Коацерватние краплі - довідник хіміка 21

Хімія і хімічна технологія

Один з найбільш цікавих дослідів з коацерватнимікраплями полягав у тому, що в коацервати, утворені з гистона і гуміарабіку, вводили фермент фосфорилазу, а потім ці краплі [c.195]

В результаті висолювання зазвичай виникають освіти, схожі на коагуляти, - волокна, пластівці, сирні осідання. Однак в деяких випадках висолювання призводить до утворення крапельок другий рідкої фази - структурованої рідини. наближається за властивостями до холодцю. Це явище носить назву коацервації і характерно для ряду білків. Концентрація ВМС в коацерватних краплях збільшується, в іншому розчині - зменшується, в порівнянні з вихідною. [C.316]

ВМС в коацерватних краплях збільшується, в іншому розчині - зменшується, в порівнянні з вихідною. [C.304]

Інтенсивні дослідження по вивченню коацерватних крапель як моделі доклеточного організації були проведені А. І. Опаріним з співробітниками. Зазвичай коацерватние краплі отримують, зливаючи розчини протилежно заряджених колоїдів, наприклад желатин і гуміарабіку, гистона і РНК, гистона і желатин і т.д. При змішуванні початково гомогенних розчинів кожного компонента утворюються сферичні частинки. Концентрація полімерів в частці на один-два порядки вище, ніж в навколишньому розчині. Коацерватние краплі відокремлені від розчину чітко вираженою поверхнею. здатні вибірково поглинати з середовища деякі речовини (амінокислоти, цукру, мононуклеотиди) і виділяти в середу продукти протікають в них реакцій. [C.195]

Мал. 51. Синтез і гідроліз крохмалю в коацерватной краплі Ф) - фосфорилаза Фз - Р-амілаза (на Опаріна, 1976)

Фіг. 1. Схема окислення аскорбінової кислоти в коацерватной краплі, що містить хлорофіл.

Дослідження А. І. Опаріна і Т. Н. Євреїнова показали, що коацерватние краплі здатні адсорбувати різні ферменти. що позначається на характері дії останніх. Зокрема, спостерігається зниження гідролітичної активності адсорбованих ферментів. Одна з причин полягає в тому, що коацерватние краплі мають підвищену в'язкість в порівнянні з рівноважною рідиною. в яку вони занурені. Уже з цього прикладу видно, що структурні особливості середовища сильно позначаються на функціях зосереджених в ній ферментних систем. [C.59]

Коацерватние краплі А + рівноважна рідина Б [c.290]

Ув'язнені в коацерватной краплі ферменти утворюють локалізовану метаболічну [c.291]

Такі системи повинні були набути властивостей, які сприяли б їх стабілізації і успішному використанню ресурсів навколишнього середовища. що допомагало їм вціліти на відміну від менш пристосованих конкурентів. В силу особливостей своєї фізико-хімічної природи коацерватние краплі відрізняються не дуже високою стабільністю і при зміні властивостей навколишнього середовища схильні розпадатися. Наприклад, комплексний коацерват, утворений основними і кислими макромолекулами, стабільний тільки при тих значеннях pH, які лежать між ізоелектричної точки його компонентів [47]. Подібним же чином коацервація в суміші олеїнова кислота - вода відбувається тільки в дуже вузькому межі концентрацій хлористого калію. Чутливість коацерватов до змін в середовищі ще раз свідчить про те, що між коацерватами і його оточенням існує пряма взаємодія. Ця обставина не обов'язково повинно було служити несприятливим фактором при еволюції протоклеток. По суті, саме ця особливість і визначила їх подальше вдосконалення. За рахунок використання відповідних чинників навколишнього середовища спонтанно зростала стабільність систем. що саме по собі служило рушійною силою розвитку. [C.292]

Б. Мабуть, Ви маєте на увазі мікросфери і коацерватние краплі [c.307]

Мал. 54. Синтез і гідроліз крохмалю в коацерватной краплі

Коацерватние краплі мають деякі властивості. характерним і для живої протоплазми можна говорити про наявність певної впорядкованості колоїдних частинок в такій краплі. особливо при розрізни їх електричних зарядів. про здатність коацерватов вибірково адсорбувати речовини з навколишнього розчину і за рахунок цього рости. збільшувати свої розміри. [C.220]

