et rRNAs avant l'apparition des ARNs messagers.

Le 3ème principe de la thermodynamique (organisation) va contraindre le cytosol à synthétiser les aas et les sucres nécessaire à plus d'organisation. Ce sont les groupements d'aas contenant les cofacteurs de monomères ARN qui seront les cibles de ces contraintes et les premières molécules à être synthétisés seront des aas. On se retrouve entre nous et l'on peut se reconvertir pour répondre aux besoins créés par la contrainte globale. Ceci entraîne aussi des besoins en sucres donc des contraintes. C'est ainsi que débutera le métabolisme centrale.

Cohérence et corrélations des codons :

Les corrélations mettent en œuvre l'organisation globale. Les spectres de corrélations sont uniques pour chaque protéine et impliquent l'évolution de toutes les bactéries ( à condition de procéder par des contenus en GC, %GC, distincts et non répétés). Ces gènes produits par les êtres les plus simples à la base de l'évolution moléculaire seront conservés par les êtres supérieurs et seront à la base de l'évolution darwinienne qui est basée sur la sélection naturelle par mutation des gènes préexistants sans en créer in nihilo de nouveaux.

• Les spectres de corrélations
• Les diagrammes des codons reflètent les conformations possibles des protéines mais aussi des gènes

−. 11.9.16 Paris dans repete180816.ods/autres

−. 21.9.16 dans wiki "les répétitions des bases dans l'ADN des procaryotes" /chapitre discussion

−. 26.9.16 Paris dans repete180816.ods/classement

−. 11.10.16 Paris

Le nombre de discontinuités dans le diagramme, donc la taille du gène et de la protéine, est une garantie de plus de cohérence et donc de résistance au changement. Les petites protéines vont disparaître plus rapidement sauf si elles sont très cohérentes et nécessaires à l'organisation globale. Mais les gènes les plus petits et les plus cohérents sont les tRNAs et les rRNAs.

La compatibilité imparfaite :

La tautologie est incompatible avec la vie et avec mon raisonnement. Mon raisonnement doit être logique donc parfait, mais moi et même l'humanité n'est pas parfaite même si ma théorie expliquait tout du vivant et de la matière parce qu'il faut perpétuer cette théorie alors que les êtres de plus en plus complexes que nous sommes ne sont pas et leurs sociétés ne sont pas éternelles.

La compatibilité est une tautologie mais comme elle est nécessaire à la vie, elle ne peut être qu'imparfaite suivant le concept de contrainte/liberté.

2 exemples de compatibilité imparfaites :

• la proline à 4 carbones au lieu de 5 contenus dans la betterave : elle peut se mettre à la place de la proline et désorganise les protéines. Il faut remarquer cependant qu'elle est synthétisée par du vivant et donc elle est compatible dans la betterave. Par ailleurs beaucoup de molécules appartenant au minéral ou au vivant peuvent remplacer des composants compatibles d'où les médicaments artificiels.
• La pyrolysine : C'est une perfection en cours puisqu'il fallait créer toute une chaîne métabolique, utiliser un codon spécial ou seulement un détournement de la traduction comme pour la sélénocystéine. Ce qui est remarquable, notamment pour la compatibilité, c'est que ce nouvel acide aminé est constitué en faite de la combinaison de la lysine et de la proline. Est-ce que la proline de la betterave suit le même chemin ?

La résonance dans le gène :

A démontrer à partir des corrélations entre codon, différentes de celles des aas.

25.9.16 Paris

• Pour le chapitre résonance de l'article dans wiki "les répétitions des bases dans l'ADN des procaryotes".

Adaptation, sélection naturelle et origine de la vie. Quand on bascule dans tout le génome d'un codon à un autre (bactérie tos passe de ggc à ggg), la sélection naturelle stipule que les mutations se font au hasard et donc que les protéines sont sélectionnées pour traduire plus efficacement les codons ggg à la place des codons ggc.  Pour cela il faut plusieurs mutations dans le génome de façon à ce que les modifications des tRNAs remplissent cette fonction. La physique de l'ADN n'intervient pas. L'interaction avec l'environnement se fait d'abord avec les protéines, celles qui modifient les tRNAs et celles qui doivent s'adapter au changement de l'environnement. Le nombre de mutations aléatoires doit être immense et les mutations silencieuses ne sont pas favorisées par rapport à celles qui font la modification des gènes adéquate. Ceci nécessite un gradient de changement très progressif, plus le nombre de mutations nécessaire augmente plus le gradient doit être faible. Certains gradients, de toute nature directe (évolution de la température globale sur le long terme) ou indirecte ( interaction entre populations). Mais certains gradients sont beaucoup plus forts et les bactéries avec leur petite taille peuvent s'y adapter. C'est le cas des paramètres physiques et chimiques du milieu (source d'eau chaude, milieu qui devient de plus en plus acides en un temps non géologique, et les fameux antibiotiques,  etc...). Nous savons qu'elles s'adaptent rapidement. Mais malgré cela le nombre de mutation nécessaire reste astronomique.

L'étude de la variation en GC (%GC) et l'étude sur la répétition des bases montre qu'en fait ce sont les protéines qui sont en contact direct avec l'ADN qui dirigent les mutations silencieuses et non-silencieuses. L'environnement réagit directement sur le couple ADN et ses protéines ( polymérases, réparations, recombinaisons, facteurs de transcription, protection et structuration de l'ADN...). Je suppose que même sans mutation dans ces protéines, elles peuvent diriger quoique légèrement les mutations silencieuses car le mécanisme de la variation du contenu ne distingue pas entre A et T ou G et C ( pour les aas à 4 ou 6 codons). Cependant on sait qu'il y a des mutations dans ces protéines qui accélèrent la fréquence des mutations, et qu'on sous-estime en disant qu'elles augmentent les erreurs lors de la réplication: ce sont les "error prone protéine" qui sont des polymérases. Qu'en est-il des protéines de réparations et de recombinaison? Je ne sais pas. Il faut faire une recherche bibliographique.

Mon hypothèse tirée de l'étude sur les répétitions des bases dans l'ADN et les corrélations entre codon dans les protéines ( en cours de construction dans wiki) prône  que la propriété physique principale de l'ADN est la résonance électronique entre ses bases. Les protéines qui accompagnent l'ADN sont sensibles à cette résonance et sont contraintes de la préserver de par leur couplage. De même la résonance de l'ADN doit changer quand ces protéines changent de conformation sous l'action de l'environnement ou quand elles subissent une mutation non silencieuse. D'où une mutagenèse contrainte, pas spécialement dirigée. Ce qui accélérerait l'adaptation de l'organisme au changement de l'environnement. Mais réciproquement l'ADN adapte sa résonance. Cette résonance refléterait la nature du changement du milieu. Par exemple les bactéries tos sont des thermophiles et le changement de l'ADN se fait dans le sens de son renforcement, des répétitions de G comme dans le codon ggg serait plus homogène, donc plus forte qu'une alternance de G et de C comme dans ggc. Les codons de la proline, pour cette bactérie, se convertissent au codon homogène ccc. Et ces changements contraints   se font en même temps dans tout le génome.

C'est pour ça que je dis que les variations en contenu GC, ou mutagenèse contrainte, est le processus d'adaptation par excellence puisqu'il agit de concert avec la sélection naturelle, avec ou sans erreurs dans les mutations. Pour pouvoir repérer cette variation en fonction du changement de l'environnement il faut faire les expériences adéquates. C'est à dire suivre une population de bactéries en modifiant de façon progressive l'environnement. Ce qui n'est jamais le cas en bactériologie parce qu'on définit un génome dans des conditions optimales et constantes pour la culture de la bactérie.

Nous connaissons la théorie darwinienne, nous venons de voir un processus d'adaptation qui agit en concert avec la sélection naturelle, il nous reste à imaginer ce qui se passe aux premières étapes de l'évolution moléculaire à l'origine de la vie. L'hypothèse qui me parait la plus vraisemblable qui tient compte de la résonance de l'ADN, de son interaction avec les protéines et d'une grande fréquence de mutations, c'est que les bases désoxyribonucléiques soient libres, mais regroupées, qu'elles soient entourées d'acides aminés libres et que cet ensemble ne puisse être stable que s'il se trouve organisé dans le liposome et par lui. Ce liposome je l'ai montré dans "évolution de la membrane prébiotique " posséderait des pores qui lui permettent de communiquer directement avec l'environnement extérieur ou par l’intermédiaire des acides aminés avant que n'apparaissent les 1ères liaisons peptidiques. Ainsi l'organisation moléculaire pourra évoluer de façon continue du minéral vers l'organisation du vivant qu'on connaît. Dans cet ensemble je n'ai pas mentionné les ARNs parce que leurs monomères ne peuvent pas avoir une résonance ou très peut à cause de leur 2'OH et qu'ils peuvent se regrouper avec l'uracile. D'ailleurs la vie actuelle les protéines n'ont cesse d'hydrolyser rapidement les RNAs. Je suppose que, dans mon hypothèse précédente, que les acides aminés et les monomères d'ARNs vont interagir fortement ( c'est ce que j'appelle l'évolution moléculaire interne, n'interagissant pas avec l'environnement extérieur) pour former les ribosomes quand les liaisons peptidiques apparaîtront.

11.10.16 Paris

La logique du code génétique du point de vue de l'ADN

Cette réflexion a été élaborée pendant l'écriture de l'article "les répétitions des bases dans l'ADN des procaryotes" dans wiki et d'après les études des corrélations entre codons dans les protéines du printemps-été à Tanger et Paris.

Je ne considère ici que les propriétés physiques des bases dans l'ADN: purine/pyrimidine, appariements AT et GC, et sens direct ou complément. La logique du code génétique du point de vue de l'ARN, ou plutôt de la machinerie ribosomique, aboutit au code génétique que l'on connaît, qui traduit le codon en aa. Ce qui suis est la copie des synthèses avec leurs dates, sauf la dernière synthèse de ce jour qui sera écrite directement.

• −. 11.9.16 Paris dans repete180816.ods/autres

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Acides aminés participant aux digrammes								occurrence dans les protéines				aas
								respectivement en %					total
répétition de >4G			Gly	Arg	Trp			7.5	4.7	1.1			13.3
répétition de >4C			Pro	Ser	Thr	Ala		4.6	7.1	6.0	9.0		26.7
répétition de >4A			Lys	Asn	Gln	Glu		7.0	4.4	3.9	6.2		21.5
répétition de >4T			Phe	Leu	Ile	Val		3.5	7.5	4.6	6.9		22.5

Codons participant pour 2 bases répétées

(Pour une seule base il y a environ 48 codons. Donc ne font pas la différence entre les 4 cas considérés)

répétition de >4G

GGA,T,C

AGG CGG TGG

GGC très fort les autres très faibles.

répétition de >4C

CCA,T,G

TCC ACC GCC

GCC très fort les autres moyens.

répétition de >4A

AAG,C,T

GAA CAA TAA

Lys très forts, Asn,Glu et Gln moyens faibles, TAA nul.

répétition de >4T

TTC,A,G

CTT ATT GTT

TTA et TTC forts, les autres moyens forts.

GGG très faible

CCC moyen

AAA très fort

TTT très fort

Si on se base sur les acides aminés seulement, sélection:

1. >4G est défavorisé mais >4C le compense: total 40%
2. >4AT, A et T sont équivalents: somme 44%
3. Les aas n’expliquent pas la différence de comportement entre les 2 diagrammes.

Si on se base sur les codons dans l’ADN, résonance (voir l’article sur les corrélations entre codons dans l’ADN:

1. C’est le GGG très faible et AAA, TTT très forts qui peuvent expliquer les diagrammes.
2. Le CCC moyen est estompé par la faible occurrence de la proline seule dans les protéines.

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• −. 21.9.16 dans wiki "les répétitions des bases dans l'ADN des procaryotes" /chapitre discussion

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1. 4 codons pour les plus faibles pour augmenter les répétitions:
   • ggg et ccc
   • mais aussi par analogie les codons ne contenant que c et g: cg et gc
2. 2 codons pour les plus forts pour diminuer les répétitions
   • La colonne de la lysine contient aussi les 2 stops: aaa et taa
   • Phe avec Leu
   • mais aussi par analogie les codons ne contenant que a et t: at et ta (Ile, Tyr)
3. Les colonnes peuvent être identifiées par les doublons:
   • tt, colonne 1: initiation de la traduction, 3 carrés de codons, Phe avec Leu.
   • cc, colonne 2: 4 carrés de codons
   • aa, colonne 3: 8 doubles codons
   • gg, colonne 4: 2 carrés et 2 doubles codons. C'est la colonne qui contient le plus des codons les plus faibles dont un stop: Cys, tga, tgg, agg, ggg, cga, cgt.

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• −. 26.9.16 Paris dans repete180816.ods/classement

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codon dans ADN

code du complement et non le direct

aaa

F

aga

S

ata

Y

aca

C

aag

F

agg

S

atg

Y

acg

C

aat

L

agt

S

att

X

act

X

aac

L

agc

S

atc

X

acc

W

gaa

L

gga

P

gta

H

gca

R

gag

L

ggg

P

gtg

H

gcg

R

gat

L

ggt

P

gtt

Q

gct

R

gac

L

ggc

P

gtc

Q

gcc

R

taa

I

tga

T

tta

N

tca

S

tag

I

tgg

T

ttg

N

tcg

S

tat

I

tgt

T

ttt

K

tct

R

tac

M

tgc

T

ttc

K

tcc

R

caa

V

cga

A

cta

D

cca

G

cag

V

cgg

A

ctg

D

ccg

G

cat

V

cgt

A

ctt

E

cct

G

cac

V

cgc

A

ctc

E

ccc

G

ag

Fa

Aa

ab

* F et A sont forts chacun dans son domaine 4 ou 2. Donc dominent tous les autres.

fg

Ff

Af

fb

* De même pour f et a, mais pour la 1ère base (horizontale)

ag

Fa

Aa

ab

fg

Ff

Af

fb

* b de la 2ème base (verticale) croise f et a de la 1ère base (’horizontale).

