Coacervates: ลักษณะความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต

Coacervates เป็นกลุ่มของโปรตีนคาร์โบไฮเดรตและวัสดุอื่น ๆ ในการแก้ปัญหา คำว่า coacervado มาจากภาษาละติน coacervare และแปลว่า "คลัสเตอร์" กลุ่มโมเลกุลเหล่านี้มีคุณสมบัติบางอย่างของเซลล์ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียอเล็กซานเดอร์โอปรินทร์จึงแนะนำว่า coacervates ก่อให้เกิดสิ่งเหล่านี้

Oparin เสนอว่าในทะเลดึกดำบรรพ์อาจมีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างเหล่านี้จากการจัดกลุ่มของโมเลกุลอินทรีย์ที่หลวม นั่นคือโดยทั่วไป coacervates ถือว่าเป็นแบบจำลองก่อนหน้า

coacervates เหล่านี้จะมีความสามารถในการดูดซับโมเลกุลอื่น ๆ เติบโตและพัฒนาโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนมากขึ้นคล้ายกับเซลล์ ต่อมาการทดลองของนักวิทยาศาสตร์มิลเลอร์และอูรย์ได้รับอนุญาตให้สร้างเงื่อนไขของโลกดั้งเดิมและการก่อตัวของ coacervates

คุณสมบัติ

- พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการจัดกลุ่มโมเลกุลที่แตกต่างกัน (จับกลุ่มโมเลกุล)

- จัดระบบโมเลกุลขนาดใหญ่

- พวกเขามีความสามารถในการแยกตัวเองจากการแก้ปัญหาที่พวกเขาอยู่จึงสร้างหยดแยก

- พวกเขาสามารถดูดซับสารอินทรีย์ภายใน

- สามารถเพิ่มน้ำหนักและปริมาตรได้

- พวกเขาสามารถเพิ่มความซับซ้อนภายในองค์กรได้

- พวกเขามีชั้นฉนวนและสามารถรักษาตนเอง

ความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต

ในปี ค.ศ. 1920 นักชีวเคมี Aleksandr Oparin และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ JBS Haldane ได้สร้างแนวคิดที่คล้ายกันอย่างอิสระเกี่ยวกับเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการกำเนิดชีวิตบนโลก

ทั้งสองแนะนำว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถเกิดขึ้นจากวัสดุ abiogenic ในที่ที่มีแหล่งพลังงานภายนอกเช่นรังสีอัลตราไวโอเลต

ข้อเสนออีกข้อของเขาคือบรรยากาศดั้งเดิมมีคุณสมบัติลดออกซิเจนในปริมาณน้อยมาก นอกจากนี้พวกเขาแนะนำว่ามันมีแอมโมเนียและไอน้ำท่ามกลางก๊าซอื่น ๆ

พวกเขาสงสัยว่ารูปแบบแรกของชีวิตปรากฏขึ้นในมหาสมุทรอบอุ่นและดึกดำบรรพ์และพวกเขาเป็น heterotrophic (พวกเขาได้รับสารอาหาร preformed จากสารประกอบที่มีอยู่ในโลกดั้งเดิม) แทนที่จะเป็น autotrophic (สร้างอาหารและสารอาหารจากแสงแดด หรือวัสดุอนินทรีย์)

โอปารินเชื่อว่าการก่อตัวของ coacervates ส่งเสริมการก่อตัวของมวลรวมทรงกลมที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของไขมันที่อนุญาตให้พวกเขาจัดขึ้นร่วมกันโดยกองกำลังไฟฟ้าสถิตและที่อาจเป็นบรรพบุรุษของเซลล์

การกระทำของเอนไซม์

การทำงานของ Oparin coacervates ยืนยันว่าเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีของเมแทบอลิซึมทำงานได้มากขึ้นเมื่อมันถูกบรรจุอยู่ในทรงกลมที่ยึดด้วยเมมเบรนมากกว่าเมื่อพวกมันว่างในสารละลายน้ำ

Haldane ที่ไม่คุ้นเคยกับ coacervates ของ Oparin เชื่อว่าโมเลกุลอินทรีย์ที่เรียบง่ายก่อตัวขึ้นก่อนและเมื่อมีแสงอุลตร้าไวโอเลตพวกมันก็ซับซ้อนมากขึ้นทำให้เซลล์แรกเกิดขึ้น

ความคิดของ Haldane และ Oparin เป็นพื้นฐานของการวิจัยเกี่ยวกับ abiogenesis ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตจากสารไม่มีชีวิตซึ่งเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา

ทฤษฎีของ coacervates

ทฤษฎีของ coacervates เป็นทฤษฎีที่แสดงออกโดยนักชีวเคมี Aleksander Oparin และแสดงให้เห็นว่าต้นกำเนิดของชีวิตนำหน้าด้วยการก่อตัวของหน่วยคอลลอยด์ผสมที่เรียกว่า coacervates

