COACERTENS: ĐẶC ĐIỂM, MỐI QUAN HỆ VỚI NGUỒN GỐC SỰ SỐNG - SINH HỌC - 2025

Các chất đông tụ là các nhóm có tổ chức gồm protein, carbohydrate và các vật liệu khác trong dung dịch. Thuật ngữ coacervate xuất phát từ tiếng Latin coacervare và có nghĩa là "cụm". Các nhóm phân tử này có một số đặc tính của tế bào; Vì lý do này, nhà khoa học người Nga Aleksander Oparin đã gợi ý rằng các chất đông tụ đã tạo ra những điều này.

Oparin đề xuất rằng trong các vùng biển nguyên thủy có thể tồn tại các điều kiện thích hợp cho sự hình thành các cấu trúc này, từ sự nhóm các phân tử hữu cơ lỏng lẻo. Đó là, về cơ bản các coacervate được coi là một mô hình tiền tế bào.

Tăng cường

Những chất đông tụ này sẽ có khả năng hấp thụ các phân tử khác, tăng trưởng và phát triển các cấu trúc bên trong phức tạp hơn, tương tự như tế bào. Sau đó, thí nghiệm của hai nhà khoa học Miller và Urey đã cho phép tái tạo lại các điều kiện của Trái đất nguyên thủy và sự hình thành của các lớp đông tụ.

nét đặc trưng

- Chúng được tạo ra bằng cách nhóm các phân tử khác nhau (bầy phân tử).

- Chúng là những hệ thống đại phân tử có tổ chức.

- Chúng có khả năng tự tách ra khỏi dung dịch nơi chúng có, do đó tạo thành các giọt cô lập.

- Chúng có thể hấp thụ các hợp chất hữu cơ bên trong.

- Chúng có thể tăng trọng lượng và khối lượng của chúng.

- Chúng có khả năng làm tăng độ phức tạp bên trong của chúng.

- Chúng có một lớp cách nhiệt và có thể tự bảo quản.

Mối quan hệ với nguồn gốc của sự sống

Vào những năm 1920, nhà hóa sinh học Aleksandr Oparin và nhà khoa học người Anh JBS Haldane đã độc lập thiết lập những ý tưởng tương tự về các điều kiện cần thiết cho nguồn gốc của sự sống trên Trái đất.

Cả hai đều cho rằng các phân tử hữu cơ có thể hình thành từ các vật liệu gây dị ứng khi có nguồn năng lượng bên ngoài, chẳng hạn như bức xạ tia cực tím.

Một đề xuất khác của ông là bầu khí quyển nguyên thủy có đặc tính khử: lượng oxy tự do rất ít. Ngoài ra, họ cho rằng nó chứa amoniac và hơi nước, cùng các khí khác.

Họ nghi ngờ rằng các dạng sống đầu tiên xuất hiện ở đại dương, ấm áp và nguyên thủy, và chúng là dị dưỡng (chúng lấy chất dinh dưỡng được hình thành từ các hợp chất tồn tại trong thời kỳ đầu của Trái đất) thay vì tự dưỡng (tạo ra thức ăn và chất dinh dưỡng từ ánh sáng mặt trời. hoặc vật liệu vô cơ).

Oparin tin rằng sự hình thành các chất đông tụ đã thúc đẩy sự hình thành các tập hợp hình cầu phức tạp hơn, liên kết với các phân tử lipid cho phép chúng được giữ lại với nhau bằng lực tĩnh điện và chúng có thể là tiền thân của tế bào.

Hoạt động của các enzym

Nghiên cứu của Oparin đã xác nhận rằng các enzym, cần thiết cho các phản ứng sinh hóa của quá trình trao đổi chất, hoạt động tốt hơn khi được chứa trong các khối cầu có màng bao bọc hơn là khi chúng tự do trong dung dịch nước.

Haldane, người không quen với chất đông tụ của Oparin, tin rằng các phân tử hữu cơ đơn giản được hình thành trước tiên và khi có ánh sáng cực tím, chúng ngày càng trở nên phức tạp, tạo ra những tế bào đầu tiên.

Ý tưởng của Haldane và Oparin đã hình thành cơ sở cho phần lớn các nghiên cứu về quá trình bào thai, nguồn gốc của sự sống từ các chất không có sự sống, diễn ra trong những thập kỷ gần đây.

Lý thuyết về coacerised

Lý thuyết coacervate là một lý thuyết do nhà sinh hóa học Aleksander Oparin thể hiện và cho rằng nguồn gốc của sự sống có trước sự hình thành các đơn vị keo hỗn hợp được gọi là coacervate.

Coacervate được hình thành khi các kết hợp khác nhau của protein và carbohydrate được thêm vào nước. Protein tạo thành một lớp nước bao quanh chúng, ngăn cách rõ ràng với nước mà chúng ở trạng thái lơ lửng.

Những chất đông tụ này được nghiên cứu bởi Oparin, người đã phát hiện ra rằng trong những điều kiện nhất định, chất đông tụ có thể ổn định trong nước trong nhiều tuần nếu chúng được trao đổi chất hoặc hệ thống sản xuất năng lượng.

