Coacervados

We leggen uit wat Coacervados, hun kenmerken en training zijn

Coacervados zijn groepen of moleculaire "zwermen" die zich spontaan vormen in waterige oplossingen

Wat zijn coacervados?

De Coacervados Ze worden gedefinieerd als colloïdale druppels of groepen gevormd door macromoleculen zoals eiwitten, nucleïnezuren, synthetische polymeren, enz., die spontaan worden gevormd en die samen met elkaar blijven dankzij verschillende soorten chemische interacties.

Het woord Colloïdaal verwijst naar een van de meest opvallende kenmerken van deze structuren, omdat het zo is druppels Vloeistof die twee niet -mengbare fasen bevatten, dat wil zeggen dat ze zich niet met elkaar mengen, hetzij als gevolg van belastingafstoting of voor hydrofobe effecten gerelateerd aan macromoleculen die ze verzinnen.

In deze druppels treedt een scheiding van vloeistof-vloeistoffasen op, waarbij een compacter-rijk gebied in macromoleculen-is in een thermodynamisch evenwicht met een verdunde of vloeibare fase, waarmee het niet wordt gemengd.

Coacervados vormen zich meestal spontaan in waterige oplossingen of mengsels, waardoor een soort stabiele compartimentering mogelijk is zonder de aanwezigheid van een membraan, zoals bij levende cellen.

Bijgevolg komen deze structuren vaak voor in de natuur en zijn ze zeer belangrijk voor verschillende biologische processen in een groot aantal organismen.

De studie van Coacervados is echter niet alleen beperkt tot onze moderne tijd. Aan het begin van de jaren 1920 stelde de Russische biochemicus Alexander Oparin voor dat deze moleculengroepen de eerste cellen in de primitieve aarde hadden kunnen leiden.

Theorie van coacervados

In de hele geschiedenis van de mensheid zijn verschillende theorieën voorgesteld om de oorsprong van levende wezens te verklaren zoals we vandaag kennen.

Na het ontslag van theorieën over de oorsprong van het leven door spontane generatie, Velen bogen voor het idee van de fysicochemische oorsprong van levende wezens.

Deze theorie werd in het begin van de 20e eeuw gepostuleerd door de Russische biochemist Alexander Oparin (in zijn boek getiteld De oorsprong van het leven) en door de Britse geneticus John Burdon Haldane, wiens banen, hoewel onafhankelijk, zeer vergelijkbare ideeën deelden.

Kan u van dienst zijn: hoe voeden schimmels?Alexander Oparin in zijn laboratorium (rechts)

Het belangrijkste argument van de theorie was gebaseerd op het feit dat het leven voor het eerst op aarde had kunnen ontstaan ​​in de structuren die we vandaag noemen Coacervados, gevormd door een enorme verscheidenheid aan organische moleculen.

Gebaseerd zijn hun observaties dat de coacervados zelfs konden vormen in zeer verdunde oplossingen van verschillende moleculen, oparin en haldane stelden voor dat de coacevatie (Coacervados -vorming) zou de manier kunnen zijn geweest waarop de scheiding van de vloeistoffase in de oer "bouillon" van de abiotische aarde plaatsvond.

Met andere woorden, deze wetenschappers dachten dat de eerste cellen zich hadden kunnen vormen uit de spontane groep organische moleculen in de wateren van de zeeën, inclusief eiwitten met enzymatische activiteit, die complex kunnen zijn en meer geordende en autonome structuren kunnen vestigen.

Primaire bouillon?: Abiotische synthese

Hoewel de co -acermed een fundamentele rol speelde in de theorie van de oorsprong van het leven van Oparin en Haldane, was het alleen logisch in het licht van de conceptie dat een lange periode van Abiotische synthese.

Deze synthese verwees naar de productie en accumulatie van organische verbindingen voorlopers van eiwitten en nucleïnezuren, bijvoorbeeld dankzij:

• De werking van energie door ultraviolette straling en onweersbuien.
• Aan de bijdrage van vulkanen van vulkanen en ruimtebegouwen.
• Naar de waterige omgeving van de primitieve zeeën.
• Atmosferische omstandigheden van het oorspronkelijke land.

Miller- en Urey -experimenten

Stanley Miller en Harold Urey ontwierpen een experiment waarmee ze de atmosferische en fysicochemische omstandigheden van de zeeën in de primitieve aarde konden "recreëren", met wat ze bereikten, na een week van reactie, produceren organische moleculen zoals aminozuren van andere chemische verbindingen eenvoudig

Enkele jaren nadat Oparin en Haldane hun theorieën voor de wetenschappelijke gemeenschap presenteerden, ontwierpen Amerikaanse biochemisten Stanley Miller en Harold Urey in de jaren 50 een reeks experimenten om te proberen recreëren de omstandigheden primitief van de aarde en steun of ontkennen de theorie van coacervados.