− d’où fb avec f qui domine sur 1 faible et obtient 6 codons dans le sens GT (verticale).

F: fort à 4 codons, base du milieu G, liaison forte avec C.

− et le 2ème ab perd 1 codon (stop).

g: fort à 4 codons, base du milieu A, liaison faible avec T.

* g de la 2ème base (verticale) croise f et a de la 1ère base (’horizontale).

A: fort à 2 codons, base du milieu T, liaison faible avec A.

− d’où ag avec g à 4 codons qui domine sur a à 2 codons et obtient 6 codons dans le sens GA (verticale).

b: fort à 2 codons, base du milieu C, liaison forte avec G.

− et le 2ème ag (Ile) perd 1 codon (Met) et devient à 3 codons.

f: fort à 4 codons, base du début G et C, liaison forte avec C ou G.

* Fa et Af se trouvent dans la même confrontation, mais plus accentuée à cause de la force de A et F.

a: fort à 2 codons, base du début A et T, liaison faible avec T ou A.

− d’où Fa qui prend 2 codons sur son miroir ab de Ser/Arg, l’un des 2 croisements les plus faibles.

− d’où Af perd 2 codons (les 2 stops).

* Dans les croisements c’est le G horizontal qui détermine le sens de la domination et non le C horizontal.

− avec le croisement ag, le g de même nature que f se renforcent, fg peut attaquer le A au lieu du T

et les 6 codons se font dans le sens GA; la perte du cdon se fait dans le sens GT.

− avec le croisement fb, celui-ci n’est pas renforcé et attaque T au lieu de A.

Les 6 codons se font dans le sens GT et la perte de codon dans le sens GA.

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• −. 11.10.16 Paris

				Logique du code génétique						* Si je regroupe la colonne 4 du code de la littérature ( code de gauche) par fréquence
				repete110-agg.ods							et les bases 2 et 3 identiques, je trouve la colonne 4 du code à droite.
										−. je commence par les plus faibles
										−. cga/tga		−. agg/ggg		−. tdt/agt		−. tgc/agc
										−. les 2 autres de chaque carré se placent automatiquement ce qui donne le regroupement
											de la 1ère base en purine/pyrimidine comme pour la traduction, et ce qui est nouveau,
											le regroupement at/gc de la réparation de l’ADN qui ne distingue pas les 2 bases appariées.
										* En adptant le même schéma de la colonne 4 pour la colonne 3, pour la position des bases et
											non pour les fréquences, les codons se rangent en reproduisant la similitude des aas:
										−. Asp/Asn		−. Glu/Gln
										−. Tyr/His sont 2 monocycles réactifs								−. Lys/Stp se ressemblent par leur éxagération,
																		maximum et minimum.
										* Pour la colonne 2, la même méthode donne Ser/Thr+Pro/Ala 2 fois et 2 fois Ser/Pro +Thr/Ala.
											−. On peut ranger toute la colonne soit en Ser/Thr+Pro/Ala 2 fois, ce qui impose pour la 1ère base le processus d’appariement.
											−. Soit on range toute la colonne en 2 fois Ser/Pro +Thr/Ala, ce qui impose le processus
											d’encombrement spatial de purine/pyrimidine
										* La 1ère colonne doit imposer la particularité de ttg qui est corrélée à tta et non à ctg,
											et par ailleurs l’unicité de Met. Le dernier carré donne un processus d’appariement.
	111 bactéries			6 protéines/bactérie							Les 2 premiers carrés peuvent suivre un processus spatial avec Phe/Leu + Ile/Val.
	Moyenne protéines 6 555 aas						total	moyenne			Reste le 3ème carré qui peut suivre le processus d’appariement Leu/Ile + Leu/Val.
	%0 du total des échanges						727,721	11.4
	ttt	19		tct	10		tat	18		tgt	4	13	gt		ttt	19		tct	10		tat	18		tgt	4	13
	ttc	19		tca	8		tac	16		tgc	5	9	gc		ctt	15		act	10		cat	9		agt	6	14
	tta	18		tcc	10		taa	0.5		tga	0.3	1	ga		att	26		cct	10		aat	20		cgt	16	15
	ttg	12		tcg	9		tag	0.2		tgg	11	8			gtt	20		gct	17		gat	33		ggt	22	16
	ctt	15		cct	10		cat	9		cga	3	2			ttc	19		tca	8		tac	16		tgc	5	9
	cta	5		cca	9		cac	11		cgt	16	15			ctc	16		aca	10		cac	11		agc	8	10
	ctc	16		ccc	9		caa	14		cgc	20	11			atc	28		cca	9		aac	20		cgc	20	11
	ctg	28		ccg	15		cag	20		cgg	7	7			gtc	18		gca	14		gac	31		ggc	26	12
	att	26		act	10		aat	20		agt	6	14			tta	18		tcc	10		taa	0.5		tga	0.3	1
	ata	13		aca	10		aac	20		agc	8	10			cta	5		acc	18		aaa	38		cga	3	2
	atc	28		acc	18		aaa	38		aga	9	3			ata	13		ccc	9		caa	14		aga	9	3
	atg	24		acg	11		aag	31		agg	4	5	gg		gta	13		gcc	25		gaa	45		gga	13	4
	gtt	20		gct	17		gat	33		ggt	22	16			ttg	12		tcg	9		tag	0.2		tgg	11	8
	gta	13		gca	14		gac	31		gga	13	4			atg	24		acg	11		aag	31		cgg	7	7
	gtc	18		gcc	25		gaa	45		ggc	26	12			ctg	28		ccg	15		cag	20		agg	4	5
	gtg	21		gcg	19		gag	34		ggg	8	6			gtg	21		gcg	19		gag	34		ggg	8	6

 

 

 

 

 

5.9.15  Paris

• Intro:      Thermo/biotique .....autres  ( voir Thermodynaique prébiotique  Tanger 8.8.15 )
  
• Objet:     Liposome dans poche de pétrole   −−> pores, périplasme, soupe prébiotique, tête hydrophile. ( voir évolution membrane  paragraphe "Formation du liposome (avec des pores)" 24.7.14 , périplasme 25.8.14, pétrole paragraphe "pétrole issu de la serpentinisation" et chiralité paragraphe "Synthèse et fixation par estérification de la tête hydrophile"  )
  
• Approche dans les 4 1ers articles:      physique  +  thermochimie, pas thermodynamique physique. (voir pétrole , chimio-osmose ,  chiralité , évolution membrane).
  
• Premiers concepts:    contrainte, organisation, interaction liposome/extérieur.  (voir  La continuité entre l'évolution moléculaire et l'évolution darwinienne 20.7.13)
  
• Thermochimie:      la liaison covalente  −   les différentes approches, autres −−> énergie.
  
• Problème des structures intermédiaires:   et de réseaux de réactions, compatibilité.
• Thermodynamique prébiotique:    Vibration, entropie, organisation, photons, thermostat, évacuation de la chaleur  −−  4ème principe de la thermodynamique: + d'ordre.
• Cristallisations, cristaux aas, propriétés des aas, synthèse de la tête hydrophile, plus bases plus enzymes prébiotiques.
  • Pas d'évolution prébiotique, seulement celle du liposome en interaction avec les aas.
  • Pas de nucléotides prébiotiques.

01.10.15  Paris

• Entropie:   C'est l'énergie potentielle électrostatique et autre (liaison hydrogène et excitation des électrons ....) qui n'influent pas sur la température qui, elle, est le résultat des vibrations (dans un liquide). Cette constations vient du fait qu'on mesure l'énergie de changement d'état. Voir "chaleur latente" dans wiki: cette transformation est réversible et ΔH = ΔS/T.  Il n'y a pas addition.
     Quand on est en phase liquide, en particulier, l'énergie potentielle électrostatique augmente avec la température. C'est pour cela qu'on a cherché à définir l'entropie pour les moteurs thermiques comme suite: énergie cachée ( chaleur latente ou forces de frottement) = une grandeur * température.
     On  retrouve l'énergie de changement d'état dans beaucoup de processus géochimiques avec des réarrangements des liaisons ioniques et covalentes.  Mais c'est comme ça qu'on explique la vaporisation de l'eau par cassure des liaisons hydrogène ou bien celle des acides carboxyliques par formation d'hydrate d'acides plus résistants que la liaison hydrogène (voir vaporisation à partir de "chaleur latente" de wiki citée plus haut).
  
• Introduction:
  • dans l'intro donner l'exemple du cristal comparé à l'ADN qui est le cristal du vivant: propriétés de croissance et résonance  ===>  ces concepts.
  • donner l'exemple d'un enzyme comme entité biologique pour laquelle il a été montré par simulation (modélisation moléculaire qui permet d'appréhender des processus quantiques inatteignables par l'expérimentation) que sa structure contraint le substrat jusqu'à la rupture ou la création d'une liaison covalente. Cette contrainte est due à la structure et à ses vibrations jusqu'à rapprocher les atomes à des échelles quantiques.
• Résonance: J'ai enregistré mésomérie de wiki dans dossier résonance.
  • Définition classique.
  • différente de la délocalisation des électrons et intrication (combinaison linéaire de plusieurs fonctions d'ondes, Fourrier).
  • Il doit y avoir une continuité (principe) entre la résonance avec les vibrations, résonance qui agit de façon quantique sur une orbitale moléculaire jusqu'à la créer ou la casser.
  • Résonance magnétique nucléaire: C'est intéressant pour les actions à distance que j'ai abordée au début de l'article sur la résonance: action à distance du champs magnétique des nuages électroniques des bases  et non de leur champs électrique qui est de toute façon écranté par H2O et environnement.
• Réactions intramoléculaires: tableau ods dans liaison covalente biotique, tableau exhaustif d'après KEGG. Les réactions spontanées à plusieurs réactants  rejoint l'idée que que les réactions chimiques (cassure ou création de liaison covalente) se font dans les enzymes, individuellement et donc le 2ème principe de la thermodynamique ne s'y applique pas quand il est conçu comme désordre ou processus dissipatif.  par contre il s'y applique si on considère l'entropie comme énergie potentielle électrostatique et que l'énergie vibratoire résultante ( par diminution de l'énergie potentielle due aux contraintes faites par la structure) se transmet à l'environnement: il y aura dissipation (~ diffusion) si le système considéré est ouvert, mais énergisation des structures à l'intérieur d'un système fermé ou semi-fermé (liposome). Le liposome peut être considéré comme un  calorimètre: les 2 feuillets étant séparés par le vide ou bien se touchent à peine sans communiquer leurs vibrations.
     Cette individuation des réactants est illustrée clairement par la réplication, la transcription et la traduction: action d'un monomère à la fois. Cette individuation explique aussi la réversibilité ou non du biotique.
  

3.10.15  Paris

• Voir vibration moléculaire dans wiki ==> résonance et rupture de liaison grâce au couplage vibration-électron ==> vibrionique.
• Voir dans évolution prébiotique : bases phosphorylase.ods.
• Les structures intermédiaires justifient mes spéculations dans chimio-osmose prébiotique. Surtout pour le potentiel électrique / structures énergétiques membranaires.  Avec le couplage vibration-électron, ce sont les structures intermédiaires qui vont provoquer la création ou la rupture d'une liaison: processus tout à fait différent de la thermodynamique chimique par déplacement des équilibres chimiques de réactions spontanées. Ces dernières vont exister au début de l'évolution moléculaire (principe de continuité), être remplacées par des réactions de structures simples que sont les surfaces qui vont céder la place aux structures à 3 dimensions faites d'aas, de membrane et puis d'acides nucléiques.
       L'interaction de ces structures avec le milieu extérieur les fait évoluer vers des structures de plus en plus résistantes aux attaques des processus de thermodynamique chimique classique spontanés.
  

7.10.15   Paris

• Plan de thermodynamique prébiotique
  1. Introduction: thermodynamique versus biotique; but chimiste, physicien, biologiste; difficultés.
  2. Préambule: Définition du système à étudier du point de vue thermodynamique.
     • Postulat
     • pétrole prébiotique − soupe et poche de pétrole.
     • formation des liposomes −−> liposomes avec pores (article membrane prébiotique).
     • Têtes hydrophiles = DHAP-P pour glycérol et bases nucléiques.
     • Puis sérine ou glycérol−P pour tête, et acétaldéhyde pour dRN et glycolaldéhyde pour RN.
     • Périplasme 
  3. Principe de continuité: thermochimie classique, chimie de surface, accrochage des aas.
  4. Thermochimie classique dans les 4 articles:
     • chimie des surfaces  +  déplacement des équilibres chimiques.
     • Justification, parce qu'il faut suivre les acquis de la chimie organique et de la thermodynamique. 
     • Problème de la spontanéité.
     • État loin de l'équilibre
       
     • action à distance
  5. Thermodynamique physique classique:
     • n'interviennent que les forces faibles.
     • D'où l'idée de la contrainte par une structure de dimension supérieure dans les 4 articles: la chiralité, la chimie des surfaces poly-anioniques, l’enchaînement des zwitterions (aas et têtes hydrophiles).
     • d'où l'idée d'étudier les milieux condensés suite aux hautes pressions dans le liposome.
     • d'où les concepts suivants.
  6. Les concepts globaux :
        Rappeler le principe de continuité (précédent) et son expression dans "continuité entre les 2 évolutions moléculaires et darwinienne.
     • Contrainte et liberté: un concept +/−. Voir cet article dans:
       • thermodynamique
       • liposome
       • ADN
     • Organisation: structure, voir cet article dans:
       • thermodynamique
       • liposome
       • ADN
     • A/R: voir cet article. Puis diviser en compatibilité et cohésion (chiralité prébiotique) dans les articles essayant d'écrire le concept global. Interaction entre le milieu extérieur et le liposome, interaction milieu extérieur et ADN −−−> d'où les facteurs de transcription.
       