Enzyme và glucose

Để đạt được điều này, Oparin đã thêm các enzym và glucose (đường) vào nước. Chất coacervate hấp thụ các enzym và glucose, sau đó các enzym làm cho chất coacervate kết hợp glucose với các carbohydrate khác trong coacervate.

Điều này khiến coacervate tăng kích thước. Các chất thải của phản ứng glucose được loại bỏ khỏi coacervate.

Một khi coacervate trở nên đủ lớn, nó bắt đầu tách ra một cách tự nhiên thành các coacervate nhỏ hơn. Nếu các cấu trúc có nguồn gốc từ coacervate nhận được các enzym hoặc có thể tạo ra các enzym của riêng mình, chúng có thể tiếp tục tăng trưởng và phát triển.

Sau đó, công trình tiếp theo của các nhà hóa sinh người Mỹ Stanley Miller và Harold Urey đã chỉ ra rằng những vật chất hữu cơ như vậy có thể được hình thành từ các chất vô cơ trong những điều kiện mô phỏng Trái đất sơ khai.

Với thí nghiệm quan trọng của mình, họ đã có thể chứng minh sự tổng hợp các axit amin (nguyên tố cơ bản của protein), truyền tia lửa điện qua hỗn hợp các khí đơn giản trong một hệ thống kín.

Các ứng dụng

Hiện nay, coacervate là công cụ rất quan trọng cho ngành công nghiệp hóa chất. Phân tích hợp chất được yêu cầu trong nhiều quy trình hóa học; Đây là bước không phải lúc nào cũng dễ dàng và nó cũng rất quan trọng.

Vì lý do này, các nhà nghiên cứu không ngừng làm việc để phát triển các ý tưởng mới nhằm cải thiện bước quan trọng này trong việc chuẩn bị mẫu. Mục tiêu của việc này là luôn nâng cao chất lượng mẫu trước khi thực hiện các quy trình phân tích.

Có nhiều kỹ thuật hiện đang được sử dụng để làm cô đặc mẫu, nhưng mỗi kỹ thuật, bên cạnh nhiều ưu điểm, cũng có một số hạn chế. Những nhược điểm này thúc đẩy sự phát triển liên tục của các kỹ thuật chiết xuất mới hiệu quả hơn các phương pháp hiện có.

Các cuộc điều tra này cũng được thúc đẩy bởi các quy định và các mối quan tâm về môi trường. Các tài liệu cung cấp cơ sở để kết luận rằng cái gọi là "kỹ thuật chiết xuất xanh" đóng một vai trò quan trọng trong các kỹ thuật chuẩn bị mẫu hiện đại.

Kỹ thuật "xanh"

Đặc tính "xanh" của quá trình chiết xuất có thể đạt được bằng cách giảm tiêu thụ hóa chất, chẳng hạn như dung môi hữu cơ, vì đây là những chất độc hại và có hại cho môi trường.

Các quy trình được sử dụng thường xuyên để chuẩn bị mẫu phải thân thiện với môi trường, dễ thực hiện, không tốn kém và có thời gian thực hiện toàn bộ quy trình ngắn hơn.

Các yêu cầu này được đáp ứng bằng cách áp dụng các chất đông tụ trong chuẩn bị mẫu, vì chúng là chất keo giàu chất hoạt động kéo và cũng có chức năng như một môi trường chiết.

Do đó, coacervat là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho việc chuẩn bị mẫu vì chúng cho phép cô đặc các hợp chất hữu cơ, các ion kim loại và các hạt nano trong các mẫu khác nhau.

Người giới thiệu

1. Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974). Coacervate các hệ thống và nguồn gốc của sự sống. Nguồn gốc sự sống, 5 (1-2), 201–205.
2. Fenchel, T. (2002). Nguồn gốc và sự phát triển sớm của sự sống. Nhà xuất bản Đại học Oxford.
3. Heli, L. (1954). Lý thuyết về sự đông tụ. Đánh giá bên trái mới, 94 (2), 35–43.
4. Lazcano, A. (2010). Lịch sử phát triển nghiên cứu nguồn gốc. Các quan điểm về cảng mùa xuân lạnh trong sinh học, (2), 1–8.
5. Melnyk, A., Namieśnik, J., & Wolska, L. (2015). Lý thuyết và các ứng dụng gần đây của kỹ thuật chiết xuất dựa trên coacervate. TrAC - Xu hướng Hóa học Phân tích, 71, 282-292.
6. Novak, V. (1974). Thuyết Coacervate-in-Coacervate về Nguồn gốc Sự sống. Nguồn gốc của Sự sống và Hóa sinh Tiến hóa, 355–356.
7. Novak, V. (1984). Trình bày trạng thái của lý thuyết coacervate-in-coacervate; nguồn gốc và sự tiến hóa của cấu trúc tế bào. Nguồn gốc sự sống, 14, 513–522.
8. Oparin, A. (1965). Nguồn gốc của sự sống. Dover Publications, Inc.