Розглянутий механізм розпаду розчину полімеру на фази відповідає області, що лежить між бінодалью і спінодаль. Цей механізм отримав назву ну до л е а ц іо і н о го, або механізму зародилася шеобразовані я. Якщо ж система відповідає області, обмеженою спінодаль, то можливий і інший механізм її розпаду на фази - спінодаль-ний. Можливість розпаду гомогенної системи на фази по спінодального механізму була теоретично обгрунтована Капом [33]. Ребиндер і Влодавец [25] висловили думку, що поділ метастабільних рідких розчинів на дві фази відбувається не шляхом утворення дрібних зародків стабільної фази з наступним їхнім ростом, а шляхом поділу гомогенної системи на порівняно великі області підвищеної і зниженої концентрації. поверхневе нafяжeніe між якими спочатку дуже мало. Виниклі таким чином частки нової фази спочатку є метастабільними рідкими розчинами. і лішб поступово їх концентрація досягає рівноважного значейія. В результаті поділу рідкого метастабильного розчину (область 2а на рис. 3.4) на дві фази спочатку утворюються рідкі коацерватние краплі. Подальша десольватация, [c.89]

Частинки високомолекулярного з'єднання. що входять до складу коацерватних крапель, мабуть, відокремлені один від одного тонкими гідратної оболонки. Про це свідчить те, що явище ко-ацерваціп оборотно. При зміні умов. викликали коацерва-цію (зменшення концентрації електроліту, зміна pH і температури), коацерватние краплі можуть зникати і система знову переходить в однофазну. У той же час, змінюючи умови в бік посилення [c.474]

Теорія Опаріна передбачає, що життя виникло в кілька стадій. Перша стадія - це процес утворення простих вуглеводнів. Друга стадія - звільнення вуглеводнів в атмосферу Землі. де вони реагували з парами води. аміаком та іншими газами. Короткохвильове УФ-випромінювання і електричні розряди в атмосфері ініціювали протікання цих реакцій. УФ-випромінювання розкладало воду (фотоокислення) на водень і кисень. Водень йшов в космічний простір. тоді як кисень окисляє аміак до молекулярного азоту. а вуглеводні - до спиртів, альдегідів, кетонів і органічних кислот. Потім ці з'єднання з дощами випадали з вологою, холодної атмосфери в моря і океани, де вони накопичувалися, а потім завдяки процесам полімеризації і конденсації ставали близькими за будовою до тих хімічних сполук. які входять до складу живих організмів. Так виникли перші біологічно активні хімічні полімерг-ні сполуки, подібні білкам і нуклеїнових кислот. На третій стадії утворювалися так звані коацерватние (від лат. АсегіаШз - скручений) краплі, які, досягаючи певної величини. ставали здатними до обміну з навколишнім середовищем. Потім в ході еволюції ці коацерватние краплі придбали здатність до самостійного існування, т. Е. Вони відокремилися від середовища, і в них стали протікати елементарні хімічні перетворення. На четвертій стадії у коа-церватов удосконалювався хімічний обмін (початковий метаболізм), синтезувалися і впорядковувалися мембрани, відбувалася самосборка первинних носіїв інформації - нуклеопротеинов. [C.531]

За допомогою ультрафіолетового мікроскопа з люмінесц-рующим екраном було показано, що концентрація нуклеїнових кислот в коацерватах ставала набагато вище, ніж в навколишньому їх і знаходиться в рівновазі з ними рідини. Методом спектрофотометрії було показано, що в типовій сфзріческой коацерватной краплі діаметром 29 мкм концентрація нуклеїнових кислот становила 0,76%, що приблизно в 15 разів перевищувало їх концентрацію в середовищі. [C.289]

Було показано, що коацерватние краплі здатні концентрувати ферменти, вибірково поглинаючи їх з навколишнього водного середовища [51]. У типовому експерименті Коацервати готували з гуммиарабика і протамінсульфат в розчині, що містить лизат бактерій в фосфатному буфері. У цьому лізаті каталазная ак-ТТ.ЕКССТЬ була дуже високою. У систему додавали перекис воді рсда, і активність ферменту визначали титруванням перманганатом калію. Фермент можна інактивувати додаванням раз-ьеденной сірчаної кислоти. Були приготовлені відповідні знеси коацерватов, що містять аюівний і неактивний фермент. t. кожному випадку Коацервати відокремлювали центрифугування. і знову змішували з рівноважної середовищем. Дані цього експерименту підсумовані в табл. 29. Результати свідчать про те. [C.289]

Блуа [5] про безладних полімери та Опаріна [23] про реакції обміну в коацерватних краплях дають чітке уявлення про труднощі експериментування в цій області. [C.131]

