COACERVEAZĂ: CARACTERISTICILE, RELAȚIA CU ORIGINEA VIEȚII - BIOLOGIE - 2025

De coacervates sunt grupuri organizate de proteine, hidrați de carbon și alte materiale în soluție. Termenul coacervat provine din latinescul coacervare și înseamnă „cluster”. Aceste grupări moleculare au unele proprietăți ale celulelor; Din acest motiv, savantul rus Aleksander Oparin a sugerat ca coacervatorii să dea naștere la acestea.

Oparin a propus ca în mările primitive să existe probabil condițiile adecvate pentru formarea acestor structuri, din gruparea moleculelor organice libere. Adică, practic, coacervatele sunt considerate un model precelular.

coacervates

Acești coacervatori ar avea capacitatea de a absorbi alte molecule, de a crește și de a dezvolta structuri interioare mai complexe, similare cu celulele. Mai târziu, experimentul oamenilor de știință Miller și Urey a permis recrearea condițiilor Pământului primitiv și formarea coacervatelor.

caracteristici

- Sunt generate prin gruparea diferitelor molecule (roi molecular).

- Sunt sisteme macromoleculare organizate.

- Au capacitatea de a se auto-separa de soluția în care se află, formând astfel picături izolate.

- Pot absorbi compuși organici în interior.

- Își pot crește greutatea și volumul.

- Sunt capabili să-și crească complexitatea internă.

- Au un strat izolant și pot fi autoconservate.

Relația cu originea vieții

În anii 1920, biochimistul Aleksandr Oparin și omul de știință britanic JBS Haldane au stabilit în mod independent idei similare despre condițiile necesare pentru originea vieții pe Pământ.

Amândoi au sugerat că moleculele organice se pot forma din materiale abiogene în prezența unei surse externe de energie, cum ar fi radiațiile ultraviolete.

O altă dintre propunerile sale a fost aceea că atmosfera primitivă avea proprietăți reducătoare: cantitate foarte mică de oxigen liber. În plus, ei au sugerat să conțină amoniac și vapori de apă, printre alte gaze.

Ei bănuiau că primele forme de viață au apărut în ocean, calde și primitive și că sunt heterotrofe (au obținut nutrienți preformate din compușii existenți pe Pământul timpuriu), în loc să fie autotrofe (care generează hrană și nutrienți din lumina soarelui. sau materiale anorganice).

Oparin credea că formarea coacervatelor a promovat formarea altor agregate sferice mai complexe, care au fost asociate cu molecule lipidice care le-au permis să fie ținute împreună de forțele electrostatice și că acestea ar fi putut fi precursoare ale celulelor.

Acțiunea enzimelor

Lucrările coacervate ale lui Oparin au confirmat că enzimele, esențiale pentru reacțiile biochimice ale metabolismului, funcționează mai bine atunci când sunt conținute în sferele legate de membrană decât atunci când sunt libere în soluții apoase.

Haldane, care nu era cunoscut cu coacervatele lui Oparin, credea că moleculele organice simple s-au format mai întâi și că, în prezența luminii ultraviolete, au devenit din ce în ce mai complexe, dând naștere primelor celule.

Ideile lui Haldane și Oparin au constituit baza pentru o mare parte din cercetările privind abiogeneza, originea vieții din substanțele fără viață, care au avut loc în ultimele decenii.

Teoria coacervatelor

Teoria coacervatelor este o teorie exprimată de biochimistul Aleksander Oparin și care sugerează că originea vieții a fost precedată de formarea de unități coloidale mixte numite coacervate.

Coacervatele se formează atunci când în apă se adaugă diferite combinații de proteine ​​și carbohidrați. Proteinele formează un strat limită de apă în jurul lor, care este clar separat de apa în care sunt suspendate.

Aceste coacervate au fost studiate de Oparin, care a descoperit că în anumite condiții, coacervatele se pot stabiliza în apă timp de săptămâni dacă li se administrează un metabolism sau un sistem pentru a produce energie.