Kan u van dienst zijn: LDH: functies, vastberadenheid, reactie, normale waarden

In hun experimenten slaagden Stanley en Urey erin om eenvoudige organische moleculen te verkrijgen, zoals aminozuren, wat het idee ondersteunt dat het leven zou kunnen zijn ontstaan ​​uit relatief eenvoudige organische voorlopers en met de gehypotureerde omstandigheden voor de abiotische aarde.

Kenmerken van coacervados

• Het zijn organische macromoleculengroepen, in het algemeen eiwitten of nucleïnezuren.
• Het zijn colloïden, omdat ze twee niet -mengbare fasen hebben, die zich niet met elkaar vermengen, en die in suspensie zijn, geïsoleerd van de rest van de omringende vloeistof.
• Ze vormen zich spontaan uit suspensiemoleculen die geassocieerd zijn en zijn heel gebruikelijk in verschillende cel- en omgevingscontexten.
• Het zijn georganiseerde structuren, waarin er een evenwicht is tussen de dichte cluster van moleculen die hen vormen en hun waterige portie.
• Ze kunnen eenvoudig zijn, gevormd door een enkel type molecuul, of complex, gevormd door meer dan één klasse van molecuul.
• Ze zijn in staat om hun structuur zelf te behouden en zelfs hun complexiteit te vergroten door nieuwe omgevingsmoleculen te introduceren.
• Binnen kunnen verschillende chemische reacties optreden, waardoor de samenstelling, het gewicht en het volume op een zeer korte termijn variëren.
• Ze delen bepaalde eigenschappen van levende cellen, maar worden niet beschouwd als levende entiteiten, omdat ze niet kunnen reproduceren of voeden.

Coacervados -vorming (coacevatie)

De vorming van de coacervados staat ook bekend als coacevatie En het is het proces dat in het algemeen zijn oorsprong heeft door een scheiding van vloeistof-vloeistoffasen, die bestaat uit de omkeerbare scheiding van een homogene vloeistof in twee fasen, een meer geconcentreerd dan de andere.

Coacevatie is afhankelijk van verschillende fysicochemische omstandigheden zoals temperatuur, pH, zoutenconcentratie, macromoleculenconcentratie, enz. Bovendien hangt dit proces af van het type dwang dat wordt gevormd, eenvoudig of complex.

Zoals eerder vermeld, worden eenvoudige coaceraten gevormd door een enkel type organisch molecuul en worden complexen gevormd door twee of meer verschillende moleculen.

Het kan je van dienst zijn: laadcapaciteit van de planeet

Tijdens de vorming van eenvoudige coaceraten treden een reeks chemische interacties op die afhankelijk zijn van de kenmerken van het betreffende macromolecuul. Als dit bijvoorbeeld moleculen van hetzelfde eiwit zijn, heeft de vorming van coacervados te maken met het zelfassemblage van deze moleculen door elektrostatische interacties, door van der Waals of hydrofoob.

Aan de andere kant hangt de vorming van complexe coacervados voornamelijk af van elektrostatische interacties, omdat is aangetoond dat de elektrostatische neutralisatie Voorstaat de coalescentie van macromoleculen in een oplossing in evenwicht.

Functies en toepassingen van coacervados

Bij sommige weekdieren en mariene polystagers is de vorming van extracellulaire coacervados bijvoorbeeld essentieel voor veel van zijn primaire functies.

Bovendien zijn deze geassocieerd met de intracellulaire aggregatie van eiwitten, met verkeer door het nucleaire poriecomplex en met sommige neurodegeneratieve ziekten bij mensen.

De coacervado's worden ook geëxploiteerd in de voedingsindustrie, op het gebied van onderzoek naar biofysica, biomaterialen en celbiologie, voornamelijk vanwege hun indrukwekkende diversiteit, samenstelling en bestelling of topologie.

Referenties

1. Astoricchio, e., Alfano, c., Rajendran, l., Temussi, p. NAAR., & Pastore, aan. (2020). De brede wereld van coacevates: van de zee tot neurodegeneratie. Trends in biochemische wetenschappen.
2. Clark, B. C., & Kolb, v. M. (2020). MacRobionnt: Cradle for the Origin of Life and Creation of a Biosphere. Life, 10 (11), 278.
3. Lazcano a. (2010). Historische ontwikkeling van origins onderzoek. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2 (11), A002089. https: // doi.org/10.1101/CSHPERSPECT.A002089
4. Novák, V. J. (1974). De coacevate-in-coacevate theorie van de oorsprong van het leven. In de oorsprong van het leven en de evolutionaire biochemie (pp. 355-368). Springer, Boston, MA.
5. Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2011). Biologie (9e edn). Brooks/Cole, Cengage Learning: VS.