- ลักษณะเฉพาะ
- ความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต
- การทำงานของเอนไซม์
- ทฤษฎี coacervates
- เอนไซม์และกลูโคส
- การประยุกต์ใช้งาน
- เทคนิค "สีเขียว"
- อ้างอิง
coacervatesมีการจัดกลุ่มของโปรตีนคาร์โบไฮเดรตและวัสดุอื่น ๆ ในการแก้ปัญหา คำว่า coacervate มาจากภาษาละติน coacervare และแปลว่า "คลัสเตอร์" การจัดกลุ่มโมเลกุลเหล่านี้มีคุณสมบัติบางประการของเซลล์ ด้วยเหตุนี้อเล็คซานเดอร์โอปารินนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจึงแนะนำว่าสารโคเซอร์เวตก่อให้เกิดสิ่งเหล่านี้
Oparin เสนอว่าในทะเลดึกดำบรรพ์อาจมีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างเหล่านี้จากการรวมกลุ่มของโมเลกุลอินทรีย์แบบหลวม ๆ นั่นคือโดยพื้นฐานแล้ว coacervates ถือเป็นแบบจำลองที่มีเซลล์ต้นกำเนิด
Coacervates
coacervates เหล่านี้จะมีความสามารถในการดูดซับโมเลกุลอื่น ๆ เติบโตและพัฒนาโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนมากขึ้นคล้ายกับเซลล์ ต่อมาการทดลองของนักวิทยาศาสตร์มิลเลอร์และอูเรย์ได้รับอนุญาตให้สร้างเงื่อนไขของโลกยุคดึกดำบรรพ์และการก่อตัวของโคเซอร์เวตขึ้นใหม่
ลักษณะเฉพาะ
- สร้างขึ้นโดยการจัดกลุ่มโมเลกุลที่แตกต่างกัน (กลุ่มโมเลกุล)
- มีการจัดระบบโมเลกุลขนาดใหญ่
- พวกเขามีความสามารถในการแยกตัวเองจากสารละลายที่พวกเขาอยู่จึงกลายเป็นหยดแยก
- สามารถดูดซับสารประกอบอินทรีย์ภายใน
- สามารถเพิ่มน้ำหนักและปริมาตรได้
- พวกเขาสามารถเพิ่มความซับซ้อนภายในได้
- มีชั้นฉนวนและสามารถเก็บรักษาได้เอง
ความสัมพันธ์กับต้นกำเนิดของชีวิต
ในปี ค.ศ. 1920 อเล็กซานเดอร์โอปารินนักชีวเคมีและนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ JBS Haldane ได้สร้างแนวคิดที่คล้ายคลึงกันอย่างอิสระเกี่ยวกับเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก
ทั้งคู่แนะนำว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถก่อตัวจากวัสดุที่ไม่ได้รับเชื้อในที่ที่มีแหล่งพลังงานภายนอกเช่นรังสีอัลตราไวโอเลต
ข้อเสนออีกประการหนึ่งของเขาคือบรรยากาศดั้งเดิมมีคุณสมบัติในการลดปริมาณออกซิเจนอิสระน้อยมาก นอกจากนี้พวกเขาแนะนำว่ามันมีแอมโมเนียและไอน้ำรวมถึงก๊าซอื่น ๆ
พวกเขาสงสัยว่ารูปแบบแรกของสิ่งมีชีวิตปรากฏในมหาสมุทรอบอุ่นและดั้งเดิมและพวกมันมีความแตกต่างกัน (พวกเขาได้รับสารอาหารที่เตรียมไว้ล่วงหน้าจากสารประกอบที่มีอยู่ในโลกยุคแรก) แทนที่จะเป็น autotrophic (สร้างอาหารและสารอาหารจากแสงแดด หรือวัสดุอนินทรีย์)
Oparin เชื่อว่าการก่อตัวของ coacervates ส่งเสริมการก่อตัวของมวลรวมทรงกลมอื่น ๆ ที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของไขมันที่ทำให้พวกมันจับตัวกันได้ด้วยแรงไฟฟ้าสถิตและอาจเป็นสารตั้งต้นของเซลล์
การทำงานของเอนไซม์
งาน coacervates ของ Oparin ยืนยันว่าเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีของเมแทบอลิซึมทำงานได้ดีขึ้นเมื่ออยู่ภายในทรงกลมที่มีเยื่อหุ้มเซลล์มากกว่าเมื่อปราศจากในสารละลายที่เป็นน้ำ
Haldane ซึ่งไม่คุ้นเคยกับ coacervates ของ Oparin เชื่อว่าโมเลกุลอินทรีย์ที่เรียบง่ายเกิดขึ้นก่อนและเมื่อมีแสงอัลตราไวโอเลตพวกมันก็ซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้เกิดเซลล์แรก
แนวคิดของ Haldane และ Oparin เป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับ abiogenesis ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตจากสารที่ไม่มีชีวิตซึ่งเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา
ทฤษฎี coacervates
ทฤษฎี coacervate เป็นทฤษฎีที่แสดงโดยนักชีวเคมี Aleksander Oparin และแสดงให้เห็นว่าต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นก่อนการสร้างหน่วยคอลลอยด์แบบผสมที่เรียกว่า coacervates
Coacervates เกิดขึ้นเมื่อมีการเติมโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตหลายชนิดลงในน้ำ โปรตีนก่อตัวเป็นชั้นขอบเขตของน้ำรอบ ๆ ตัวซึ่งแยกออกจากน้ำที่แขวนลอยอยู่อย่างชัดเจน
การศึกษา coacervates เหล่านี้โดย Oparin ซึ่งค้นพบว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ coacervates สามารถคงตัวในน้ำได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์หากได้รับการเผาผลาญอาหารหรือระบบในการผลิตพลังงาน
