KOACERVATI: KARAKTERISTIKE, ODNOS S PODRIJETLOM ŽIVOTA - BIOLOGIJA - 2026

U coacervates su organizirane skupine proteina, ugljikohidrata i drugih materijala u otopini. Izraz coacervate dolazi od latinskog coacervare i znači "grozd". Ta molekularna skupina imaju neka svojstva stanica; Iz tog razloga, ruski znanstvenik Aleksander Oparin sugerirao je da su koacervati takvi.

Oparin je predložio da u primitivnim morima za stvaranje tih struktura vjerojatno postoje odgovarajući uvjeti, iz grupiranja labavih organskih molekula. To jest, u osnovi se koacervati smatraju predprostornim modelom.

Coacervates

Ti bi koacervati imali sposobnost apsorbiranja drugih molekula, rasta i razvoja složenijih unutrašnjih struktura, sličnih stanicama. Kasnije su pokusi znanstvenika Millera i Ureyja omogućili ponovno stvaranje uvjeta primitivne Zemlje i stvaranje koacervata.

karakteristike

- Nastaju grupiranjem različitih molekula (molekularni roj).

- Organizirani su makromolekularni sustavi.

- Imaju sposobnost da se samostalno odvoje od otopine tamo gdje su, stvarajući na taj način izolirane kapi.

- Oni mogu apsorbirati organske spojeve iznutra.

- Mogu povećati svoju težinu i volumen.

- Oni su sposobni povećati svoju unutarnju složenost.

- Imaju izolacijski sloj i mogu se samoočuvati.

Odnos s podrijetlom života

U 1920-im biokemičar Aleksander Oparin i britanski znanstvenik JBS Haldane neovisno su uspostavili slične ideje o uvjetima potrebnim za podrijetlo života na Zemlji.

Oboje su sugerirali da se organske molekule mogu formirati iz abiogenih materijala u prisutnosti vanjskog izvora energije, poput ultraljubičastog zračenja.

Još jedan njegov prijedlog bio je da primitivna atmosfera ima smanjena svojstva: vrlo mala količina slobodnog kisika. Osim toga, sugerirali su da sadrži amonijak i vodenu paru, između ostalih plinova.

Sumnjali su da se prvi životni oblici pojavljuju u oceanu, topli i primitivni, i da su heterotrofni (dobivali su pripremljene hranjive tvari iz spojeva koji postoje u primitivnoj Zemlji), umjesto da su autotrofični (stvaraju hranu i hranjive tvari iz sunčeve svjetlosti. ili anorganskih materijala).

Oparin je vjerovao da stvaranje koacervata potiče stvaranje drugih složenijih sfernih agregata, koji su bili povezani s molekulama lipida koji su im omogućili da ih elektrostatičke sile drže zajedno, te da su oni mogli biti prekursori stanica.

Djelovanje enzima

Oparinovi radovi koacervata potvrdili su da enzimi, neophodni za biokemijske reakcije metabolizma, djeluju bolje ako se nalaze unutar sfera vezanih za membranu, nego kada su slobodni u vodenim otopinama.

Haldane, koji nije bio upoznat s Oparinovim koacervatima, vjerovao je da se najprije formiraju jednostavne organske molekule i da one, u prisutnosti ultraljubičastog svjetla, postaju sve složenije, što stvara prve stanice.

Ideje Haldanea i Oparina tvorile su osnovu za velik dio istraživanja o abiogenezi, podrijetlu života od beživotnih tvari, koja su se odvijala posljednjih desetljeća.

Teorija koacervata

Teorija koacervata je teorija koju je izrazio biokemičar Aleksander Oparin i koja sugerira da je nastanku života prethodilo formiranje miješanih koloidnih jedinica koje se nazivaju koacervati.

Koacervati nastaju kada se u vodu dodaju različite kombinacije proteina i ugljikohidrata. Proteini tvore granični sloj vode oko sebe koji se jasno odvaja od vode u kojoj su suspendirane.

