ลักษณะ coacervated ความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต

coacervates พวกเขาจัดกลุ่มโปรตีนคาร์โบไฮเดรตและวัสดุอื่น ๆ ในการแก้ปัญหา คำว่า coacervado มาจากภาษาละติน coacervare และมันหมายถึง "คลัสเตอร์" กลุ่มโมเลกุลเหล่านี้มีคุณสมบัติบางอย่างของเซลล์ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียอเล็กซานเดอร์โอปารินจึงแนะนำว่า coacervates ก่อให้เกิดสิ่งเหล่านี้.

Oparin เสนอว่าในทะเลดึกดำบรรพ์อาจมีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างเหล่านี้จากการจัดกลุ่มของโมเลกุลอินทรีย์ที่หลวม นั่นคือโดยทั่วไป coacervates ถือว่าเป็นแบบจำลองก่อนหน้า.

coacervates เหล่านี้จะมีความสามารถในการดูดซับโมเลกุลอื่น ๆ เติบโตและพัฒนาโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนมากขึ้นคล้ายกับเซลล์ ต่อมาการทดลองของนักวิทยาศาสตร์มิลเลอร์และอูรย์ได้รับอนุญาตให้สร้างเงื่อนไขของโลกดึกดำบรรพ์และการก่อตัวของ coacervates.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
• 2 ความสัมพันธ์กับที่มาของชีวิต
  • 2.1 การกระทำของเอนไซม์
• 3 ทฤษฎีของ coacervates
  • 3.1 เอนไซม์และกลูโคส
• 4 การใช้งาน
  • 4.1 เทคนิค "สีเขียว"
• 5 อ้างอิง

คุณสมบัติ

- พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการจัดกลุ่มโมเลกุลที่แตกต่างกัน.

- พวกเขาจัดระเบียบระบบโมเลกุลขนาดใหญ่.

- พวกเขามีความสามารถในการแยกตัวเองจากการแก้ปัญหาที่พวกเขาอยู่จึงสร้างหยดแยก.

- พวกเขาสามารถดูดซับสารอินทรีย์ภายใน.

- พวกเขาสามารถเพิ่มน้ำหนักและปริมาตรได้.

- พวกเขาสามารถเพิ่มความซับซ้อนภายในของพวกเขา.

- พวกเขามีชั้นฉนวนและสามารถรักษาตนเอง.

ความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต

ในปี ค.ศ. 1920 นักชีวเคมี Aleksandr Oparin และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ J. B. S. Haldane ได้สร้างแนวคิดที่คล้ายกันอย่างอิสระเกี่ยวกับเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการกำเนิดชีวิตบนโลก.

ทั้งสองแนะนำว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถเกิดขึ้นจากวัสดุ abiogenic ในที่ที่มีแหล่งพลังงานภายนอกเช่นรังสีอัลตราไวโอเลต.

ข้อเสนออีกข้อของเขาคือบรรยากาศดั้งเดิมมีการลดคุณสมบัติ: มีออกซิเจนฟรีเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้พวกเขาแนะนำว่ามันมีแอมโมเนียและไอน้ำท่ามกลางก๊าซอื่น ๆ.

พวกเขาสงสัยว่าสิ่งมีชีวิตรูปแบบแรกปรากฏในมหาสมุทรอบอุ่นและดึกดำบรรพ์และพวกเขาเป็น heterotrophic (พวกเขาได้รับสารอาหาร preformed จากสารประกอบที่มีอยู่ในโลกดั้งเดิม) แทนที่จะเป็น autotrophic (สร้างอาหารและสารอาหารจากแสงแดด หรือวัสดุอนินทรีย์).

Oparin เชื่อว่าการก่อตัวของ coacervates ส่งเสริมการก่อตัวของมวลรวมทรงกลมที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของไขมันที่อนุญาตให้พวกเขาจัดขึ้นด้วยกันโดยกองกำลังไฟฟ้าสถิตและที่อาจเป็นบรรพบุรุษของเซลล์.

การกระทำของเอนไซม์

งานของ Oparin coacervates ยืนยันว่าเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีของเมแทบอลิซึมทำหน้าที่ได้มากขึ้นเมื่อพวกมันถูกบรรจุอยู่ในทรงกลมที่ยึดด้วยเมมเบรนมากกว่าเมื่อพวกมันว่างในสารละลายที่เป็นน้ำ.

Haldane ที่ไม่คุ้นเคยกับ coacervates ของ Oparin เชื่อว่าโมเลกุลอินทรีย์ที่เรียบง่ายก่อตัวขึ้นก่อนและเมื่อมีแสงอุลตร้าไวโอเลตพวกมันก็ซับซ้อนมากขึ้นทำให้เซลล์แรกเกิดขึ้น.

ความคิดของ Haldane และ Oparin เป็นพื้นฐานของการวิจัยเกี่ยวกับ abiogenesis ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตจากสารไม่มีชีวิตซึ่งเกิดขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมา.

ทฤษฎีของ coacervates

ทฤษฎีของ coacervates เป็นทฤษฎีที่แสดงออกโดยนักชีวเคมี Aleksander Oparin และแสดงให้เห็นว่าต้นกำเนิดของชีวิตนำหน้าด้วยการก่อตัวของหน่วยคอลลอยด์ผสมที่เรียกว่า coacervates.

Coacervates เกิดขึ้นเมื่อผสมโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตหลายชนิดเข้ากับน้ำ โปรตีนก่อตัวเป็นชั้นน้ำล้อมรอบซึ่งแยกออกจากน้ำที่แขวนอยู่อย่างชัดเจน.

