KOACERVATI: ZNAČILNOSTI, POVEZANOST Z NASTANKOM ŽIVLJENJA - BIOLOGIJA - 2026

V koazervatov so organizirane skupine beljakovin, ogljikovih hidratov in drugih materialov v raztopini. Izraz coacervate izvira iz latinskega coacervare in pomeni "grozd". Te molekularne skupine imajo nekatere lastnosti celic; Zato je ruski znanstvenik Aleksander Oparin predlagal, da koacervati povzročijo te.

Oparin je predlagal, da v primitivnih morjih verjetno obstajajo ustrezni pogoji za nastanek teh struktur iz združevanja ohlapnih organskih molekul. To pomeni, da v bistvu koacervati veljajo za predhodni model.

Koacervati

Ti koacervati bi bili sposobni absorbirati druge molekule, rasti in razvijati bolj zapletene notranje strukture, podobne celicam. Kasneje sta poskus znanstvenika Miller in Urey omogočila ponovno ustvarjanje pogojev na primitivni Zemlji in nastanek koacervatov.

značilnosti

- Nastanejo s skupino različnih molekul (molekularni roj).

- Organizirani so makromolekularni sistemi.

- Imajo sposobnost, da se samostojno ločijo od raztopine, kjer so, in tako tvorijo izolirane kapljice.

- V notranjosti lahko absorbirajo organske spojine.

- Povečajo lahko svojo težo in prostornino.

- Lahko povečajo svojo notranjo kompleksnost.

- Imajo izolacijsko plast in se lahko samoohranijo.

Odnos do izvora življenja

V dvajsetih letih prejšnjega stoletja sta biokemik Aleksander Oparin in britanski znanstvenik JBS Haldane neodvisno ustanovila podobne predstave o pogojih, potrebnih za nastanek življenja na Zemlji.

Oba sta predlagala, da se organske molekule lahko tvorijo iz abiogenih materialov v prisotnosti zunanjega vira energije, kot je ultravijolično sevanje.

Drugi njegov predlog je bil, da je primitivno ozračje imelo redukcijske lastnosti: zelo malo količine prostega kisika. Poleg tega so predlagali, da vsebuje med drugimi plini amonijak in vodno paro.

Sumili so, da so se prve življenjske oblike pojavile v oceanu, tople in primitivne in da so bile heterotrofne (pridobivale so pripravljene hranilne snovi iz spojin, ki obstajajo v primitivni Zemlji), namesto da bi bile avtotrofne (ustvarjajo hrano in hranila iz sončne svetlobe. ali anorganskih materialov).

Oparin je menil, da nastajanje koacervatov spodbuja nastajanje drugih bolj zapletenih sferičnih agregatov, ki so bili povezani z molekulami lipidov, ki so jim omogočile, da so jih elektrostatične sile držale skupaj in da so lahko predhodniki celic.

Delovanje encimov

Oparinov koacervat je potrdil, da encimi, ki so ključni za biokemične reakcije metabolizma, delujejo bolje, če so vsebovani znotraj membransko vezanih kroglic, kot če so brez vodnih raztopin.

Haldane, ki ni bil seznanjen z Oparinovimi koacervati, je verjel, da se najprej oblikujejo preproste organske molekule in da se ob prisotnosti ultravijolične svetlobe vse bolj zapletejo in tako nastanejo prve celice.

Zamisli Haldaneja in Oparina so bili osnova za številne raziskave o abiogenezi, izvoru življenja brezživih snovi, ki so se odvijale v zadnjih desetletjih.

Teorija koacervatov

Teorija koacervata je teorija, ki jo je izrazil biokemik Aleksander Oparin, in nakazuje, da je izvor življenja pred nastankom mešanih koloidnih enot, imenovanih koacervati.

Koacervati nastanejo, ko se v vodo dodajo različne kombinacije beljakovin in ogljikovih hidratov. Beljakovine tvorijo okoli sebe mejni sloj vode, ki je jasno ločen od vode, v kateri so suspendirane.