Ove koacervate proučavao je Oparin, koji je otkrio da se pod određenim uvjetima koacervati mogu stabilizirati u vodi tjednima ako im se doda metabolizam ili sustav za proizvodnju energije.

Enzimi i glukoza

Da bi to postigao, Oparin je u vodu dodao enzime i glukozu (šećer). Koacervat je apsorbirao enzime i glukozu, a zatim su enzimi uzrokovali da koacervat kombinira glukozu s drugim ugljikohidratima u koacervatu.

To je uzrokovalo da se koacervat poveća u veličini. Otpadni proizvodi reakcije na glukozu proterani su iz koacervata.

Jednom kada je koacervat postao dovoljno velik, spontano se počeo raspadati na manje koacervate. Ako su strukture dobivene iz koacervata primile enzime ili su u stanju stvoriti vlastite enzime, mogli su nastaviti rasti i razvijati se.

Nakon toga, kasniji radovi američkih biokemičara Stanleyja Millera i Harolda Ureyja pokazali su da se takvi organski materijali mogu stvoriti od anorganskih tvari u uvjetima koji simuliraju ranu Zemlju.

Svojim važnim eksperimentom uspjeli su pokazati sintezu aminokiselina (temeljnih elemenata proteina), prolazeći iskru kroz mješavinu jednostavnih plinova u zatvorenom sustavu.

Prijave

Trenutno su koacervati vrlo važni alati za kemijsku industriju. Analiza spoja potrebna je u mnogim kemijskim postupcima; Ovo je korak koji nije uvijek lak, a također je vrlo važan.

Iz tog razloga, istraživači stalno rade na razvoju novih ideja za poboljšanje ovog ključnog koraka u pripremi uzoraka. Njihov cilj je uvijek poboljšati kvalitetu uzoraka prije provođenja analitičkih postupaka.

Trenutno se koristi mnogo tehnika za predkoncentraciju uzoraka, ali svaka, pored brojnih prednosti, ima i određena ograničenja. Ovi nedostaci potiču daljnji razvoj novih tehnika ekstrakcije učinkovitije od postojećih.

Ova su istraživanja također vođena propisima i pitanjima okoliša. Iz literature se može zaključiti da takozvane "tehnike ekstrakcije zelene boje" igraju vitalnu ulogu u modernim tehnikama pripreme uzoraka.

"Zelene" tehnike

"Zeleni" karakter postupka ekstrakcije može se postići smanjenjem potrošnje kemikalija, poput organskih otapala, jer su toksična i štetna za okoliš.

Postupci koji se rutinski koriste za pripremu uzoraka trebaju biti ekološki prihvatljivi, jednostavni za implementaciju, jeftini i imati kraće trajanje za provođenje čitavog postupka.

Ti se zahtjevi ispunjavaju primjenom koacervata u pripremi uzoraka, jer su koloidi bogati tvarima aktivnim zatezanjem i također djeluju kao ekstrakcijski medij.

Stoga su koacervati obećavajuća alternativa za pripremu uzoraka jer omogućuju koncentriranje organskih spojeva, metalnih iona i nanočestica u različitim uzorcima.

Reference

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Koacervatni sustavi i podrijetlo života. Podrijetlo života, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Podrijetlo i rana evolucija života. Oxford University Press.
3. Helium, L. (1954). Teorija koacervarenja. Nova lijeva recenzija, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Povijesni razvoj istraživanja podrijetla. Perspektive hladne proljetne luke u biologiji, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teorija i nedavne primjene tehnika ekstrakcije temeljenih na koacervatu. TrAC - Trendovi u analitičkoj kemiji, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Coacervate-u-Coacervate teorija o podrijetlu života. Podrijetlo života i evolucijska biokemija, 355–356.
7. Novak, V. (1984). Trenutno stanje teorije coacervate-u-coacervata; podrijetlo i evolucija stanične strukture. Podrijetlo života, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Podrijetlo života. Dover Publications, Inc.