KOACERĀTI: ĪPAŠĪBAS, SAISTĪBA AR DZĪVES IZCELSMI - BIOLOĢIJA - 2025

Par coacervates ir organizētās grupas olbaltumvielu, ogļhidrātu un citu materiālu šķīdumā. Termins coacervate nāk no latīņu valodas coacervare un nozīmē “kopu”. Šīm molekulārajām grupām ir dažas šūnu īpašības; Šī iemesla dēļ krievu zinātnieks Aleksandrs Oparins ierosināja, ka koacerāti tos izraisīja.

Oparīns ierosināja, ka primitīvās jūrās, iespējams, pastāvēja piemēroti apstākļi šo struktūru veidošanai no brīvo organisko molekulu grupēšanas. Tas ir, pamatā koacervāti tiek uzskatīti par pirmsvēža modeli.

Coacervates

Šiem koacerātiem būtu spēja absorbēt citas molekulas, augt un attīstīt sarežģītākas iekšējās struktūras, līdzīgas šūnām. Vēlāk zinātnieku Millera un Urī eksperiments ļāva atjaunot primitīvās Zemes apstākļus un koacervāciju veidošanos.

raksturojums

- Tos iegūst, grupējot dažādas molekulas (molekulu spiets).

- Tās ir organizētas makromolekulas sistēmas.

- Viņiem ir iespēja patstāvīgi atdalīties no šķīduma tur, kur atrodas, tādējādi veidojot izolētus pilienus.

- Viņi var absorbēt organiskos savienojumus iekšpusē.

- Viņi var palielināt savu svaru un apjomu.

- Viņi spēj palielināt savu iekšējo sarežģītību.

- Viņiem ir izolācijas slānis un tos var pašsaglabāt.

Saistība ar dzīves izcelsmi

1920. gados bioķīmiķis Aleksandrs Oparins un britu zinātnieks JBS Haldāns patstāvīgi izveidoja līdzīgas idejas par apstākļiem, kas nepieciešami dzīvības izcelsmei uz Zemes.

Viņi abi ierosināja, ka organiskas molekulas varētu veidoties no abiogēniem materiāliem ārēja enerģijas avota, piemēram, ultravioletā starojuma, klātbūtnē.

Vēl viens no viņa priekšlikumiem bija tāds, ka primitīvajai atmosfērai bija reducējošas īpašības: ļoti mazs brīvā skābekļa daudzums. Turklāt viņi ieteica, ka starp citām gāzēm tajā bija amonjaks un ūdens tvaiki.

Viņiem radās aizdomas, ka pirmās dzīvības formas parādās okeānā, ir siltas un primitīvas, un ka tās ir heterotrofiskas (no tām tika iegūtas iepriekš sagatavotas barības vielas no savienojumiem, kas pastāvēja Zemes sākumā), tā vietā, lai būtu autotrofiskas (pārtikas un barības vielas ražotu no saules gaismas. vai neorganiski materiāli).

Oparīns uzskatīja, ka koacervātu veidošanās veicina citu sarežģītāku sfērisku agregātu veidošanos, kas bija saistīti ar lipīdu molekulām, kas ļāva tos turēt kopā ar elektrostatiskiem spēkiem, un ka tie varēja būt šūnu priekšgājēji.

Fermentu darbība

Darbs pie Oparīna koacerātiem apstiprināja, ka fermenti, kas ir svarīgi metabolisma bioķīmiskajām reakcijām, darbojas labāk, ja tie atrodas membrānās piesaistītajās sfērās, nekā tad, ja tie ir brīvi ūdens šķīdumos.

Haldāns, kurš nebija pazīstams ar Oparīna koacerātiem, uzskatīja, ka vispirms veidojas vienkāršas organiskas molekulas un ka ultravioletā starojuma klātbūtnē tās kļūst arvien sarežģītākas, radot pirmās šūnas.

Haldāna un Oparīna idejas bija pamatā lielam daudzumam pēdējo gadu desmitu pētījumu par abioģenēzi - dzīvības izcelsmi no nedzīvām vielām.

Koacerātu teorija

Koacervācijas teorija ir bioķīmiķa Aleksandra Oparina izteiktā teorija, kas liek domāt, ka pirms dzīves sākšanās bija jauktu koloidālu vienību veidošanās, ko sauc par koacervātiem.

Koacervāti veidojas, kad ūdenim pievieno dažādas olbaltumvielu un ogļhidrātu kombinācijas. Olbaltumvielas veido ap tām slānis ūdens slānis, kas ir skaidri atdalīts no ūdens, kurā tie ir suspendēti.