Найбільш природним механізмом побудови оболонок клітин, утворення дискретних порцій живого речовини у водному середовищі. є створення гідрофобних кордонів розділу. Оскільки мова йде про відмежування гідрофільних біохімічних систем (ферменти, матричні молекули і інші основні біохімічні компоненти в разі потреби гідрофільних) від навколишнього водного середовища. первинна гидрофобная межа могла утворюватися лищь детергентами, т. е. речовинами-ПІБ-рідамі, що містять гідрофільні групи. звернені всередину клітини. і гідрофобні групи. звернені назовні. Таким чином. поява дискретних форм життя - особин, клітин пов'язане з виникненням системи синтезу біодетергентов (наприклад, фосфоліпідів). Чудовим властивістю детергентів є їх здатність утворювати дискретні структури (плівки, міцели, коацерватние краплі, бульбашки, піну [94, 261, 422]. Ця здатність обумовлена ​​взаємодією порівняно невеликих молекул детергентів один з одним і з молекулами середовища за допомогою ван дер Ваальсових і електростатичних сил. Еволюційна необхідність детергентів і ліпідів, можлива роль коацерватних структур, що з'являються в сумішах детергентів і білків в процесі виникнення життя, розглянуті А. І. Опаріним і співробітниками [94, 261]. [C.89]

С. Фокс, охолоджуючи розчинені у воді протеііоіди, отримав мікроскопічні частинки. названі ним микросферами, які володіли певною внутрішньою організацією і низкою цікавих. з біологічної точки зору. властивостей. Голландський дослідник X. Г, Б. де Іонг (Н. G. В. de Jong), змішуючи розчин гуміарабіку і желатин, спостерігав формування мікроскопічних структур. названих їм коацерватнимікраплями. Пізніше було показано, що коацервати виникають в результаті об'єднання різних полімерів, наприклад поліпептидів і полінуклеотидів, при цьому для отримання коацерватов основне значення має не специфічність внутримолекулярного будови утворюють їх компонентів, а ступінь їх полімеризації. Такі просторово відокремлені відкриті системи. побудовані з полімерів і володіють, як це буде лока-зано, здатністю до росту і відбору, були названі протоклітини, або протобионтов (пробіонтамі). Розглянемо коротко деякі властивості мікросфер, взявши їх в якості моделі протоклітини, оскільки весь хід попереднього викладу дозволяє уявити процес еволюції у вигляді наступних послідовних етапів ами-нокіслоти-> протеіноіди -> мікросфери (протоклітини) первинні клітини - - сучасні прокаріотні клітини. [C.169]

Один з найбільш цікавих опьтов з коацерватнимікраплями полягав у тому, що в коацервати, утворені з гистона і гуміарабіку, вводили фермент фосфорилазу, а потім ці краплі поміщали в розчин глюкозо-1-фосфату. Коацерватние краплі поглинали з розчину глюкозо-1-фосфат, і в них здійснювалося ферментативне перетворення глюкозо-1-фосфату в крохмаль, за рахунок скупчення якого збільшувалися розміри краплі. Якщо в коацерватние краплі вводити два ферменти (фосфорилазу і р-амілазу), то в них має місце послідовне ферментативне перетворення глюкозо-1-фосфату в [c.170]

Крохмаль і крохмалю в мальтозу, яка дифундує з краплі б розчин (рис. 54). З (Наведеного прикладу наочно видно, що коацерватние краплі є гарною моделлю відкритої системи. Вони здатні поглинати з навколишнього середовища речовини та енерпію. Перетворювати їх в продукти синтезу або розпаду продукти синтезу входять до складу краплі, забезпечуючи її зростання, а продукти розпаду виділяються в середу . Швидкості ферментативних реакцій в коацерватних краплях істотно вище, ніж в гомогенних розчинах. Особливо чітко відмінність в швидкостях проявляється при поєднанні дії двох ферментів. Досліди з коацерватами показали важ ость надмоле-кулярной структурної організації в живих системах і, зокрема, її значення для функціонування клітинних каталізаторів. [c.171]

Таким чином. всі перераховані особливості коацерватов забезпечували можливість здійснення в них різноманітних і швидко протікають (у порівнянні зі швидкістю, що мала місце в розчині) реакцій. Коацерватние краплі ставали системами, відокремленими від середовища, що володіли полімолекулярнимі індивідуал ьнимі властивостями. Одні з них виявлялися більш стійкими. інші - менш резистентними щодо впливу навколишніх умов. Одні з них гинули, зникали, інші зберігалися довше. Навіть в цій стадії становлення живого виявлялася загальна закономірність - природний відбір. т. е. збереження одних форм і елімінація інших. [C.221]