Coacervated kenmerken, relatie met de oorsprong van het leven

de coacervaten het zijn georganiseerde groepen eiwitten, koolhydraten en andere materialen in een oplossing. De term coacervado komt uit het Latijn coacervare en het betekent "cluster". Deze moleculaire groepen hebben enkele eigenschappen van cellen; Vanwege dit, de Russische wetenschapper Aleksander Oparin gesuggereerd dat de coacervaten aanleiding gaf tot deze.

Oparin stelde voor dat er in de primitieve zeeën waarschijnlijk de geschikte omstandigheden bestonden voor de vorming van deze structuren, uit de groepering van losse organische moleculen. Dat wil zeggen dat in feite coacervaten als een precellulair model worden beschouwd.

Deze coacervaten zouden het vermogen hebben om andere moleculen te absorberen, te groeien en meer complexe interne structuren te ontwikkelen, vergelijkbaar met cellen. Later liet het experiment van de wetenschappers Miller en Urey toe om de condities van de primitieve Aarde en de vorming van de coacervaten te recreëren.

index

• 1 Kenmerken
• 2 Relatie met de oorsprong van het leven
  • 2.1 Werking van enzymen
• 3 Theorie van coacervaten
  • 3.1 Enzymen en glucose
• 4 toepassingen
  • 4.1 "Groene" technieken
• 5 Referenties

features

- Ze worden gegenereerd door verschillende moleculen te groeperen (moleculaire zwerm).

- Het zijn georganiseerde macromoleculaire systemen.

- Ze hebben het vermogen om zichzelf te scheiden van de oplossing waar ze zich bevinden, waardoor geïsoleerde druppels worden gevormd.

- Ze kunnen organische verbindingen binnenin opnemen.

- Ze kunnen hun gewicht en hun volume verhogen.

- Ze zijn in staat om hun interne complexiteit te vergroten.

- Ze hebben een isolerende laag en kunnen zichzelf in stand houden.

Relatie met de oorsprong van het leven

In de jaren 1920, biochemicus Aleksandr Oparin en de Britse wetenschapper J. B. S. Haldane onafhankelijk soortgelijke ideeën over de voorwaarden die nodig zijn voor de oorsprong van het leven op aarde..

Beide suggereerden dat organische moleculen kunnen worden gevormd uit abiogene materialen in de aanwezigheid van een externe energiebron, zoals ultraviolette straling.

Een andere van zijn voorstellen was dat de primitieve atmosfeer reducerende eigenschappen had: heel weinig vrije zuurstof. Bovendien suggereerden ze dat het onder andere ammoniak en waterdamp bevatte.

Zij vermoeden dat de eerste levensvormen verschenen in de oceaan, warme en primitieve en waren heterotrofe (verkregen nutriënten Voorgevormde bestaande verbindingen op de vroege aarde) plaats autotrofe (genereren voeding en voedingsstoffen uit zonlicht of anorganische materialen).

Oparin geloofd dat de vorming van coacervaten bevorderen van de vorming van complexe bolvormige aggregaten die werden geassocieerd met lipide moleculen die hen toelaten bijeengehouden door elektrostatische krachten, en die voorlopers van cellen kunnen zijn.

Actie van enzymen

Werkzaamheden coacervaten Oparin bevestigd dat essentieel voor biochemische reacties van het metabolisme, enzymen functioneerden meer als zij binnen de bollen membraangebonden dan wanneer vrij in waterige oplossingen.

Haldane, die Oparin niet bekend zijn met de coacervaten was aangenomen dat eenvoudige organische moleculen eerst gevormd en dat bij aanwezigheid van ultraviolet licht, werd steeds complexer, wat leidt tot de eerste cellen.

De ideeën van Haldane en Oparin vormden de basis voor veel van het onderzoek naar abiogenese, de oorsprong van leven van levenloze substanties, die plaatsvond in de laatste decennia.

Theorie van coacervaten

De theorie van coacervaten is een theorie die wordt uitgedrukt door biochemicus Aleksander Oparin en suggereert dat de oorsprong van het leven werd voorafgegaan door de vorming van gemengde colloïdale eenheden genaamd coacervaten.

Coacervaten worden gevormd wanneer verschillende combinaties van eiwitten en koolhydraten aan water worden toegevoegd. Eiwitten vormen een grenslaag van water om hen heen die duidelijk gescheiden is van het water waarin ze zijn gesuspendeerd.