     • Résonance: voir article du même titre. Reprendre les acquis des 3 1ers concepts. Mise en avant des nuages électroniques d'où une force spéciale engendrant champs magnétique et vibrations locales (champs électrique). A revoir en détail dans "nucléotides prébiotiques".
       
     • Vibrations en milieux condensés: énergie, toujours dans la continuité de la recherche de la force de l'ADN. C'est dans le chapitre suivant que je détaillerai le concept. Et dans le chapitre d'après, thermodynamique physique prébiotique, le 2ème principe.
       
  7. Structures intermédiaires, enzymes prébiotiques.
            Présenter l'article sur la modélisation enzymatique. Conséquences:
     
     • Ce n'est pas une structure qui s'adapte à une réaction chimique spontanée de type thermodynamique chimique classique, mais une structure en interaction avec un substrat qui déclenche la réaction chimique. Celle-ci du coup est dirigée non seulement par la structure de l'enzyme mais par l'ensemble des structures qui entourent cet enzyme, donc le liposome, l'ADN et autres enzymes.
     • L'énergie biotique: Comme en électronique l'enzyme a besoin d'énergie (vibrations) pour diriger la réaction. L'enzyme doit rester dans un état vibratoire élevé pour répondre rapidement à une petite contrainte (ou à un champs magnétique à distance venant de l'ADN?) et déclencher la création ou la rupture d'une liaison covalente. Cette énergie est fournie par une hydrolyse et par l'état vibratoire général.
     • L'idée vient des hydrolyses des RNA −−> économies, hydrolyses, chimie des enzymes=Michaelis!
  8. Thermodynamique physique prébiotique:
     • 2ème principe: L'entropie ce n'est pas du désordre mais de l'énergie qui ne se traduit pas par de la chaleur, c'est la chaleur latente de fusion, de vaporisation ou de changement d'état. Cette entropie représente en fait l'énergie potentielle électrostatique et d'autres énergies qui ne se transforment pas en chaleur (gravitation, magnétisme). Dans un système ouvert la dissipation de la chaleur par photons fait partie de cette énergie cachée. Un système fermé ou isolé est en fait directement en contact avec le vide spatiale, comme une planète. La seule énergie qui puisse s'évader se fait par les photons infra-rouges ou par la libération gravitationnelle de certaines molécules.
       
     • Dans le système du liposome: définition du système fermé classique, définition d'un système semi-ouvert comme le liposome.
       • Possibilité d'organisation des vibrations à l'intérieur. Une structure organisée organise de plus en plus son environnement et par là même augmente son organisation propre. On peut remplacer, dans le cas du liposome, le concept de désordre toujours de plus en plus grand du 2ème principe de la thermodynamique par le concept d'organisation toujours de plus en plus grande.
       • Le liposome est un thermostat grâce aux 2 feuillets.
       • Échange de la chaleur avec l'extérieur par les pores.
       • Le feuillet externe est en interaction avec le milieu extérieur.
       • Le feuillet interne est en interaction avec l'intérieur du liposome.
     • Évolution de l'organisation vers plus d'organisation grâce aux aas plus les têtes hydrophiles:
       • les pores
       • l'ADN qui est un cristal en croissance
       • les enzymes prébiotiques
       • les enzymes énergétiques de la membrane: Périplasme et potentiel électrique  −−> formation de l'ATP.
  9. Propriétés des acides aminés:
     • Voir les 4 articles − reprendre les différentes trouvailles.
     • Les 1ers aas de la soupe prébiotique.
     • Les aas synthétisés comme les 1ers acides nucléiques: indole, phénol puis Trp Tyr Phe.
     • manque His ?
     • Récursivité des aas  − un seul aa peut être catalyseur.
     • Les aas aromatiques sont des antennes magnétiques pour le magnétisme de l'ADN. En plus ils portent une fonction chimique −−> OH / Tyr, NH / Trp, His: il ne faut pas de délocalisation électronique autre que celle du cycle  −−>  donc pas de CO2-, de NH3+.  Le NH2+ de His est dans le cycle.
     • Compatibilité entre aas:
       • le concept
       • Les intéines
       • L'aspartate
       • Petitesse des aas et cristallographie

12.10.15  Paris

• Le potentiel électrique
  J'ai suggéré dans évolution de la membrane prébiotique que la ségrégation Na/K pouvait se faire grâce aux pores qui se sont formés par processus physique lors de la formation du liposome pénétrant dans la phase eau de la poche de pétrole prébiotique. Ce sont les ions Na+ entourés de leurs H2O qui quittent le liposome et j'en ai déduit qu'il y a moins de molécules H2O libres et plus d'adsorbées aux structures qui se mettent en place : le liposome et les groupements d'aas. Le potentiel électrique est nul puisque je suppose que les K+ remplacent les Na+, mais la pression osmotique ne l'est pas dans l'hypothèse de l’adsorption. Aussi il y a de façon permanente une circulation d'eau entre l'intérieur et l'extérieur.
      C'est pendant  la mise en place progressive des aquaporines prébiotiques que la circulation va changer. La multitude de molécules différentes dans le liposome suite à la mise en place des structures intermédiaires par piégeage des aas entre eux et par les têtes hydrophiles, et la circulation très rapide des têtes hydrophiles (voir discussion wiki de chiralité prébiotique) vont provoquer des accumulations d'ions (entourés d'eau) sur une surface par rapport à l'autre. Ces accumulations vont durer plus longtemps à cause du contrôle de l'eau par les aquaporines en formation. Cela ressemble un peu à la circulation atmosphérique où l'accumulation des nuages est telle qu'il se forme une différence de potentiel électrique entre le sommet et le bas du nuage.
     Certes à l'échelle du liposome il n'y aura pas de décharge mais certains pores vont réagir en regroupant des aas et des hydroquinones pour contrecarrer cette différence de potentiel. Ces pores seront le lieu des futures enzymes membranaires du système énergétique membranaire.
     Donc au début de l'évolution moléculaire doivent se former des potentiels électriques issus du déplacement des ions Na+. Les potentiels issus du déplacement de protons vont se former plus tard quand ils seront transportés sous forme moléculaire, je veux dire sous forme NADH qui est un cofacteur assez gros représenter un substrat vis à vis des groupements d'aas (ou enzymes) et que les pores puissent les empêcher de circuler. Le proton lié aux molécules d'eaux appartient à la thermochimie classique et circule relativement rapidement par rapport aux ions Na+ et K+.
  
• Les cofacteurs
  D'après ce qu'on sait du métabolisme actuel les enzymes qui ont le même cofacteur sont nombreux. Ces enzymes ou les groupements d'aas correspondants doivent se ressembler beaucoup. D'après le concept de structure intermédiaire , une fois un groupement de ce genre est fait, il est facile d'en faire un autre semblable en ajoutant quelques aas nécessaires à l'interaction structure/substrat. C'est ainsi que les groupements à ATP et à B6 vont apparaître rapidement dans l'évolution moléculaire. De même les groupements qui vont protéger et réparer l'ADN du fait de sa structure répétitive. Le Phosphate activant beaucoup de petites molécules va devenir aussi un facteur pour faciliter les regroupements d'aas. C'est cette interaction Phosphate−structure d'aas qui constitue le fondement de la chimie à l'intérieur du liposome.
  

8.11.15  Paris

1. Les mouvements d'ensemble.
2. le concept de complexité/simplicité  −−> destructions des protéines et de ARNs, duplication simple des éléments.
3. les ponts d'hydrogène et les dipôles.

1. Les mouvements d'ensemble

  Quand un ion se déplace dans le liquide, l'ensemble des molécules du liquide se déplace pour respecter la neutralité des charges ou plutôt par polarisation. La neutralité des charges permet de concevoir que le cristal d'origine (sans eau) se maintient même s'il se déforme. En effet imaginons que le cristal se trouve dans l'espace et qu'on y ajoute de l'eau. A partir d'une certaine quantité d'eau une goutte de solution se formera. Le cristal n'a plus une forme géométrique, avec des arêtes, mais devient sphérique. D'ailleurs sphérique comme les PLDs forment une vésicule sphérique. Nous voyons ainsi que le liposome peut être vu comme un cristal dans l'eau.  C'est le récipient idéal pour faire des expérimentations pour la question de l'origine de la vie. Nécessitant néanmoins des pores pour communiquer avec l'extérieur. Ce qui est le cas comme je l'ai suggéré dans "évolution de la membrane prébiotique".

  Comment se font alors les mouvements d'ensemble quand on a un liposome dans une soupe prébiotique? Les mouvements d'ensemble de l'extérieur vont être découplés de ceux de l'intérieur. Cependant, suivant le principe de continuité et la présence des pores, le découplage n'est pas total. En effet les pores vont imposer des contraintes aux mouvements d'ensemble, imposant à leur tour des contraintes sur la structure des pores  et sur sa formation (son évolution). Arrivé au stade d'évolution finale (le biotique actuel) ceci dse traduit par le contrôles des entrées -sorties de toutes sortes de molécules par les protéines membranaires.

  Comment se font alors les mouvements d'ensemble à l'intérieur du liposome? Ces mouvements sont sous le contrôle des PLDs du feuillet interne. En effet il y a organisation. Les mouvements ne se font plus en 3 dimensions totalement. Les mouvements des PLDs se font en dimension 2. Par ailleurs les PLDs forment des ponts d'hydrogène dont le dipôle varie et passe par un maximum quand le P est protoné et le N sous forme de NH2, et un minimum quand on a PO−  NH3+. Les mouvements de ces PLDs ne passent pas vers l'extérieur, en tout cas après la formation des groupes d'aas membranaires.    De même les mouvements des PLDs du feuillet externe ne passent pas vers l'intérieur et répondent aux mouvements d'ensemble de l'extérieur.

  Nous voyons ainsi que le liposome est le premier facteur d'organisation. Le feuillet interne va certainement contribuer à la sortie de Na+ tout à fait au début de la formation du liposomequand les pores sont en début de structuration notamment au moment du remplacement des PLDs du pore par des aas.

  Les aas vont constituer le 2ème facteur d'organisation. En effet j'ai déjà mentionné le lien étroit entre PLDs et aas grâce aux têtes zwitterioniques  des aas et des PLDs (voir chiralité prébiotique). Les aas vont être entraînés par les PLDs de l'extérieur vers les pores, puis par ceux des pores au début de la formation du liposome, ensuite par les aas de ces pores et enfin par des protéines membranaires. Mais la participation des aas dans l'organisation ne s'arrête pas là puisque grâce à leur zwitterions ils peuvent se rapprocher les uns des autres et former des groupements ayant des contraintes spatiales et électrostatiques comme des protéines, d'une intensité et efficacité beaucoup plus faibles. Mais c'est là l'origine de l'homochiralité des aas: un rapprochement se fait avec la chiralité L (mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre ou fermeture), alors que l'éloignement se fait avec la chiralité D. Ce facteur d'organisation des aas est en synergie avec l'organisation imposée par les PLDs du liposome, qui se maintiennent dans la couche interne et maintiennent sa cohésion grâce aux mouvements de fermeture ( mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre). Dans "chiralité prébiotique" j'attribuais l'homochiralité à la cohésion du liposome, mais ici je l'attribue à cette propriété de fermeture en générale en synergie avec celle des PLDs et surtout par la dimensionnalité de la structure du feuillet interne qui constitue le 1er facteur d'organisation. 

  La synergie entre PLDs interne et aas se traduit par de plus en plus d'organisation à l'intérieur du liposome.  Pour respecter le 2ème principe de la thermodynamique , la diminution de l'entropie à l'intérieur est compensée par une augmentation de celle de l'extérieur grâce à la sortie de molécules vers l'extérieur  et surtout par la sortie des molécules d'eau dans un état vibratoire dont l'entropie doit correspondre à celle échangée.

  Un autre facteur organisateur du liposome est l'incorporation des molécules hydrophobes dans la bicouche et notamment les bases nucléiques. Les bases nucléiques en s'assemblant dans la bicouche vont former le 3ème facteur d'organisation pour l'origine de la vie. En effet ce ne sont plus les ponts d'hydrogène des zwitterions ou l'hydrophobie des chaînes aliphatiques qui constituent les forces d'organisation, mais c'est la résonance électronique des nuages d'électrons des bases qui constitue la force d'empilement ou stacking. Cette force d'empilement va être effective et se décupler avec la formation de l'ADN. Mais c'est le rapprochement des bases puis leur empilement qui va provoquer leur attachement aux sucres−phosphates puis les phosphates entre eux, pour donner l'ADN, mais surtout constitue la force d'évolution  qui, comme un cristal, va croître à l'infini.

