KOACERIZÁLJA: JELLEMZŐK, KAPCSOLAT AZ ÉLET EREDETÉVEL - BIOLÓGIA - 2026

A koacervátumok vannak szervezett csoportok a fehérjék, szénhidrátok és más anyagok az oldatban. A koacervat kifejezés a latin coacervare-ből származik, és azt jelenti: "klaszter". Ezeknek a molekuláris csoportoknak bizonyos tulajdonságai vannak a sejtekben; Ezért Alekszandr Oparin orosz tudós azt javasolta, hogy ezeket a koacervátumok okozzák.

Oparin javasolta, hogy az primitív tengerekben valószínűleg megfelelő feltételek fennálljanak ezen struktúrák kialakulásához, a laza szerves molekulák csoportosítása alapján. Vagyis alapvetően a koacervátumokat previluláris modellnek tekintik.

koacervátumok

Ezek a koacervátumok képesek lennének más molekulák abszorbeálására, növekedésére és komplexebb belső struktúrájának kialakulására, hasonlóan a sejtekhez. Később, Miller és Urey tudósok kísérlete lehetővé tette a primitív Föld körülményeinek és a koacervátumok kialakulásának újrateremtését.

jellemzők

- Különböző molekulák (molekuláris raj) csoportosításával állítják elő őket.

- Szervezett makromolekuláris rendszerek.

- Képesek önállóan elkülönülni a megoldástól ott, ahol vannak, és így izolált cseppeket képeznek.

- Felszívhatják a belső szerves vegyületeket.

- Növelhetik súlyát és térfogatát.

- Képesek növelni belső összetettségüket.

- Szigetelő réteggel rendelkeznek, és önmagukban is megőrizhetők.

Kapcsolat az élet eredetével

Az 1920-as években Aleksandr Oparin biokémikus és JBS Haldane brit tudós függetlenül hozott létre hasonló elképzeléseket a Földön az élet eredetéhez szükséges körülményekről.

Mindketten azt sugallták, hogy szerves molekulák képződhetnek abiogén anyagokból külső energiaforrás, például ultraibolya sugárzás jelenlétében.

Egy másik javaslata az volt, hogy a primitív légkör redukáló tulajdonságokkal rendelkezik: nagyon kevés mennyiségű szabad oxigént tartalmaz. Ezenkívül azt javasolták, hogy az tartalmazzon egyéb gázok mellett ammóniát és vízgőzt is.

Azt gyanították, hogy az élet első formái az óceánban melegek és primitívek, és heterotróf jellegűek (előzetesen előállított tápanyagokat nyertek a korai Földben lévõ vegyületekbõl), ahelyett, hogy autotrofikusak (élelmet és tápanyagokat generálnának a napfénybõl). vagy szervetlen anyagok).

Oparin úgy vélte, hogy a koacervátumok kialakulása elősegíti más összetettebb gömb alakú aggregátumok képződését, amelyek olyan lipid molekulákkal vannak összekapcsolva, amelyek lehetővé teszik, hogy elektrosztatikus erőkkel tartsák őket együtt, és hogy elősegíthetik a sejteket.

Az enzimek hatása

Az Oparin koacervátusai megerősítették, hogy az anyagcsere biokémiai reakcióihoz nélkülözhetetlen enzimek jobban működnek, ha a membránhoz kötött gömbökben vannak, mint amikor vizes oldatokban mentesek.

Haldane, aki nem ismeri az Oparin koacervátjait, úgy vélte, hogy először az egyszerű szerves molekulák képződnek, és az ultraibolya fény jelenlétében egyre komplexebbé válnak, és így előállnak az első sejtek.

Haldane és Oparin elképzelései képezték az utóbbi évtizedekben az abiogenezis, az élettelen anyagokból eredő eredetű kutatások nagy részének alapját.

A koacerváció elmélete

A koacervátum elmélet Aleksander Oparin biokémikus által kifejtett elmélet, amely azt sugallja, hogy az élet eredetét koacervátumoknak nevezett vegyes kolloid egységek kialakulása előzte meg.

Koacervátumok képződnek, amikor a fehérjék és szénhidrátok különféle kombinációit adják a vízhez. A fehérjék vízhatárréteget alkotnak körülöttük, amely egyértelműen el van választva attól a víztől, amelyben felfüggesztik.

