Какими свойствами обладает коацерваты

коацерваты это организованные группы белков, углеводов и других веществ в растворе. Термин coacervado происходит от латинского coacervare и это означает «кластер». Эти молекулярные группы имеют некоторые свойства клеток; Из-за этого русский ученый Александр Опарин предположил, что коацерваты дали начало этим.

Опарин предположил, что в примитивных морях, вероятно, существовали подходящие условия для формирования этих структур, начиная от группировки рыхлых органических молекул. То есть в основном коацерваты считаются предклеточной моделью.

Эти коацерваты будут способны поглощать другие молекулы, расти и развивать более сложные внутренние структуры, подобные клеткам. Позже эксперимент ученых Миллера и Юри позволил воссоздать условия первобытной Земли и образования коацерватов..

индекс

• 1 Характеристики
• 2 Связь с происхождением жизни
  • 2.1 Действие ферментов
• 3 Теория коацерватов
  • 3.1 Ферменты и глюкоза
• 4 Приложения
  • 4.1 «Зеленые» техники
• 5 ссылок

черты

– Они генерируются путем группировки разных молекул (молекулярный рой).

– Они организованы макромолекулярные системы.

– Они обладают способностью к самостоятельному отделению от раствора, в котором они находятся, образуя изолированные капли.

– Они могут поглощать органические соединения внутри.

– Они могут увеличить свой вес и объем.

– Они способны увеличивать свою внутреннюю сложность.

– Они имеют изолирующий слой и могут самосохраняться.

Отношения с происхождением жизни

В 1920-х годах биохимик Александр Опарин и британский ученый Дж. Б. С. Холдейн независимо друг от друга выдвинули сходные представления об условиях, необходимых для возникновения жизни на Земле..

Оба предположили, что органические молекулы могут быть сформированы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии, такого как ультрафиолетовое излучение.

Еще одно его предложение заключалось в том, что примитивная атмосфера обладает восстанавливающими свойствами: очень мало свободного кислорода. Кроме того, они предположили, что он содержит аммиак и водяной пар, среди других газов.

Они подозревали, что первые формы жизни появились в океане, теплые и примитивные, и что они были гетеротрофными (они получали предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существующих на примитивной Земле) вместо того, чтобы быть автотрофными (генерируя пищу и питательные вещества из солнечного света). или неорганические материалы).

Опарин полагал, что образование коацерватов способствовало образованию других более сложных сферических агрегатов, которые были связаны с молекулами липидов, которые позволяли им удерживаться вместе электростатическими силами, и которые могли быть предшественниками клеток..

Действие ферментов

Работа Oparin coacervates подтвердила, что ферменты, необходимые для биохимических реакций метаболизма, функционировали больше, когда они содержались в мембраносвязанных сферах, чем когда они были свободны в водных растворах..

Холдейн, который не был знаком с коацерватами Опарина, считал, что сначала образуются простые органические молекулы и что в присутствии ультрафиолетового света они становятся все более сложными, что приводит к появлению первых клеток.

Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований по абиогенезу, происхождению жизни из безжизненных веществ, которые проводились в последние десятилетия..

Теория коацерватов

Теория коацерватов является теорией, выраженной биохимиком Александром Опарином, и предполагает, что происхождению жизни предшествовало образование смешанных коллоидных единиц, называемых коацерватами..

Коацерваты образуются при добавлении в воду нескольких комбинаций белков и углеводов. Белки образуют пограничный слой воды вокруг них, который четко отделен от воды, в которой они взвешены.

Эти коацерваты были изучены Опарином, который обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут стабилизироваться в воде в течение нескольких недель, если им дают метаболизм или систему для производства энергии..

Ферменты и глюкоза

Для этого Опарин добавил в воду ферменты и глюкозу (сахар). Коацерват поглощает ферменты и глюкозу, а затем ферменты заставляют коацерват объединять глюкозу с другими углеводами в коацервате..

Это привело к увеличению размера коацервата. Отходы реакции глюкозы были удалены из коацервата.

Как только коацерват стал достаточно большим, он начал самопроизвольно распадаться на более мелкие коацерваты. Если структуры, полученные из коацервата, получают ферменты или способны создавать свои собственные ферменты, они могут продолжать расти и развиваться.

Впоследствии последующие работы американских биохимиков Стэнли Миллера и Гарольда Юри показали, что такие органические материалы могут образовываться из неорганических веществ в смоделированных условиях ранней Земли..

Своим важным экспериментом они смогли продемонстрировать синтез аминокислот (основных элементов белков), пропуская искру через смесь простых газов в замкнутой системе..

