KOACERVACIJOS: SAVYBĖS, RYŠYS SU GYVENIMO KILME - BIOLOGIJA - 2025

Į coacervates organizuojamos grupės baltymų, angliavandenių ir kitų medžiagų, esančių tirpale. Sąvoka „koacervatas“ yra kilusi iš lotyniško „coacervare“ ir reiškia „klasteris“. Šios molekulinės grupės turi tam tikras ląstelių savybes; Dėl šios priežasties rusų mokslininkas Aleksandras Oparinas pasiūlė, kad koacervacijos jas sukėlė.

Oparinas pasiūlė, kad primityviose jūrose tikriausiai egzistavo tinkamos sąlygos susidaryti šioms struktūroms iš palaidų organinių molekulių grupavimo. Tai reiškia, kad iš esmės koacervatai yra laikomi ikisavikiniu modeliu.

Koacervuoja

Šie koacervatai turėtų savybę absorbuoti kitas molekules, augti ir kurti sudėtingesnes vidines struktūras, panašias į ląsteles. Vėliau mokslininkų Milerio ir Urey eksperimentas leido atkurti primityvios Žemės sąlygas ir sudaryti koacervatus.

charakteristikos

- Jie gaunami grupuojant skirtingas molekules (molekulinis spiečius).

- Jie yra organizuotos makromolekulinės sistemos.

- Jie turi savybę atsiriboti nuo tirpalo ten, kur yra, tokiu būdu sudarydami atskirus lašus.

- Jie gali absorbuoti organinius junginius viduje.

- Jie gali padidinti savo svorį ir tūrį.

- Jie sugeba padidinti savo vidinį sudėtingumą.

- Jie turi izoliacinį sluoksnį ir gali būti savaiminiai.

Ryšys su gyvenimo kilme

1920-aisiais biochemikas Aleksandras Oparinas ir britų mokslininkas JBS Haldane savarankiškai sukūrė panašias idėjas apie sąlygas, būtinas gyvybei Žemėje kilti.

Jie abu teigė, kad organinės molekulės gali susidaryti iš abiogeninių medžiagų, esant išoriniam energijos šaltiniui, pavyzdžiui, ultravioletiniams spinduliams.

Kitas jo pasiūlymas buvo tas, kad primityvi atmosfera turėjo redukuojančių savybių: labai mažai laisvojo deguonies. Be to, jie pasiūlė, kad jame, be kitų dujų, būtų amoniako ir vandens garų.

Jie įtarė, kad pirmosios gyvybės formos pasirodė vandenyne, šiltos ir primityvios, ir kad jos buvo heterotrofiškos (iš paruoštų maistinių medžiagų jie gaudavo iš ankstyvoje Žemėje esančių junginių), užuot buvusios autotrofiškos (generuodamos maistą ir maistines medžiagas iš saulės spindulių). arba neorganinės medžiagos).

Oparinas manė, kad koacervatų susidarymas skatina kitų sudėtingesnių sferinių agregatų, kurie buvo susieti su lipidų molekulėmis, kurios leido juos išlaikyti kartu su elektrostatinėmis jėgomis, susidarymą ir kad jie galėjo būti ląstelių pirmtakai.

Fermentų veikimas

Oparino koacervatų darbas patvirtino, kad fermentai, būtini metabolinėms biocheminėms reakcijoms, geriau veikia, kai yra membranose surištuose sferose, nei tada, kai jie nėra laisvi vandeniniuose tirpaluose.

Haldane'as, nepažįstamas Oparino koacervatų, manė, kad pirmiausia susiformuoja paprastos organinės molekulės ir kad veikiant ultravioletiniams spinduliams jos tampa vis sudėtingesnės, todėl atsiranda pirmosios ląstelės.

Haldane ir Oparin idėjos sudarė pagrindą daugeliui pastaraisiais dešimtmečiais atliktų abiogenezės, gyvybės iš negyvų medžiagų kilmės, tyrimų.

Koacervacijų teorija

Koacervacijos teorija yra biochemiko Aleksandro Oparino išreikšta teorija, kuri leidžia manyti, kad prieš gyvybės pradžią susidarė mišrūs koloidiniai vienetai, vadinami koacervatais.

Koacervatai susidaro, kai į vandenį pridedami įvairūs baltymų ir angliavandenių deriniai. Baltymai sudaro ribinį vandens sluoksnį aplink juos, kuris yra aiškiai atskirtas nuo vandens, kuriame jie yra suspenduoti.

