Koazervierte Merkmale, Beziehung zum Ursprung des Lebens

Die Koazervate Sie sind Gruppen von Proteinen, Kohlenhydraten und anderen Materialien in einer Lösung organisiert. Der Begriff Coacervado kommt aus dem Lateinischen Coacervare und es bedeutet "Cluster". Diese molekularen Gruppierungen haben einige Eigenschaften von Zellen; Aus diesem Grund schlug der russische Wissenschaftler Aleksander Oparin vor, dass die Koazervate diese entstehen ließen.

Oparin schlug vor, dass in den primitiven Meeren wahrscheinlich die geeigneten Bedingungen für die Bildung dieser Strukturen aus der Gruppierung loser organischer Moleküle bestanden. Das heißt, Koazervate gelten grundsätzlich als vorbildliches Modell.

Diese Koazervate haben die Fähigkeit, andere Moleküle zu absorbieren, zu wachsen und komplexere innere Strukturen zu entwickeln, ähnlich wie Zellen. Später erlaubte das Experiment der Wissenschaftler Miller und Urey, die Bedingungen der primitiven Erde und die Bildung der Koazervate nachzubilden.

Index

• 1 Eigenschaften
• 2 Beziehung zum Ursprung des Lebens
  • 2.1 Wirkung von Enzymen
• 3 Theorie der Koazervate
  • 3.1 Enzyme und Glukose
• 4 Anwendungen
  • 4.1 "Grüne" Techniken
• 5 Referenzen

Eigenschaften

- Sie werden durch Gruppierung verschiedener Moleküle (molekularer Schwarm) erzeugt.

- Sie sind organisierte makromolekulare Systeme.

- Sie haben die Fähigkeit, sich selbst von der Lösung zu trennen, wo sie sich befinden, wodurch isolierte Tropfen gebildet werden.

- Sie können organische Verbindungen im Inneren absorbieren.

- Sie können ihr Gewicht und ihr Volumen erhöhen.

- Sie sind in der Lage, ihre interne Komplexität zu erhöhen.

- Sie haben eine isolierende Schicht und können selbst konserviert werden.

Beziehung zum Ursprung des Lebens

In den 1920er Jahren etablierten der Biochemiker Aleksandr Oparin und der britische Wissenschaftler J. B. S. Haldane unabhängig voneinander ähnliche Vorstellungen über die Bedingungen, die für die Entstehung des Lebens auf der Erde erforderlich sind.

Beide schlugen vor, dass organische Moleküle aus abiogenen Materialien in Gegenwart einer externen Energiequelle, wie ultravioletter Strahlung, gebildet werden könnten.

Ein anderer seiner Vorschläge war, dass die primitive Atmosphäre reduzierende Eigenschaften hatte: sehr wenig freien Sauerstoff. Darüber hinaus deuteten sie an, dass es unter anderem Ammoniak und Wasserdampf enthielt.

Sie vermuteten, dass die ersten Lebensformen im Ozean auftauchten, warm und primitiv, und dass sie heterotrophe waren (sie erhielten vorgeformte Nährstoffe aus den in der primitiven Erde vorhandenen Verbindungen), anstatt autotroph zu sein (Nahrung und Nährstoffe aus Sonnenlicht zu erzeugen) oder anorganische Materialien).

Oparin glaubte, dass die Bildung von Koazervaten die Bildung anderer komplexerer sphärischer Aggregate fördere, die mit Lipidmolekülen assoziiert waren, die es ihnen erlaubten, durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten zu werden, und die Vorläufer der Zellen gewesen sein könnten.

Aktion von Enzymen

Die Arbeit der Oparin-Koazervate bestätigte, dass die Enzyme, die für die biochemischen Reaktionen des Stoffwechsels essentiell sind, mehr funktionierten, wenn sie in den membrangebundenen Sphären enthalten waren, als wenn sie in wässrigen Lösungen frei waren.

Haldane, der mit den Coacervaten von Oparin nicht vertraut war, glaubte, dass sich zuerst einfache organische Moleküle bildeten und dass sie in Gegenwart von ultraviolettem Licht zunehmend komplex wurden und die ersten Zellen entstehen ließen.

Die Ideen von Haldane und Oparin bildeten die Grundlage für viele Forschungen über die Abiogenese, den Ursprung des Lebens aus leblosen Substanzen, die in den letzten Jahrzehnten stattfanden.