Coacervates เกิดขึ้นเมื่อผสมโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตหลายชนิดเข้ากับน้ำ โปรตีนก่อตัวเป็นชั้นน้ำล้อมรอบซึ่งแยกออกจากน้ำที่แขวนอยู่อย่างชัดเจน

Coacervates เหล่านี้ถูกศึกษาโดย Oparin ซึ่งค้นพบว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ coacervates สามารถทำให้เสถียรในน้ำเป็นเวลาหลายสัปดาห์หากพวกเขาได้รับการเผาผลาญอาหารหรือระบบผลิตพลังงาน

เอนไซม์และกลูโคส

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ Oparin จึงเติมเอนไซม์และกลูโคส (น้ำตาล) ลงในน้ำ Coacervate ดูดซึมเอนไซม์และกลูโคสจากนั้นเอนไซม์ทำให้เกิด coacervate เพื่อรวมกลูโคสกับคาร์โบไฮเดรตอื่น ๆ ใน coacervate

สิ่งนี้ทำให้เกิด coacervate เพื่อเพิ่มขนาด ของเสียจากปฏิกิริยาน้ำตาลกลูโคสถูกขับออกจาก coacervate

เมื่อ coacervate มีขนาดใหญ่พอที่จะเริ่มแบ่งเป็น coacervates ขนาดเล็กตามธรรมชาติ หากโครงสร้างที่ได้จาก coacervate ได้รับเอ็นไซม์หรือสามารถสร้างเอ็นไซม์ของตนเองได้พวกมันจะสามารถเติบโตและพัฒนาต่อไปได้

จากนั้นงานต่อมาของนักชีวเคมีชาวอเมริกันสแตนลีย์มิลเลอร์และฮาโรลด์อูรย์แสดงให้เห็นว่าสารอินทรีย์ดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นจากสารอนินทรีย์ภายใต้สภาวะจำลองของโลกดึกดำบรรพ์

ด้วยการทดลองที่สำคัญของพวกเขาพวกเขาสามารถแสดงให้เห็นถึงการสังเคราะห์กรดอะมิโน (องค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน) ส่งประกายผ่านส่วนผสมของก๊าซธรรมดา ๆ ในระบบปิด

การใช้งาน

ปัจจุบัน coacervates เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเคมี ในกระบวนการทางเคมีหลายประเภทจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์สารประกอบ นี่เป็นขั้นตอนที่ไม่ง่ายเสมอไปนอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญมาก

ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจึงทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาความคิดใหม่เพื่อปรับปรุงขั้นตอนสำคัญนี้ในการเตรียมตัวอย่าง วัตถุประสงค์ของสิ่งเหล่านี้คือเพื่อปรับปรุงคุณภาพของตัวอย่างก่อนดำเนินการวิเคราะห์

ปัจจุบันมีเทคนิคมากมายที่ใช้สำหรับการเตรียมตัวอย่างล่วงหน้า แต่แต่ละตัวอย่างนอกเหนือจากข้อได้เปรียบมากมายแล้วก็มีข้อ จำกัด เช่นกัน ข้อเสียเหล่านี้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคนิคการสกัดใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการที่มีอยู่

การตรวจสอบเหล่านี้ได้รับการขับเคลื่อนโดยกฎระเบียบและข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม วรรณกรรมให้พื้นฐานสำหรับการสรุปว่าสิ่งที่เรียกว่า "เทคนิคการสกัดสีเขียว" มีบทบาทสำคัญในเทคนิคการเตรียมตัวอย่างสมัยใหม่

เทคนิค "สีเขียว"

คุณลักษณะ "สีเขียว" ของกระบวนการสกัดสามารถทำได้โดยการลดการใช้ผลิตภัณฑ์เคมีเช่นตัวทำละลายอินทรีย์เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

ขั้นตอนที่ใช้เป็นประจำสำหรับการเตรียมตัวอย่างควรเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมใช้งานง่ายราคาไม่แพงและมีระยะเวลาสั้นลงในการดำเนินการกระบวนการทั้งหมด

ข้อกำหนดเหล่านี้ถูกพบโดยการประยุกต์ใช้ coacervates ในการเตรียมสารตัวอย่างเนื่องจากเป็นคอลลอยด์ที่อุดมไปด้วยสารที่มีฤทธิ์แรงดึงสูงและยังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสกัด

ดังนั้น coacervates จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการเตรียมตัวอย่างเพราะมันจะช่วยให้สารประกอบอินทรีย์, ไอออนของโลหะและอนุภาคนาโนในตัวอย่างที่แตกต่างกัน