Koacervované charakteristiky, vzťah s pôvodom života



koacerváty sú to organizované skupiny proteínov, sacharidov a iných materiálov v roztoku. Termín coacervado pochádza z latinčiny coacervare a to znamená "klaster". Tieto molekulárne skupiny majú určité vlastnosti buniek; Ruský vedec Aleksander Oparin preto navrhol, aby vznikli koacerváty.

Oparin navrhol, že v primitívnych moriach pravdepodobne existovali vhodné podmienky na vytvorenie týchto štruktúr, od zoskupenia voľných organických molekúl. To znamená, že v podstate sú koacerváty považované za precelulárny model.

Tieto koacerváty by mali schopnosť absorbovať iné molekuly, rásť a vyvíjať komplexnejšie vnútorné štruktúry podobné bunkám. Neskôr experiment vedcov Millera a Ureya umožnil znovu vytvoriť podmienky primitívnej Zeme a tvorby koacervátov..

index

  • 1 Charakteristiky
  • 2 Vzťah k pôvodu života
    • 2.1 Činnosť enzýmov
  • 3 Teória koacervátov
    • 3.1 Enzýmy a glukóza
  • 4 Aplikácie
    • 4.1 "Zelené" techniky
  • 5 Referencie

rysy

- Sú generované zoskupením rôznych molekúl (molekulárny roj).

- Sú to organizované makromolekulárne systémy.

- Majú schopnosť samočinného oddelenia od roztoku, kde sú, čím vytvárajú izolované kvapky.

- Môžu absorbovať organické zlúčeniny vo vnútri.

- Môžu zvýšiť svoju hmotnosť a objem.

- Sú schopné zvýšiť svoju vnútornú zložitosť.

- Majú izolačnú vrstvu a môžu sa zachovať.

Vzťah k pôvodu života

V dvadsiatych rokoch minulého storočia biochemik Aleksandr Oparin a britský vedec J. B. S. Haldane nezávisle vytvorili podobné myšlienky o podmienkach potrebných pre vznik života na Zemi..

Obaja navrhli, že organické molekuly by mohli byť tvorené z abiogénnych materiálov v prítomnosti vonkajšieho zdroja energie, ako je ultrafialové žiarenie.

Ďalším z jeho návrhov bolo, že primitívna atmosféra mala redukčné vlastnosti: veľmi malé množstvo voľného kyslíka. Okrem toho navrhli, aby obsahoval amoniak a vodnú paru, medzi inými plynmi.

Predpokladali, že prvé formy života sa objavili v oceáne, teplé a primitívne, a že boli heterotrofné (získali predformované živiny zo zlúčenín existujúcich v primitívnej Zemi) namiesto toho, aby boli autotrofné (generovanie potravy a živín zo slnečného svetla) alebo anorganické materiály).

Oparin veril, že tvorba koacervátov podporuje tvorbu ďalších komplexnejších sférických agregátov, ktoré boli spojené s lipidovými molekulami, ktoré im umožňovali držať pohromade elektrostatickými silami a ktoré mohli byť prekurzormi buniek..

Pôsobenie enzýmov

Práca koacervátov Oparin potvrdila, že enzýmy, ktoré sú nevyhnutné pre biochemické reakcie metabolizmu, fungovali viac, keď boli obsiahnuté v guličkách viazaných na membránu, než keď boli vo vodných roztokoch voľné..

Haldane, ktorý nepoznal Oparinove koacerváty, veril, že sa najprv vytvorili jednoduché organické molekuly a že v prítomnosti ultrafialového svetla sa stali čoraz zložitejšími, čo viedlo k vzniku prvých buniek..

Myšlienky Haldane a Oparin tvorili základ väčšiny výskumu o abiogenéze, pôvode života z neživých látok, ktorý sa uskutočnil v posledných desaťročiach..

Teória koacervátov

Teória koacervátov je teória vyjadrená biochemikom Aleksanderom Oparinom a naznačuje, že vzniku života predchádzala tvorba zmiešaných koloidných jednotiek nazývaných koacerváty..

Koacerváty sa tvoria, keď sa k vode pridá niekoľko kombinácií proteínov a sacharidov. Proteíny tvoria hraničnú vrstvu vody okolo nich, ktorá je jasne oddelená od vody, v ktorej sú suspendované.

Tieto koacerváty študoval Oparin, ktorý zistil, že za určitých podmienok sa koacerváty môžu stabilizovať vo vode niekoľko týždňov, ak sa im poskytne metabolizmus alebo systém na výrobu energie..

