Абиотический синтез полимеров
Страница 1

Следующим за образованием мономеров шагом эволю­ции на пути к возникновению жизни являлось их объ­единение в полимеры, в частности в соединения, ана­логичные белкам и нуклеиновым кислотам, играющим исключительно важную роль в организации живых су­ществ.

Принципиальная возможность такой далеко идущей абиогенной полимеризации органических веществ под­тверждается рядом опытов, где в качестве мономеров использовались в первую очередь аминокислоты и род­ственные им соединения.

Здесь прежде всего нужно упомянуть об исследова­ниях Акабюри, который еще в 1955 г. указывал на воз­можность в условиях примитивной Земли абиогенного синтеза протобелков (т. е. аминокислотных полимеров со случайным расположением аминокислотных остатков в полипептидной цепи). Вскоре он доказал эту возмож­ность экспериментально, получая из формальдегида, ам­миака и HCN аминоацетонитрил, поликонденсат кото­рого адсорбировался на каолине с образованием поли­глицина. Затем в полиглицин можно вводить боковые Цепи путем реакции с альдегидами или с ненасыщенны­ми углеводородами. Таким путем Акабюри удалось получить полиглицин и его аналоги с молекулярным весом приблизительно равным

15 000.

Фокс и его сотрудники, имитируя вулканические условия, подвергали смесь 18 аминокислот нагреванию при 170° С на куске лавы в течение 6 час. Для того чтобы расплавить смесь до ее обугливания, бралось из­быточное количество дикарбоновых аминокислот. В других случаях нагревание осуществлялось в присутствии полифосфатов, что позволяло снизить температуру на­гревания до 100° С.

При таком температурном воздействии образуется янтарного цвета полимер с молекулярным весом в не­сколько тысяч (от 5 000 до 10 000), содержащий все взя­тые в опыт типичные для белка аминокислоты (поте­рявшие, однако, свою оптическую активность). Этот по­лимер был назван Фоксом протеиноидом за его сходство по ряду признаков с белками.

При дальнейших исследованиях были выявлены два очень интересных свойства протеиноидов: во-первых, то, что они обладают известной внутримолекулярной упорядоченностью, повторяющейся последовательностью аминокислотных остатков, и, во-вторых, име­ют хотя и слабую, но вполне экспериментально обнару­живаемую ферментативную активность (катализ гидро­лиза, декарбоксилирования, аминирования и дезамннирования).

Из многочисленных работ по синтезу полипептидов в водной среде следует назвать следующие: поликонден­сацию глицина при его нагревании в водном растворе аммония, при γ-облучении; ацетилглицин при термаль­ной обработке растворов цианистого аммония, при на­гревании смеси HCN, NH3, при полимеризации аминоацетонитрила, цианамида и дицианамида.

Очень важным вопросом при синтезе полипептидов и белковоподобных соединений является та последова­тельность, с которой аминокислотные остатки связыва­ются между собой в полипептидные цепи. При совре­менном биологическом синтезе белков эта характерная для каждого индивидуального белка последователь­ность (первичная структура) определяется нуклеиновым кодом, но, как указывалось выше, уже при термальном синтезе Фокса, в отсутствие нуклеиновых кислот создался некоторый постоянный порядок соседствования аминокислот.

Штейнман присоединял первую в ряду аминокисло­ту к гранулам высокомолекулярного полимера (хлорметилированного полистирола) и таким образом получал смолу с присоединенной к ней одной аминокислотой. За­тем он исследовал относительную эффективность при­соединения к ней ряда других аминокислот с незащи­щенной аминогруппой.

Экспериментально определяя выходы различных дипептидов, Штейнман сопоставлял эти результаты с ча­стотой аминокислотных пар, определенных по «Атласу белковых структур» в современных белках, и обнару­жил значительное совпадение. Кальвин в своей книге «Химическая эволюция» дает модель системы воспроиз­ведения полипептида без матрицы, на основании конт­роля со стороны растущего конца. Интересно сопоста­вить эти высказывания Кальвина с замечательным син­тезом полипептида (грамицидина С), осуществленным Липманном.

В более сложных и довольно трудновоспроизводимых в природе условиях были синтезированы и поли­меры нуклеотидов, образующие цепочки, аналогичные молекулам нуклеиновых кислот современных орга­низмов.

Замечательные работы Корнберга и другие показали возможность синтеза нуклеиновых кислот in vitro. Одна­ко эти биосинтезы могут проходить только в присутст­вии соответствующего специфического фермента, и по­этому они не могут служить моделью для абиогенных процессов на примитивной Земле.

Некоторая вероятность такого синтеза была впервые намечена Шраммом в его работах с полифосфорным эфиром. В дальнейшем было показано, что цитидинфосфат может конденсироваться в олигонуклеотиды с по­мощью полифосфорной кислоты. В модельных опытах, более приближающихся к условиям первичной Земли, была показана способность карбодиимида стимулиро­вать образование ди- и тринуклеотидов из смеси нуклеозидов и нуклеотидов в разведенных водных растворах (Оргель и сотр.).

Страницы: 1 2


Прочие статьи:

Выводы
В работе были рассмотрены основные теории происхождения жизни на Земле. На данное время нельзя однозначно трактовать происхождение жизни только как акт творения или как процесс эволюции. Поскольку есть доказательства как одной, так и втор ...

Нейрон - структурно-функциональная единица нервной системы
Нейрон обладает признаками, общими для всех клеток: имеет оболочку-плазматическую мембрану, ядро и цитоплазму. Мембрана представляет собой трехслойную структуру, содержащую липидные и белковые компоненты. Кроме того на поверхности клетки ...

Что вы можете сделать по этому поводу?
Чтобы выжить пауков из дома, вы можете использовать механические способы - убивать их руками, газеткой, метлой или высасывая пылесосом. Домашние пауки боятся также химических спреев, базирующихся на борной кислоте, хлорпирифосе и т.д. Есл ...

Разделы