يتلاحم: الخصائص ، العلاقة مع أصل الحياة - مادة الاحياء - 2026

و coacervates هي مجموعات منظمة من البروتينات والكربوهيدرات والمواد الأخرى في الحل. مصطلح coacervate يأتي من اللاتينية coacervare ويعني "الكتلة". هذه التجمعات الجزيئية لها بعض خصائص الخلايا. لهذا السبب ، اقترح العالم الروسي ألكسندر أوبارين أن الحشائش أدت إلى ظهور هذه.

اقترح أوبارين أنه في البحار البدائية ، من المحتمل أن تكون الظروف المناسبة موجودة لتشكيل هذه الهياكل ، من تجميع الجزيئات العضوية السائبة. هذا هو ، في الأساس يعتبر coacervates نموذجًا خلويًا.

يتلاحم

ستتمتع هذه الحبيبات بالقدرة على امتصاص الجزيئات الأخرى والنمو وتطوير هياكل داخلية أكثر تعقيدًا ، على غرار الخلايا. في وقت لاحق ، سمحت تجربة العالمين ميلر وأوري بإعادة خلق ظروف الأرض البدائية وتكوين الحشائش.

مميزات

- تتولد عن طريق تجميع جزيئات مختلفة (سرب جزيئي).

- وهي أنظمة جزيئية منظمة.

- لديهم القدرة على الانفصال عن المحلول أينما كانوا ، وبالتالي تكوين قطرات منعزلة.

- يمكنها امتصاص المركبات العضوية بالداخل.

- يمكنهم زيادة وزنهم وحجمهم.

- قادرون على زيادة تعقيدهم الداخلي.

- لها طبقة عازلة ويمكن الحفاظ عليها ذاتيا.

العلاقة مع أصل الحياة

في عشرينيات القرن الماضي ، أسس عالم الكيمياء الحيوية ألكسندر أوبارين والعالم البريطاني جيه بي إس هالدين أفكارًا متشابهة حول الظروف المطلوبة لأصل الحياة على الأرض.

اقترح كلاهما أن الجزيئات العضوية يمكن أن تتكون من مواد غير حيوية في وجود مصدر طاقة خارجي ، مثل الأشعة فوق البنفسجية.

كان من بين مقترحاته الأخرى أن الغلاف الجوي البدائي كان له خصائص مختزلة: كمية قليلة جدًا من الأكسجين الحر. بالإضافة إلى ذلك ، اقترحوا أنه يحتوي على الأمونيا وبخار الماء ، من بين غازات أخرى.

لقد اشتبهوا في أن الأشكال الأولى للحياة ظهرت في المحيط ، دافئة وبدائية ، وأنها كانت غيرية التغذية (لقد حصلوا على العناصر الغذائية مسبقة التشكيل من المركبات الموجودة في الأرض المبكرة) بدلاً من أن تكون ذاتية التغذية (تولد الغذاء والعناصر الغذائية من ضوء الشمس. أو مواد غير عضوية).

يعتقد أوبارين أن تكوين الحبيبات عزز تكوين مجاميع كروية أخرى أكثر تعقيدًا ، والتي كانت مرتبطة بجزيئات الدهون التي سمحت لها بالتجمع معًا بواسطة القوى الكهروستاتيكية ، ويمكن أن تكون سلائف للخلايا.

عمل الانزيمات

أكد عمل Oparin coacervates أن الإنزيمات ، الضرورية للتفاعلات الكيميائية الحيوية لعملية التمثيل الغذائي ، تعمل بشكل أفضل عندما يتم احتوائها داخل المجالات المرتبطة بالغشاء أكثر مما لو كانت حرة في المحاليل المائية.

يعتقد هالدين ، الذي لم يكن على دراية بحبيبات أوبارين ، أن الجزيئات العضوية البسيطة تتشكل أولاً وأنه في وجود الضوء فوق البنفسجي ، أصبحت معقدة بشكل متزايد ، مما أدى إلى ظهور الخلايا الأولى.

شكلت أفكار هالدين وأوبارين الأساس لكثير من الأبحاث حول التولد الذاتي ، أصل الحياة من المواد التي لا حياة لها ، والتي حدثت في العقود الأخيرة.

نظرية الكواكب

نظرية coacervate هي نظرية عبر عنها عالم الكيمياء الحيوية ألكسندر أوبارين والتي تشير إلى أن أصل الحياة قد سبقه تكوين وحدات غروانية مختلطة تسمى coacervates.

تتشكل Coacervates عند إضافة مجموعات مختلفة من البروتينات والكربوهيدرات إلى الماء. تشكل البروتينات طبقة حدودية من الماء حولها مفصولة بوضوح عن الماء الذي تعلق فيه.

تمت دراسة هذه الحشوات من قبل Oparin ، الذي اكتشف أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تستقر الحويصلات في الماء لأسابيع إذا تم إعطاؤها التمثيل الغذائي ، أو نظام لإنتاج الطاقة.