Enzýmy a glukóza

Na dosiahnutie tohto cieľa Oparin pridal enzýmy a glukózu (cukor) do vody. Enzýmy a glukóza absorbovaná koacervátom potom enzýmy spôsobili, že koacervát kombinoval glukózu s inými sacharidmi v koacerváte.

To spôsobilo zväčšenie koacervátu. Odpadové produkty glukózovej reakcie boli vylúčené z koacervátu.

Keď sa koacervát stal dostatočne veľkým, začal sa spontánne rozpadávať na menšie koacerváty. Ak štruktúry odvodené z koacervátu dostali enzýmy alebo boli schopné vytvoriť vlastné enzýmy, mohli by ďalej rásť a rozvíjať sa.

Následne nasledujúca práca amerických biochemikov Stanleyho Millera a Harolda Ureya ukázala, že takéto organické materiály môžu byť tvorené z anorganických látok za simulovaných podmienok skorej Zeme..

S ich dôležitým experimentom dokázali demonštrovať syntézu aminokyselín (základné prvky proteínov), prechádzajúc cez iskru zmesou jednoduchých plynov v uzavretom systéme.

aplikácie

V súčasnosti sú koacerváty veľmi dôležitým nástrojom pre chemický priemysel. V mnohých chemických postupoch sa vyžaduje analýza zlúčenín; Toto je krok, ktorý nie je vždy jednoduchý a navyše je veľmi dôležitý.

Z tohto dôvodu výskumníci neustále pracujú na vývoji nových nápadov na zlepšenie tohto kľúčového kroku pri príprave vzoriek. Ich cieľom je vždy zlepšiť kvalitu vzoriek pred vykonaním analytických postupov.

Existuje mnoho techník, ktoré sa v súčasnosti používajú na predkoncentráciu vzoriek, ale každá z nich má okrem mnohých výhod aj určité obmedzenia. Tieto nevýhody podporujú kontinuálny vývoj nových extrakčných techník, ktoré sú účinnejšie ako existujúce metódy.

Tieto vyšetrovania sú tiež riadené nariadeniami a otázkami životného prostredia. Literatúra poskytuje základ pre záver, že takzvané "zelené extrakčné techniky" hrajú dôležitú úlohu v moderných technikách prípravy vzoriek.

"Zelené" techniky

"Zelený" charakter procesu extrakcie možno dosiahnuť znížením spotreby chemických výrobkov, ako sú organické rozpúšťadlá, pretože sú toxické a škodlivé pre životné prostredie..

Postupy, ktoré sa bežne používajú na prípravu vzoriek, by mali byť šetrné k životnému prostrediu, mali by sa ľahko implementovať, mali nízke náklady a mali by mať kratšiu dobu trvania na vykonanie celého procesu..

Tieto požiadavky sú splnené aplikáciou koacervátov pri príprave vzoriek, pretože sú to koloidy bohaté na desať-aktívne činidlá a tiež fungujú ako extrakčné médium..

Koacerváty sú teda sľubnou alternatívou na prípravu vzoriek, pretože umožňujú koncentráciu organických zlúčenín, iónov kovov a nanočastíc v rôznych vzorkách..

referencie

  1. Evreinova, T.N., Mamontova, T.W., Karnauhov, V.N., Stephanov, S.B., & Hrust, U.R. (1974). Koacervátové systémy a pôvod života. Pôvody života, 5(1-2), 201-205.
  2. Fenchel, T. (2002). Pôvod a včasný vývoj života. Oxford University Press.
  3. Helium, L. (1954). Teória koacervácie. Nová ľavá kontrola, 94(2), 35-43.
  4. Lazcano, A. (2010). Historický vývoj výskumu pôvodu. Studené jarné Harbor perspektívy v biológii, (2), 1-8.
  5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teória a nedávne aplikácie extrakčných techník na báze koacervátu. TrAC - Trendy v analytickej chémii, 71, 282-292.
  6. Novak, V. (1974). Coacervate-in-Coacervate teória pôvodu života. Pôvod života a evolučná biochémia, 355-356.
  7. Novak, V. (1984). Súčasný stav teórie koacervátu v koacerváte; vznik a vývoj bunkovej štruktúry. Pôvody života, 14, 513-522.
  8. Oparin, A. (1965). Pôvod života. Dover Publications, Inc.