KOASERROI: OMINAISUUDET, SUHDE ELÄMÄN ALKUPERÄÄN - BIOLOGIA - 2026

Koaservaattien ovat järjestäytyneet ryhmät proteiinien, hiilihydraattien ja muita materiaaleja liuoksessa. Termi coacervate tulee latinalaisesta coacervare ja tarkoittaa "klusteria". Näillä molekyyliryhmillä on joitain solujen ominaisuuksia; Tästä syystä venäläinen tutkija Aleksander Oparin ehdotti, että koacervaatit aiheuttivat nämä.

Oparin ehdotti, että primitiivisillä merillä olivat todennäköisesti tarkoituksenmukaiset olosuhteet näiden rakenteiden muodostumiselle löysien orgaanisten molekyylien ryhmittelystä. Eli koaservaatteja pidetään pohjimmiltaan esilaulumallina.

koaservaattien

Näillä koacervaatteilla olisi kyky absorboida muita molekyylejä, kasvaa ja kehittää monimutkaisempia sisäisiä rakenteita, kuten solut. Myöhemmin tutkijoiden Millerin ja Ureyn kokeilu antoi mahdollisuuden luoda uudelleen alkeellisen maan olosuhteet ja koacervaatioiden muodostuminen.

ominaisuudet

- Ne syntyy ryhmittelemällä eri molekyylejä (molekyyliparvi).

- Ne ovat järjestettyjä makromolekyylisiä järjestelmiä.

- Heillä on kyky erotella itse ratkaisustaan ​​missä ne ovat, jolloin muodostuu eristettyjä tippoja.

- Ne voivat absorboida orgaanisia yhdisteitä sisälle.

- Ne voivat lisätä painoaan ja tilavuuttaan.

- He kykenevät lisäämään sisäistä monimutkaisuutta.

- Niissä on eristävä kerros ja ne voidaan säilyttää itse.

Suhde elämän alkuperään

Biokemisti Aleksandr Oparin ja brittiläinen tiedemies JBS Haldane kehittivät 1920-luvulla itsenäisesti samanlaisia ​​ajatuksia olosuhteista, joita vaaditaan maapallon elämän alkuperälle.

He molemmat ehdottivat, että orgaaniset molekyylit voisivat muodostua abiogeenisistä materiaaleista ulkoisen energialähteen, kuten ultraviolettisäteilyn, läsnä ollessa.

Toinen hänen ehdotuksistaan ​​oli, että primitiivisellä ilmakehällä oli pelkistäviä ominaisuuksia: erittäin pieni määrä vapaata happea. Lisäksi he ehdottivat, että se sisältäisi muun muassa kaasua ammoniakkia ja vesihöyryä.

He epäilivät, että ensimmäiset elämänmuodot näyttivät mereltä, lämpimiltä ja primitiivisiltä ja että ne olivat heterotrofisia (he saivat esimuotoillisia ravintoaineita varhaisessa maapallossa olevista yhdisteistä) sen sijaan, että olisivat autotrofisia (tuottaisivat ruokaa ja ravinteita auringonvalosta. tai epäorgaaniset materiaalit).

Oparin uskoi, että koacervaattien muodostuminen edisti muiden monimutkaisempien pallomaisten aggregaattien muodostumista, jotka liittyivät lipidimolekyyleihin, jotka antoivat mahdollisuuden pitää niitä yhdessä sähköstaattisten voimien kanssa, ja että ne olisivat voineet olla solujen edeltäjiä.

Entsyymien toiminta

Opariinin koacervaatit vahvistivat, että entsyymit, jotka ovat välttämättömiä aineenvaihdunnan biokemiallisille reaktioille, toimivat paremmin, kun ne sisältyvät kalvoon sitoutuneisiin palloihin kuin silloin, kun ne ovat vapaita vesiliuoksissa.

Haldane, joka oli tuntematon Opariinin koacervaatteista, uskoi, että ensin muodostuivat yksinkertaiset orgaaniset molekyylit ja että ultraviolettivalon läsnä ollessa niistä tuli yhä monimutkaisempia, jolloin syntyi ensimmäisiä soluja.

Haldanen ja Oparinin ideat muodostivat perustan suurelle osalle viime vuosikymmenien ajan tehdyistä tutkimuksista abiogeneesistä, elämän alkuperästä elottomista aineista.

Koaservointiteoria

Koaservaattiteoria on biokemisti Aleksander Oparinin ilmaisema teoria, joka viittaa siihen, että elämän alkua edelsi koacervaatteiksi kutsuttujen sekoitettujen kolloidisten yksiköiden muodostuminen.

Koaservaatit muodostuvat, kun veteen lisätään erilaisia ​​proteiinien ja hiilihydraattien yhdistelmiä. Proteiinit muodostavat ympäröivän rajakerroksen vesikerrosta, joka on selvästi erotettu vedestä, johon ne suspensoidaan.