2. Le concept de complexité / simplicité

  Cependant, même dans le monde minéral, le gigantisme est rare, le gigantisme de l'ADN dans le liposome est limité par la taille de ce dernier. Mais alors que le cristal est limité par l'attaque de son environnement (diffusion des molécules de toute nature) , l'ADN est contraint, par l'évolution de l'organisation interne, par l'encombrement spatial et la complexité de cette organisation: il est contraint de se dupliquer.  La duplication est une forme simple en réponse à la contrainte de la complexité.  C'est le concept complexe / simple. Vis à vis de l'évolution moléculaire, une forme simple pour permettre la circulation, la fluidité et la compatibilité c'est la destruction et le recyclage des structures complexes intermédiaires nécessaires à la croissance de l'ADN. C'est la destruction des ARNs et des protéines.

3. Les ponts d'hydrogène et les dipôles:

  J'ai écrit ce jour, plus loin, sur ces ponts. Le plus intéressant c'est de reconsidérer le concept d'organisation avec les dipôles des ponts d'hydrogène dont les dipôles peuvent passer d'une intensité puissante, maximale, mais peut tout aussi bien s'annuler presque en passant par un minima. Les PLDs et les aas en possèdent et constituent les 1ers facteurs fondamentaux d'organisation à l'origine de l'organisation de la vie.

 

 

 

19.6.15  Paris

1.  Aberration biochimique

2.  Energie biotique

3.  La thermodynamique en question

4.  Energie prébiotique

5.  La résonance dans l'ADN prébiotique

6.  La première liaison covalente est une condensation déshydratante

7.  Récupération de l'énergie prébiotique perdue, du milieu extérieur

8.  Evolution vers l'énergie biotique

22.6.15  Paris

1.  Aberration biochimique

2.  Energie biotique

3.  La thermodynamique en question

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La thermodynamique en biotique doit interdire (contraindre), pour la création d'une liaison covalente, toute réaction spontanée et permettre (contraindre) des réactions thermodynamiquement (delta G) interdites. Pour interdire les réactions spontanées il faut et il suffit que le solvant soit contrôlé, c'est à dire retenu par les structures, ne pouvant être utilisé que par la contrainte (cas de l'hydrolyse). C'est le cas de H2O. Le cas de la solvatation par les chaînes aliphatiques de la membrane, celle-ci impose sa structure et sa dynamique (queues aliphatiques) qui ne permettent que certains processus réactionnels (acides aminés et molécules hydrophobes). Les liaisons covalentes interdites créées doivent être stables, c'est à dire sans réactions intramoléculaires sauf celles compatibles avec la logique de l'évolution moléculaire (contrainte dynamique et évolutive).

Les contraintes vont changer au fur et à mesure de l'évolution moléculaire, car chaque nouvelle structure, chaque nouvelle organisation avec les nouvelles liaisons covalentes vont créer de nouvelles contraintes qui créeront de nouvelles structures, organisations et liaison covalentes.  C'est la contrainte évolutive.

La contrainte dynamique c'est l'enchainement des mouvements: l'organisation n'est pas seulement structurelle mais dynamique aussi. Une contrainte dynamique va être plus intense (plus contraignante, 'plus logique') car à la structure et à l'organisation vont s'ajouter la contrainte du mouvement et de la séquence. Toute seule la contrainte du mouvement est faible (mouvement brownien faible et non les vibrations qui inerviendront en résonance), celle de la séquence (contrainte dans le temps) faible (concerne l'interaction entre quelques molécules seulement) et temporaire du fait de sa nature séquentielle même.

Les réactions covalentes intramoléculaires compatibles ne sont pas soumises à la contrainte de l'organisation, seulement à la structure de la molécule ou de la macromolécule. La catalyse enzymatique, étant donné les nombreuses liaisons non covalentes entre le substrat et l'enzyme, peut être considérée comme une réaction intramoléculaire. L'interaction entre macromolécules, sans faire intervenir nécessairement la création de liaison covalente (phosphorylation d'un radical par exemple) peut être assimilée à une interaction intramoléculaire tant les distances entre atomes peuvent être faibles et provoquer des réarrangements électroniques. Mais les réactions covalentes intramoléculaires compatibles les plus intéressantes sont celles qui surviennent dans les petites molécules et qui, du faite qu'elles ne détruisent pas l'organisation d'ensemble (compatibilité), créent une nouvelle étape dans l'évolution moléculaire car, en apportant ses contraintes propres, elle fait évoluer l'organisation globale comme l'auraient fait les premières liaisons covalentes créées par les premières organisations prébiotiques. L'exemple le plus spectaculaire que j'ai trouvé jusqu'à maintenent, est la biosynthèse des Bétalains chez les plantes.

Revenons aux créations des premières liaisons covalentes aux premières étapes de l'évoltion moléculaire. Il est évident que le contrôle du solvant pour interdire les réactions spontanées demande une organisation (contraintes) globale plus complexe que l'organisation (contraintes) permettant les réactions interdites. Les réactions interdites sont endergoniques et ne génèrent pas de chaleur à gérer en retour. Par contre les réactions spontanées et contrôlées sont exergoniques et libèrent de la chaleur qui doit être gérées par l'organisation; c'est le cas de l'hydrolyse. Aussi, si la contrainte pour créer une liaison covalente doit être la plus forte possible, celle des réactions interdites devraient se faire en premier d'autant plus qu'elles créent une liaison covalente que les réactions spontanées et contrôlées cassent. Voilà le premier exemple, mais fondamentale de la contrainte séquentielle.

Se pose alors le problème quelle est la première liaison interdite, endergonique créée? C'est l'ADN et non l'ATP......voir résonance.

Quelles sont les liaisons chimiques impactées ensuite: chaque organisation et structure se fait avec les nouvelles molécules et crée donc de nouvelles contraintes qui créent de nouvelles molécules et donc de nouvelles structures. Aussi si tout à fait au début de l'évolution moléculaire les molécules formées par déplacement des équilibres de réactions spontanées, très vite les réactions spontanées deviendront inexistante et les nouvelles réactions doivent être compatibles avec l'organisation pré-existante. Selon le principe de continuité, après la formation des liposomes (avec pores voir évolution de la membrane prébiotique), c'est la surface poly-anionique des acides gras qui va contraindre à la synthèse des têtes hydrophyles par déplacement des équilibres des réactions spontanées notamment de phosphorylation de la DHA et de la réaction de formose produisant cette DHA. La synthèse des têtes hydrophiles nécessiterait H2 présent dans la soupe prébiotique (voir chiralité prébiotique). Les nucléotides monophosphates se formeraient en même temps: les bases nucléiques sont hydrophobes et présenteraient le NH réactif à l'intérieur de la vésicule et sera lié au glycéaldéhyde-P et celui-ci sera lié à son tour soit au glycolaldéhyde, pour les ribonucléotides, soit à l'acétaldéhyde, pour les désoxyribonucléotides. L'acétaldéhyde provenant des processus de Fischer-Tropsch (soupe prébiotique) et glycolaldéhyde provenant de la réaction de formose.

4.  Thermodynamique prébiotique

5.  La résonance dans l'ADN prébiotique

6.  La première liaison covalente est une condensation déshydratante

7.  Récupération de l'énergie prébiotique perdue, du milieu extérieur

8.  Evolution vers la thermodynamique biotique

26.6.15  Paris

4.  Thermodynamique prébiotique

Mettons en parallèle les conditions initiales de base pour démarer les réflexions sur la thermodynamique classique et la thermodynamique prébiotique.

• Themodynamique classique
  • Système fermé sans échange de matière
  • tout travail mécanique ne résulte que de la pression appliquée de l'extérieur
  • Aucune interaction entre les molécules, ou pas d'énergie potentielle (gaz)
  • Un nombre astronomique de molécules (univers)
  • dissipation de la chaleur ou principe des forces de frotement
  • La réflexion commence avec un système qui évolue vers un équilbre, donc au départ il y a eu dedans ou a subi un processus énergétique spontané (réaction chimique).
• Thermodynamique prébiotique
  • Système semi-fermé avec échange de matière, molécules: membrane semi-perméable avec des pores.
    
  • La pression est celle dans lequel se trouve ce système.
  • Les molécules sont en interactions multiples et variées (différentes molécules) s'arrêtant à la limite quantique (pas de liaisons covalentes spontanées).
  • Un nombre limité d'entités constituant le système: E.Coli 10e12 de molécules équivalentes à H2O en masse; autant de CH2 contenus dans un acide gras par exemple.
  • La dissipation de la chaleur se fait par les infra-rouges.
  • La réflexion commence avec un état d'équilibre apparent du système et de son environnement ( vésicule dans la soupe prébiotique): pas de précipitations, pas de processus spontanés. C'est l'équilibre atteint par la thermodynamique classique: réactions chimiques en équilibre dynamique. Le système évoluant vers un système organisé. Il s'agit d'imaginer un scénario aboutissant au moins à un début pouvant déboucher vers l'organisation biotique qu'on connait.
    

Conséquences

entropie égale manque de connaissance (information). L'organisation appelle à plus d'organisation.

Il n'y a pas de force de frottement, mouvement perpétuel. La chaleur se dissipe partiellement grâce à la bicouche.

L'organisation aboutit à la résonance d'où création de liaisons covalentes sous la contrainte de la structure.

Le nombre faible des intervenants implique une reproduction

L'organisation n'implique pas un transfert d'entropie mais une réorganisation de l'énergie calorifique: les mouvements perpétuels sont organisés par la structure.

28.6.15  Paris

Ma réflexion sur la thermodynamique prébiotique a continuée. Il faut d'ailleurs développer plus les conséquences énumérées le 26.6.15. Mais ma recherche sur l'échange de matière en thermodynamique (classique!) m'a montré qu'elle est bien prise en compte avec la théorie de l'activité chimique. Seulement les résultats auxquels aboutit cette théorie, sont certains, effectifs et intéressants, mais n'étudient que des situations simples comme par exemple 1 molécule avec des états différents dans le diagramme des états d'un produit pur, ou bien encore la pression partielle d'une molécule donnée dans un gaz. On est loin des centaines de types de molécules en interaction avec des surfaces et des structures. Suis-je toujours en thermodynamique classique? Je commençais à désespérer car à ce moment on aura un mélange de désordre (entropie) et d'ordre ne pouvant les séparer comme je le préconisais le 26.6.15.

En poussant ma compréhension de l'énergie thermique classique, en lisant la genèse du 2 ème principe de la thermodynamique élaboré par Sadi Carnot, je me suis rendu compte que si la thermodynamique classique ne traite que de la chaleur, la biochimie s'intéresse plus précisément qu'aux transferts d'énergie interne: les liaisons du glucose qui se transforment en liaison d'ADN, en utilisant la théorie thermodynamique. Ce qui lui permet d'élucider le rôle des enzymes dans ce cadre, en rendant possible des réactions interdites en leur absence. Mais une application complète de la théorie thermodynamique semble être éludée. L'exemple en est l'aberration des hydrolyses que j'ai mentionnée dans le chapitre "aberration biochimique". C'est ainsi que j'ai cherché à savoir si l'énergie des hydrolyses, que je pense être énorme, se retrouvait dans des bilans de calorimétrie globaux faits sur une bactérie après un cycle de croissance complet. Tout ce que j'ai trouvé c'est la chaleur dégagée par unité de temps pour suivre la vitesse de croissance. Ce qui m'intéresse c'est la différence d'énergie interne au départ et à la fin du cycle, et la chaleur dégagée tout le long du cycle. Est-ce que la chaleur dégagée correspond exactement à ces hydrolyses ou bien une partie se retrouve dans l'énergie interne finale? pas nécessairement dans des liaisons covalente, ce qui reviendrait à supposer que les réactions spontanées qu'on provoque invitro se font? Mais plutôt cette énergie se trouverait dans le maintien d'un état vibratoire permanent par exemple, comme je le suppose.

Mais il me paraît de plus en plus que dans la bactérie tout est organisé. A voir les aquaporines qui régissent l'entrée et la sortie de l'eau. Mais même au début de l'évolution moléculaire, les pores nouvellement formés ne devrait pas avoir de gros débit, de même l'organisation qui se met en place ne concernerait pas seulement les structures, mais aussi la circulation des molécules. Les molécules d'eau libres, ne contenant aucune autre molécule ou ion, auraient le désordre entropique stipulé par la thermodynamique classique et circuleraient dans une voie rapide pour être en contact avec l'eau de l'extérieur.

Maintenant tout cela me paraît cohérent avec la thermodynamique classique: La chaleur dégagée par l'hydrolyse se retrouve dans les vibrations de l'hydrolase qui le comunique au reste de la cellule. Ces vibrations sont nécessaire au maintient de la conformation spatiale et énergétique des protéines pour dirriger le substrat vers le site actif et faire sortir le produit d'une réaction endergonique, mais aussi la chaleur dégagée par l'hydrolyse va se transformer en travail mécanique (énergie ordonnée) pour l'organisation de la circulation globale, et une partie de cette énergie se retrouve sous forme d'entropie dans l'eau libre qui va subir les transferts thermiques préconisés par la thermodynamique classique, en contact avec le milieu extérieur en passant par les pores qui évolueront avec l'organisation générale de la cellule. 

Cette note du 28 est la suite du 26.6.15.

