Caracteristicile coacervate, relația cu originea vieții

coacervates acestea sunt grupuri organizate de proteine, carbohidrați și alte materiale într-o soluție. Termenul coacervado vine din latină coacervare și înseamnă "cluster". Aceste grupări moleculare au unele proprietăți ale celulelor; din acest motiv, omul de știință rus Aleksander Oparin a sugerat că coacervatele au dat naștere la acestea.

Oparin a sugerat că în mările primitive probabil au existat condițiile adecvate pentru formarea acestor structuri, din gruparea moleculelor organice pierdute. Aceasta este, în esență, coacervatele sunt considerate un model precellular.

Aceste coacervate ar avea capacitatea de a absorbi alte molecule, de a crește și de a dezvolta structuri interioare mai complexe, similare celulelor. Ulterior, experimentul oamenilor de știință Miller și Urey a permis reconstituirea condițiilor Pământului primitiv și formarea coacervatelor.

index

• 1 Caracteristici
• 2 Relația cu originea vieții
  • 2.1 Acțiunea enzimelor
• 3 Teoria coacervatelor
  • 3.1 Enzime și glucoză
• 4 Aplicații
  • 4.1 Tehnici "verzi"
• 5 Referințe

caracteristici

- Ele sunt generate prin gruparea diferitelor molecule (roi molecular).

- Sunt organizate sisteme macromoleculare.

- Au capacitatea de a se separa de soluția în care se află, formând astfel picături izolate.

- Pot absorbi compușii organici din interior.

- Ei își pot mări greutatea și volumul.

- Sunt capabili să-și sporească complexitatea internă.

- Ele au un strat izolator și pot fi auto-conservate.

Relația cu originea vieții

În anii 1920, biochimistul Aleksandr Oparin și omul de știință britanic J. B. S. Haldane au stabilit în mod independent idei similare despre condițiile necesare pentru originea vieții pe Pământ.

Ambele au sugerat că moleculele organice ar putea fi formate din materiale abiogene în prezența unei surse externe de energie, cum ar fi radiațiile ultraviolete.

O altă propunere a lui a fost aceea că atmosfera primitivă avea proprietăți de reducere: o cantitate foarte mică de oxigen liber. În plus, au sugerat că acesta conține amoniac și vapori de apă, printre alte gaze.

Ei au suspectat că primele forme de viață a apărut în ocean, cald și primitiv, și au fost heterotrofice (substanțe nutritive obținute preformată compuși existenți pe Pământ timpurie), mai degrabă decât autotrofe (generatoare de alimente și nutrienți de la lumina soarelui sau materiale anorganice).

Oparin credea că formarea coacervates promovează formarea de agregate sferice mai complexe, care au fost asociate cu moleculele de lipide care să le permită ținute împreună de forțe electrostatice, și care ar fi putut fi precursori ai celulelor.

Acțiunea enzimelor

Munca coacervates Oparin a confirmat faptul că, esențial pentru reacțiile biochimice ale metabolismului, enzime au funcționat mai mult atunci când au fost conținute în interiorul membranei sfere legat decât atunci când liber în soluții apoase.

Haldane, care nu era familiarizat cu coacervates Oparin, a crezut că moleculele organice simple, au fost formate mai întâi și că, în prezența luminii ultraviolete, a devenit tot mai complexe, ceea ce duce la primele celule.

Ideile lui Haldane și a lui Oparin au constituit baza multor cercetări asupra abiogenezei, originea vieții din substanțele fără viață, care a avut loc în ultimele decenii.

Teoria coacervatelor

Teoria coacervates este o teorie exprimată prin biochimice Aleksander Oparin și sugerând că originea vieții a fost precedată de formarea unităților coloidale mixte numite coacervates.

Coacervatele se formează atunci când mai multe combinații de proteine ​​și carbohidrați sunt adăugate în apă. Proteinele formează un strat limită de apă în jurul lor care este clar separat de apa în care sunt suspendate.

Aceste coacervates au fost studiate de Oparin, care a descoperit că, în anumite condiții, coacervates pot fi stabilizate în apă timp de săptămâni dacă se administrează metabolismul sau un sistem de producere a energiei.