Näitä koacervaatteja tutki Oparin, joka havaitsi, että tietyissä olosuhteissa koacervaatit voivat stabiloitua vedessä viikkojen ajan, jos heille annetaan aineenvaihdunta tai järjestelmä energian tuottamiseksi.

Entsyymit ja glukoosi

Tämän saavuttamiseksi Opariini lisäsi veteen entsyymejä ja glukoosia (sokeria). Koacervaatti absorboi entsyymit ja glukoosin, sitten entsyymit saivat koacervaatin yhdistämään glukoosin muiden koacervaatin hiilihydraattien kanssa.

Tämä aiheutti koacervaatin koon kasvun. Glukoosireaktion jätetuotteet karkotettiin koacervaatista.

Kun koacervaatti tuli tarpeeksi suureksi, se alkoi spontaanisti hajota pienemmiksi koacervaatteiksi. Jos koacervaatista johdetut rakenteet saivat entsyymejä tai pystyisivät luomaan omia entsyymejä, ne voisivat jatkaa kasvuaan ja kehittymistä.

Myöhemmin amerikkalaisten biokeemikoiden Stanley Millerin ja Harold Ureyn myöhemmät työt osoittivat, että tällaiset orgaaniset materiaalit voidaan muodostaa epäorgaanisista aineista olosuhteissa, jotka simuloivat varhaista maata.

Tärkeällä kokeilullaan he pystyivät osoittamaan aminohappojen (proteiinien peruselementit) synteesiä kuljettaen kipinää yksinkertaisten kaasujen seoksen läpi suljetussa järjestelmässä.

Sovellukset

Koaservaatit ovat tällä hetkellä erittäin tärkeitä työkaluja kemianteollisuudelle. Yhdisteanalyysi vaaditaan monissa kemiallisissa menetelmissä; Tämä on askel, joka ei ole aina helppoa, ja se on myös erittäin tärkeä.

Tästä syystä tutkijat pyrkivät jatkuvasti kehittämään uusia ideoita tämän tärkeän vaiheen parantamiseksi näytteiden valmistelussa. Näiden tavoitteena on aina parantaa näytteiden laatua ennen analyyttisten toimenpiteiden suorittamista.

Näytteiden esikäsittelyyn käytetään tällä hetkellä monia tekniikoita, mutta jokaisella on lukuisten etujen lisäksi myös joitain rajoituksia. Nämä haitat edistävät uusien uuttamistekniikoiden jatkuvaa kehittämistä, jotka ovat tehokkaampia kuin nykyiset menetelmät.

Näitä tutkimuksia ohjaavat myös säännökset ja ympäristökysymykset. Kirjallisuus antaa perustan päätelmälle, että ns. "Vihreän erottamisen tekniikoilla" on tärkeä rooli nykyaikaisissa näytteenvalmistustekniikoissa.

"Vihreät" tekniikat

Uuttamisprosessin "vihreä" luonne voidaan saavuttaa vähentämällä kemikaalien, kuten orgaanisten liuottimien, kulutusta, koska ne ovat myrkyllisiä ja ympäristölle haitallisia.

Näytteiden valmistukseen rutiininomaisesti käytettyjen menettelyjen on oltava ympäristöystävällisiä, helppo toteuttaa, edullisia ja niiden on oltava lyhyempi kesto koko prosessin suorittamiseksi.

Nämä vaatimukset täytetään soveltamalla coacervateja näytteen valmistukseen, koska ne ovat kolloideja, joissa on runsaasti vetolujuisia aineita, ja toimivat myös uuttoväliaineena.

Siksi koaservaatit ovat lupaava vaihtoehto näytteen valmistukselle, koska ne sallivat orgaanisten yhdisteiden, metalli-ionien ja nanohiukkasten konsentroinnin eri näytteissä.

Viitteet

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Koacerisoida järjestelmiä ja elämän alkuperää. Elämän alkuperä, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Elämän alkuperä ja varhainen kehitys. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Koaaseroinnin teoria. Uusi vasen katsaus, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Alkuperäselvityksen historiallinen kehitys. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Koacervaattipohjaisten uuttamistekniikoiden teoria ja viimeaikaiset sovellukset. TrAC - Trends in Analytical Chemistry, 71, 282 - 292.
6. Novak, V. (1974). Coacervate-in-Coacervate -teoria elämän alkuperästä. Elämän alkuperä ja evoluutio-biokemia, 355–356.
7. Novak, V. (1984). Coacervate-in-coacervate-teorian nykyinen tila; solurakenteen alkuperä ja kehitys. Elämän alkuperä, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Elämän alkuperä. Dover Publications, Inc.