КОАЦЕРВАТИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ОДНОС СА ПОРЕКЛОМ ЖИВОТА - БИОЛОГИЈА - 2025

У цоацерватес су организоване групе протеина, угљених хидрата и других материјала у раствору. Израз цоацервате долази од латинског цоацерваре и значи „грозд“. Ове молекуларне групе имају нека својства ћелија; Из тог разлога, руски научник Александер Опарин сугерисао је да коацервати то рађају.

Опарин је предложио да у примитивним морима за стварање ових структура вероватно постоје одговарајући услови из груписања лабавих органских молекула. То јест, у основи се коацервати сматрају пред-целичним моделом.

Цоацерватес

Ови коацервати могли би да апсорбују друге молекуле, расту и развијају сложеније унутрашње структуре, слично ћелијама. Касније су експерименти научника Миллера и Уреја омогућили да рекреирају услове примитивне Земље и стварање коацервата.

карактеристике

- Настају груписањем различитих молекула (молекуларни рој).

- Они су организовани макромолекуларни системи.

- Имају способност да се самостално одвоје од раствора тамо где се налазе, стварајући на тај начин изоловане капи.

- Могу да апсорбују органска једињења изнутра.

- Могу повећати своју тежину и запремину.

- Они су у стању да повећају своју унутрашњу сложеност.

- Имају изолациони слој и могу се самоочувати.

Однос са пореклом живота

У 1920-им, биохемичар Александер Опарин и британски научник ЈБС Халдане самостално су успоставили сличне идеје о условима потребним за настанак живота на Земљи.

Обоје су сугерисали да се органски молекули могу формирати из абиогених материјала у присуству спољног извора енергије, попут ултраљубичастог зрачења.

Други његов предлог био је да примитивна атмосфера има смањена својства: врло мала количина слободног кисеоника. Поред тога, предложили су да садржи амонијак и водену пару, између осталих гасова.

Сумњали су да се први животни облици појављују у океану, топли и примитивни, и да су хетеротрофни (добијали су припремљене храњиве материје из једињења која постоје у примитивној Земљи) уместо да буду аутотрофични (стварају храну и хранљиве материје из сунчеве светлости. или неорганске материје).

Опарин је веровао да формирање коацервата подстиче стварање других сложенијих сферних агрегата, који су били повезани са молекулама липида који су им омогућили да их електростатичке силе држе заједно, и да су они могли бити прекурсори ћелија.

Деловање ензима

Рад Опариновог коацервата потврдио је да ензими, неопходни за биохемијске реакције метаболизма, функционишу боље ако се налазе у сферама везаним за мембрану, него када су у воденим растворима слободни.

Халдане, који није био упознат са Опариновим коацерватима, веровао је да се најпре формирају једноставни органски молекули и да они, у присуству ултраљубичастог светла, постају све сложенији, стварајући прве ћелије.

Идеје Халданеа и Опарина биле су основа многих истраживања о абиогенези, пореклу живота беживотних супстанци, која су се одвијала последњих деценија.

Теорија коацервата

Теорија коацервата је теорија коју је изразио биохемичар Александер Опарин и која сугерише да је настанку живота претходило формирање мешовитих колоидних јединица које се називају коацервати.

Коацервати настају када се у воду додају различите комбинације протеина и угљених хидрата. Протеини формирају гранични слој воде око себе који је јасно одвојен од воде у којој су суспендовани.

Ове коацервате је проучавао Опарин, који је открио да под одређеним условима коацервати могу да се стабилишу у води недељама ако им се дода метаболизам или систем за производњу енергије.

Ензими и глукоза

Да би то постигао, Опарин је у воду додао ензиме и глукозу (шећер). Коацерват је апсорбовао ензиме и глукозу, а затим су ензими узроковали да коацерват комбинује глукозу са другим угљеним хидратима у коацервату.

То је узроковало да се коацервават повећа у величини. Отпадни производи реакције на глукозу протерани су из коацервата.

Једном када је коацерват постао довољно велик, спонтано се почео распадати на мање коацервате. Ако су структуре изведене из коацервата примиле ензиме или могли створити сопствене ензиме, они би могли наставити да расту и развијају се.

Након тога, каснији радови америчких биохемичара Станлеи Миллер и Харолд Уреи показали су да се такви органски материјали могу формирати од неорганских супстанци под условима који симулирају рану Земљу.

Својим важним експериментом успели су да покажу синтезу аминокиселина (основних елемената протеина), пролазећи искру кроз мешавину једноставних гасова у затвореном систему.

Апликације

Тренутно су коацервати веома важни алати за хемијску индустрију. Анализа једињења је потребна у многим хемијским поступцима; Ово је корак који није увек лак, а такође је веома важан.

Из тог разлога, истраживачи стално раде на развоју нових идеја за побољшање овог кључног корака у припреми узорка. Њихов циљ је увек побољшати квалитет узорака пре спровођења аналитичких поступака.

Тренутно постоји много техника које се користе за предконцентрацију узорака, али свака, поред бројних предности, има и одређена ограничења. Ови недостаци промовишу континуирани развој нових техника екстракције ефикасније од постојећих.

Ова истраживања су такође вођена прописима и еколошким проблемима. Литература пружа основу за закључак да такозване "технике зелене екстракције" играју виталну улогу у савременим техникама припреме узорака.

"Зелене" технике

"Зелени" карактер поступка екстракције може се постићи смањењем потрошње хемикалија, попут органских растварача, јер су токсична и штетна за животну средину.

Поступци који се рутински користе за припрему узорака треба да буду еколошки прихватљиви, једноставни за имплементацију, јефтини и да имају краће време да се спроведе читав процес.

Ови захтеви се испуњавају применом коацервата у припреми узорака, јер су колоиди богати агенсима затезања и такође делују као екстракциони медијум.

Стога су коацервати обећавајућа алтернатива за припрему узорака, јер омогућавају концентрирање органских једињења, јона метала и наночестица у различитим узорцима.

Референце

1. Евреинова, ТН, Мамонтова, ТВ, Карнаухов, ВН, Степханов, СБ, & Хруст, УР (1974). Цоацервате системи и порекло живота. Порекло живота, 5 (1-2), 201–205.
2. Фенцхел, Т. (2002). Порекло и рана еволуција живота. Окфорд Университи Пресс.
3. Хелиум, Л. (1954). Теорија коацерварења. Нова лева рецензија, 94 (2), 35–43.
4. Лазцано, А. (2010). Историјски развој истраживања порекла. Перспективе хладне прољетне луке у биологији, (2), 1–8.
5. Мелник, А., Намиесник, Ј., & Волска, Л. (2015). Теорија и недавне примене техника екстракције на бази коацервата. ТрАЦ - Трендови аналитичке хемије, 71, 282-292.
6. Новак, В. (1974). Теорија Цоацервате-а-Цоацервата о пореклу живота. Порекло живота и еволуциона биохемија, 355–356.
7. Новак, В. (1984). Тренутно стање теорије коацервата у коацервату; порекло и еволуција ћелијске структуре. Порекло живота, 14, 513–522.
8. Опарин, А. (1965). Порекло живота. Довер Публицатионс, Инц.