Introduction de l'article: partir strictement de l'article 'évolution de la membrane prébiotique' (wiki) qui parle d'estérification dirrigée et d'organisation. Ajouter l'adsorption que j'ai développée à la suite de l'article: évolution de la membrane prébiotique ici, puis 'Origine de la vie, le concept global' et enfin peut-être 'écriture du concept global'. Poser le problème de l'entropie qui n'est pas pris en compte dans l'hypothèse de l'adsorbtion. Faire, à ce moment, le pont avec aberration.

1.  Aberration biochimique

le tableau des énergies (voir thermodynamique biotique dans concept global). Importance de la régulation de la chaleur avec les hydrolases à P. Essayer d'estimer la quantité de chaleur dégagée.

2.  Energie biotique

Hypothèse des vibrations nécessaire à la conformation des protéines et circulation. Ne parler de l'entropie que dans thermodynamique prébiotique. Parler des circuits en prenant l'exemple des aquaporines qui seraient le modèle pour les autres portéines membranaires ou non. Parler de l'importance des pores et des canaux par le nombre énorme de processus qu'ils gèrent et doivent être en relation avec l'ADN et son organisation en résonance: les opérons associant facteurs de transcription, pores et voie métabolique ou un autre processus.

7.7.15 Paris

Thermodynamique prébiotique

• Intro
• Biochimie en questions
  • Diffusion nucléase vers DNA − état activé −−> constante d'équilibre non valide
  • Hydrolyse / condensation dH2O; −  diffusion (membrane prébiotique)
  • réactions inerdites suivant le ΔG;
  • La chaleur dégagée par les réactions − hydrolyse RNA et protéines.
• Thermodynamique biotique
  • Energie biotique
    • Vibration = simulation −−> mécanisme non prévu par l'état activé
    • Chaleur = vibration + IR
    • membrane = isolant
  • Energie thermique à la place du désordre (diffusion) du 2ème principe de la thermodynamique
    • Aquaporine (et de nombreux autres pores) −−> organisation structurale et dynamique
    • Energie thermique externe = feuillet externe
    • Energie thermique interne = feuillet interne
    • Echange énergie thermique par les pores
    • Organisation des vibrations = travail mécanique
• Thermodynamique prébiotique
  • Pour y arriver à partir de la thermodynamique biotique: il faut applique le principe de continuité
  • Passage d'une organisation à la suivante: chaque organisation a ses liaisons covalentes propres qui disparaissent avec elle.
    • Soupe prébiotique: biochime −−> état d'équilibre
    • Surfaces: têtes hydrophiles, pores. Feuillet interne, externe; nucléotides.
    • organisation en volume: c'est le liposome avec la circulation et l'organisation des ions
    • Groupements d'aas −−> groupements de nucléotides d'où
      • résonance
      • ligase
      • ARN/ADN
    • Périplasme
  • Pas de réactions spontanées de la chimie organique.
  • Concept de contrainte / liberté
  • Concept d'interaction:
    • avec l'extérieur = cohésion
    • avec l'intérieur = compatibilité  

Introduction:

Chapitre 5 de chiralité. C'est comme si je raisonnais séparément sur les réactions à liaison covalente et sur l'organisation. Les réactions sont analysées comme dans l'hypothèse du système ouvert d'un réseau de réactions ( 1ère hypothèse de mes travaux: coenzyme + aas). L'organisation ne mentionne pas la thermodynamique, alors que je le savais pour l'auto-assemblage des lipides. Les réactions covalentes sont considérées sans les enzymes alors que dans chimio-osmose prébiotique et au début du chapitre 5 de chiralité je revendique la nécessité d'inclure l'enzyme, comme je le penses aujourd'hui, toute catalyse est une réaction intramoléculaire.

C'est dans cet article que je considère le liposome et son organisation, ainsi que les réactions covalentes qui s'y déroulent d'un point de vue thermodynamique global.

9.7.15 Paris

• 1. Intro
• 2. La thermodynamique du liposome
  • Parallèle thermodynamique des gaz − T, P, semi-fermé, échange chaleur-matière.
  • La biochimie en question:
    • Nucléase / ADN
    • Hydrolyse en compétition avec hydrolases −−> interdire la thermodynamique classique
    • Réactions interdites : ΔG, condentions dH2O.
    • Beaucoup de réactions qui dégagent de la chaleur, en contradiction avec économie/évolution.
  • La thermodynamique classique (ou plutôt la chimie organique)  −−> ΔG à l'initialisation de l'évolution moléculaire:
    • Chimio-osmose prébiotique    −−>  :
      • potentiel électrique moteur à la place des ΔGs.
      • organisation du liposome en 5 zones.
      • Les protéines organisent la réaction par le transport des substrats et des produits.
    • Chiralité prébiotique:
      • piégeage des aas et déplacement des équilibres.
      • organisation des feuillets pour la cohésion
      • Cohésion −−> pression hydrostatique à l'intérieur.
      • Toujours principe de continuité à partir de thermodynamique classique.
      • met l'interdiction des réactions pour plus tard.
    • Evolution de la mrembrane prébiotique:
      • Formation des pores.
      • Ségregation Na/K −−>
        • adsorption de H2O  −−> 
        • réactions interdites avec ΔG.
          
        • potentiel électrique
        • hydrolyse contrôlée
      • Groupements d'aas −−> quelles sont les 1ères réactions ?
      • Insuffisance: hypothèse faible, car pores pas assez formés pour empêcher le remplacement de l'eau partie avec Na avec de l'eau sans Na et donc pas d'adsorption.
• 3. La thermodynamique biotique
  • Modélisation  −−> état d'activation  différent de chimie organique
  • Les vibrations
  • La membrane  −−> isolant thermique: face interne, organisation interne; face externe, intreaction avec le milieu extérieur.
  • La chaleur
  • Les aquaporines et les autres pores: organisation-structure, organisation-dynamique
  • Organisation de l'énergie thermique  −−>
    • Echange spécifique avec l'entropie externe en utilisant l'entropie des H2O libres monnaie d'échange.
    • Par résonance faire entrer les molécules adéquates. Cela veut dire une molécule donnée avec ses vibrations. Cela consiste à prendre de l'énergie thermique de l'extérieur, jusqu'à prendre celle des petites molécules comme H2O, et dans le cas extrême −−> reproduire le voisinage du milieu extérieur ( exemple des protéines glaçogènes et des bactéries psychrophiles). C'est comme si l'organisation à l'intérieur représente le froid, alors qu'elle contient toujours de l'énergie thermique sous forme de vibrations organisées en des structures rigides (protéines).
      Le 2ème principe de la thermodynamique est sauf, mais il prend une autre interprétation dans le cas du vivant: l'organisation appelle à plus d'organisation.
      
• 4. Thermodynamique prébiotique: C'est la partie la plus intéressante car on va pouvoir passer de la thermodynamique classique à la thermodynamique biotique suivant le principe de continuité.
  • voir thermo-prébiotique du 7.7.15.
  • parallèle avec cristallisation minérale: structure rigide en parallèle avec structure dynamique −−> évolution.

15.7.15  Paris

L'état vibratoire

Une molécule a un état vibratoire qui dépend de sa structure spatiale et de sa composition électronique. Na et Cl sont sphériques avec une charge élémentaire.

• Na est petit et accroche fortement les H2Os, l'ensemble a un état vibratoire.
• K est plus grand et accroche moins les H2Os à cause de sa charge répartie sur une plus grande surface.
• K+ a les mêmes caractéristiques que NH4+, taille et une seule charge répartie sphériquement.
• K+ va entrer en résonance avec −CO2-  et −PO4^-− dont la charge est répartie sur 2 atomes . Ces 2 derniers sont semblables mais −PO4^-− est plus puissant et c'est lui qui mène la danse.
• Un aa a une pince électronique  −CO2- / −NH3+ . Elle peut pincer une seule H2O.
• Dans la membrane 2 PLDs se comportent comme le zwitterion de l'aa, mais PO4- est plus puissant et entraine −NH3+ de l'éthanolamine. Le lien est plus lâche et les PLDs peuvent se mettre en queue-leu-leu. Deux PLDs peuvent être réunis par un aa, d'où l'organisation évolutive fondamentale qu'ils créent.

L'entropie vibratoire:

Propre aux liquides. L'énergie vibratoire (mouvement perpétuel) d'une molécule (fréquence, force et amplitude de la vibration) peut être modifiée par les molécules voisines . Etant donné le caractère ondulatoire des vibrations, un groupe de molécules peut entrer en résonance. Cette résonance exacerbe ou diminue l'état vibratoire de la couche électronique d'une molécule et notamment celui des 2 électrons d'une liaison covalente ou d'une liaison hydrogène.

Ainsi il y a mouvement différentiel des molécules du à leur différence de complexité vibratoire et c'est ce qui explique la ségrégation Na/K dans les liposomes ainsi que l'entrée de molécules à complexité vibratoire compatible avec l'état vibratoire de l'organisation intérieure. Ainsi il y a échange de molécules ( et d'ions ou de molécules polaires hydratées) entre l'intérieur organisé et l'extérieur.

L'état vibratoire de l'ensemble (intérieur et extérieur) qu'on peut identifier à l'entropie d'un gaz parfait, mais où les déplacements linéaires sont remplacés par des vibrations, ne change pas. A l'intérieur les vibrations s'organisent grâce aux affinités électroniques, à la géométrie des molécules et à l'organisation spécifique du liposome. L'extérieur n'ayant pas de frontière subit la diffusion et son organisation correspond à la notion d'entropie (désordre) définie par la thermodynamique classique.

L'énergie dans un liquide 

est la somme des énergies vibratoires, potentielles (attractions électro-statiques et peut être gravitationnelles par l'intermédiaire de la pression hydrostatique) et photoniques (IR). L'énergie contenue dans une liaison covalente ne fait pas partie de l'énergie du liquide de même que l'énergie intra-atomique. L'énergie d'une liaison covalente va se transformer en énergie du liquide quand les vibrations électroniques de la liaison vont entrer en résonance avec les vibrations d'un groupe de molécules résultant de la résonance des vibrations de ces molécules. 

Ainsi l'énergie du liquide ne change pas, mais elle est distribuée différemment entre le liposome et son environnement. L'énergie issue de la rupture d'une liaison covalente ( ou d'une liaison hydrogène ou d'ionisation partielle) va servir à rendre plus rigide l'organisation (énergie minimale du cristal) qui l'a provoquée, en créant de nouvelles liaisons covalentes. Une partie de l'énergie produite va se transmettre aux vibrations des structures organisées, ce qui leur donne une force plus grande de résonance qui provoquera d'autres ruptures. Une partie de l'énergie vibratoire créée va être communiquée aux molécules circulant vers l'extérieur.  Enfin une partie de l'énergie de la rupture de la liaison covalente est transformée en chaleur photonique (Infra-rouges) qui, en principe, est dissipative. Mais la membrane a 2 feuillets ne se touchant pas doit être un isolant pour les infra-rouges (capacité calorifique des acides gras de wiki). Cette chaleur photonique va aussi participer à l'organisation de l'intérieur du liposome et sera échangée avec son environnement par les pores.

L'énergie vibratoire correspond à l'énergie cinétique en mécanique. Il y a conservation de la somme énergie potentielle + énergie cinétique. Par contre en mécanique on accède à l'énergie interne par la masse, alors que dans un liquide on y accède par les liaisons covalentes où elle se manifeste aussi par des vibrations mais de nature différente. On perd ici cette incongruité qu'est la masse en mécanique (E = mc2).

Distribution des charges ou distribution de l'énergie potentielle dans le liposome.

Les aas et les PLDs s'auto-neutralisent. Restent les Cl-  PO4-  K+  Na+  Mg++  Ca++  ..... Mais les PLDs se trouvent sur une surface et vibrent à très haute fréquence. Les PLDs peuvent accrocher des aas. La ségrégation Na/K fait sortir NaCl. Donc le volume à l'intérieur du liposome va se structurer en énergie potentielle: PLDs à charges vibrantes, une sphère de K+ puis une sphère au centre de PO4- et Mg++ qui l'accompagnent.

La chaleur des infra-rouges.

Elle est aussi accumulée dans le volume, mais son flux est dirigé vers le centre.

Les vibrations:

Elles vont suivrent cette distribution parce que le point crucial du point de vue biotique c'est le taux de H2O dans le liposome. Moins il y aura de H2O libres (non adsorbées) moins il y aura de réactions chimiques entropiques, cad comme dans un tube à essai, et plus l'organisation grandit approchant la cristallisation.

Le centre du liposome est donc l'endroit où il y aura plus de résonance . Cette résonance va agir sur l'ADN non lié et qui a sa propre résonance de type électronique (stacking). Cette addition des 2 résonances va provoquer la formation de liaisons covalentes entre desoxynucléotides dont la résonance électronique augmentera. Ces liaisons covalentes spontanées (sans enzyme, sauf avec l'aide des aas et des Mg++ qui accompagent cet ADN non lié) vont dans le même sens de l'évolution moléculaire comme pour la cristallisation minérale. Quand les protéines accompagnatrices et les enzymes  de réparation se formeront, elles résulteront de cette focalisation des vibrations au centre  (et des photons) et agiront de concert avec: augmentation de l'énergie de cohésion dans l'ADN, et contrainte des protéines à protéger ou à réparer cet ADN.

Quand la pression augmentera avec des structures de plus en plus nombreuses et de plus en plus rigides dans la cellule biotique, cette pression déclenchera la réplication de l'ADN et la synthèse des PLDs au niveau de la membrane qui se divisera par scission.