เอนไซม์และกลูโคส
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ Oparin ได้เพิ่มเอนไซม์และน้ำตาลกลูโคส (น้ำตาล) ลงในน้ำ โคเซอร์เวตจะดูดซึมเอนไซม์และกลูโคสจากนั้นเอนไซม์ทำให้โคเซอร์เวตรวมกลูโคสกับคาร์โบไฮเดรตอื่นในโคเซอร์เวต
สิ่งนี้ทำให้ coacervate มีขนาดเพิ่มขึ้น ของเสียจากปฏิกิริยากลูโคสถูกขับออกจากโคเซอร์เวต
เมื่อ coacervate มีขนาดใหญ่พอมันก็เริ่มแตกออกเป็น coacervates ขนาดเล็กตามธรรมชาติ หากโครงสร้างที่ได้จากโคเซอร์เวตได้รับเอนไซม์หรือสามารถสร้างเอนไซม์ของตัวเองได้ก็จะสามารถเจริญเติบโตและพัฒนาต่อไปได้
ต่อจากนั้นผลงานของนักชีวเคมีชาวอเมริกัน Stanley Miller และ Harold Urey แสดงให้เห็นว่าสารอินทรีย์ดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้จากสารอนินทรีย์ภายใต้สภาวะที่จำลองโลกยุคแรก ๆ
จากการทดลองที่สำคัญของพวกเขาพวกเขาสามารถแสดงให้เห็นถึงการสังเคราะห์กรดอะมิโน (องค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน) โดยส่งประกายไฟผ่านส่วนผสมของก๊าซธรรมดาในระบบปิด
การประยุกต์ใช้งาน
ปัจจุบันโคเซอร์เวตเป็นเครื่องมือที่สำคัญมากสำหรับอุตสาหกรรมเคมี จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์สารประกอบในกระบวนการทางเคมีหลายอย่าง นี่เป็นขั้นตอนที่ไม่ง่ายเสมอไปและก็สำคัญมากเช่นกัน
ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจึงพยายามพัฒนาแนวคิดใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงขั้นตอนที่สำคัญนี้ในการเตรียมตัวอย่าง วัตถุประสงค์ของสิ่งเหล่านี้คือการปรับปรุงคุณภาพของตัวอย่างเสมอก่อนที่จะดำเนินการตามขั้นตอนการวิเคราะห์
ปัจจุบันมีเทคนิคมากมายที่ใช้สำหรับการเตรียมความเข้มข้นของตัวอย่าง แต่แต่ละข้อนอกจากข้อดีหลายประการแล้วยังมีข้อ จำกัด บางประการ ข้อเสียเหล่านี้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคนิคการสกัดใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการที่มีอยู่
การตรวจสอบเหล่านี้ยังขับเคลื่อนโดยกฎระเบียบและข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม วรรณกรรมให้ข้อมูลพื้นฐานเพื่อสรุปว่าสิ่งที่เรียกว่า "เทคนิคการสกัดสีเขียว" มีบทบาทสำคัญในเทคนิคการเตรียมตัวอย่างสมัยใหม่
เทคนิค "สีเขียว"
ลักษณะ "สีเขียว" ของกระบวนการสกัดสามารถทำได้โดยการลดการใช้สารเคมีเช่นตัวทำละลายอินทรีย์เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ขั้นตอนที่ใช้เป็นประจำในการเตรียมตัวอย่างควรเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมใช้งานง่ายราคาไม่แพงและมีระยะเวลาในการดำเนินกระบวนการทั้งหมดสั้นลง
ข้อกำหนดเหล่านี้ได้รับการตอบสนองโดยการใช้โคเซอร์เวตในการเตรียมตัวอย่างเนื่องจากเป็นคอลลอยด์ที่อุดมไปด้วยสารที่มีฤทธิ์ดึงและยังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสกัด
ดังนั้น coacervates จึงเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับการเตรียมตัวอย่างเนื่องจากอนุญาตให้มีสารประกอบอินทรีย์ไอออนโลหะและอนุภาคนาโนที่เข้มข้นในตัวอย่างต่างๆ
อ้างอิง
- Evreinova, TN, Mamontova, TW, Karnauhov, VN, Stephanov, SB, & Hrust, UR (1974) Coacervate ระบบและต้นกำเนิดของชีวิต ต้นกำเนิดแห่งชีวิต, 5 (1-2), 201–205
- เฟนเชล, T. (2002). ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในยุคแรก สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
- ฮีเลียม, L. (1954). ทฤษฎีการแข็งตัวของเลือด New Left Review, 94 (2), 35–43
- Lazcano, A. (2010). พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของการวิจัยต้นกำเนิด มุมมองของ Cold Spring Harbor ในชีววิทยา, (2), 1–8
- Melnyk, A. , Namieśnik, J. , & Wolska, L. (2015). ทฤษฎีและการประยุกต์ใช้ล่าสุดของเทคนิคการสกัดแบบ coacervate TrAC - แนวโน้มในเคมีวิเคราะห์, 71, 282-292
- โนวัค, V. (2517). The Coacervate-in-Coacervate Theory of The Origin of Life. ต้นกำเนิดของชีวิตและชีวเคมีวิวัฒนาการ, 355–356
- โนวัค, V. (2527). สถานะปัจจุบันของทฤษฎี coacervate-in-coacervate; ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของโครงสร้างเซลล์ ต้นกำเนิดแห่งชีวิต, 14, 513–522
- โอปาริน, อ. (2508). ต้นกำเนิดของชีวิต Dover Publications, Inc.