Šīs koacervācijas pētīja Oparins, kurš atklāja, ka noteiktos apstākļos koacerāti var stabilizēties ūdenī nedēļām ilgi, ja tiem tiek nodrošināta vielmaiņa vai sistēma enerģijas ražošanai.

Fermenti un glikoze

Lai to panāktu, Oparīns ūdenim pievienoja fermentus un glikozi (cukuru). Koacervāts absorbēja fermentus un glikozi, pēc tam fermenti lika koacervātam apvienot glikozi ar citiem koacervātā esošajiem ogļhidrātiem.

Tas izraisīja koacervācijas palielināšanos. Glikozes reakcijas atkritumi tika izraidīti no koacervācijas.

Tiklīdz koacervāts kļuva pietiekami liels, tas spontāni sāka sadalīties mazākos koacervātos. Ja struktūras, kas iegūtas no koacervāta, saņem fermentus vai spētu izveidot savus fermentus, tās varētu turpināt augt un attīstīties.

Pēc tam sekojošais amerikāņu bioķīmiķu Stenlija Millera un Harolda Urija darbs parādīja, ka šādus organiskos materiālus var veidot no neorganiskām vielām apstākļos, kas imitē agrīno Zemi.

Ar savu svarīgo eksperimentu viņi spēja demonstrēt aminoskābju (olbaltumvielu pamatelementu) sintēzi, izlaižot dzirksteli caur vienkāršu gāzu maisījumu slēgtā sistēmā.

Lietojumprogrammas

Pašlaik koacervāti ir ļoti svarīgi ķīmiskās rūpniecības instrumenti. Daudzās ķīmiskās procedūrās ir nepieciešama saliktā analīze; Šis ir solis, kas ne vienmēr ir viegls, un tas ir arī ļoti svarīgi.

Šī iemesla dēļ pētnieki pastāvīgi strādā, lai izstrādātu jaunas idejas, kā uzlabot šo izšķirošo soli paraugu sagatavošanā. To mērķis vienmēr ir uzlabot paraugu kvalitāti pirms analītisko procedūru veikšanas.

Pašlaik paraugu iepriekšējai koncentrēšanai tiek izmantotas daudzas metodes, taču katrai no tām, papildus daudzām priekšrocībām, ir arī daži ierobežojumi. Šie trūkumi veicina turpmāku jaunu ieguves metožu attīstību, kas ir efektīvākas par esošajām.

Šīs izmeklēšanas virza arī noteikumi un bažas par vidi. Literatūra sniedz pamatu secinājumam, ka tā saucamajām "zaļās ekstrakcijas metodēm" ir būtiska loma mūsdienu paraugu sagatavošanas metodēs.

"Zaļās" tehnikas

Ekstrakcijas procesa "zaļo" raksturu var sasniegt, samazinot ķīmisko vielu, piemēram, organisko šķīdinātāju, patēriņu, jo tie ir toksiski un kaitīgi videi.

Procedūrām, kuras parasti izmanto paraugu sagatavošanai, jābūt videi draudzīgām, viegli izpildāmām, lētām un ar visu procesu veikšanas laiku jābūt īsākam.

Šīs prasības tiek izpildītas, paraugu sagatavošanā pieliekot koacerātus, jo tie ir koloīdi, kas bagāti ar stiepes aktīvajām vielām, un darbojas arī kā ekstrakcijas vide.

Tādējādi koacervāti ir daudzsološa alternatīva parauga sagatavošanai, jo tie ļauj dažādos paraugos koncentrēt organiskos savienojumus, metāla jonus un nanodaļiņas.

Atsauces

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Koacerēt sistēmas un dzīves izcelsmi. Dzīves pirmsākumi, 5 (1–2), 201–205.
2. Fenšels, T. (2002). Dzīves izcelsme un agrīnā evolūcija. Oxford University Press.
3. Hēlijs, L. (1954). Koacerācijas teorija. Jauns kreisais pārskats, 94. panta 2. punkts, 35. – 43.
4. Lazcano, A. (2010). Izcelsmes pētījumu vēsturiskā attīstība. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, (2), 1. – 8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Koacervātu bāzes ieguves metožu teorija un jaunākie pielietojumi. TrAC - Tendences analītiskajā ķīmijā, 71, 282–292.
6. Novaks, V. (1974). Dzīves izcelšanās teorija par koacervāciju. Dzīves izcelsme un evolucionārā bioķīmija, 355–356.
7. Novaks, V. (1984). Koacervācijas-koacervācijas teorijas pašreizējais stāvoklis; šūnu struktūras izcelsme un evolūcija. Dzīves pirmsākumi, 14, 513–522.
8. Oparins, A. (1965). Dzīves pirmsākumi. Dover Publications, Inc.