Enzime și glucoză

Pentru a realiza acest lucru, Oparin a adăugat enzime și glucoză (zahăr) în apă. Coacervatul a absorbit enzimele și glucoza, apoi enzimele au determinat coacervatul să combine glucoza cu alți carbohidrați în coacervate.

Acest lucru a făcut ca coacervatul să crească în dimensiune. Produsele reziduale din reacția de glucoză au fost eliminate din coacervate.

După ce coacervatul a devenit suficient de mare, a început să se spargă spontan în coacervate mai mici. Dacă structurile derivate din coacervate au primit enzimele sau au fost capabile să își creeze propriile enzime, ele ar putea continua să crească și să se dezvolte.

Ulterior, lucrarea ulterioară a biochimilor americani Stanley Miller și Harold Urey a arătat că astfel de materiale organice pot fi formate din substanțe anorganice în condiții simulate ale Pământului primitiv.

Prin experimentul lor important au fost capabili să demonstreze sinteza aminoacizilor (elementele fundamentale ale proteinelor), trecând o scânteie printr-un amestec de gaze simple într-un sistem închis.

aplicații

În prezent, coacervatele sunt instrumente foarte importante pentru industria chimică. În multe proceduri chimice este necesară analiza compușilor; Acesta este un pas care nu este întotdeauna ușor și, în plus, este foarte important.

Din acest motiv, cercetătorii lucrează în permanență pentru a dezvolta noi idei pentru a îmbunătăți acest pas crucial în pregătirea eșantioanelor. Obiectivul acestora este întotdeauna îmbunătățirea calității probelor înainte de a efectua procedurile analitice.

Există multe tehnici utilizate în prezent pentru preconcentrarea probelor, dar fiecare, în plus față de numeroasele avantaje, are și unele limitări. Aceste dezavantaje promovează dezvoltarea continuă a unor noi tehnici de extracție care sunt mai eficiente decât metodele existente.

Aceste investigații sunt, de asemenea, determinate de reglementări și de preocupările legate de mediu. Literatura oferă baza pentru a concluziona că așa-numitele "tehnici de extracție verde" joacă un rol vital în tehnicile moderne de preparare a probelor.

Tehnici "verzi"

Caracterul "verde" al procesului de extracție poate fi obținut prin reducerea consumului de produse chimice, cum ar fi solvenții organici, deoarece acestea sunt toxice și nocive pentru mediu.

Procedurile utilizate în mod curent pentru pregătirea probelor trebuie să fie ecologice, ușor de implementat, ieftine și să aibă o durată mai scurtă pentru a realiza întregul proces.

Aceste cerințe sunt îndeplinite prin aplicarea coacervatelor în prepararea probelor, deoarece sunt coloizi bogați în agenți tensioactivi și, de asemenea, funcționează ca mediu de extracție.

Astfel, coacervatele reprezintă o alternativă promițătoare pentru prepararea probelor deoarece permit concentrarea compușilor organici, a ionilor metalici și a nanoparticulelor în diferite probe.

referințe

1. Evreinova, T.N., Mamontova, T.W., Karnauhov, V.N., Stephanov, S.B., & Hrust, U. R. (1974). Sistemele coacervate și originea vieții. Originea vieții, 5(1-2), 201-205.
2. Fenchel, T. (2002). Originea și evoluția timpurie a vieții. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Teoria coacervării. Noua revizuire stânga, 94(2), 35-43.
4. Lazcano, A. (2010). Dezvoltarea istorică a cercetării de origine. Cold Spring Harbor Perspective în biologie, (2), 1-8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teoria și aplicațiile recente ale tehnicilor de extracție pe bază de coacervate. TrAC - tendințe în chimia analitică, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Teoria coacervate-in-coacervate a originii vieții. Originea vieții și biochimia evolutivă, 355-356.
7. Novak, V. (1984). Starea actuală a teoriei coacervate-coacervate; originea și evoluția structurii celulare. Originea vieții, 14, 513-522.
8. Oparin, A. (1965). Originea vieții. Dover Publications, Inc.