La résonance électronique de l'ADN va moduler l'énergie potentielle dans son voisinage ce qui provoquera des ondes de vibrations qui vont structurer tout le volume du liposome et produire et renforcer des résonances dans certains endroits. Comme ça l'ADN ne communique pas, mais réorganise le volume suivant son état de vibration le long de la double hélice et dans le temps.

21.7.15  Paris

1.−  Je généralise ici le concept de liaison covalente biotique que j'ai développé au 16.3.15, paragraphe 3:

"Du coup il me paraît primordial de relever que les réactions enzymatiques sont non seulement imposées par les conditions loin de l'équilibre thermodynamique pour la formation ou l'hydrolyse des esters, ce qui interdit l'hydrolyse, mais que les voies métaboliques biotiques sont tout à fait différentes des réactions thermodynamiques par leurs mécanismes réactionnels même."

Cette réflexion je l'ai poursuivie ici à la date du 7.7.15, chapitre thermodynamique prébiotique:

"Passage d'une organisation à la suivante: chaque organisation a ses liaisons covalentes propres qui disparaissent avec elle."

Donc aujourd'hui la généralisation consiste en une nouvelle formulation de ce concept qui le clarifie et le met en exergue par rapport aux réactions de la thermodynamique classique:

"Les liaisons covalentes biotiques sont produites par des structures macromoléculaires avec des mécanismes intra-moléculaires ou s'y rapprochant (rapprochement des atomes entre eux). Ces réactions intra-moléculaires ne sont pas en compétition avec les réactions chimiques de la thermodynamique classique et peuvent coexister en parallèle."

La non compétition expliquerait le dysfonctionnement temporaire ou définitif quand les réactions classiques prennent le dessus lors d'une agression violente (ou rapide) de la super structure constituée par la cellule. Dans l'évolution prébiotique, ou lors d'une agression moins violente, la super structure qu'est le liposome, ou la cellule, par leur organisation dynamique même (circulation, voir ici 15.7.15 l'entropie vibratoire paragraphe 2) éliminent progressivement les conditions favorables aux réactions classiques, surtout en éliminant l'eau libre non-adsorbée, en réorganisant les énergies potentielles ( dont le pH ), et les états vibratoires de l'ensemble de la cellule. Ce qui va dans le même sens que la réflexion du 7.7.15 ci-dessus.

Certaines réactions classiques ne sont pas contrôlable par les structures ou bien elles n'arrivent pas à distinguer entre 2 molécules ou atomes proches de point de vue physique ou fonctionnel. C'est le cas des atomes poisons, As, Cd, Hg, Be ou de certaines molécules, l'éthanolamine ou tous les leures pharmaceutiques.

2.− Maintenant je peux constituer une liste des structures nécessaires à l'évolution prébiotique et issues de processus physiques mettant  en jeu uniquement les forces faibles.

• Le liposome avec des pores: la surface polyanionique des acides gras permet la formation des têtes hydrophiles ne demandant que 2 liaisons esters (voir chiralité). De même elle permet la synthèse des nucléotides monophosphates dont la CMP pour terminer la tête hydrophile avec la serine (voir chiralité).  Zwitterions pour accrocher les aas, les chaînes aliphatiques pour récupérer les molécules hydrophobes dont les bases nucléiques, pores pour faire sortir l'eau et favoriser les réactions effectuées par les structures, la double membrane pour le thermostat et la forte capacité calorifique des chaînes aliphatiques.
• Le périplasme: création du potentiel électrique.
• Les acides aminés: accrochés aux têtes hydrophiles, groupements des aas pour regrouper les nucléotides triphosphates, sérine pour la tête hydrophile. Le groupement des aas à l'intérieur du liposome constitue des structures modifiables car les aas ne sont pas liés et peuvent créer des combinaisons de séquences adaptaptées et adabptables aux et par les substrats. Ces strucures provoquent des réactions de type intra-moléculaires qui préfigurent les liaisons covalentes biotiques.
• Les bases nucléiques: Vont se regrouper en mono-nucléotides tri-P et créer les forces d'empilement électroniques nécessaires à la synthèse de l'ADN par les groupements d'aas non liés.
• Le phosphate: avec les −CO2- constituent les répondants aux cations K+, −NH3+ et Mg++ par l'étendue de leur charge sur 2 oxygènes. Le phosphate étant plus puissant constitue la structure fondamentale minérale qui dirrigera l'évolution moléculaire.
• La soupe prébiotique: Non seulement elle est à l'origine de l'évolution moléculaire, mais grâce aux pores du liposomes et aux liposomes avortés elle peut évoluer  et alimenter continuement les liposomes en évolution.

22.7.15

Disparition des structures intermédiaires;                 Les 1ères structures intermédiaires

Disparition des structures intermédiaires

Cette réflexion est la suite de celle du 21.7.15 et avant.

• J'avais dit que l'évolution moléculaire se faisait par étape dans des structures intermédiaires qui apportent les contraintes de surface et de volume nécessaires à la création de certaines liaisons covalentes. Ces structures sont surtout le fait de groupements d'aas. Quand ces groupements seront remplacés par des protéines, il faut que ces groupements disparaissent sinon il y aura plusieurs systèmes de contrôle. Ceci est d'autant plus inquiétant que les aas libres et non groupés sont en grand nombre dans la cellule actuelle (réf.). A priori il n'y aurait aucune contrainte qui les interdiraient, ou qui s'oppeserait à la contrainte qui les a provoqués.
• Je vais donner un exemple ici pour illustrer l'idée que la contrainte à l'origine de la formation de la structure intermédiaire va disparaître du fait même de la résolution très efficace de cette contrainte par les protéines qui remplacent cette structure intermédiaire. Car en dehors de cet ensemble de protéines, la structure globale n'imposera plus la contrainte originelle. Et même si le groupement de protéines n'élimine pas toute la contrainte originelle, la formation d'une nouvelle structure intermédiaire par des groupements d'aas sera très lente et plus on avancera dans l'évolution moléculaire d'autres structures apparaîtront qui diminueraient cette contrainte originelle (ou la contrôleraient si elle doit persister pour d'autres raisons (contraintes)).
• L'exemple c'est celui d'un canal d'échange à travers la membrane, canaux ioniques ou aquaporines. Il fait suite, principe de continuité, juste après la formation du liposome. Les aas s'y regroupent pour consolider l'ouverture en remplaçant les PLDs qui n'y sont pas adaptés puisque leur queue aliphatique se trouve perpendiculaire à la membrane et circulent d'une face à l'autre. C'est une contrainte physique initiale qui les regroupe. Ensuite ils subissent une 2ème contrainte physique de la part de la membrane  qui les trie et les stabilise. Ces 2 contraintes peuvent se résumer en la contrainte d'interaction groupe d'aas / membrane.
     Ensuite ce groupement d'aas va évoluer pour interagir avec la circulation à travers le canal. Là encore il y a contrainte physique imposée par l'ensemble du liposome et réaction à cette contrainte par les aas. C'est la réactivité des aas qui devrait aller jusqu'à la création d'une liaison covalente.
    Il est évident que dans cet exemple la contrainte créée par la nécessité de la circulation et l'instabilité des PLDs à cet endroit n'existera plus à un autre endroit de la membrane si la fonction de circulation est remplie efficacement. C'est ce qui sera fait par le remplacement de ces groupements d'aas par une ou plusieurs protéines.
     On peut schématiser la résolution d'une contrainte fonctionnelle imposée par le système comme suite:
  
  • Contrainte physique initiale : accrochage des aas à une super-structure existante, ou groupement d'aas au milieu du liposome qui possède certaines propriétés particulères dues à sa centralité.
  • Contrainte physique principale imposée par la structure locale sur ce groupement.
  • Réaction du groupement d'aas par une combinaison d'aas adéquate.
  • Contrainte fonctionnelle locale faisant partie de la contrainte fonctionnelle imposée par la super-structure.
  • Réaction du groupement d'aas par une réactivité chimique ou physique .
  • Evolution du groupement vers plus d'efficacité jusqu'à son remplacement par une ou plusieurs protéines.

Les 1ères structures intermédiaires

• Elles vont se distinguer par:
  • La force de la contrainte physique locale: interaction groupement aas / structure locale.
  • La réactivité du groupement aas à la contrainte fonctionnelle (groupement + ou − gros suivant le substrat).
  • L'évolutivité du groupement.
  • La stabilité du groupement.
• Les structures permanentes: liposome et ADN.
• Les canaux: circulation et échange avec le milieu extérieur.
• Les moteurs électriques: résolution du potentiel électrique avec périplasme.
• Les réparations de l'ADN: moteur principal vers réplication (plasmide) et transcription.
• Les ribosomes et les tRNAs: instabilité résolue par la traduction.
• La surface interne du liposome: nucléotides à partir des bases nucléiques venant de l'extérieur, d'autres hydrophobes (hydroquinones), accrochage du groupement à la membrane sans y pénétrer −−−> 1ères enzymes métaboliques ( voir chiralité prébiotique  et B6).
• Groupements d'aas avec coenzymes de type ribo-nucléotides: ATP, NAD, FAD  −−−> grosses protéines / substrat petit.

Evolution prébiotique:

Comment se fera le passage de l'information de l'ADN à l'ARN?

• Formation, par résonance, des opérons dans les plasmides.
• Evolution de la traduction en parallèle avec l'ADN grâce au renouvellement permanent de l'ARN.
• Evolution des protéines par interaction entre elles et donc se détruisent entre-elles et détruisent les ARNs.
• Interaction séquentielle: membrane − canaux − facteurs de transcrption − ADN − ARN − traduction − métabolisme.

24.7.15  Paris

Les structures intermédiaires de plasmides et de transposons:

   Comme il y a des structures intermédiaires d'aas, cad groupement d'aas non liés sous une contrainte des structures globales (liposome, pores, potentiel électrique ...), il y aura aussi des structures intermédiaires de nucléotides (non liés) sous la contrainte de groupements d'aas et grâce aux forces de stacking propres aux bases nucléiques. Cependant c'est surtout les désoxy-ribo-nucléotides (dRNs) qui vont former ces groupements, comme on l'a vu dans "résonance" (rubrique concept global), les RNs étant instables à cause du 2'OH malgré de courts appariements.

   Nous avons vu dans "résonance" que les opérons se formeraient dans des plasmides par résonance. Mais quel sera alors le lien entre gènes et protéines de cet opéron? En tant que structures liées (liaisons covalentes entre aas et entre dRNs) la combinaison d'une séquence donnée de dRNs ne peut être reliée à une séquence d'aas que par la sélection darwinienne. Il n'y a pas interaction entre les 2 séquences sauf dans le cas des protéines accompagnant l'ADN,: réparation, protection et facteurs de transcription.

   Dans la situation des 1ères étapes de l'évolution moléculaire la résonance qui va donner naissance à une séquence de dRNs non liés, va entrer en interaction avec les vibrations des groupements d'aas qui l'accompagnent et qui vont jouer le rôle de rassemblement, de protection et de réparation ( réparation qui va débuter en fait par les 1ères ligations) et cette résonance va entrer aussi vibration (interaction) avec des groupements d'aas issus des contraintes établies par les srtuctures globales comme les pores et les groupements qui accompagnent l'entrée d'une molécule par ces pores (structures inermédiaires d'aas). Ces derniers groupements figurent les futures facteurs de transcription.  Ces groupements de dRNs peuvent avoir une séquence d'initiation de la réplication (plasmide) ou pas (transposons). L'interaction du plasmide (ou du transposons) avec le facteur de transcription future ou simplement subissant directement la contrainte des structures globales ( par l'intermédiaire ou pas de petites molécules comme un seul aa) va définir le devenir de l'opéron. Ce future opéron va entrer séquentiellement en vibration avec les groupements d'aas préfigurant les futures protéines. Séquentiellement, parce que ces groupements vibrent entre eux au fur et à mesure de leurs formations sous la contrainte fonctionnelle principale commune.

   Le cas d'un plasmide ( avec origine de réplication, plutôt qu'un transposon) qui n'entre en interaction (vibration) avec aucune contrainte particulière provenant des structures globales devrait être unique et par là jouer un rôle primordial. En fait il n'est soumis qu'à sa propre résonance qui elle va générer une séquence de dRNs non liés (puis liés par les groupements d'aas accompagnateurs). Je pense que le plasmide doit générer les futures séquences des tRNAs et rRNAs. Dans le mot unique, je veux dire qu'il se différencie des autres plasmides ( ou transposons)  de part sa contrainte qui , elle, est unique (sa propre résonance) et n'entre en interaction qu'avec la structure globale entière (et le groupement d'aas accompagnateur). Ces plasmides à RNA peuvent être nombreux  (plusieurs exemplaires) (Prna).  Je penses que ces plasmides définissent les aas qui vont concourir à la formation du future ribosome et de là toutes les protéines de la cellule. Alors que les autres plasmides sont définis par les futures facteurs de transcription (protéiques ou non) le Prna est en interaction, directement, uniquement qu'avec les les groupements d'aas accompagnateurs; Ce sont les seuls aas qu'il connaît et de par sa nature de résonance électronique produite par 4 bases nucléiques uniquement chez tous les êtres vivants, son interaction avec eux les définit de façon unique. Ce sont les 21 aas qu'on connaît.