Deze coacervaten werden bestudeerd door Oparin, die ontdekte dat coacervaten onder bepaalde omstandigheden wekenlang kunnen worden gestabiliseerd in water als ze een metabolisme krijgen, of een systeem om energie te produceren.

Enzymen en glucose

Om dit te bereiken, voegde Oparin enzymen en glucose (suiker) aan het water toe. De coacervaat geabsorbeerde enzymen en glucose, dan veroorzaakten de enzymen dat het coacervaat glucose met andere koolhydraten in het coacervaat combineerde.

Hierdoor nam het coacervaat toe in omvang. De afvalproducten van de glucosereactie werden uit het coacervaat verdreven.

Zodra het coacervaat groot genoeg werd, begon het spontaan in kleinere coacervaten te breken. Als de structuren afkomstig van het coacervaat de enzymen kregen of hun eigen enzymen konden maken, konden ze doorgaan met groeien en ontwikkelen.

Vervolgens toonde het daaropvolgende werk van de Amerikaanse biochemici Stanley Miller en Harold Urey aan dat dergelijke organische materialen kunnen worden gevormd uit anorganische stoffen onder gesimuleerde omstandigheden van de vroege aarde..

Met hun belangrijke experiment konden ze de synthese van aminozuren (de fundamentele elementen van eiwitten) demonstreren, een vonk door een mengsel van eenvoudige gassen in een gesloten systeem leiden.

toepassingen

Momenteel zijn coacervaten zeer belangrijke hulpmiddelen voor de chemische industrie. In veel chemische procedures is de analyse van verbindingen vereist; Dit is een stap die niet altijd gemakkelijk is en bovendien heel belangrijk.

Om deze reden werken onderzoekers constant aan het ontwikkelen van nieuwe ideeën om deze cruciale stap in de voorbereiding van monsters te verbeteren. Het doel hiervan is altijd om de kwaliteit van de monsters te verbeteren voordat de analyseprocedures worden uitgevoerd.

Er zijn veel technieken die momenteel worden gebruikt voor pre-concentratie van monsters, maar elk heeft, naast talrijke voordelen, ook enkele beperkingen. Deze nadelen bevorderen de continue ontwikkeling van nieuwe extractietechnieken die effectiever zijn dan de bestaande methoden.

Deze onderzoeken worden ook gedreven door regelgeving en milieukwesties. De literatuur biedt de basis om te concluderen dat zogenaamde "groene extractietechnieken" een vitale rol spelen in moderne monstervoorbereidingstechnieken.

"Groene" technieken

Het "groene" karakter van het extractieproces kan worden bereikt door het verbruik van chemische producten, zoals organische oplosmiddelen, te verminderen, omdat deze giftig en schadelijk zijn voor het milieu..

De routinematig gebruikte procedures voor het prepareren van monsters moeten vriendelijk zijn voor het milieu, gemakkelijk te implementeren zijn, lage kosten hebben en een kortere duur hebben om het hele proces uit te voeren.

Aan deze eisen wordt voldaan door de toepassing van coacervaten bij de bereiding van monsters, omdat het colloïden zijn die rijk zijn aan tenso-actieve middelen en ook functioneren als een extractiemedium..

Zo zijn coacervaten een veelbelovend alternatief voor de bereiding van monsters omdat ze concentraten van organische verbindingen, metaalionen en nanodeeltjes in verschillende monsters mogelijk maken.

referenties

1. Evreinova, T.N., Mamontova, T.W., Karnauhov, V.N., Stephanov, S.B., & Hrust, U. R. (1974). Coacervate systemen en oorsprong van het leven. Origins of Life, 5(1-2), 201-205.
2. Fenchel, T. (2002). De oorsprong en vroege evolutie van het leven. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Theorie van coacervatie. Nieuwe beoordeling links, 94(2), 35-43.
4. Lazcano, A. (2010). Historische ontwikkeling van origine-onderzoek. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, (2), 1-8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Theorie en recente toepassingen van coacervaat-gebaseerde extractietechnieken. TrAC - Trends in analytische chemie, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). The Coacervate-in-Coacervate Theory of The Origin of Life. The Origin of Life and Evolutionary Biochemistry, 355-356.
7. Novak, V. (1984). Huidige staat van de coacervate-in-coacervate theorie; oorsprong en evolutie van de celstructuur. Origins of Life, 14, 513-522.
8. Oparin, A. (1965). De oorsprong van het leven. Dover Publications, Inc.