COACERVATES: MGA KATANGIAN, RELASYON SA PINAGMULAN NG BUHAY - BIOLOGY - 2025

Ang mga coacervates ay nakaayos na mga grupo ng mga protina, karbohidrat at iba pang mga materyales sa solusyon. Ang salitang coacervate ay nagmula sa Latin coacervare at nangangahulugang "kumpol". Ang mga molekular na pangkat na ito ay may ilang mga katangian ng mga cell; Para sa kadahilanang ito, iminungkahi ng siyentipikong Russian na si Aleksander Oparin na ang mga coacervates ay nagbigay ng mga ito.

Inirerekomenda ni Oparin na sa mga primitive na dagat ang naaangkop na mga kondisyon marahil ay umiiral para sa pagbuo ng mga istrukturang ito, mula sa pagpangkat ng mga maluwag na organikong molekula. Iyon ay, karaniwang ang mga coacervate ay itinuturing na isang precellular model.

Coacervates

Ang mga coacervates na ito ay magkakaroon ng kakayahang sumipsip ng iba pang mga molekula, palaguin at bubuo ng mas kumplikadong mga istrukturang panloob, na katulad ng mga cell. Nang maglaon, pinahintulutan ng eksperimento ng mga siyentipiko na si Miller at Urey na muling likhain ang mga kondisyon ng primitive Earth at ang pagbuo ng mga coacervates.

katangian

- Nabuo ang mga ito sa pamamagitan ng pag-grupo ng iba't ibang mga molekula (molekular na pantog).

- Ang mga ito ay naayos na mga sistema ng macromolecular.

- May kakayahan silang maghiwalay sa sarili mula sa solusyon kung nasaan sila, kaya bumubuo ng mga hiwalay na patak.

- Maaari silang sumipsip ng mga organikong compound sa loob.

- Maaari nilang dagdagan ang kanilang timbang at ang kanilang dami.

- May kakayahang dagdagan ang kanilang pagiging kumplikado.

- Mayroon silang isang insulating layer at maaaring mapangalagaan ang sarili.

Pakikipag-ugnay sa pinagmulan ng buhay

Sa 1920s na biochemist na si Aleksandr Oparin at siyentipiko ng British na si JBS Haldane ay nakapag-iisa na itinatag ang mga katulad na ideya tungkol sa mga kundisyon na kinakailangan para sa pinagmulan ng buhay sa Earth.

Parehong iminungkahi nila na ang mga organikong molekula ay maaaring mabuo mula sa mga abiogenikong materyales sa pagkakaroon ng isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, tulad ng radiation ng ultraviolet.

Ang isa pa sa kanyang mga panukala ay ang primitive na kapaligiran ay may pagbabawas ng mga katangian: napakakaunting halaga ng libreng oxygen. Bilang karagdagan, iminungkahi nila na naglalaman ito ng ammonia at singaw ng tubig, bukod sa iba pang mga gas.

Pinaghihinalaan nila na ang mga unang anyo ng buhay ay lumitaw sa karagatan, mainit-init at primitive, at na sila ay heterotrophic (nakakuha sila ng mga preformed nutrients mula sa mga compound na mayroon nang unang bahagi ng Daigdig) sa halip na maging autotrophic (bumubuo ng pagkain at nutrisyon mula sa sikat ng araw. o hindi materyal na materyales).

Naniniwala si Oparin na ang pagbuo ng mga coacervates ay nagtaguyod ng pagbuo ng iba pang mga mas kumplikadong spherical na mga pinagsama-sama, na nauugnay sa mga molekula ng lipid na pinapayagan silang gaganapin ng mga puwersa ng electrostatic, at maaaring sila ay maging mga pang-iingat sa mga cell.

Pagkilos ng mga enzymes

Ang mga coacervates ng oparin ni Oparin ay nakumpirma na ang mga enzyme, na mahalaga para sa mga biochemical reaksyon ng metabolismo, mas mahusay na gumana kapag nakapaloob sa loob ng mga spheres na may lamad kaysa kung kailan libre ito sa may tubig na mga solusyon.

Si Haldane, na hindi pamilyar sa mga coacervate ng Oparin, ay naniniwala na ang mga simpleng organikong molekula ay una nang nabuo at iyon, sa pagkakaroon ng ultraviolet light, lalo silang naging kumplikado, na nagbibigay ng pagtaas sa mga unang cell.

Ang mga ideya ng Haldane at Oparin ay nabuo ang batayan para sa karamihan ng pananaliksik sa abiogenesis, ang pinagmulan ng buhay mula sa mga walang buhay na sangkap, na naganap noong nagdaang mga dekada.

Teorya ng mga coacervates

Ang teorya ng coacervate ay isang teorya na ipinahayag ng biochemist Aleksander Oparin at nagmumungkahi na ang pinagmulan ng buhay ay nauna sa pagbuo ng mga halo-halong koloidal na yunit na tinatawag na coacervates.

Ang mga coacervate ay nabuo kapag ang iba't ibang mga kumbinasyon ng mga protina at karbohidrat ay idinagdag sa tubig. Ang mga protina ay bumubuo ng isang hangganan na layer ng tubig sa paligid nila na malinaw na nahihiwalay mula sa tubig kung saan sila ay nasuspinde.