   En fait l'interaction Prna / aas ne se réduit pas aux seuls groupements aas accompagnateurs.Le Prna crée, sans le "vouloir" (sans dépense d'énergie, sans contrainte), de nouvelles structures intermédiaires de par son appariemment avec les ribo-nucléotides. Ces nouvelles structures intermédiaires n'ont qu'une résonance très partielle comparée au Prna, et ne constituent donc pas des plasmides ou transposons. Ils ne se répliquent pas. Par contre ils vont créer des structures intermédiaires de nature différente des plasmides ou transposons parce qu'elles vont regrouper rapidement et fortement des aas grâce aux accepteurs de liaison hydrogène libérés, des bases ribo-nucléiques. Une de ces structures intermédiaires représente le future ribosome, les autres les futures tRNAs accompagnés de leurs futures enzymes de leurs propres modifications.

   Ces structures intermédiaires RNA/aas et DNA/aas vont entrer en vibration avec un plasmide (ou transposon) pour générer les opérons correspondants aux protéines de réparation et de protection. 

   C'est la résonance électronique particulière des Prna qui va structurer les tRNAs et les rRNAs en longueurs et en séquences. Ces séquences sont particulières car elles ont une nature physique ondulatoire comme les opérons. Mais comme la contrainte qui les crée est réflexive (ADN/ADN) elles devraient s'apparenter plus à l'ADN avec plus d'appariements, donc plus stables et plus rigides.

   Mais il faut noter que l'interaction ribosome/tRNA, donc protéine/RNA, ne se fait pas directement comme aas/DNA, mais elle se fait avec une interaction quasiment protéine/protéine, car la majorité des tRNAs portent, fixés à eux, les aas qu'a défini le Prna et pas d'autres, les 2 séquences DNA et RNA sont identiques en bases, mais pas en sucres.

   Par ailleurs la simplicité du DNA dénote des résonances ( nombres premiers), du nombre des aas, de la longueur des tRNAs et des rRNAs.

   C'est la thermodynamique du liposome avec ses pores et sa bicouche en thermostat qui nous a permis d'imaginer la réorganisation de l'énergie thermique à l'équibre en des structures organisées et non liées qui pourraient aboutir à la création ou à la destruction d'une liaison covalente. Notons que le principe de continuité s'applique ici aussi pour les liaisons covalentes puisque les liaisons hydrogènes de l'eau, en abondance, est considérée comme une liaison intermédiaire entre la liaison covalente et la liaison ionique. Cependant ce sont les forces de stacking, apportant la résonance électronique en plus des vibrations thermiques, qui déclencheraient la ligation entre 2 dRNs au niveau du future plasmide (ou transposon). Et c'est au niveau des structures intermédiaires établies à travers la membrane interne, futures moteurs électrique,  que se fera la 1ère condensation déshydratante menant à l'ATP grâce au périplasme et au potentiel électrique qu'il permet de maintenir. L'établissement de ces structures intermédiaires, oeuvre des forces faibles, va demander du temps surtout si les concentrations des molécules nécessaires ( bases nucléiques, aas, ions ...) sont en faibles concentrations dans le milieu extérieur au liposome.

  Dans le cadre de l'hypothèse de la résonance électronique liée au stacking, j'ai pu ainsi émetre l'hypothèse que le RNA ne peut pas être à l'origine de la formation du ribosome, que les aas qui sont utilisés dans les protéines sont déterminés par la structure intermédiaire (Prna) qui donnera les futures rRNAs et tRNAs et que les propriétés de ces RNAs découle de la particularité de cette structure intermédiaire unique.

29.7.15  Paris 

Les principaux intervenants au début de l'évolution moléculaire:

• 1.− La soupe prébiotique: acides gras, réactions de formose, bases nucléiques, liposome, périplasme ....Le liposome définit la cellule
• 2.− Le phosphate: zwitterion de base avec les acides gras.
• 3.− Na/K: ségrégation des ions et potentiel électrique.
• 4.− Les aas: les acides aminés définissent la chimie du vivant, cad la chimie des structures intermédiaires; chimie différente de la chimie thermodynamique (collisions).
• 5.− L'ADN: le cristal maître qui fait intervenir le stacking, organisation des forces faibles de type électronique et non des forces faibles de type électrostatique. Le liposome définit la cellule, les aas la chimie du vivant et l'ADN le cristal du vivant (propriétés et processus analogues à un cristal minéral).
• 6.− Mg/Ca: Mg pour la stabilisation de l'ADN
• 7.− L'ARN: différence minime avec l'ADN ce qui permet la transcription par simple appariemment; par contre réactivité très forte vis à vis des aas grâce aux nombreuses liaisons hydrogène qu'il présente de façon organisée.

Les aas libres avec leur chimie des structures intermédiaires permettent non seulement l'évolution moléculaire mais aussi l'adaptation à toute nouvelle molécule qui rentre en contact avec cette chimie et modifient l'ADN en conséquence. Je penses ici aux bactéries qui créent de nouvelles enzymes pour s'adapter à un milieu extrême en passant par la formation de plasmides. L'étude des bactéries qui s'adaptent par exemple à un élément chimique toxique peut nous aider à entrevoir les premières étapes de l'évolution moléculaire.

J'ai dit le 24.7.15 que l'ADN définit les aas codants, je dirais là que certains d'entre eux sont définis bien avant l'ADN par le liposome et son organisation. C'est en fait une interaction quadruple − liposome, ADN, ARN et aas − qu'il faut définir.

La vie utilise toutes les forces fondamentales qu'on connaît et même celle qu'on ne cannaît pas si elles existaient. Je penses à la gravitation par l'intermédiaire de la pression hydrostatique, aux forces nucléaires qui définissent les éléments chimiques et enfin la force faible que j'ai introduit dans "résonance" (liaison hydrogène aromatique) avec le deutérium dans la thymine et qui devrait jouer un rôle accélérateur dans l'évolution moléculaire.

8.8.15 Tanger

avant-propos

Origine de la vie est un sujet autonome différent de la théorie darwinienne.

La vie s'est faite toute seule et toute expérience consiste à mesurer et à observer. On ne peut pas intervenir, modifier le cours de cette évolution moléculaire. Aussi tout phénomène en lien avec la matière doit être pris en compte: surtout physique et chimique. La théorie darwinienne commence avec la reproduction qui inclut la réplication. La réplication avant la reproduction ne fait pas partie du processus darwinien.

− − − − − −

Introduction

Thermodynamique et biotique paraissent à priori 2 termes contradictoires. Thermodynamique est associé souvent dans la vulgarisation scientifique à la notion de désordre, faisant référence au 2ème principe de la thermodynamique. Et la vie est par excellence, égocentrisme oblige, l'ordre parfait. Et plus que ça l'ordre le plux complexe, jusqu'à faire intervenir une intelligence extérieure (à la vie même). Il paraitrait prétentieux de ma part de donner une théorie et même de réfléchir à l'origine de la vie et de réconcilier ainsi ces 2 termes d'apparence si contradictoires. Mais en tant que biologiste, et même encore ce terme est prétentieux, pour mon cas, puisque je n'ai fait que 4 ans de recherche en génétique fondamentale pour une thèse de 3ème cycle que je n'ai même pas soutenue, j'ai acquis ce virus de la question et quoi de plus énigmatique que l'origine de la vie? Quand on pense aux expériences monstres en astronomie et en physique des particules, quand on pense à la théorie unificatrice des forces fondamentales en physique pour concevoir et expliquer tout, il paraît ridicule de ne pas pouvoir avancée une idée, même la plus simpliste possible, qui permettrait de concevoir l'ordre en marche au niveau moléculaire. Je veux dire par simpliste, simpliste scientifiquement.

   Je commence cependant à entrevoir, après 9 années de réflexion sur ce sujet, pourquoi. L'idéologie sociale actuelle voudrait que toute recherche scientifique ait un objectif économique. L'homme agit sur la nature pour la transformer dans son intérêt  à lui. Un processus sur lequel on n'a aucun pouvoir n'a aucune valeur sociale et donc scientifique.

   Quand on voit du désordre on peut y mettre un peu d'ordre. C'est le 2ème principe de la thermodynamique. Il faudrait d'ailleurs que j'explicite profondémént ce 2ème principe, car la vulgarisation ou plutôt l'idéologie dominante actuelle, comme toute idéologie, n'a retenu que cette notion de désordre. On verra alors que justement, d'un point de vue macroscopique, dans tout processus énergétique, une partie de l'énergie nous échappe parce qu'elle se passe au niveau microscopique et qu'on n'a aucun pouvoir d'y accéder même quand on arrive à la quantifier. C'est la formule de Boltzman. C'est aussi le 3ème principe de la thermodynamique, au zéro absolu l'entropie est nulle (désordre?).

   Se mettre à la place d'une petite molécule vibrante (quelques centaines de daltons au plus), soumise aux vibrations de ses voisines qui modifient ses vibrations jusqu'à l'atteindre dans son être, c'est à dire modifier l'énergie de ses électrons, semble hors de portée de l'entendement humain. Imaginez-vous être balloté dans une foule à 3 dimensions avec vos voisins de contact, certains se battant sans merci avec vous, d'autres pouvant s'entendre avec vous pour unir vos forces et organiser quelque chose. Croyez-vous que cette foule pourait s'organiser? Pourtant c'est ce qui se passerait si on admettait qu'il n'y a aucune intelligence extérieure pour l'origine de la vie.

   Et si l'on regarde maintenant ces molécules avec nos connaissances actuelles du 21ème siècle, et non avec la thermodynamique du 18ème-19ème siècle, on réalise qu'elles ont toutes un pouvoir organisateur et qu'elles peuvent être organisées par d'autres molécules. L'exemple le plus simple est celui de l'hydratation des ions: l'ion organise les molécules d'eau voisines, mais ce sont ces molécules même qui ont désorganisé le cristal d'où provient l'ion. Et mieux encore il y a de l'organisation de masse donnant des structures qui ont des forces d'organisation d'ordre supérieur.

   Comment est alors apparu l'ordre biologique? Pourtant on arrive à étudier, à concevoir et même à réaliser des cristaux. Ce sont certes des organisations très simples, le plus souvent constituées d'une seule molécule, mais elles utilisent les mêmes ingrédients de forces et de processus que les organisations biologiques. Je vais justement commencer, pour mon exposé, de faire le parallèle entre les processus de cristallisation et l'évolution moléculaire telle que je l'ai imaginée depuis mes premiers articles sur l'origine de la vie.

25.8.15 Paris

• La vie en surface:
  • Estérification de la glycérone-P à 2 acides gras se passe dans le liposome et non dans la soupe prébiotique.
  • On passe de 2 charges − , neutralisées ou pas dans une liason hydrate d'acide, à 2 charges − portées par le P uniformément réparties entre 4 oxygènes.
  • C'est la puissance du P qui diminue son pouvoir électrique (de 2 COO− ? 31.8.15) en s'éstérifiant à une molécule comme la DHA-P.
  • Avec les 2 charges − restantes mais fixées sur un PLD mobile, il y a création d'une surface polyanionique beaucoup plus puissante qu'avec les acides gras (qui peuvent se neutraliser 31.8.15).
  • P va être obligé de perdre une charge − en s'éstérifiant soit avec un alcool (sérine, glycérol), ce qui paraît difficile d'après le métabolisme actuel, soit avec un autre P à 2 charges. Pourquoi pas entre 2 PLDs? Est-ce que la géométrie du liposome et la distance entre 2 PLDs ne le permet pas?  En tout cas une idée intéressante serait l'éstérification avec un nucléotide monophosphate (2 charges −) qui se formerait de la même façon que le PLD: base + DHA-P puis ajout d'acétaldéhyde ( dNMP ) ou de glycolaldéhyde ( NMP ). C'est la situation actuelle avec C. Mais pourquoi la cytosine ( C ) seulement? Qu'elle est la propriété nécessaire qui fait que ça soit C? Peut être la surface polyanionique permet dans la période prébiotique l'amination de l'Uracile en Cytosine? Ce qui résoudrait la difficulté à obtenir la cytosine dans la soupe prébiotique. L'intérêt de cette hypothèse, de nucléotide monoP, C'est la contrainte par le liposome à la synthèse de ces nucléotides, contrainte qui disparaîtra avec la surface polyanionique quand le CMP ou le dCMP seront remplacés par la sérine, elle-même perdant ensuite son CO2, ce qui neutralise les têtes hydrophiles.
  • Nous voyons que seul le P peut jouer un rôle d'activation minéral grâce à ses 3 charges plus un oxygène en double liaison (2 paires d'e- ):  sans symétrie (SiO4 4− ) et avec une forte charge (SO4 2−) il procède séquentiellement à 2 réductions de charge. D'abord en associant 2 nucléotides MP il aligne et sépare du coup 2 charges qui ne sont plus concentrées en un seul anion, puis en remplaçant les 2 charges par une seule charge en remplaçant le nucléotide MP par la Sérine puis décarboxylation de cette dernière en éthanolamine. La décarboxylation des aas sera facilité par le nombre croissant des CO2− en surface. Cette décarboxylation est facile car on la rencontre souvent spontanément dans le métabolisme actuel.
• Les enzymes prébiotiques:
  • Alors que le liposome définit la cellule par sa géométrie et sa chimie de surface, les aas sont les organisateurs de toute la suite. Toute molécule polarisée sera prise en charge par les aas libres. Et même toute molécule hydrophobe.  Et cette organisation est liée directement à celle du liposome grâces aux propriétés zwitterioniques des PLDs et des aas.
  • Seulement l'association d'un groupe d'aas et d'un substrat ne suffit pas à elle seule à déclencher la catalyse. Elle sera déclenchée par un donneur d'ordre, à l'instar du chef d'orchestre, qui aura plus de puissance dans la contrainte et surtout en résonance avec lui. C'est ce qui définira la hierarchie et la séquence des réactions produisant des liaisons covalentes. Ce chef d'orchestre est l'ADN, même sous forme de mononucléotides MP, libres regroupés par des groupes d'aas. Et les 1ères liaisons covalentes vont renforcer la cohésion de l'ADN en établissant des liaisons covalentes entre ces mononucléotides. Ces 1ères réactions sont l'équivalent des réparations de l'ADN dans le métabolisme actuel. D'où aussi le choix de l'ATP par le chef d'orchestre comme cofacteur.
    