Enzime și glucoză

Pentru a realiza acest lucru, Oparin a adăugat enzime și glucoză (zahăr) în apă. Coacervatul a absorbit enzimele și glucoza, apoi enzimele au determinat coacervatul să combine glucoza cu alte carbohidrați din coacervat.

Acest lucru a făcut ca coacervatul să crească în dimensiune. Produsele reziduale ale reacției de glucoză au fost expulzate din coacervat.

Odată ce coacervatul a devenit suficient de mare, a început spontan să se despartă în coacervate mai mici. Dacă structurile derivate din coacervat primeau enzimele sau erau capabile să-și creeze propriile enzime, acestea ar putea continua să se dezvolte și să se dezvolte.

Ulterior, lucrările ulterioare ale biochimiștilor americani Stanley Miller și Harold Urey au arătat că astfel de materiale organice pot fi formate din substanțe anorganice în condiții care simulează Pământul timpuriu.

Cu experimentul lor important, au putut demonstra sinteza aminoacizilor (elementele fundamentale ale proteinelor), trecând o scânteie printr-un amestec de gaze simple într-un sistem închis.

Aplicații

În prezent, coacervatele sunt instrumente foarte importante pentru industria chimică. Analiza compusului este necesară în multe proceduri chimice; Acesta este un pas care nu este întotdeauna ușor și, de asemenea, este foarte important.

Din acest motiv, cercetătorii lucrează în permanență pentru a dezvolta noi idei pentru a îmbunătăți acest pas crucial în pregătirea eșantionului. Obiectivul acestora este întotdeauna îmbunătățirea calității eșantioanelor înainte de a efectua procedurile analitice.

Există multe tehnici utilizate în prezent pentru preconcentrarea eșantioanelor, dar fiecare, pe lângă numeroase avantaje, are și unele limitări. Aceste dezavantaje promovează dezvoltarea continuă a noilor tehnici de extracție mai eficiente decât metodele existente.

Aceste investigații sunt, de asemenea, determinate de reglementări și preocupări de mediu. Literatura oferă baza pentru a concluziona că așa-numitele „tehnici de extracție verde” joacă un rol esențial în tehnicile moderne de preparare a eșantionelor.

Tehnici „verzi”

Caracterul „verde” al procesului de extracție poate fi obținut prin reducerea consumului de substanțe chimice, cum ar fi solvenții organici, deoarece acestea sunt toxice și dăunătoare pentru mediu.

Procedurile utilizate în mod obișnuit pentru prepararea eșantionului ar trebui să fie ecologice, ușor de implementat, ieftine și să aibă o durată mai scurtă de desfășurare a întregului proces.

Aceste cerințe sunt îndeplinite prin aplicarea coacervatelor la prepararea probelor, deoarece sunt coloizi bogați în agenți activi la tracțiune și funcționează, de asemenea, ca mediu de extracție.

Astfel, coacervatele sunt o alternativă promițătoare pentru prepararea probelor, deoarece permit concentrarea compușilor organici, ionilor metalici și nanoparticulelor în diferite probe.

Referințe

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Sisteme coacervate și originea vieții. Origins of Life, 5 (1-2), 201-205.
2. Fenchel, T. (2002). Originea și evoluția timpurie a vieții. Presa Universitatii Oxford.
3. Helium, L. (1954). Teoria coacervării. New Left Review, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Dezvoltarea istorică a cercetării originilor. Perspectivele de primăvară rece în biologie, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Teorie și aplicații recente ale tehnicilor de extracție bazate pe coacervate. TrAC - Tendințe în chimie analitică, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Teoria Coacervate-in-Coacervate despre originea vieții. Originea vieții și biochimia evolutivă, 355–356.
7. Novak, V. (1984). Starea actuală a teoriei coacervate-în-coacervate; originea și evoluția structurii celulare. Origins of Life, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Originea vieții. Dover Publications, Inc.