КОАЦЕРВАТИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВРЪЗКА С ПРОИЗХОДА НА ЖИВОТА - БИОЛОГИЯ - 2025

На сливащи са организирани групи протеини, въглехидрати и други материали в разтвора. Терминът coacervate идва от латинското coacervare и означава „клъстер“. Тези молекулни групи имат някои свойства на клетките; Поради тази причина руският учен Александър Опарин предположи, че коацерватите са породили това.

Опарин предложи, че в примитивни морета подходящите условия вероятно са съществували за формирането на тези структури, от групирането на свободни органични молекули. Тоест, по принцип коацерватите се считат за предцелуларен модел.

коацервати

Тези коацервати ще имат способността да абсорбират други молекули, да растат и да развиват по-сложни вътрешни структури, подобни на клетките. По-късно експериментът на учените Милър и Урей позволи да пресъздадат условията на примитивната Земя и образуването на коацерватите.

характеристики

- Те се генерират чрез групиране на различни молекули (молекулен рой).

- Те са организирани макромолекулни системи.

- Те имат способността да се отделят от разтвора, където се намират, като по този начин образуват изолирани капки.

- Те могат да абсорбират органични съединения вътре.

- Те могат да увеличат теглото и обема си.

- Те са в състояние да увеличат вътрешната си сложност.

- Те имат изолационен слой и могат да се запазват само.

Връзка с произхода на живота

През 20-те години на миналия век биохимикът Александър Опарин и британският учен JBS Haldane независимо установяват подобни идеи за условията, необходими за произхода на живота на Земята.

И двамата предположиха, че органичните молекули могат да се образуват от абиогенни материали в присъствието на външен източник на енергия, като ултравиолетово лъчение.

Друго негово предложение беше, че примитивната атмосфера има редуциращи свойства: много малко количество свободен кислород. Освен това те предположиха, че той съдържа амоняк и водна пара, наред с други газове.

Те подозирали, че първите форми на живот се появяват в океана, топли и примитивни, и че са хетеротрофни (те получават предварително формирани хранителни вещества от съединенията, съществуващи в примитивната Земя), вместо да са автотрофни (генерират храна и хранителни вещества от слънчевата светлина. или неорганични материали).

Опарин смята, че образуването на коацерватите насърчава образуването на други по-сложни сферични агрегати, които са свързани с липидни молекули, които позволяват да се задържат заедно от електростатични сили и че те могат да бъдат прекурсори на клетките.

Действие на ензими

Коацерварите на Oparin потвърдиха, че ензимите, които са от съществено значение за биохимичните реакции на метаболизма, функционират по-добре, когато се съдържат в сферата, свързана с мембраната, отколкото когато са свободни във водни разтвори.

Халдан, който не беше запознат с коацерватите на Опарин, вярваше, че най-напред се образуват прости органични молекули и че при наличието на ултравиолетова светлина те стават все по-сложни, пораждайки първите клетки.

Идеите на Халдан и Опарин са в основата на голяма част от изследванията за абиогенезата, произхода на живота от безжизнените вещества, проведени през последните десетилетия.

Теория на коацерватите

Теорията на коацерватите е теория, изразена от биохимика Александър Опарин и която предполага, че произходът на живота е бил предшестван от образуването на смесени колоидни единици, наречени коацервати.

Коацерварите се образуват, когато във водата се добавят различни комбинации от протеини и въглехидрати. Протеините образуват около себе си граничен слой вода, който ясно се отделя от водата, в която са суспендирани.

Тези коацервати са изследвани от Опарин, който открива, че при определени условия коацерватите могат да се стабилизират във вода седмици, ако им се даде метаболизъм или система за производство на енергия.

Ензими и глюкоза

За да постигне това, Oparin добавя ензими и глюкоза (захар) към водата. Коацерватът абсорбира ензимите и глюкозата, след това ензимите причиняват коацерватът да комбинира глюкозата с други въглехидрати в коацервата.

Това накара коацервата да се увеличи по размер. Отпадъчните продукти на глюкозната реакция бяха изгонени от коацервата.

След като коацерватът стана достатъчно голям, той спонтанно започна да се разпада на по-малки коацервати. Ако структурите, получени от коацерват, получат ензимите или са в състояние да създадат свои собствени ензими, те могат да продължат да растат и да се развиват.

Впоследствие последваща работа на американските биохимици Стенли Милър и Харолд Урей показа, че такива органични материали могат да се образуват от неорганични вещества при условия, симулиращи ранна Земя.

Със своя важен експеримент те успяха да демонстрират синтеза на аминокиселини (основните елементи на протеините), преминавайки искра през смес от прости газове в затворена система.

Приложения

В момента коацерватът е много важен инструмент за химическата промишленост. Анализът на съединенията е необходим при много химични процедури; Това е стъпка, която не винаги е лесна и е също много важна.

Поради тази причина изследователите непрекъснато работят за разработването на нови идеи за подобряване на тази ключова стъпка в подготовката на пробите. Целта на тях е винаги да се подобри качеството на пробите, преди да се извършат аналитичните процедури.

В момента има много техники, използвани за предварително концентриране на проби, но всяка, освен многобройните предимства, има и някои ограничения. Тези недостатъци насърчават непрекъснатото разработване на нови техники за извличане, по-ефективни от съществуващите методи.

Тези разследвания също се ръководят от регулации и опасения за околната среда. Литературата предоставя основата да се заключи, че така наречените „техники за зелена екстракция“ играят жизненоважна роля в съвременните техники за подготовка на проби.

"Зелени" техники

"Зеленият" характер на процеса на извличане може да бъде постигнат чрез намаляване на консумацията на химикали, като органични разтворители, тъй като те са токсични и вредни за околната среда.

Процедурите, които рутинно се използват за приготвяне на проби, трябва да бъдат екологични, лесни за изпълнение, евтини и да имат по-кратка продължителност за извършване на целия процес.

Тези изисквания са изпълнени чрез прилагане на коацервати в приготвянето на проби, тъй като те са колоиди, богати на активно действие на опън и също функционират като екстракционна среда.

По този начин коацерватът е обещаваща алтернатива за приготвяне на проби, тъй като позволяват концентриране на органични съединения, метални йони и наночастици в различните проби.

Препратки

1. Евреинова, TN, Мамонтова, TW, Карнаухов, В. Н., Стефанов, SB, & Hrust, UR (1974). Коацерватни системи и произход на живота. Произход на живота, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Произходът и ранната еволюция на живота. Oxford University Press.
3. Хелий, Л. (1954). Теория на коацервацията. Нов лев преглед, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Историческо развитие на изследванията за произхода. Перспективи на студеното пристанище в биологията (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Теория и скорошни приложения на методи за извличане на базата на коацерват. TrAC - Тенденции в аналитичната химия, 71, 282-292.
6. Новак, В. (1974). Теорията на Коацерват в Коацерват за произхода на живота. Произходът на живота и еволюционната биохимия, 355–356.
7. Новак, В. (1984). Настоящо състояние на теорията за коацерват в коацерват; произход и еволюция на клетъчната структура. Произход на живота, 14, 513–522.
8. Опарин, А. (1965). Произходът на живота. Dover Publications, Inc.