приложений

В настоящее время коацерваты являются очень важным инструментом для химической промышленности. Во многих химических процедурах требуется анализ соединений; Это шаг, который не всегда прост, и, кроме того, это очень важно.

По этой причине исследователи постоянно работают над созданием новых идей для улучшения этого важного шага в подготовке образцов. Цель этого всегда состоит в том, чтобы улучшить качество образцов перед выполнением аналитических процедур.

В настоящее время для предварительного концентрирования образцов используется много методов, но каждый, помимо многочисленных преимуществ, также имеет некоторые ограничения. Эти недостатки способствуют постоянному развитию новых методов экстракции, более эффективных, чем существующие методы..

Эти исследования также основаны на нормативных актах и ​​экологических проблемах В литературе содержится основание для вывода о том, что так называемые “методы зеленой экстракции” играют жизненно важную роль в современных методах подготовки образцов..

“Зеленые” техники

«Зеленый» характер процесса экстракции может быть достигнут за счет снижения потребления химических продуктов, таких как органические растворители, поскольку они токсичны и вредны для окружающей среды..

Процедуры, обычно используемые для подготовки образцов, должны быть безопасными для окружающей среды, быть простыми в реализации, иметь низкую стоимость и иметь более короткую продолжительность для выполнения всего процесса..

Этим требованиям отвечает применение коацерватов при приготовлении образцов, так как они представляют собой коллоиды, богатые тензоактивными веществами, а также функционируют в качестве экстракционной среды..

Таким образом, коацерваты являются многообещающей альтернативой для приготовления образцов, поскольку они позволяют концентрировать органические соединения, ионы металлов и наночастицы в разных образцах..

ссылки

1. Евреинова Т.Н., Мамонтова Т.В., Карнаухов В.Н., Стефанов С.Б., Хруст У.Р. (1974). Коацерватные системы и происхождение жизни. Происхождение жизни, 5(1-2), 201-205.
2. Фенчел Т. (2002). Происхождение и ранняя эволюция жизни. Издательство Оксфордского университета.
3. Гелий Л. (1954). Теория коацервации. Новый левый обзор, 94(2), 35-43.
4. Ласкано, А. (2010). Историческое развитие исследований происхождения. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, (2), 1-8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J. & Wolska, L. (2015). Теория и недавние применения методов экстракции на основе коацервата. TrAC – Тенденции в аналитической химии, 71, 282-292.
6. Новак В. (1974). Коацерватная коацерватная теория происхождения жизни. Происхождение жизни и эволюционная биохимия, 355-356.
7. Новак В. (1984). Современное состояние теории коацерват-в-коацерват; происхождение и эволюция клеточной структуры. Происхождение жизни, 14, 513-522.
8. Опарин А. (1965). Происхождение жизни. Dover Publications, Inc.

«Первичный бульон» и образование коацерватов

СОДЕРЖАНИЕ:  Концепции
современного естествознания. Найдыш. Учебник

Смотрите также:

Естествознание

Естествознание.
НОВЕЙШАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ

Этим естествознание наступившей новой
исторической эпохи существенно отличалось от естествознания.

Общие
условия развития естествознания

В своем труде «Материализм и эмпириокритицизм», опубликованном
в 1909 г., Ленин ответил на кардинальные философские, вопросы, возникшие в ходе
развития естествознания.

естествознание.
НОВЕЙШАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ…

Общие условия развития естествознания. Борьба
передовых и реакционных идей в естествознании.

СТАНОВЛЕНИЕ МЕДИЦИНЫ. Внедрение естествознания в медицину

естествознания
в области медицины … В тесной связи со всеми медицинскими предметами она не
только принесла свет к постели больного и всяческие благодеяния…

…вокруг света (1831—1836) и его значение в истории естествознания

областях естествознания, что проф. Генсло,
рекомендуя его в 1831 г. в качестве натуралиста на «Бигль», руководился далеко
не одной лишь своей интуицией.

ВНУТРЕННЯЯ МЕДИЦИНА терапия. Клиническая медицина

Все это вело к серьезному отставанию клинической
медицины того времени от развивающегося естествознания. ВНУТРЕННЯЯ
МЕДИЦИНА (терапия).

…и науки Бэкон выступил как провозвестник опытного
естествознания…

…с одной стороны, о качественно простых природах, а с
другой, – о чём-то более близком будущим объяснительным моделям
механистического естествознания.