الانزيمات والجلوكوز

لتحقيق ذلك ، أضاف Oparin الإنزيمات والجلوكوز (السكر) إلى الماء. تمتص المادة المصاحبة الإنزيمات والجلوكوز ، ثم تسببت الإنزيمات في دمج الجلوكوز مع الكربوهيدرات الأخرى في المصاحبة.

تسبب هذا في زيادة حجم الكيس. تم طرد نفايات تفاعل الجلوكوز من المحار.

وبمجرد أن أصبح الحوت كبيرًا بدرجة كافية ، بدأ تلقائيًا في التفتت إلى رواسب صغيرة. إذا استقبلت البنى المشتقة من المحبب الإنزيمات أو كانت قادرة على تكوين الإنزيمات الخاصة بها ، فيمكنها الاستمرار في النمو والتطور.

بعد ذلك ، أظهر العمل اللاحق لعلماء الكيمياء الحيوية الأمريكيين ستانلي ميلر وهارولد أوري أن مثل هذه المواد العضوية يمكن أن تتكون من مواد غير عضوية في ظل ظروف تحاكي الأرض في وقت مبكر.

من خلال تجربتهم المهمة ، تمكنوا من إثبات تخليق الأحماض الأمينية (العناصر الأساسية للبروتينات) ، وتمرير شرارة عبر خليط من الغازات البسيطة في نظام مغلق.

التطبيقات

في الوقت الحالي ، تعتبر الكواكب أدوات مهمة جدًا للصناعة الكيميائية. مطلوب تحليل مركب في العديد من الإجراءات الكيميائية ؛ هذه خطوة ليست سهلة دائمًا وهي مهمة جدًا أيضًا.

لهذا السبب ، يعمل الباحثون باستمرار على تطوير أفكار جديدة لتحسين هذه الخطوة الحاسمة في تحضير العينة. الهدف من ذلك دائمًا هو تحسين جودة العينات قبل تنفيذ الإجراءات التحليلية.

هناك العديد من التقنيات المستخدمة حاليًا للتركيز المسبق للعينات ، ولكن لكل منها ، بالإضافة إلى العديد من المزايا ، بعض القيود. تعزز هذه العيوب التطوير المستمر لتقنيات الاستخراج الجديدة الأكثر فعالية من الطرق الحالية.

هذه التحقيقات مدفوعة أيضًا باللوائح والمخاوف البيئية. توفر الأدبيات الأساس لاستنتاج أن ما يسمى بـ "تقنيات الاستخراج الخضراء" تلعب دورًا حيويًا في تقنيات تحضير العينات الحديثة.

التقنيات "الخضراء"

يمكن تحقيق الطابع "الأخضر" لعملية الاستخراج عن طريق تقليل استهلاك المواد الكيميائية ، مثل المذيبات العضوية ، لأنها سامة وضارة بالبيئة.

يجب أن تكون الإجراءات المستخدمة بشكل روتيني لإعداد العينات صديقة للبيئة وسهلة التنفيذ وغير مكلفة ولها مدة أقصر لتنفيذ العملية بأكملها.

يتم استيفاء هذه المتطلبات من خلال تطبيق coacervates في تحضير العينة ، لأنها غروانية غنية بالعوامل النشطة للشد وتعمل أيضًا كوسيط استخلاص.

وبالتالي ، فإن coacervates هي بديل واعد لتحضير العينة لأنها تسمح بتركيز المركبات العضوية والأيونات المعدنية والجسيمات النانوية في العينات المختلفة.

المراجع

1. Evreinova ، TN ، Mamontova ، TW ، Karnauhov ، VN ، Stephanov ، SB ، & Hrust ، UR (1974). تلطيف الأنظمة وأصل الحياة. أصول الحياة ، 5 (1-2) ، 201-205.
2. فينشل ، ت. (2002). أصل الحياة وتطورها المبكر. مطبعة جامعة أكسفورد.
3. الهليوم ، إل (1954). نظرية التماسك. مراجعة نيو ليفت ، 94 (2) ، 35-43.
4. لازكانو ، أ. (2010). التطور التاريخي لبحوث الأصول. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، (2) ، 1-8.
5. Melnyk، A.، Namieśnik، J.، & Wolska، L. (2015). النظرية والتطبيقات الحديثة لتقنيات الاستخراج القائمة على coacervate. TrAC - اتجاهات في الكيمياء التحليلية ، 71 ، 282-292.
6. نوفاك ، ف. (1974). نظرية Coacervate-in-Coacervate لأصل الحياة. أصل الحياة والكيمياء الحيوية التطورية ، 355-356.
7. نوفاك ، ف. (1984). الحالة الحالية لنظرية coacervate-in-coacervate ؛ أصل وتطور بنية الخلية. اصول الحياة ، 14 ، 513-522.
8. أوبارين ، أ. (1965). اصل الحياة. منشورات دوفر ، Inc.