Theorie der Koazervate

Die Theorie der Koazervate ist eine Theorie des Biochemikers Aleksander Oparin und legt nahe, dass dem Ursprung des Lebens die Bildung von kolloidalen Mischeinheiten namens Koazervaten voranging.

Koazervate entstehen, wenn mehrere Kombinationen von Proteinen und Kohlenhydraten zu Wasser hinzugefügt werden. Die Proteine ​​bilden eine Wasserumgrenzungsschicht, die deutlich von dem Wasser getrennt ist, in dem sie suspendiert sind.

Diese Koazervate wurden von Oparin untersucht, die entdeckten, dass Koazervate unter bestimmten Bedingungen wochenlang in Wasser stabilisiert werden können, wenn ihnen ein Stoffwechsel oder ein System zur Energiegewinnung gegeben wird.

Enzyme und Glucose

Um dies zu erreichen, fügte Oparin Enzyme und Glukose (Zucker) zu Wasser hinzu. Das Koazervat absorbierte die Enzyme und die Glukose, dann veranlassten die Enzyme das Koazervat, die Glukose mit anderen Kohlehydraten im Koazervat zu kombinieren.

Dies führte zu einer Vergrößerung des Koazervats. Die Abfallprodukte der Glucose-Reaktion wurden aus dem Koazervat ausgestoßen.

Sobald das Koazervat groß genug wurde, begann es spontan in kleinere Koazervate einzubrechen. Wenn die vom Koazervat abgeleiteten Strukturen die Enzyme erhielten oder in der Lage waren, ihre eigenen Enzyme zu bilden, konnten sie weiter wachsen und sich entwickeln.

In der Folge zeigten die nachfolgenden Arbeiten der amerikanischen Biochemiker Stanley Miller und Harold Urey, dass solche organischen Materialien aus anorganischen Substanzen unter simulierten Bedingungen der primitiven Erde gebildet werden können.

Mit ihrem wichtigen Experiment konnten sie die Synthese von Aminosäuren (die fundamentalen Elemente von Proteinen) demonstrieren und einen Funken durch ein Gemisch einfacher Gase in einem geschlossenen System leiten.

Anwendungen

Derzeit sind Koazervate sehr wichtige Werkzeuge für die chemische Industrie. In vielen chemischen Verfahren ist die Analyse von Verbindungen erforderlich; Dies ist ein Schritt, der nicht immer einfach ist und darüber hinaus sehr wichtig ist.

Aus diesem Grund arbeiten die Forscher ständig daran, neue Ideen zu entwickeln, um diesen entscheidenden Schritt bei der Probenvorbereitung zu verbessern. Ziel ist es immer, die Qualität der Proben vor Durchführung der Analysen zu verbessern.

Gegenwärtig werden viele Techniken zur Vorkonzentration von Proben verwendet, wobei jedoch jede, zusätzlich zu zahlreichen Vorteilen, auch einige Einschränkungen aufweist. Diese Nachteile fördern die kontinuierliche Entwicklung neuer Extraktionstechniken, die effektiver sind als die bestehenden Methoden.

Diese Untersuchungen werden auch durch Vorschriften und Umweltbelange vorangetrieben. Die Literatur liefert die Grundlage für die Schlussfolgerung, dass sogenannte "grüne Extraktionstechniken" eine wesentliche Rolle in modernen Probenvorbereitungsverfahren spielen.

"Grüne" Techniken

Der "grüne" Charakter des Extraktionsprozesses kann durch die Reduzierung des Verbrauchs von chemischen Produkten, wie organischen Lösungsmitteln, erreicht werden, da diese giftig und umweltschädlich sind.

Die routinemäßig für die Probenvorbereitung verwendeten Verfahren sollten umweltfreundlich, einfach zu implementieren, kostengünstig und von kürzerer Dauer sein, um den gesamten Prozess durchzuführen.

Diese Anforderungen werden durch die Anwendung von Koazervaten bei der Herstellung von Proben erfüllt, da diese Kolloide reich an Tensiden sind und auch als Extraktionsmedium fungieren.

Coazervate sind daher eine vielversprechende Alternative für die Präparation von Proben, da sie die Konzentration von organischen Verbindungen, Metallionen und Nanopartikeln in den verschiedenen Proben ermöglichen.

Referenzen

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