Charakterystyka koacerwacji, związek z pochodzeniem życia

The koacerwaty są zorganizowanymi grupami białek, węglowodanów i innych materiałów w roztworze. Termin coacervado pochodzi z łaciny coacervare i oznacza „klaster”. Te grupy molekularne mają pewne właściwości komórek; Z tego powodu rosyjski naukowiec Aleksander Oparin zasugerował, że powstały te koacerwaty.

Oparin zaproponował, że na morzach pierwotnych prawdopodobnie istniały odpowiednie warunki do tworzenia tych struktur, z grupowania luźnych cząsteczek organicznych. To znaczy, zasadniczo koacerwaty są uważane za model przedkomórkowy.

Te koacerwaty miałyby zdolność do wchłaniania innych cząsteczek, wzrostu i tworzenia bardziej złożonych struktur wewnętrznych, podobnych do komórek. Później eksperyment naukowców Millera i Ureya pozwolił odtworzyć warunki prymitywnej Ziemi i powstawanie koacerwatów.

Indeks

• 1 Charakterystyka
• 2 Związek z pochodzeniem życia
  • 2.1 Działanie enzymów
• 3 Teoria koacerwatów
  • 3.1 Enzymy i glukoza
• 4 Aplikacje
  • 4.1 „Zielone” techniki
• 5 referencji

Funkcje

- Są one generowane przez grupowanie różnych cząsteczek (rój molekularny).

- Są zorganizowane w układy makromolekularne.

- Mają zdolność do samodzielnego oddzielania się od rozwiązania, gdzie są, tworząc w ten sposób pojedyncze krople.

- Mogą wchłaniać związki organiczne wewnątrz.

- Mogą zwiększyć swoją wagę i objętość.

- Są w stanie zwiększyć ich wewnętrzną złożoność.

- Mają warstwę izolacyjną i mogą się zachować.

Związek z pochodzeniem życia

W latach dwudziestych biochemik Aleksandr Oparin i brytyjski naukowiec J. B. S. Haldane niezależnie ustalili podobne idee dotyczące warunków wymaganych do powstania życia na Ziemi..

Obie sugerowały, że cząsteczki organiczne mogą być tworzone z materiałów abiogennych w obecności zewnętrznego źródła energii, takiego jak promieniowanie ultrafioletowe.

Inną jego propozycją było to, że pierwotna atmosfera miała właściwości redukujące: bardzo mała ilość wolnego tlenu. Ponadto zasugerowali, że zawiera on między innymi amoniak i parę wodną.

Podejrzewali, że pierwsze formy życia pojawiły się w oceanie, ciepłe i prymitywne, i że były one heterotroficzne (otrzymywały wstępnie wytworzone składniki odżywcze ze związków istniejących na pierwotnej Ziemi) zamiast być autotroficzne (wytwarzanie żywności i składników odżywczych ze światła słonecznego lub materiały nieorganiczne).

Oparin wierzył, że tworzenie się koacerwatów sprzyja powstawaniu innych bardziej złożonych sferycznych agregatów, które były związane z cząsteczkami lipidów, które pozwalały im trzymać się razem przez siły elektrostatyczne, a to mogło być prekursorami komórek.

Działanie enzymów

Prace coacervates Oparin potwierdziły, że enzymy, niezbędne dla reakcji biochemicznych metabolizmu, funkcjonowały bardziej, gdy były zawarte w sferach związanych z błoną, niż gdy były wolne w roztworach wodnych..

Haldane, który nie był zaznajomiony z koacerwatami Oparina, uważał, że proste cząsteczki organiczne powstały jako pierwsze i że w obecności światła ultrafioletowego stają się coraz bardziej złożone, dając początek pierwszym komórkom.

Idee Haldane'a i Oparina stanowiły podstawę wielu badań nad abiogenezą, źródłem życia z martwych substancji, które miały miejsce w ostatnich dziesięcioleciach.

Teoria koacerwatów

Teoria koacerwatów jest teorią wyrażoną przez biochemika Aleksandra Oparina i sugeruje, że początek życia był poprzedzony tworzeniem się mieszanych jednostek koloidalnych zwanych koacerwatami.

Coacervates powstają, gdy kilka kombinacji białek i węglowodanów dodaje się do wody. Białka tworzą wokół nich warstwę wody, która jest wyraźnie oddzielona od wody, w której są zawieszone.