Ezeket a koacervátumokat Oparin tanulmányozta, aki felfedezte, hogy bizonyos körülmények között a koacervátumok hetekben stabilizálódhatnak, ha metabolizmust adnak nekik, vagy energiát előállító rendszernek adják őket.

Enzimek és glükóz

Ennek elérése érdekében az Oparin enzimeket és glükózt (cukrot) adott a vízhez. A koacervátum abszorbeálta az enzimeket és a glükózt, majd az enzimek a koacervátot a glükóz és a szénhidrátok kombinálására a koacervátumban tartalmazzák.

Ez okozta a koacervát méretét. A glükózreakció hulladéktermékeit a koacervátumból kiszorították.

Miután a koacervátum elég nagyra nőtt, spontán módon szétesett kisebb koacervátumokká. Ha a koacervátból származó struktúrák megkapnák az enzimeket, vagy képesek lennének saját enzimek létrehozására, akkor tovább növekedhetnek és fejlődhetnek.

Ezt követően az amerikai biokémikusok, Stanley Miller és Harold Urey későbbi munkája azt mutatta, hogy az ilyen szerves anyagok szervetlen anyagokból képezhetők olyan körülmények között, amelyek a korai Földet szimulálják.

Fontos kísérletükkel képesek voltak bemutatni az aminosavak (a fehérjék alapvető elemei) szintézisét, szikra átadásával egy egyszerű gázok keverékén keresztül egy zárt rendszerben.

Alkalmazások

Jelenleg a koacervátumok nagyon fontos eszközök a vegyipar számára. Számos kémiai eljárásnál összetett elemzésre van szükség; Ez egy lépés, amely nem mindig könnyű, és szintén nagyon fontos.

Ezért a kutatók folyamatosan azon dolgoznak, hogy új ötleteket fejlesszenek ki a minta előkészítésének ezen kritikus lépésének javítása érdekében. Ezek célja mindig a minták minőségének javítása az analitikai eljárások elvégzése előtt.

Jelenleg számos módszer alkalmazható a minták előkoncentrálására, ám mindegyik számos előnye mellett néhány korlátozással is rendelkezik. Ezek a hátrányok elősegítik a meglévő módszereknél hatékonyabb új extrakciós technikák folyamatos fejlesztését.

Ezeket a vizsgálatokat jogszabályok és környezetvédelmi aggályok is vezérlik. Az irodalom alapot ad arra a következtetésre, hogy az úgynevezett "zöld extrakciós technikák" alapvető szerepet játszanak a modern mintaelőkészítési technikákban.

"Zöld" technikák

Az extrakciós eljárás "zöld" jellege úgy érhető el, hogy csökkentik a vegyi anyagok, például a szerves oldószerek felhasználását, mivel ezek mérgezőek és károsak a környezetre.

A minták elkészítéséhez rendszeresen alkalmazott eljárásoknak környezetbarátnak, könnyen végrehajthatónak, olcsónak és rövidebb időtartamúaknak kell lenniük a teljes folyamat végrehajtásához.

Ezeket a követelményeket koacervátumok alkalmazásával teljesítik a minta előkészítésében, mivel ezek húzó-aktív szerekben gazdag kolloidok, és extraháló közegként is funkcionálnak.

Így a koacervatumok ígéretes alternatíva a minta előkészítésében, mivel lehetővé teszik a szerves vegyületek, fémionok és nanorészecskék koncentrálását a különböző mintákba.

Irodalom

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, V. N., Stephanov, SB, és Hrust, UR (1974). Koacerálja a rendszereket és az élet eredetét. Az élet eredete, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Az élet eredete és korai fejlődése. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). A koacerválás elmélete. Új bal oldali áttekintés, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). A származás kutatásának történelmi fejlődése. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., és Wolska, L. (2015). A koacervát-alapú extrakciós technikák elmélete és legújabb alkalmazásai. TrAC - Trends in Analytical Chemistry, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Az élet eredete coacervate-in-coacervate elmélete. Az élet eredete és az evolúciós biokémia, 355–356.
7. Novak, V. (1984). A coacervate-in-coacervate elmélet jelenlegi állapota; a sejt szerkezetének eredete és alakulása. Life of Origins, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Az élet eredete. Dover Publications, Inc.