Coacervates เหล่านี้ถูกศึกษาโดย Oparin ซึ่งค้นพบว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ coacervates สามารถทำให้เสถียรในน้ำเป็นเวลาหลายสัปดาห์หากพวกเขาได้รับการเผาผลาญหรือระบบผลิตพลังงาน.

เอนไซม์และกลูโคส

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ Oparin จึงเติมเอนไซม์และกลูโคส (น้ำตาล) ลงในน้ำ coacervate ที่ดูดซึมเอนไซม์และกลูโคสจากนั้นเอนไซม์ทำให้ coacervate รวมกลูโคสกับคาร์โบไฮเดรตอื่น ๆ ใน coacervate.

สิ่งนี้ทำให้เกิด coacervate เพื่อเพิ่มขนาด ของเสียจากปฏิกิริยาน้ำตาลกลูโคสถูกขับออกจาก coacervate.

เมื่อ coacervate มีขนาดใหญ่พอที่จะเริ่มแบ่งเป็น coacervates ขนาดเล็กตามธรรมชาติ หากโครงสร้างที่ได้จาก coacervate ได้รับเอ็นไซม์หรือสามารถสร้างเอ็นไซม์ของตนเองได้พวกมันจะสามารถเติบโตและพัฒนาต่อไปได้.

จากนั้นงานต่อมาของนักชีวเคมีชาวอเมริกันสแตนลีย์มิลเลอร์และฮาโรลด์อูรย์แสดงให้เห็นว่าสารอินทรีย์ดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้จากสารอนินทรีย์ภายใต้สภาวะจำลองของโลกยุคแรก.

ด้วยการทดลองที่สำคัญของพวกเขาพวกเขาสามารถแสดงให้เห็นถึงการสังเคราะห์กรดอะมิโน (องค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน) ส่งประกายผ่านส่วนผสมของก๊าซธรรมดาในระบบปิด.

การใช้งาน

ปัจจุบัน coacervates เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเคมี ในกระบวนการทางเคมีหลายประเภทจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์สารประกอบ นี่เป็นขั้นตอนที่ไม่ง่ายเสมอไปและนอกจากนี้มันสำคัญมาก.

ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจึงทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาความคิดใหม่ ๆ เพื่อปรับปรุงขั้นตอนสำคัญนี้ในการเตรียมตัวอย่าง วัตถุประสงค์ของสิ่งเหล่านี้คือเพื่อปรับปรุงคุณภาพของตัวอย่างก่อนดำเนินการวิเคราะห์.

ปัจจุบันมีเทคนิคมากมายที่ใช้สำหรับการเตรียมตัวอย่างล่วงหน้า แต่แต่ละตัวอย่างนอกเหนือจากข้อได้เปรียบมากมายแล้วก็มีข้อ จำกัด เช่นกัน ข้อเสียเหล่านี้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคนิคการสกัดใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการที่มีอยู่.

การตรวจสอบเหล่านี้ได้รับการขับเคลื่อนโดยกฎระเบียบและข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม วรรณกรรมให้พื้นฐานสำหรับการสรุปว่าสิ่งที่เรียกว่า "เทคนิคการสกัดสีเขียว" มีบทบาทสำคัญในเทคนิคการเตรียมตัวอย่างทันสมัย.

เทคนิค "สีเขียว"

ลักษณะ "สีเขียว" ของกระบวนการสกัดสามารถทำได้โดยการลดการใช้ผลิตภัณฑ์เคมีเช่นตัวทำละลายอินทรีย์เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม.

ขั้นตอนที่ใช้เป็นประจำสำหรับการเตรียมตัวอย่างควรเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมใช้งานง่ายมีต้นทุนต่ำและมีระยะเวลาสั้นลงในการดำเนินการกระบวนการทั้งหมด.

ข้อกำหนดเหล่านี้ถูกพบโดยการประยุกต์ใช้ coacervates ในการจัดทำตัวอย่างเนื่องจากเป็นคอลลอยด์ที่อุดมไปด้วยสารที่มีฤทธิ์แรงดึงสูงและยังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสกัด.

ดังนั้น coacervates จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการเตรียมตัวอย่างเนื่องจากให้สารอินทรีย์เข้มข้นไอออนโลหะและอนุภาคนาโนในตัวอย่างที่แตกต่างกัน.

การอ้างอิง

1. Evreinova, T.N. , Mamontova, T.W. , Karnauhov, V.N. , Stephanov, S.B. , & Hrust, U. R. (1974) ระบบ Coacervate และต้นกำเนิดของชีวิต. ต้นกำเนิดของชีวิต, 5(1-2), 201-205.
2. Fenchel, T. (2002). ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการช่วงต้นของชีวิต. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด.
3. ฮีเลียม, L. (1954) ทฤษฎีการอนุรักษ์. ใหม่รีวิวซ้าย, 94(2) 35-43.
4. Lazcano, A. (2010) พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของการวิจัยต้นกำเนิด. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, (2), 1-8.
5. Melnyk, A. , Namieśnik, J. , & Wolska, L. (2015) ทฤษฎีและการประยุกต์ใช้ล่าสุดของเทคนิคการสกัดแบบ coacervate. TRAC - แนวโน้มของเคมีวิเคราะห์, 71, 282-292.
6. โนวัค, V. (1974) The Coacervate-in-Coacervate Theory of The Origin of Life. ต้นกำเนิดของชีวิตและชีวเคมีวิวัฒนาการ, 355-356.
7. โนวัค, V. (1984) สถานะปัจจุบันของทฤษฎี coacervate-in-coacervate ที่มาและวิวัฒนาการของโครงสร้างเซลล์. ต้นกำเนิดของชีวิต, 14, 513-522.
8. Oparin, A. (1965). ต้นกำเนิดของชีวิต. สิ่งพิมพ์โดเวอร์ส์, Inc.