Ang mga coacervates na ito ay pinag-aralan ni Oparin, na natuklasan na sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang mga coacervate ay maaaring magpapatatag sa tubig nang mga linggo kung bibigyan sila ng isang metabolismo, o sistema upang makagawa ng enerhiya.

Mga Enzim at glucose

Upang makamit ito, idinagdag ni Oparin ang mga enzyme at glucose (asukal) sa tubig. Ang coacervate ay sumisipsip ng mga enzymes at glucose, pagkatapos ang mga enzyme ay sanhi ng coacervate na pagsamahin ang glucose sa iba pang mga karbohidrat sa coacervate.

Nagdulot ito ng coacervate na tumaas sa laki. Ang mga basurang produkto ng reaksyon ng glucose ay pinalayas mula sa coacervate.

Kapag ang coacervate ay naging sapat na malaki, kusang nagsimula itong magkahiwalay sa mas maliit na mga coacervate. Kung ang mga istraktura na nagmula sa coacervate ay nakatanggap ng mga enzyme o nagawa lumikha ng kanilang sariling mga enzim, maaari silang magpatuloy na lumago at umunlad.

Kasunod nito, ang kasunod na gawain ng mga Amerikanong biochemists na sina Stanley Miller at Harold Urey ay nagpakita na ang nasabing mga organikong materyales ay maaaring mabuo mula sa mga inorganikong sangkap sa ilalim ng mga kondisyon na gayahin ang maagang Daigdig.

Sa kanilang mahalagang eksperimento nagawa nilang ipakita ang synthesis ng mga amino acid (ang mga pangunahing elemento ng mga protina), na nagpapasa ng isang spark sa pamamagitan ng isang halo ng mga simpleng gas sa isang saradong sistema.

Aplikasyon

Sa kasalukuyan, ang mga coacervates ay napakahalagang tool para sa industriya ng kemikal. Kinakailangan ang compound analysis sa maraming mga pamamaraan ng kemikal; Ito ay isang hakbang na hindi laging madali at ito rin ay napakahalaga.

Para sa kadahilanang ito, ang mga mananaliksik ay patuloy na nagtatrabaho upang makabuo ng mga bagong ideya upang mapagbuti ang mahalagang hakbang na ito sa paghahanda ng sample. Ang layunin ng mga ito ay palaging upang mapagbuti ang kalidad ng mga sample bago isagawa ang mga pamamaraan ng analitikal.

Maraming mga pamamaraan na kasalukuyang ginagamit para sa preconcentration ng mga sample, ngunit ang bawat isa, bilang karagdagan sa maraming mga pakinabang, ay mayroon ding ilang mga limitasyon. Ang mga kawalan na ito ay nagtataguyod ng patuloy na pag-unlad ng mga bagong pamamaraan ng pagkuha ng mas epektibo kaysa sa umiiral na mga pamamaraan.

Ang mga pagsisiyasat na ito ay hinihimok din ng mga regulasyon at alalahanin sa kapaligiran. Ang panitikan ay nagbibigay ng batayan upang tapusin na ang tinatawag na "berdeng pamamaraan ng pagkuha" ay may mahalagang papel sa modernong mga pamamaraan ng paghahanda ng sample.

"Green" na pamamaraan

Ang "berde" na katangian ng proseso ng pagkuha ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkonsumo ng mga kemikal, tulad ng mga organikong solvent, dahil ang mga ito ay nakakalason at nakakapinsala sa kapaligiran.

Ang mga pamamaraan na regular na ginagamit para sa paghahanda ng sample ay dapat maging friendly friendly, madaling ipatupad, murang at magkaroon ng isang mas maikling tagal upang maisagawa ang buong proseso.

Natugunan ang mga kinakailangang ito sa pamamagitan ng pag-aaplay ng mga coacervate sa paghahanda ng sample, dahil ang mga ito ay mga colloid na mayaman sa makitid na aktibong ahente at gumagana din bilang isang daluyan ng pagkuha.

Kaya, ang mga coacervates ay isang pangako na alternatibo para sa paghahanda ng sample dahil pinapayagan nila ang pag-concentrate ng mga organikong compound, metal ions at nanoparticle sa iba't ibang mga sample.

Mga Sanggunian

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Mga sistema ng coacervate at pinagmulan ng buhay. Mga Pinagmulan ng Buhay, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Ang Pinagmulan at Maagang Ebolusyon ng Buhay. Oxford university press.
3. Helium, L. (1954). Teorya ng coacervation. Bagong Pag-aaral ng Kaliwa, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Pangkasaysayan ng Pag-unlad ng Pananaliksik ng Pinagmulan. Mga Cold Spring Harbour Perspectives sa Biology, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teorya at kamakailang mga aplikasyon ng mga diskarte sa pagkuha ng batay sa coacervate. TrAC - Mga trend sa Chemical Analytical, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Ang Teorya ng Coacervate-in-Coacervate ng Pinagmulan ng Buhay. Ang Pinagmulan ng Buhay at Ebolusyonaryong Biochemistry, 355-356.
7. Novak, V. (1984). Kasalukuyang estado ng coacervate-in-coacervate theory; pinagmulan at ebolusyon ng istraktura ng cell. Pinagmulan ng Buhay, 14, 513-522.
8. Oparin, A. (1965). Ang Pinagmulan ng Buhay. Dover Publications, Inc.