Caratteristiche coacervate, relazione con l'origine della vita

il coacervati sono organizzati gruppi di proteine, carboidrati e altri materiali in una soluzione. Il termine coacervado deriva dal latino coacervare e significa "ammasso". Questi raggruppamenti molecolari hanno alcune proprietà delle cellule; per questo motivo, lo scienziato russo Aleksander Oparin ha suggerito che i coacervati hanno dato origine a questi.

Oparin propose che nei mari primitivi esistessero probabilmente le condizioni appropriate per la formazione di queste strutture, dal raggruppamento di molecole organiche libere. Cioè, in pratica i coacervati sono considerati un modello precellulare.

Questi coacervati avrebbero la capacità di assorbire altre molecole, crescere e sviluppare strutture interne più complesse, simili alle cellule. Più tardi, l'esperimento degli scienziati Miller e Urey permise di ricreare le condizioni della Terra primitiva e la formazione dei coacervati.

indice

• 1 caratteristiche
• 2 Relazione con l'origine della vita
  • 2.1 Azione degli enzimi
• 3 Teoria di coacervati
  • 3.1 Enzimi e glucosio
• 4 applicazioni
  • 4.1 Tecniche "verdi"
• 5 riferimenti

lineamenti

- Sono generati raggruppando diverse molecole (sciame molecolare).

- Sono organizzati sistemi macromolecolari.

- Hanno la capacità di auto-separarsi dalla soluzione dove sono, formando così gocce isolate.

- Possono assorbire i composti organici all'interno.

- Possono aumentare il loro peso e il loro volume.

- Sono in grado di aumentare la loro complessità interna.

- Hanno uno strato isolante e possono essere auto-conservati.

Relazione con l'origine della vita

Negli anni '20, il biochimico Aleksandr Oparin e lo scienziato britannico J. B. S. Haldane stabilirono idee simili sulle condizioni richieste per l'origine della vita sulla Terra.

Entrambi hanno suggerito che le molecole organiche potrebbero essere formate da materiali abiogenici in presenza di una fonte di energia esterna, come la radiazione ultravioletta.

Un'altra delle sue proposte era che l'atmosfera primitiva aveva proprietà riducenti: pochissima quantità di ossigeno libero. Inoltre, hanno suggerito che conteneva ammoniaca e vapore acqueo, tra gli altri gas.

Si sospetta che le prime forme di vita apparse nel mare, caldo e primitivo, ed erano eterotrofi (nutrienti ottenuti preformato composti esistenti sulla Terra primordiale) piuttosto che autotrofi (la generazione di alimenti e nutrienti dalla luce del sole o materiali inorganici).

Oparin ritiene che la formazione di coacervati promuovono la formazione di aggregati sferici più complesse, che sono stati associati con molecole lipidiche consentendo loro tenute insieme da forze elettrostatiche, e che potrebbe essere stato precursori delle cellule.

Azione di enzimi

Il lavoro dell'Oparin coacervates ha confermato che gli enzimi, essenziali per le reazioni biochimiche del metabolismo, funzionavano di più quando erano contenuti all'interno delle sfere legate alla membrana rispetto a quando erano liberi in soluzioni acquose.

Haldane, che non conosceva le coacervate di Oparin, credeva che le molecole organiche semplici si formassero prima e che, in presenza di luce ultravioletta, diventassero sempre più complesse, dando origine alle prime cellule.

Le idee di Haldane e Oparin hanno costituito la base di gran parte della ricerca sull'abiogenesi, l'origine della vita da sostanze senza vita, avvenuta negli ultimi decenni.

Teoria dei coacervati

La teoria dei coacervates è una teoria espressa dal biochimico Aleksander Oparin e suggerisce che l'origine della vita sia stata preceduta dalla formazione di unità colloidali miste chiamate coacervates.

I coacervati si formano quando all'acqua si aggiungono diverse combinazioni di proteine ​​e carboidrati. Le proteine ​​formano uno strato limite di acqua intorno a loro che è chiaramente separato dall'acqua in cui sono sospese.

Questi coacervati sono stati studiati da Oparin, che ha scoperto che in determinate condizioni, i coacervati possono essere stabilizzati in acqua per settimane se viene loro somministrato un metabolismo o un sistema per produrre energia.

Enzimi e glucosio

Per ottenere ciò, Oparin ha aggiunto agli enzimi e al glucosio (zucchero) l'acqua. Il coacervato ha assorbito gli enzimi e il glucosio, quindi gli enzimi hanno indotto il coacervato a combinare il glucosio con altri carboidrati nel coacervato.

Ciò ha causato un aumento delle dimensioni del coacervo. I prodotti di scarto della reazione di glucosio sono stati espulsi dal coacervato.

Una volta che il coacervato è diventato abbastanza grande, ha cominciato a rompere spontaneamente in piccoli coacervati. Se le strutture derivate dal coacervato hanno ricevuto gli enzimi o sono stati in grado di creare i propri enzimi, potrebbero continuare a crescere e svilupparsi.

Successivamente, il successivo lavoro dei biochimici americani Stanley Miller e Harold Urey mostrò che tali materiali organici possono essere formati da sostanze inorganiche in condizioni simulate della Terra primitiva.

Con il loro importante esperimento sono stati in grado di dimostrare la sintesi di aminoacidi (gli elementi fondamentali delle proteine), passando una scintilla attraverso una miscela di gas semplici in un sistema chiuso.

applicazioni

Attualmente, i coacervati sono strumenti molto importanti per l'industria chimica. In molte procedure chimiche, è richiesta l'analisi dei composti; Questo è un passo che non è sempre facile e, inoltre, è molto importante.

Per questo motivo, i ricercatori lavorano costantemente per sviluppare nuove idee per migliorare questo passaggio cruciale nella preparazione dei campioni. L'obiettivo di questi è sempre quello di migliorare la qualità dei campioni prima di eseguire le procedure analitiche.

Esistono molte tecniche attualmente utilizzate per la pre-concentrazione dei campioni, ma ognuna, oltre a numerosi vantaggi, presenta anche alcune limitazioni. Questi svantaggi promuovono lo sviluppo continuo di nuove tecniche di estrazione che sono più efficaci dei metodi esistenti.

Queste indagini sono anche guidate da regolamenti e preoccupazioni ambientali. La letteratura fornisce la base per concludere che le cosiddette "tecniche di estrazione verde" svolgono un ruolo vitale nelle moderne tecniche di preparazione dei campioni.

Tecniche "verdi"

Il carattere "verde" del processo di estrazione può essere ottenuto riducendo il consumo di prodotti chimici, come i solventi organici, poiché questi sono tossici e dannosi per l'ambiente.

Le procedure utilizzate di routine per la preparazione dei campioni devono essere rispettose dell'ambiente, facili da implementare, poco costose e avere una durata più breve per eseguire l'intero processo.

Questi requisiti sono soddisfatti dall'applicazione di coacervati nella preparazione dei campioni, in quanto sono colloidi ricchi di agenti tensioattivi e funzionano anche come mezzo di estrazione.

Pertanto, i coacervati sono un'alternativa promettente per la preparazione dei campioni poiché consentono di concentrare composti organici, ioni metallici e nanoparticelle nei diversi campioni.

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