  • Ce sont les aas qui vont transmettre l'interaction milieu extérieur / cellule vers l'ADN. Les aas interagissent avec l'ADN grâce aux liaisons hydrogènes. C'est la chiralité, L des aas et des PLDs et L aussi pour les sucres si on change le repère dans la molécule, qui est le fondement de l'organisation: les molécules se regroupent en se rapprochant les unes aux autres  et non en s'éloignant, comme quand on ferme en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre. Si une molécule de chiralité D arrive dans la cellule, elle sera traitée comme tout substrat, car l'évolution moléculaire ( et non darwinienne ou plutôt plus l'évolution darwinienne) utilise les aas pour entourer toute molécule créant un groupe qui interagit avec l'ensemble de la cellule. Soit l'évolution de ce groupe est compatible avec le fonctionnement de la cellule et donnera une fonction, soit il est incompatible et sera rejeté. Il est vrai que si l'incompatibilité est brusque et violente elle détruira la cellule. Effectivement il y a des milieux qui sont totalement incompatibles avec la vie.
  • La chiralité L renforce cette hypothèse de structures intermédiaires ou enzymes prébiotiques. Il y a une autre propriété fondamentale des molécules organisatrices, c'est la cohésion. Elle est électronique et met en jeu la résonance dans l'ADN, elle est mécanique et agit en tant que barrière dans la membrane et elle est et mécanique et électronique (chaînes des électrons délocalisés) dans les groupes d'aas (et notamment les hélices alpha). Mais les aas possèdent une particularité très importante renforçant encore plus l'hypothèse des structures intermédiaires: leur tête zwitterionique les rend identiques et peuvent donc entrer en résonance tout en s'adaptant à chaque substrat par leurs radicaux spécifiques à chacun. Si l'ADN est résonante et la membrane semi-perméable, les aas sont auto-réactifs, leurs groupes possèdent cette particularité d'être réflexifs. Un groupe d'aas (enzyme) agit sur un aa dont est fait ce groupe. Certes dans le métabolisme actuel l'aa substrat n'est pas lié à l'enzyme et les aas de l'enzyme s'en distinguent complètement puisqu'ils n'existent pas en tant que tels, mais dans la période prébiotique, dans les structures intermédiaires, il n'y a pas de différence. C'est la contrainte (ou les contraintes) imposées par l'ensemble de la cellule qui positionne les aas (future séquence) et définit celui qui sera substrat. C'est cette subtilité au début de l'évolution moléculaire qui va définir les aas codants ou non codants. Sans cette réflexivité il n'y a pas de chimie propre à la cellule avec les enzymes et les réactions seront de type thermodynamique chimique.

27.8.15  Paris

Réflexivité:

• aas se modifient eux-mêmes
• PLDs s'auto-assemblent: forces de London (forces de dispersion).
• ARN s'auto-répliquent.
• ADN: résonance électronique.

Spécificité:

• PLDs: hydrophobicité par forces de London
• aas: Chiralité L et association par zwitterions
• ADN: résonance électronique par stacking
• ARN: réactivité chimique par liaison hydrogène (semi-covalente).
• Liaison covalente: stockage de l'énergie par processus quantique.

Séquentialité:

• Il est peu probable que les structures intermédiaires (enzymes prébiotiques) soient présentes toutes en même temps pour déclencher l'évolution moléculaire.
• Les enzymes prébiotiques créent une chimie spécifique, la chimie intra-moléculaire. Pour les aas et leur réflexivité il y a B6.
• La dimension du liposome initialisant l'évolution moléculaire doit être optimale. Le liposome doit avoir des pores. Aussi la séquentialité devrait démarrer par la synthèse d'aas grâce à une structure intermédiaire la plus forte possible (contrainte). Elle ferait intervenir un processus quantique grâce à la petitesse du liposome. La structure intermédiaire quantique disparaîtra quand le liposme grossira à causes des enzymes prébiotiques formées. La structure intermédiaire quantique produira les petites molécules: petits aas, DHA-P, acétaldéhyde, glycolaldéhyde à l'instar (ou avec) la réaction de formose. La synthèse de ces petites molécules se fera avec de grosses structures intermédiaires plus tard, alors que les substrats plus gros (ADN,ARN,gros aas, bases ...) se feront avec des structures intermédiaires beaucoup plus petites.
     Ainsi les chimies, intra-moléculaire et de surface, seront préservées. La thermochimie classique ne sera effective que pour la production de la soupe prébiotique. Avec la dimension optimale du liposome, pour un processus quantique, les synthèses concomitantes des nucléotides MP comme écrit le 25.8.15, de la C à partir de U et de la tête hydrophile représentent le vrai début de l'initiation de l'évolution moléculaire.
  

31.8.15  Paris

Après avoir présenté les structures intermédiaires ou enzymes prébiotiques (réactions intra-moléculaires), lister les problèmes qu'elles posent:

• la présence des aas non protéinogènes
• Les aas protéinogènes ne sont pas au complet
• Pourquoi ces aas et pas d'autres, avec un CH2 de plus par exemple.

Je propose:

• Le déplacement des aas non protéinogènes par les petits aas protéinogènes à l'instar des H2O qui accompagnent les cations Na+ .  Déplacement soit à l'extérieur du liposome soit à l'intérieur ou à l'extérieur de la structure intermédiaire.
• Mise sous forme cristalline la plus dense possible parce qu'ils se complètent (ces aas protéinogènes et pas d'autres) et se rapprochent grâce aux L-zwitterions. On retrouve la compatibilité que j'ai décrite dans les concepts:
  • non réaction entre les aas protéinogènes;
  • rapprochement maximum pour justement effectuer la catalyse sur le sbustrat, suivant les mécanismes quantiques (voir cristallographie des aas).
• Les aas protéinogènes ne sont pas au complet: ça pose le problème de la séquentialité. Mais la séquentialité pose le problème du donneur d'ordre. Aussi je propose que la structure intermédiaire se fait sur le feuillet interne (en contact avec les PLDs et leurs queues aliphatiques −−> aas aliphatiques) et elle est entrain de rassembler des mononucléotides MNP qui viennent d'être synthétisés, grâce à la surface polyanionique, Base + DHA-P + acétaldéhyde (ou glycolaldéhyde).
      D'où l'importance et la prévalence de la synthèse en 1er des têtes hydrophiles. Les aas aromatiques sont supposés provenir de l'extérieur (soupe prébiotique ou synthètisés par d'autres liposomes) et sont donc en présence des bases nucléiques. Donc il n'y a plus de problème de donneur d'ordre. Enfin les petits aas ioniques ou polaires sont en contact avec l'eau et peuvent créer un coeur hydrophobe et un extérieur hydrophile.
  

N.B.:

• Les 3 acteurs principaux sont sous forme cristalline (ou presque): aas, ADN, PLDs.
• Les 3 acteurs ont leur mécanisme principal propre: résonance pour aN, vibrations pour les aas et mouvements (cinétique) pour les PLDs. Mais les 3 mécanismes existent chez ces 3 acteurs pour permettre les interactions:
  • aN: vibrations communiquées aux aas, ouverture mécanique de l'hélice pour l'accès;
  • PLDs: vibrations pour emmagasiner la chaleur et résonance géométrique;
  • aas: résonance lors de la catalyse (liaison covalente), transformation mécanique de la structure et déplacement dans le cytoplasme.

 

 

 

 

 

28.01.15 Paris

Cette réflexion est la suite logique des principes fondamentaux à l'origine de la vie ébauchés dans continuité entre évolution moléculaire et évolution darwinienne et en préparation dans "écriture du concept global", de l'article "évolution de la membrane prébiotique" et des réflexions sur les contraintes créées par les tRNA en cours de rédaction dans la rubrique détricotage. J'essaye de démontrer ici que RNA et DNA ont pu se développer à partir d'une soupe prébiotique contenant en abondance les bases A G U et très peu de C T qu'on estime rares dans les soupes prébiotiques considérées jusqu'à maintenant.

6.2.15   Paris

Je vais d'abord étudier ici les caractéristiques des réactions enzymatiques des bases de données KEGG, Brenda et Uniprot pour préciser les directions de ces réactions et les molécules potentiellement prébiotiques ( c.a.d existant dans la soupe prébiotique) qui peuvent y intervenir. Sont étudiées exhaustivement les réactions faisant intervenir les nucléotides et certaines autres réactions qui permettront de comprendre le sens des affirmations dictées dans ces bases de données.
Notes relevées dans pétrole prébiotique et chiralité prébiotique:

• EC 2743 peut utiliser PPP à la place de l' ATP              PPP + dAMP <−−−> PP + dADP
• EC 271.40 peut utiliser dATP à la place de l' ATP.         dADP + P-EP <−−−> dATP + Pyruvate
• EC 2761 idem                                                            dATP + R-5P <−−−>  dAMP + PRPP

Ces 2 faits permettent d'envisager un initialisation du métabolisme central à partir de dATP car sa voie métabolique est plus simple que celle de l'ATP grâce au PPP et à la formation de dAo à partir du D-glycéraldéhyde-P (DGA-P)et de l'acétaldéhyde (Ac). Le DGA est le produit de la 2ème étape de la réaction de formose supposée se produire dans la soupe prébiotique comme la réaction de Fisher-Tropsh qui produit l'Ac. Dans le métabolisme biotique on a les réactions suivantes:

EC 4124:  DGA-3P + Ac <−−−> 2-Deoxy-D-ribose 5-P

EC 5427:  2-Deoxy-D-ribose 5-P <−−−> 2-Deoxy-D-ribose 1-P (dR-1P)

EC 2421:  dR-1P + B <−−−> dBo +P        avec B une base et dBo le 2-deoxy-D-Ribose de cette base.  B = G U A I   (Inosine).

EC 3135:  dBo + P <−−−> dBMP + H2O          avec  B = G U A C T 

La direction de ces 7 réactions sont celles de KEGG. Mais que veulent dire ces directions de KEGG? J'ai comparé avec EcoCyc.

• Sont réversibles, "This reaction is reversible.", 2421  271.40  2743   4124   5427
• Sont favorisées dans les sens indiqués: 
  • gene yjjG;    "The reaction is physiologically favored in the direction shown.  " ,   3135 vers H2O (hydrolyse) pour U C T  (le dessin de KEGG est bon pour UCT comme EcoCyc mais ce dernier ne parle pas de G A). Est-ce que 3135 est réversible pour G et A? En tout cas 'favorable' laisse penser que la direction opposée est possible, mais plus faible.
  • Gene umpG; agit sur les ribonucléotides toujours en 'favorable' mais pas en 'réversible' et il n'agit que sur dGMP mais le 'favorable' est exprimé comme suite: "The reaction is favored in the direction shown.  ". Il n'y a pas 'physiologically'.
    
  • EC 2761 "The reaction is physiologically favored in the direction shown.  ", vers PRPP.

Cas d'une hydrolyse intra-moléculaire: EC 3523    N-Carbamoyl-L-aspartate <−−−> (S)-Dihydroorotate + H2O   (voie des pyrimidines dans KEGG). Elle est réversible dans EcoCyc aussi. C'est un cas particulier en fait d'une condensation déshydratante. Ceci laisse penser pour les groupements d'aas que plus la contrainte imposée par la structure dans laquelle se trouve le groupe ( le liposome et la ségrégation Na/K en plus des liaisons hydrogènes et ioniques entre ses aas) est forte plus on se rapproche d'une réaction intramoléculaire comme celle-ci, à la fois hydrolyse et condensation, donc plus facile et réversible donc. Cette contrainte est encore plus forte en présence des acides ribonucléiques avec leur 2'OH très réactif.

La réversibilité chez Brenda: C'est une base de données qui liste toutes les réactions faites en laboratoire, donc quand la réaction est réversible elle est testée dans les 2 sens. C'est là le vrai sens de la réversibilité. Mais dans le cas de l'irréversibilité il n'y a pas de test, car l'irréversibilité absolue n'existe pas en thermodynamique. Par contre dans la cellule l'irréversibilité est un processus crucial, car la réversibilité thermodynamique doit être combattue à tout prix pour que le vivant puisse contrôler et surtout que l'évolution prébiotique ait un sens et puisse se faire.

Le 'favorable' qu'on trouve dans EcoCyc et que laisse deviner KEGG correspond en fait aux réactions en solution aqueuse où l'écartement loin de l'équilibre n'est pas réalisé comme dans la cellule et en plus les parois du tube à essai ne sont pas faits en phospholipides.

Voici les réactions réversibles des voies métaboliques des acides nucléiques selon Brenda:

EC 3523  2422  2421 2423 2424 2743  271.40  4124  5247

EC 3135 n'est réversible que pour Inosine chez Bos Taurus (1 seul test). Reste l'hypothèse de PPP comme pour Ec 2743.

EC 271.113 n'est pas réversible.