КОАЦЕРВАТИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЗВ’ЯЗОК ІЗ ПОХОДЖЕННЯМ ЖИТТЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У коацерватах є організованими групами білків, вуглеводів та інших матеріалів в розчині. Термін coacervate походить від латинського coacervare і означає "скупчення". Ці молекулярні угруповання мають деякі властивості клітин; З цієї причини російський вчений Олександр Опарін припустив, що коацервати породжують це.

Опарін запропонував, що в примітивних морях, можливо, існували відповідні умови для утворення цих структур, згрупування пухких органічних молекул. Тобто, в основному коацервати вважаються прецелюлярною моделлю.

Коацервати

Ці коацервати мали б здатність поглинати інші молекули, рости і розвивати складніші внутрішні структури, схожі на клітини. Пізніше експеримент вчених Міллера та Урея дозволив відтворити умови первісної Землі та утворення коацерватів.

характеристики

- Вони породжуються групуванням різних молекул (молекулярний рій).

- Вони організовані макромолекулярні системи.

- Вони мають здатність самостійно відокремлюватися від розчину, де вони є, утворюючи таким чином поодинокі краплі.

- Вони можуть поглинати органічні сполуки всередині.

- Вони можуть збільшити свою вагу і обсяг.

- Вони здатні посилити свою внутрішню складність.

- Вони мають ізолюючий шар і можуть самозберігатися.

Взаємозв’язок із походженням життя

У 1920-х роках біохімік Олександр Опарін та британський вчений Дж.Б. Халдайн незалежно встановили подібні уявлення про умови, необхідні для походження життя на Землі.

Вони обидва припустили, що органічні молекули можуть утворюватися з абіогенних матеріалів у присутності зовнішнього джерела енергії, такого як ультрафіолетове випромінювання.

Ще однією його пропозицією було те, що примітивна атмосфера мала відновні властивості: дуже мала кількість вільного кисню. Крім того, вони припустили, що він містить аміак та водяну пару, серед інших газів.

Вони підозрювали, що перші форми життя з'явилися в океані, теплі та примітивні, і що вони були гетеротрофними (вони отримували попередньо підготовлені поживні речовини з сполук, які існували на ранній Землі), а не були автотрофними (генеруючи їжу та поживні речовини з сонячного світла. або неорганічні матеріали).

Опарін вважав, що утворення коацерватів сприяє утворенню інших складніших сферичних агрегатів, які були пов'язані з молекулами ліпідів, що дозволяло утримувати їх електростатичними силами, і що вони могли бути попередниками клітин.

Дія ферментів

Робота коацерватів Опаріна підтвердила, що ферменти, необхідні для біохімічних реакцій метаболізму, краще функціонують, якщо містяться в сферах, пов'язаних з мембраною, ніж у вільних водних розчинах.

Халдайн, який був незнайомий з коацерватами Опаріна, вважав, що прості органічні молекули утворюються спочатку і що за наявності ультрафіолету вони стають все більш складними, створюючи перші клітини.

Ідеї ​​Халдана та Опаріна лягли в основу багатьох досліджень про абіогенез, походження життя від безживних речовин, що відбулися в останні десятиліття.

Теорія коацерватів

Теорія коацерватів - це теорія, висловлена ​​біохіміком Олександром Опаріним і яка дозволяє припустити, що виникненню життя передувало утворення змішаних колоїдних одиниць, званих коацерватами.

Коацервати утворюються при додаванні у воду різних комбінацій білків і вуглеводів. Білки утворюють навколо себе прикордонний шар води, який чітко відокремлений від води, в якій вони суспендовані.

Ці коацервати були вивчені Опаріном, який виявив, що за певних умов коацерват може стабілізуватися у воді тижнями, якщо їм надається метаболізм або система для виробництва енергії.

Ферменти та глюкоза

Для досягнення цього Опарін додав у воду ферменти та глюкозу (цукор). Коацерват поглинав ферменти та глюкозу, потім ферменти змушували коацерват поєднувати глюкозу з іншими вуглеводами в коацерваті.

Це спричинило збільшення коацерватів у розмірах. Відходи реакції на глюкозу були вигнані з коацервату.

Як тільки коацерват став досить великим, він мимовільно почав розпадатися на більш дрібні коацервати. Якщо структури, отримані з коацервату, отримали ферменти або змогли створити власні ферменти, вони могли б продовжувати рости і розвиватися.

Згодом подальша робота американських біохіміків Стенлі Міллера та Гарольда Урея показала, що такі органічні матеріали можуть утворюватися з неорганічних речовин в умовах, що імітують ранню Землю.

Своїм важливим експериментом вони змогли продемонструвати синтез амінокислот (основних елементів білків), пропускаючи іскру через суміш простих газів у закритій системі.

Програми

В даний час коацервати є дуже важливим інструментом для хімічної промисловості. Комплексний аналіз необхідний у багатьох хімічних процедурах; Це крок, який не завжди є простим, і він також дуже важливий.

З цієї причини дослідники постійно працюють над розробкою нових ідей для вдосконалення цього важливого кроку в підготовці зразків. Завданням цього є завжди поліпшення якості зразків перед проведенням аналітичних процедур.

В даний час існує багато методик, що застосовуються для попередньої концентрації зразків, але кожна, крім численних переваг, має і деякі обмеження. Ці недоліки сприяють подальшому розвитку нових методів видобутку, більш ефективним, ніж існуючі методи.

Ці дослідження також керуються нормами та екологічними проблемами. У літературі є підстава зробити висновок, що так звані «методи зеленого вилучення» відіграють життєво важливу роль у сучасних технологіях підготовки проб.

"Зелені" прийоми

"Зелений" характер процесу екстрагування може бути досягнутий за рахунок зменшення споживання хімічних речовин, таких як органічні розчинники, оскільки вони токсичні та шкідливі для навколишнього середовища.

Процедури, що застосовуються для підготовки зразків, повинні бути екологічно чистими, простими у здійсненні, недорогими та мати меншу тривалість для проведення всього процесу.

Ці вимоги задовольняються застосуванням коацерватів у підготовці зразків, оскільки вони є колоїдами, багатими на розтягування активними агентами, а також функціонують як екстракційне середовище.

Таким чином, коацервати є перспективною альтернативою для отримання зразків, оскільки вони дозволяють концентрувати органічні сполуки, іони металів та наночастинки в різних зразках.

Список літератури

1. Євреїнова, Т.Н., Мамонтова, Т.В., Карнаухов, В.Н., Стефанов, С.Б., & Груст, УР (1974). Коацерватні системи та походження життя. Витоки життя, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Походження та рання еволюція життя. Oxford University Press.
3. Гелій, Л. (1954). Теорія коацервації. Новий огляд зліва, 94 (2), 35–43.
4. Ласкано, А. (2010). Історичний розвиток досліджень про походження. Перспективи холодного весняного порту в біології, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Теорія та останні застосування методів вилучення на основі коацерватів. TrAC - тенденції аналітичної хімії, 71, 282-292.
6. Новак, В. (1974). Теорія коацерватів у Коацерваті про походження життя. Походження життя та еволюційна біохімія, 355–356.
7. Новак, В. (1984). Сучасний стан теорії коацерват-в-коацерват; походження та еволюція клітинної структури. Витоки життя, 14, 513–522.
8. Опарін, А. (1965). Походження життя. Dover Publications, Inc.