Te koacerwaty były badane przez Oparina, który odkrył, że w pewnych warunkach koacerwaty mogą być stabilizowane w wodzie przez kilka tygodni, jeśli otrzymają metabolizm lub system wytwarzania energii.

Enzymy i glukoza

Aby to osiągnąć, Oparin dodawał enzymy i glukozę (cukier) do wody. Koacerwat wchłania enzymy i glukozę, a następnie enzymy powodują, że koacerwat łączy glukozę z innymi węglowodanami w koacerwacie.

To spowodowało zwiększenie rozmiaru koacerwatu. Produkty odpadowe z reakcji glukozy zostały usunięte z koacerwatu.

Gdy koacerwat stał się wystarczająco duży, zaczął spontanicznie rozpadać się na mniejsze koacerwaty. Jeśli struktury pochodzące z koacerwatu otrzymały enzymy lub były w stanie stworzyć własne enzymy, mogłyby nadal rosnąć i rozwijać się.

Późniejsze prace amerykańskich biochemików Stanleya Millera i Harolda Ureya wykazały, że takie materiały organiczne mogą być tworzone z substancji nieorganicznych w symulowanych warunkach wczesnej Ziemi..

W swoim ważnym eksperymencie byli w stanie zademonstrować syntezę aminokwasów (podstawowych elementów białek), przepuszczając iskrę przez mieszaninę prostych gazów w układzie zamkniętym.

Aplikacje

Obecnie koacerwaty są bardzo ważnymi narzędziami dla przemysłu chemicznego. W wielu procedurach chemicznych wymagana jest analiza związków; Jest to krok, który nie zawsze jest łatwy, a ponadto jest bardzo ważny.

Z tego powodu naukowcy nieustannie pracują nad opracowaniem nowych pomysłów w celu udoskonalenia tego kluczowego kroku w przygotowaniu próbek. Celem tych działań jest zawsze poprawa jakości próbek przed przeprowadzeniem procedur analitycznych.

Istnieje wiele technik stosowanych obecnie do wstępnego zatężania próbek, ale każda z nich, oprócz licznych zalet, ma również pewne ograniczenia. Te wady sprzyjają ciągłemu rozwojowi nowych technik ekstrakcji skuteczniejszych niż istniejące metody.

Dochodzenia te wynikają również z przepisów i problemów środowiskowych. Literatura stanowi podstawę do wniosku, że tak zwane „zielone techniki ekstrakcji” odgrywają istotną rolę w nowoczesnych technikach przygotowania próbek.

„Zielone” techniki

„Zielony” charakter procesu ekstrakcji można osiągnąć poprzez zmniejszenie zużycia produktów chemicznych, takich jak rozpuszczalniki organiczne, ponieważ są one toksyczne i szkodliwe dla środowiska.

Procedury rutynowo stosowane do przygotowywania próbek powinny być przyjazne dla środowiska, łatwe do wdrożenia, tanie i mieć krótszy czas trwania, aby przeprowadzić cały proces.

Wymagania te są spełnione przez zastosowanie koacerwatów w przygotowywaniu próbek, ponieważ są one koloidami bogatymi w środki tensoaktywne, a także działają jako medium ekstrakcyjne..

Tak więc, koacerwaty są obiecującą alternatywą dla przygotowywania próbek, ponieważ umożliwiają koncentrację związków organicznych, jonów metali i nanocząstek w różnych próbkach.

Referencje

1. Evreinova, T.N., Mamontova, T.W., Karnauhov, V.N., Stephanov, S.B. i Hrust, U. R. (1974). Systemy koacerwatu i pochodzenie życia. Początki życia, 5(1-2), 201-205.
2. Fenchel, T. (2002). Pochodzenie i wczesna ewolucja życia. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Teoria koacerwacji. Nowy lewy przegląd, 94(2), 35-43.
4. Lazcano, A. (2010). Rozwój historyczny badań początków. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, (2), 1-8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., i Wolska, L. (2015). Teoria i najnowsze zastosowania technik ekstrakcji opartych na koacerwacie. TrAC - Trendy w chemii analitycznej, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). The Coacervate-in-Coacervate Theory of the Origin of Life. Pochodzenie życia i biochemia ewolucyjna, 355-356.
7. Novak, V. (1984). Stan obecny teorii coacervate-in-coacervate; pochodzenie i ewolucja struktury komórki. Początki życia, 14, 513-522.
8. Oparin, A. (1965). Pochodzenie życia. Dover Publications, Inc.