Te koacervate je preučeval Oparin, ki je odkril, da se pod določenimi pogoji koacervati lahko tedensko stabilizirajo v vodi, če jim je omogočen metabolizem ali sistem za proizvodnjo energije.

Encimi in glukoza

Da bi to dosegel, je Oparin v vodo dodal encime in glukozo (sladkor). Koacervat je absorbiral encime in glukozo, nato so encimi povzročili, da koacervat združuje glukozo z drugimi ogljikovimi hidrati v koacervatu.

Zaradi tega se je koacervavat povečal v velikosti. Odpadni produkti reakcije na glukozo so bili izločeni iz koacervata.

Ko je koacervat postal dovolj velik, se je spontano začel razpadati na manjše koacervate. Če so strukture, pridobljene iz koacervata, prejemale encime ali so lahko ustvarile lastne encime, bi lahko še naprej rasle in se razvijale.

Naknadno delo ameriških biokemikov Stanleyja Millerja in Harolda Ureyja je pokazalo, da se takšni organski materiali lahko tvorijo iz anorganskih snovi pod pogoji, ki simulirajo zgodnjo Zemljo.

S svojim pomembnim eksperimentom so lahko dokazali sintezo aminokislin (temeljnih elementov beljakovin), ki skozi mešanico preprostih plinov v zaprtem sistemu prenašajo iskrico.

Prijave

Trenutno so koacervati zelo pomembno orodje za kemično industrijo. V mnogih kemijskih postopkih je potrebna sestavljena analiza; To je korak, ki ni vedno enostaven in je tudi zelo pomemben.

Zaradi tega raziskovalci nenehno delajo na razvijanju novih idej za izboljšanje tega ključnega koraka pri pripravi vzorcev. Njihov cilj je vedno izboljšati kakovost vzorcev pred izvedbo analiznih postopkov.

Trenutno obstaja veliko tehnik za predkoncentriranje vzorcev, vendar ima vsaka poleg številnih prednosti tudi nekatere omejitve. Te pomanjkljivosti spodbujajo nadaljnji razvoj novih tehnik ekstrakcije, ki so učinkovitejše od obstoječih metod.

Te preiskave vodijo tudi predpisi in okoljski problemi. V literaturi je mogoče sklepati, da imajo tako imenovane "tehnike zelenega odvzema" ključno vlogo v sodobnih tehnikah priprave vzorcev.

"Zelene" tehnike

"Zeleni" značaj postopka ekstrakcije je mogoče doseči z zmanjšanjem porabe kemikalij, na primer organskih topil, saj so to strupene in okolju škodljive.

Postopki, ki se rutinsko uporabljajo za pripravo vzorcev, morajo biti okolju prijazni, enostavni za izvedbo, poceni in imeti lahko krajši čas za celoten postopek.

Te zahteve so izpolnjene z uporabo koacervatov v pripravi vzorcev, saj so koloidi, bogati z natezno aktivnimi snovmi in delujejo tudi kot ekstrakcijsko sredstvo.

Tako so koacervati obetavna alternativa za pripravo vzorcev, saj omogočajo koncentriranje organskih spojin, kovinskih ionov in nanodelcev v različnih vzorcih.

Reference

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Koacervatni sistemi in izvor življenja. Izvori življenja, 5 (1–2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Izvor in zgodnja evolucija življenja. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Teorija koakarviracije. Novi levi pregled, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Zgodovinski razvoj raziskav o izvoru. Perspektive hladne pomladne luke v biologiji, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teorija in nedavne uporabe tehnik ekstrakcije na osnovi koacervata. TrAC - Trendi v analitični kemiji, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Coacervate-in-Coacervate teorija o nastanku življenja. Izvor življenja in evolucijska biokemija, 355–356.
7. Novak, V. (1984). Trenutno stanje teorije coacervate-in-coacervata; izvor in razvoj celične strukture. Izvori življenja, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Izvor življenja. Dover Publications, Inc.