Šiuos koacervatus tyrė Oparinas, kuris išsiaiškino, kad tam tikromis sąlygomis koacervatai gali stabilizuotis vandenyje kelias savaites, jei jiems organizmas metabolizuoja arba sistema gamina energiją.

Fermentai ir gliukozė

Tam tikslui Oparinas į vandenį pridėjo fermentų ir gliukozės (cukraus). Koacervatas absorbuoja fermentus ir gliukozę, tada fermentai paskatino koacervatą sujungti gliukozę su kitais koacervato angliavandeniais.

Dėl to padidėjo koacervato dydis. Gliukozės reakcijos atliekos buvo pašalintos iš koacervato.

Kai koacervatas tapo pakankamai didelis, jis spontaniškai pradėjo skilti į mažesnius koacervatus. Jei struktūros, gautos iš koacervato, gautų fermentus arba sugebėtų sukurti savo fermentus, jie galėtų toliau augti ir vystytis.

Vėliau atliktas amerikiečių biochemikų Stanley Millerio ir Haroldo Urey darbas parodė, kad tokios organinės medžiagos gali būti suformuotos iš neorganinių medžiagų tokiomis sąlygomis, kurios imituoja ankstyvąją Žemę.

Savo svarbiu eksperimentu jie sugebėjo pademonstruoti aminorūgščių (pagrindinių baltymų elementų) sintezę, perduodami kibirkštį per paprastų dujų mišinį uždaroje sistemoje.

Programos

Šiuo metu koacervatai yra labai svarbūs chemijos pramonės įrankiai. Sudėtinė analizė reikalinga atliekant daugelį cheminių procedūrų; Tai žingsnis, kuris ne visada yra lengvas, ir taip pat labai svarbus.

Dėl šios priežasties tyrėjai nuolatos kuria naujas idėjas, kaip patobulinti šį lemiamą mėginių paruošimo žingsnį. Jų tikslas visada yra pagerinti mėginių kokybę prieš atliekant analizės procedūras.

Šiuo metu yra daug metodų, naudojamų išankstiniam mėginių koncentravimui, tačiau kiekvienas iš jų, be daugybės pranašumų, turi ir tam tikrų apribojimų. Šie trūkumai skatina toliau plėtoti naujus, efektyvesnius nei egzistuojančius metodus.

Šiuos tyrimus taip pat lemia įstatymai ir aplinkosaugos problemos. Literatūroje pateiktas pagrindas daryti išvadą, kad vadinamieji „žaliosios ekstrakcijos būdai“ vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį šiuolaikiniuose mėginių paruošimo metoduose.

„Žalioji“ technika

Ekstrahavimo proceso ekologiškumą galima pasiekti sumažinus cheminių medžiagų, tokių kaip organiniai tirpikliai, sunaudojimą, nes jie yra toksiški ir kenksmingi aplinkai.

Mėginių ruošimui įprastai naudojamos procedūros turėtų būti nekenksmingos aplinkai, lengvai įgyvendinamos, nebrangios ir trumpesnės, kad būtų galima atlikti visą procesą.

Šie reikalavimai yra tenkinami ruošiant koacervatus, nes jie yra koloidai, turintys daug tempiamųjų aktyviųjų medžiagų, ir taip pat veikia kaip ekstrahavimo terpė.

Taigi koacervatai yra perspektyvi bandinio paruošimo alternatyva, nes jie leidžia koncentruoti organinius junginius, metalo jonus ir nanodaleles skirtinguose mėginiuose.

Nuorodos

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, V. N., Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Koačeruoti sistemas ir gyvenimo kilmę. Gyvenimo ištakos, 5 (1–2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Gyvenimo kilmė ir ankstyvoji raida. „Oxford University Press“.
3. Helium, L. (1954). Koacervacijos teorija. Nauja kairioji apžvalga, 94 straipsnio 2 dalis, 35–43 dalys.
4. Lazcano, A. (2010). Istorinės kilmės raidos tyrimų raida. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Koacervatais pagrįstų gavybos metodų teorija ir naujausi taikymo atvejai. TrAC - analitinės chemijos tendencijos, 71, 282–292.
6. Novakas, V. (1974). Gyvenimo kilmės teorija „Coacervate-in-Coacervate“. Gyvenimo kilmė ir evoliucinė biochemija, 355–356.
7. Novakas, V. (1984). Dabartinė „coacervate-in-coacervate“ teorijos būklė; ląstelės struktūros kilmė ir raida. Gyvenimo ištakos, 14, 513–522.
8. Oparinas, A. (1965). Gyvenimo kilmė. „Dover Publications, Inc.“