Медицина В ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЕ В ПЕРИОД ПОЗДНЕГО СРЕДНЕВЕКОВЬЯ…

В эпоху Возрождения основными чертами естествознания
стали: утверждение опытного метода в науке, развитие математики и механики,
метафизическое мышление…

Революция
в естествознании, идущая на протяжении всего XX…

И таким образом в научном мире сложился странный
парадокс: представители естествознания, изучающие заведомо более простые
объекты, давно открыли сложность, многомерность…

НИКОЛАЙ КУЗАНСКИЙ. Биография и трактаты Николая Кузанского….

космологии Коперника и опытного естествознания.
Николай Кузанский родился в селении Куза в Южной Германии в 1401 году Отец.

Последние добавления:

Психокоррекционная
и развивающая работа с детьми   Введение в культурологию

Валеология. Вайнер 
Валеология   География
мирового хозяйства  Языковедение
  

Туристская
деятельность   Сборник задач по банковскому делу    
Логика и аргументация

Суть теории

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин (1894-1980). В 1924г он опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной. [16] происхождение жизнь креационизм панспермия

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

Возникновение органических веществ.

Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.).

Возникновение примитивных самовопроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных ученых. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой (до нескольких тысяч градусов). По мере её остывания образовалась твёрдая поверхность (земная кора – литосфера). [11]

Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжелыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100 градусов по Цельсию, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время, в соответствии с представлениями А.И. Опарина, состоялся абиогенный синтез, то есть в первичных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, интенсивной ультрафиолетовой радиации и других факторах среды начался синтез более сложных органических соединений, а затем и биополимеров. Образованию органических веществ способствовало отсутствие живых организмов – потребителей органики – и главного окислителя – кислорода. Сложные молекулы аминокислот случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров. [10]

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом (от лат. Coacervus – сгусток, куча) и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определенные вещества. Еще один тип молекул обеспечивал способность к самовоспроизведению. Система взглядов А.И. Опарина получила название «коацерватная гипотеза».

Гипотеза Опарина была лишь первым шагом в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Следующим шагом стали эксперименты Л.С. Миллера, который в 1953г показал, как из неорганических составляющих первичной земной атмосферы под воздействием электрических разрядов и ультрафиолетового излучения могут образовываться аминокислоты и другие органические молекулы.

Академик РАН В.Н. Пармон и ряд других ученых предполагают различные модели, позволяющие объяснить, как в среде насыщенной органическими молекулами могут протекать автокаталитические процессы, реплицирующие некоторые из этих молекул. Одни молекулы реплицируются успешнее, другие – хуже. Так запускается процесс химической эволюции, которая предшествует эволюции биологической. [8]

На сегодняшний день среди биологов преобладает гипотеза РНК-мира, утверждающей, что между химической эволюцией, в которой размножались и конкурировали отдельные молекулы и полноценной жизнью, основанной на модели ДНК-РНК-белок, был промежуточный этап, на котором размножались и конкурировали между собой отдельные молекулы РНК. Уже есть исследования, показывающие, что некоторые молекулы РНК обладают автокаталитическими свойствами и могут обеспечивать самовоспроизведение без участия сложных белковых молекул.

Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации, характерного для процессов жизнедеятельности. Тем не менее, ясно, что это был многоступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения – задачу будущих научных исследований. Эти исследования идут по двум основным направлениям:

Сверху вниз: анализ биообъектов и изучение возможных механизмов образования их отдельных элементов;

Снизу вверх: усложнение «химии» – изучение всё более сложных химических соединений. [12]

Пока добиться полноценного соединения этих двух подходов не удалось. Тем не менее, биоинженеры уже сумели «по чертежам», то есть, по известному генетическому коду и структуре белковой оболочки собрать из простейших биологических молекул простейший живой организм – вирус. Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде. [3]

Широко распространено «статистическое» возражение против абиогенного механизма возникновения жизни. Например, в 1996г немецкий биохимик Шрам подсчитал, что вероятность случайного сочетания 6000 нуклеотидов в РНК-вирусе табачной мозаики: 1 шанс из 102000. Это чрезвычайно низкая вероятность, которая указывает на полную невозможность случайного образования подобной РНК. Однако в действительности это возражение построено некорректно. Оно исходит из предположения, что вирусная молекула РНК должна образоваться «с нуля» из разрозненных амиокислот. В слчае ступенчатого усложнения химических и биохимических систем вероятность рассчитывается совершенно иначе. Кроме того, нет никакой необходимости получить именно такой вирус, а не какой-то другой. С учетом этих возражений получается, что оценки вероятности синтеза возникновения вирусной РНК занижены до полной неадекватности и не могут рассматриваться как убедительное возражение против абиогенной теории возникновения жизни. [14]