COACERVATES: CARATTERISTICHE, RAPPORTO CON L'ORIGINE DELLA VITA - BIOLOGIA - 2025

I coacervati sono gruppi organizzati di proteine, carboidrati e altri materiali in soluzione. Il termine coacervate deriva dal latino coacervare e significa "grappolo". 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 sciolte. Cioè, fondamentalmente i coacervati sono considerati un modello precellulare.

coacervati

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

caratteristiche

- Sono generati raggruppando diverse molecole (sciame molecolare).

- Sono sistemi macromolecolari organizzati.

- Hanno la capacità di auto-separarsi dalla soluzione in cui si trovano, formando così gocce isolate.

- Possono assorbire 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 autoconservati.

Rapporto con l'origine della vita

Negli anni '20 il biochimico Aleksandr Oparin e lo scienziato britannico JBS Haldane stabilirono in modo indipendente idee simili sulle condizioni richieste per l'origine della vita sulla Terra.

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

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

Sospettavano che le prime forme di vita apparissero nell'oceano, calde e primitive, e che fossero eterotrofe (ottenevano nutrienti preformati dai composti esistenti nella Terra primordiale) invece di essere autotrofi (generando cibo e sostanze nutritive dalla luce solare. o materiali inorganici).

Oparin riteneva che la formazione dei coacervati promuovesse la formazione di altri aggregati sferici più complessi, che erano associati a molecole lipidiche che permettevano loro di essere tenuti insieme da forze elettrostatiche, e che avrebbero potuto essere precursori delle cellule.

Azione degli enzimi

Il lavoro sui coacervati di Oparin ha confermato che gli enzimi, essenziali per le reazioni biochimiche del metabolismo, funzionano meglio quando sono contenuti nelle sfere legate alla membrana rispetto a quando sono liberi in soluzioni acquose.

Haldane, che non conosceva i coacervati di Oparin, credeva che si formassero per prime molecole organiche semplici 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 per gran parte della ricerca sull'abiogenesi, l'origine della vita da sostanze senza vita, che ha avuto luogo negli ultimi decenni.

Teoria dei coacervati

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

I coacervati si formano quando varie combinazioni di proteine ​​e carboidrati vengono aggiunte all'acqua. 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 stabilizzarsi in acqua per settimane se viene loro dato un metabolismo, o un sistema per produrre energia.

Enzimi e glucosio

Per ottenere ciò, Oparin ha aggiunto all'acqua enzimi e glucosio (zucchero). 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 coacervato. I prodotti di scarto della reazione del glucosio sono stati espulsi dal coacervato.

Una volta che il coacervato è diventato abbastanza grande, ha iniziato spontaneamente a rompersi in coacervati più piccoli. Se le strutture derivate dal coacervato ricevessero gli enzimi o fossero in grado di creare i propri enzimi, potrebbero continuare a crescere e svilupparsi.

Successivamente, il lavoro successivo dei biochimici americani Stanley Miller e Harold Urey ha dimostrato che tali materiali organici possono essere formati da sostanze inorganiche in condizioni che simulano la Terra primordiale.

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

applicazioni

Attualmente, i coacervati sono strumenti molto importanti per l'industria chimica. L'analisi dei composti è richiesta in molte procedure chimiche; Questo è un passaggio non sempre facile ed è anche molto importante.

Per questo motivo, i ricercatori lavorano costantemente per sviluppare nuove idee per migliorare questo passaggio cruciale nella preparazione del campione. 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 preconcentrazione dei campioni, ma ognuna, oltre a numerosi vantaggi, presenta anche alcune limitazioni. Questi svantaggi promuovono il continuo sviluppo di nuove tecniche di estrazione più efficaci dei metodi esistenti.

Queste indagini sono guidate anche da normative e preoccupazioni ambientali. La letteratura fornisce le basi 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 sostanze chimiche, come i solventi organici, poiché sono tossici e dannosi per l'ambiente.

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

Questi requisiti vengono soddisfatti applicando coacervati nella preparazione del campione, poiché 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 perché consentono di concentrare composti organici, ioni metallici e nanoparticelle nei diversi campioni.

Riferimenti

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